SE525502C2 - Metod och anordning för analysering av ytstrukturen hos en bana av papper eller kartong - Google Patents

Description

o oo oo o o I O IOII Q o o n o o o g Dooo oo ooo ooo ooon Oo oo o Û O O O OO o I 10 15 20 25 30 (f f| §O DW X1 CD FJ upptäcka relativt stora förändringar vid en visuell besiktning. En visuell besiktning har med andra ord en relativt låg upplösning.

Ett sätt att objektivt mäta en ytstruktur hos en bana av papper beskrivs i patent SE 516999. Enligt det beskrivna sättet tas två bilder av banan vid en förutbestämd posi- tion i banans tvärriktning. Vid de två bilderna belyses banan med snett infallande ljus från två olika häll, dvs. vid den första bilden belyses banan med ljus som faller in från en första riktning och vid den andra bilden bely- ses banan med ljus som faller in från en andra riktning.

Därefter fouriertransformeras bilderna och de resulte- rande spektra läggs ihop för att skapa en approximation av det korrekta spektret för banan. Det har emellertid visat sig att detta sätt att mäta banans ytstruktur är mindre lämpat vid krympveck. Speciellt är steget att ta två bilder under belysning från tvâ olika håll omständ- ligt. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att àstadkoma en metod och en anordning som är speciellt lämplig för att direktanslutet bestämma mängden av och intensiteten hos krympveck.

Metoden enligt uppfinningen kännetecknas enligt den kän- netecknande delen av patentkrav 1.

Anordningen enligt uppfinningen kännetecknas enligt den kännetecknande delen av patentkrav 9.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med hänvisning till figurerna. 10 15 20 25 30 :wm:MWfW“Wfi 52% CSC” a: am-a af -s === W Figur 1 visar schematiskt och principiellt en anordning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

Figur 2 visar ett flödesschema som illustrerar en före- dragen uppsättning steg för att enligt uppfinningen bestäma mängden av och intensiteten hos krympveck.

Figur 3 visar en bild av ett ytparti av en bana av kar- tong som uppvisar krympveck.

Figur 4 visar bilden enligt figur 3 efter ett bildbehand- lande steg enligt uppfinningen.

Figur 1 visar en anordning för att direktanslutet bestämma mängden av och intensiteten hos krympveck som bildas i en bana 1 av kartong då banan 1 produceras i en kartongmaskin (ej visad). Anordningen innefattar ett avbildande system, som omfattar en kamera 2 i form av en digital CCD-kamera av typen ”progressive scan”. Kameran 2 är anordnad ovanför banan 1 och är inriktad mot ett för- utbestämt område 3 i banan 1, i vilket område 3 banans 1 ytstruktur önskas mätas. Området 3 är i föreliggande fall beläget i banans 1 ena kantparti. Kamerans 2 bildvinkel och avståndet mellan kameran 2 och banan 1 är valda så att kameran 2 har möjlighet att i nämnda område 3 avbilda ett ytparti 4 av förutbestämd storlek av banan 1 då banan 1 passerar framför kameran 2. Anordningen innefattar vidare ett belysande system, som omfattar en lampa 5 anordnad i en förutbestämd position ovanför banan 1 för att belysa området 3 med snett infallande ljus. Lampans 5 position är i föreliggande fall i jämnhöjd med kameran 2 sett i banans 1 längdriktning, och lampans 5 belysnings- antolc I n C UQOOIU 10 15 20 25 30 šäfiäšffïf: ï?Û E 5 fr* ä.. š..: in: :agg .nog . ëco: i . gul: gon: 4 axel bildar en vinkel med banan 1 som ligger i interval- let 1-15 grader. Lampan 5 kan emellertid placeras i en annan position som medger belysning av området 3 med snett infallande ljus. Företrädesvis innefattar lampan 5 en xenonglödlampa, som ger erforderlig ljusstyrka i lämp- ligt våglängdsintervall. Andra ljuskällor kan emellertid användas. Anordningen innefattar även ett bildanalyse- rande system, som omfattar en dator 6.

En föredragen uppsättning steg för att med anordningen enligt ovan bestämma mängden av och intensiteten hos krympvecken komer i det följande att beskrivas med hän- visning till figurerna 2-4.

Det inledande steget är ett bildinsamlande steg 7, där kameran 2 i ljuset från lampan 5 under en förutbestämd tidsperiod bringas att ta ett förutbestämt antal digitala bilder av banan 1 då banan l passerar framför kameran 2.

