SE536900C2 - Förfarande för mätning av topografi på ytan av en materialbana - Google Patents
Förfarande för mätning av topografi på ytan av en materialbana Download PDFInfo
- Publication number
- SE536900C2 SE536900C2 SE1100700A SE1100700A SE536900C2 SE 536900 C2 SE536900 C2 SE 536900C2 SE 1100700 A SE1100700 A SE 1100700A SE 1100700 A SE1100700 A SE 1100700A SE 536900 C2 SE536900 C2 SE 536900C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- web
- information
- optical radiation
- light
- topography
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000012876 topography Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims description 19
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 claims description 5
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 claims description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/86—Investigating moving sheets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/8901—Optical details; Scanning details
- G01N21/8903—Optical details; Scanning details using a multiple detector array
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/34—Paper
- G01N33/346—Paper sheets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/34—Paper
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Förfarande för att i väsentlig realtid mäta topografin av ytan på en materialbana (3) vilkenbefinner sig i rörelse genom att bestråla en tvärgående, eller väsentligen tvärgående, yta avmaterialbanan (3) med en linje av optisk strålning som avges av minst en första optiskstrålningskälla (4) varvid den reflekterade optiska strålningen från den bestrålade materialbanans(3) yta (2) insamlas (registreras) av minst en bildsensor (5), varvid den av bildsensom (5)insamlade informationen sammanställs och bearbetas av minst en bearbetningsanordning (6) tilltopografisk information om materialbanans (3) yta (2) varefter den topografiska informationenlagras på ett lagringsmedium eller överförs till annan enhet. Unikt med det föreliggandeförfarandet är att minst två sensorer (5) samlar in informationen som innehåller ett brett spatielltvåglängdsspektra i materialbanans (3) tvärriktning, eller väsentlig tvärriktning, samt attmätningen sker när materialbanans (3) rörelsehastighet i materialbanans längsriktning uppgår till minst 10 meter per minut.
Description
536 900 mycket korta topografiska våglängspektra med låg dynamik. Standardmetoder som karakteriserar en linje är baserade på triangulering, dessa har en begränsning eftersom det finns en begränsning i hur stor dynamik mätmetoden har i relation till mätnoggrannheten.
En svårighet med att mäta topografin på ytan av materialbanor i industriella processer är att materialbanoma framförs med en hög hastighet i materialbanans längsriktning. Exempelvis förekommer det att materialbannor av papper i pappersmaskiner framförs med en hastighet på över 400 meter per minut. Vid dessa hastigheter råder stora svårigheter att samla in information för mätning av materialbanans topografi.
Känd teknik Metoder för att mäta topografi på materialbanor är sedan tidigare kända. Exempelvis beskrivs i patentskriften WO 2009/083655Al ett bildande av ett ojämnhetsvärde av ljusblixtar från källor som avger olika spektra av ljus. Denna metod skiljer sig från metoden enligt den föreliggande uppfinningen i att ljuset inte bildas som en linje som indikerar att den faktiska topografin i tvärriktning över pappret (Cross-machine Direction) inte mäts, utan snarare ett medelvärde av den relativa höjden förändring över en yta. Med den föreliggande uppfinningen är bildandet av ett våglängdsspektrum ett resultat av mätningen, vilket inte är möjligt i den beskrivna patentskriften. Endast en kamera används i patentskriften, och detta tyder på att längre våglängder inte mäts, vilket är också en viktig skillnadjämfört med den föreliggande uppfinningen.
I patentskriften US 4202630 A beskrivs en metod för att mäta topografisk information på en yta.
Det handlar i US 4202630 A dock inte om en ljuslinje utan om en serie ljuspunkter ordnade på en linje. Den stora skillnaden här ligger i att med en serie punkter (i US 4202630 A) så mäter man det relativa avståndet mellan punktema och omvandlar dessa avstånd till topografiska höj der. Med en sådan metod bör storleken på punktema vara markant mindre än avståndet mellan punktema, vilket begränsar upplösningen avsevärt eller ställer åtminstone orimliga krav på ljuskällan och raster för att uppnå samma spatiella upplösning som i den föreliggande uppfinningen. Dessutom måste upplösningen på en bildsensor (i en fömyad version av US 4202630 A) vara avsevärt högre än den slutliga spatiella upplösningen i mätningen. Det handlar i 536 900 US 4202630 A om en metod som kan lämpa sig väl för mätningar av ytor där den spatiella upplösningen inte är kritisk. Ska man däremot mäta i mikrometerområdet är mätmetoden i US 4202630 A i bästa fall ineffektiv. I den föreliggande uppfinningen projiceras en sammanhållen linje av ljus på ytan och bildsensom med efterföljande processning mäter sedan den relativa avvikelsen i normalriktningen mot linjeriktningen. Detta betyder att den spatiella upplösningen begränsas av bildsensoms pixelstorlek och antalet pixlar på en linjebredd, vilket gör denna metod till en betydligt teknikeffektivare metod än den i US 4202630 A.
I patentskriften JP 57049805 A beskrivs en metod där man på en punkt (i korshåret mellan linjeljuskällan och linjesensorn) mäter intensitetsformen på tvärsnittet av ljuslinjen och sedan, genom att studera till vilken grad detta tvärsnitt är rektangulärt eller Gauss-forrnat, fatta ett beslut om ytråheten (roughness) på ytan. Denna mätning har inget med relativa topografiska höjder att göra. Det är heller inte möjligt att från mätmetoden i JP 57049805 A få fram spatiella våglängder, vilket är en viktig del av den föreliggande uppfinningen. Utökar man metoden i JP 57049805 A med en tvådimensionell bildsensor eller till och med flera sensorer kommer man ändå inte att kunna mäta topografi och heller inte kunna få fram spatiella våglängder. Det man skulle uppnå är att man kan medelvärdesbilda sin genomskämingsprofil över flera strips och på så sätt få ett något noggrannare mätvärde, som fortfarande skulle vara grundat på en empiriskt definierad uppskattning av en kurvform.
I patentskriften EP 1898207 A1 använder man flera bildsensorer, vilket också görs i den föreliggande uppfinningen. Här slutar dock likhetema. I metoden i EP 1898207 A1 avbildar sensorema ytan utan någon speciell belysningsmetod. Man gör en direkt spektralanalys av ljusintensiteten hos två eller flera kolumner i sensorema. Detta för att se om det finns frekvenstoppar i spektret som skulle motsvara en, i maskinriktningen, oj ämnhet. Detta är en effektiv metod för att upptäcka släpspår på ytan, men där stannar användbarheten.
I patentskriften US 4019066 A beskrivs en intressant relativt enkel lösning för att uppskatta (snarare än mäta) ytråheten (roughness) hos en yta. I US 4019066 A belyser man ytan och använder sedan de relativa intensitetsskillnadema hos hela den avbildade ytan för att ge en uppskattning om ytråheten. Det är en mycket oprecis metod som inte avbildar topografin och kan heller inte användas för att bygga upp spatiella våglängdsspektra. Det är en intressant enklare 536 900 metod för mätning av ytråhet som dock däröver har mycket lite gemensamt med den föreliggande uppfinningen.
I patentskriften WO00/68638 A1 beskrivs en metod för att mäta oj ämnheter/ytjämnhet och glans, snarare än topografi. En yta är upplyst och ett medelvärdesmått på oj ämnheter/ytj ämnhet och glans produceras. Patentskriften beskriver ingen hantering av någon rumslig våglängdsanalys eller tvärriktningstopografi. Dessutom beskriver inte patentskriften onlinemätningar.
I patentskriften SE 511985 C2 beskrivs en metod att extrahera topografi från en yta genom att belysa den med diffust ljus. Det belysta området är mycket begränsat (5 x 5 mm) vilket medför att de längre rumsliga våglängdema i mäts. Den i patentskriften beskrivna metoden skiljer sig vidare från den granskade konstruktionen genom att denna inte är avsedd för onlinemätningar.
I patentskriften SE 528526 C2 beskrivs en metod som är avsedd som ett komplement till ytjämnhetsmätningar, där större defekter på pappersytan upptäcks med hjälp av snedställt ljus på en yta. Detta ger ett numeriskt mått på hurjämn ytan är. Metoden som den beskrivs i patentskriften mäter inte den faktiska topografin i papperets tvärriktning (Cross-machine Direction). Till skillnad frän föreliggande uppfinning är metoden i patentskriften också bara avsedd för studier i laboratorium i stället för onlinemätningar.