Bilderna bildar således en bildsekvens som avbildar en serie ytpartier 4, 4', 4", m längs ett stråk 8 i banan 1.

En lämplig bildsekvens kan exempelvis bestå av 50 bilder som tas under en tidsperiod av 2 sekunder. Figur 3 visar ett belyst ytparti från en sådan serie, vilket ytparti lodrätt i figuren sträcker sig cirka 0,200 meter i banans längdriktning och vågrätt i figuren cirka 0,267 meter i banans l tvärriktning. Kameran 2 har i föreliggande fall avbildat ytpartiet såsom en digital bild 580 pixelrader hög och 770 pixelkolumner bred. I figur 3 framträder krympveck såsom mörka stråk, vilka har en utsträckning i ytpartiets längdriktning, dvs. lodrätt i figur 3.

Efter det bildinsamlande steget 7 skickas bilderna till datorn 6, varvid ett utvärderande steg 9 tar vid. Det IIOOOO C O I OOOIII 10 15 20 25 30 (_ f 0"! ( (i i utvärderande steget 9 omfattar ett förberedande bildbe- handlande steg 10 och ett efterföljande bildanalyserande steg 11.

Under det bildbehandlande steget 10 utför datorn 6 en rad bildoperationer på var och en av bilderna. Syftet med detta steg är att reducera bidrag från störande fel- källor, såsom exempelvis ojämn och varierande belysning, samt att förbereda bilderna för det efterföljande bild- analyserande steget 11. En första bildoperation 12 inne- fattar att varje pixelvärde i varje bild delas med bil- dens medelpixelvärde, varefter varje pixelvärde multipli- ceras med en förutbestämd faktor, exempelvis 100. En andra bildoperation 13 innefattar att bildens kanter beskärs så att bilden erhåller en ny förutbestämd stor- lek. Rektangeln i figur 3 indikerar en sådan beskärning, där den beskärda bilden är 470 pixelrader hög och 512 pixelkolumner bred. En tredje bildoperation 14 innefattar att bilden i banans 1 längdriktning delas in i grupper med ett förutbestämt antal sammanhängande pixelrader i varje grupp, varefter nya pixelrader bildas genom att medelvärdet av pixelvärdena i varje pixelkolumn i varje grupp beräknas och tilldelas pixlarna i den nya pixel- raden. En fjärde bildoperation 15 innefattar att bilden högpassfiltreras i tvärriktningen. Företrädesvis beräknas högpassignalen genom att en lágpassignal, exempelvis erhållen genom att ett FIR-blackmanfilter bringas att operera på bilden, subtraheras från den ursprungliga bilden. Figur 4 visar bilden enligt figur 3 efter bild- operationerna enligt ovan, där det i den tredje bildope- rationen bildades 47 grupper med 10 pixelrader i varje grupp, varefter 47 nya pixelrader bildades genom att medelvärdet av pixelvärdena i varje pixelkolumn i varje 0 000000 (51 I »J (S1 (_ "i (ID Y J oss o I u u n' one “.: _00' un nu oc o o ° Û 0 I I q | . , .° 0 Il 0 IQ en '-2 0 I non en o: :ç.'g :': I ' ...I o o ua g g , 0 co oo o g grupp beräknades och tilldelades pixlarna i den nya pix- elraden. Av figur 4 framgår det att den i figur 3 synliga ojämna belysningen genom bildoperationerna har reduce- rats¿ Genom det bildbehandlande steget 10 erhålles såle- 5 des en serie bilder, som i föreliggande fall är 47 pixel- rader höga och S12 pixelkolumner breda, där bidrag från störande felkällor har reducerats.

Efter det bildbehandlande steget 10 tar det bildanalyse- 10 rande steget ll vid. Det bildanalyserande steget 11 inne- fattar en första analysoperation 16, där variansen inom ett förutbestämt spatialt våglängdsband hos pixelvärdena i varje pixelrad i varje bild beräknas. Denna analysope- ration 16 sker företrädesvis genom att varje pixelrad .>" 15 fouriertransformeras med hjälp av en FFT-algoritm, var- efter variansen inom det förutbestämda våglängdsbandet beräknas. Denna fouriertransformation är således endimen- sionell. Genom att jämföra visuella rankingresultat med olika våglängdsband har det visat sig att ett våglängds- 20 band innefattande våglängderna 0,7-4 m korrelerar väl med de ojämnheter som krympveck åstadkomer hos kartong.

För papper kan andra våglängdsband vara aktuella. Exem- pelvis har för ojämnheter, som veck i finpapper åstadkom- mer, ett våglängdsband innefattande 3-15 mm visat sig :'¿ 25 vara lämpligt. Det bildanalyserande steget 11 innefattar § vidare en andra analysoperation 17, där medelvärdet för 7"5 varianserna hos alla pixelrader hos alla bilder i serien *"5 beräknas och visas på en skärm eller lagras för framtida äïg utvärdering. Detta variansmedelvärde utgör ett mått på %*š 30 mängden av och intensiteten hos krympveck i banan 1, och ÉÅ: genom att jämföra variansmedelvärdet med resultat från åh: tidigare utvärderade bildserier kan en operatör på ett 00 00 I! 00 Û Û I O I I O I 0 I I O I I Q Q IQ OI OIII OI 10 15 20 25 30 snabbt och enkelt sätt se krympveckstrender och vidta lämpliga åtgärder.

Krympveck kan uppträda över hela banans bredd, men före- kommer framför allt vid banans kantpartier. Det är därför föredraget att en anordning enligt uppfinningen är inrik- tad mot ett av banans kantpartier, såsom visas i figur 1.

Det inses emellertid att anordningen kan innefatta ett flertal avbildande och belysande system, som är inriktade mot olika delar av banan. Exempelvis kan ett avbildande system med tillhörande belysande system vara inriktat mot banans andra kantparti, och ett avbildande system med tillhörande belysande system vara inriktat mot banans mittparti. Genom att använda en anordning innefattande flera par av avbildande system och belysande system är det således möjligt att direktanslutet bestämma mängden av och intensiteten hos krympveck över hela banans bredd.

Alternativt kan ett avbildande och belysande systempar vara anordnat så att det har möjlighet att traversera tvärs banan, varigenom samma avbildande system kan använ- das för att avbilda olika delar av, eller hela, banan. De avbildande och belysande systemen kan anordnas ovanför eller under banan eller både ovanför och under banan.

En föredragen uppsättning steg för att bestämma mängden av och intensiteten hos krympveck i en bana har ovan beskrivits. Det inses emellertid att de beskrivna bild- och analysoperationerna kan varieras inom uppfinningens ram. Vissa operationer kan utgå eller varieras och andra tillkomma utan att uppfinningens princip frångås. Det inses även att de delar som ingår i en anordning enligt uppfinningen kan varieras utan att uppfinningens princip fràngàs. Exempelvis kan en linjeavläsande CCD-kamera 10 15 20 25 30 (31 I' J (11 (51 C' D 1 J m användas i stället för nämnda kamera av typen ”progressive scan”. I ett sådant fall skulle nämnda bilder utgöras av ett flertal linjer, vilka bildar en sekvens som avbildar ett ytparti längs ett stråk i banan.

P168lSE T01 030701 0 0 0 0 l 0 00 0 OIIOI 'O

Claims (9)

C II II I I O 'CIO O I 0 III IOIO I OI I I O C O I I I O I O Q II QÛ CU .III OO III OI OC II OI O O I I I C I I I ll IQ o 0 O I 10 15 20 25 30 P A T E N T K R A V

1. Metod för att i en pappers- eller kartongmaskin direktanslutet analysera ytstrukturen hos en i pappers- eller kartongmaskinen producerad bana (1) av papper eller kartong, vilken metod innefattar - att ett avbildande system anordnas ovanför eller under banan (1) och inriktas mot ett förutbestämt område (3) i banan (1), - att ett belysande system anordnas ovanför eller under banan (1) för att från en förutbestämd riktning belysa området (3) med snett infallande ljus, och - att ett bildanalyserande system anordnas i förbindelse med det avbildande systemet, i kännetecknad av att metoden vidare innefattar - ett bildinsamlande steg (7), där det avbildande syste- met under nämnda snett infallande ljus och under en förutbestämd tidsperiod bringas att ta ett flertal digitala bilder av banan (1) då banan (1) passerar framför det avbildande systemet, vilka bilder bildar en bildsekvens som avbildar en serie ytpartier (4, 4', 4") längs ett stråk (8) i banan (1), och - ett utvärderande steg (9), som utförs av det bildanaly- serande systemet och omfattar ett bildanalyserande steg (11), som innefattar dels en första analysoperation (16), där variansen inom ett förutbestämt våglängdsband hos pixelvärden i varje pixelrad i varje bild i bild- sekvensen beräknas, dels en andra analysoperation (17), där medelvärdet av varianserna hos alla pixelraderna hos alla bilderna i bildsekvensen beräknas. 0 00 II I I I IIII I I IIII 0 II I I I I I I I II III III I I 000 00 0000 00 00 oo I I I I I O Q Q Q I I I I I I I I I I I II II II I 10 15 20 25 30 10

2. Metod enligt krav l, kännotocknad av att den första analysoperation (16) innefattar att varje pixelrad fouriertransformeras med hjälp av en FFT-algoritm, var- efter variansen i nämnda vàglängdsband beräknas.

3. Metod enligt krav 2, kännetncknad av att banan (1) är av kartong och att våglängdsbandet innefattar vågläng- derna 0,7-4 mm.

4. I4. Metod enligt krav 2, kännotacknad av att banan (1) är av papper och att våglängdsbandet innefattar vågläng- derna 3-l5 m.

5. Metod enligt något av kraven 1-4, kännotacknad av att det utvärderande steget (9) även omfattar ett bild- behandlande steg (10), som föregår det bildanalyserande steget (ll), för att reducera bidrag från störande fel- källor.

6. Metod enligt krav 5, kânnotocknad av att det bild- behandlande steget (10) innefattar - en första bildoperation (12), där varje pixelvärde i varje bild i bildsekvensen delas med bildens medelpix- elvärde och multipliceras med en förutbestämd faktor, - en andra bildoperation (13), där bildens kanter beskärs så att bilden erhåller en ny förutbestämd storlek, - en tredje bildoperation (14), där bilden i banans (1) längdriktning delas in i grupper med ett förutbestämt antal sammanhängande pixelrader i varje grupp, varefter nya pixelrader bildas genom att medelvärdet av pixel- värdena i varje pixelkolumn i varje grupp beräknas och tilldelas pixlarna i den nya pixelraden, och CO l c 000! 0 0 I OO. 'CIO oo 0 n 0 I O I 000 II .OOC IC 0 O n Q n O O I O Û O O O C I O O I OO O' IC DIGI OO 10 15 20 25 30 - en fjärde bildoperation (15), där bilden högpassfiltre- ras i banans (1) tvärriktning.

7. Metod enligt krav 6, kännotacknad av att nämnda hög- passfiltrering sker genom att en làgpassignal beräknas och subtraheras från bilden.

8. Metod enligt krav 7, kännotocknad av att nämnda låg- passignal erhàlls genom att ett FIR-blackmanfilter bringas att operera på bilden.

9. Anordning för att i en pappers- eller kartongmaskin direktanslutet analysera ytstrukturen hos en i pappers- eller kartongmaskinen producerad bana (1) av papper eller kartong, vilken anordning innefattar - ett avbildande system, som är anordnat ovanför eller under banan och är inriktat mot ett förutbestämt område i banan, - ett belysande system, som är anordnat ovanför eller under banan för att från en förutbestämd riktning belysa området med snett infallande ljus, och - ett bildanalyserande system, som är anordnat i förbin- delse med det avbildande systemet, kännotecknad av ' - att det avbildande systemet är anordnat att under nämnda belysning och under en förutbestämd tidsperiod ta ett flertal digitala bilder av banan (1) då banan (1) passerar framför det avbildande systemet, vilka bilder bildar en bildsekvens som avbildar en serie ytpartier (4, 4', 4") längs ett stråk (8) i banan (1), och *i f* 5 f: 9 2": If ="= =° v a. »J \.l c... z . g ä. 0... ...0 Og-c: E 0:. 12 - att det bildanalyserande systemet är anordnat att dels beräkna variansen hos pixelvärden i varje pixelrad i varje bild i bildsekvensen, dels beräkna medelvärdet av varianserna hos alla pixelraderna hos alla bilderna i bildsekvensen. 0 0 0000 OO O 0 0 b 0 0 0 00 0 Oilil- I 0 O IIOIII 0 00 00 0 0 0 0000 0 I I 000 0000 O 0 I 0 0 0 0 00 0000 00 II OI Û. O. OI OO O I O O I O I O O I I O I I 00 I 10 15 20 25 30 Pl681SE T0l