I patentskriftema FI 914794 A och FI 91676 C beskrivs metoder där en laserpunkt sveps över ytan, i stället för att projicera en linje av ljus, som den föreliggande uppfinningen. Dessa beskrivna metoder använder också bara en kamera. Kombination av dessa saker innebär att längre rumsliga våglängder går förlorade. En korrekt faktiska topografiska representation i papperets tvärriktning (Cross-machine Direction) uppnås inte, utan snarare ett medelvärde av ytans ytjämnhet.
I patentskriften WO 96/09518 beskrivs en metod för att mäta vågigheten hos korrugerad kartog genom att projicera ett antal ljuslinjer på kartongytan, där vinkeln mellan kartongbanan och ljuskällan är mycket liten. På så vis kan man få avvikelser och skuggningar på ytan som sedan uppträder som toppar i en spatiell frekvensanalys. Metoden lämpar sig väl för att extrahera några få kraftigt framträdande spatiella våglängder, men inte för att ta fram ett komplett spatiellt våglängdsspektrum för en ytas topografi. Uppflnningen liknar mer den som är beskriven i EP 1898207 A1 än den föreliggande uppfinningen, och lämpar sig inte för topografisk 536 900 karakterisering av en yta. Även om man skulle ändra vinklen i WO 96/09518 när man ändå inte fram till den föreliggande uppfinningen utan att ändra radikalt i mätmetoden.
I patentskriften US 2002/0100569 Al beskrivs en metod för att mäta formation hos en våt pappersyta, där ett minimum av 80% fukthalt är ett krav för mätarens funktionsduglighet.
Metoden mäter dock inte den topografiska profilen utan den reflekterade ljusstrâlningen från ytan. Detta görs i en linjesensor, vilket omöjliggör en extraktion av en topografisk profil på det sätt som beskrivs i den föreliggande uppfinningen, vilket gör metoden i US 2002/0100569 A1 radikalt olik den föreliggande uppfinningen, och den kan heller inte lösa samma mätproblem som den föreliggande uppfinningen.
I patentskriften US 5978750 A1 beskrivs en kontaktbaserad ytråhetsmätare där man med en pennliknande sensor får fram en ungefärlig topografisk kurva som sedan kan behandlas.
Metoden har klara begränsningar jämfört med den föreliggande uppfinningen i att mätnoggrannheten beror av sensoms anläggningsyta och kontakttryck. Med en optisk metod är det betydligt lättare att få bra noggrannhet i mätningarna. Dessutom är en kontaktbaserad metod oftast omöjlig att implementera i onlinesammanhang när mätobjektet rör på sig. Den enda likheten med den föreliggande uppfinningen är att transformer används för att analysera datat från mätningarna. Det är dock stor skillnad mellan mätmetoderna.
I patentskriften EP 1327852 A1 används en ljuskälla och en kamera för att avgöra hur platt en yta är. Ljuskällan är ett antal punktkällor i en rad och vinklarna hos ljuskällan och kameran ska helst vara sådana att man får direktreflektion in i kameran. Man kan med denna metod få ett ungefärligt mått på hur flat ytan är på makronivå, men metoden har en klar begränsning i att se mikrostrukturer på en yta, vilket är ett krav när man vill mäta ytråhet. Precis som tidigare beskrivna patentskrifter har denna metod vissa likheter med den föreliggande uppfinningen, men är i grunden en helt annan metod är den som är beskriven i den föreliggande uppfinningen. Även om dessa metoder från tidigare patentskrifter skulle kombineras är författarnas absoluta åsikt att en fackman inte utan vidare skulle komma fram till mätmetoden hos den föreliggande uppfinningen. Med avseende på problemen med den befintliga tekniken är det uppenbart att det föreligger ett behov av en väsentlig förbättrad utrustning för att mäta topografin i en materialbana i realtid. 536 900 Ändamålen med den föreliggande uppfinningen Det huvudsakliga ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att skapa en väsentligt förbättrad metöd för att mäta topografi på en materialbana. Ett annat ändamål med den föreliggande uppfinningen är att mäta topografin på en materialbana under rörelse. Ett ännu ytterligare ändamål med den föreliggande uppfinningen är att skapa en metod för att mäta pappersbanans topografi i pappersbanans tvärriktning (Cross-machine Direction). Det är Vidare ännu ett ytterligare syfte med den föreliggande uppfinningen att mäta ett brett spatiellt våglängdsspektra med stor dynamik. 536 900 Kortfattad beskrivning av i följande stycken hänvisade figurer I den följande detaljerade beskrivningen av den föreliggande uppfinningen kommer hänvisning och referenser till följ ande figurer att ske. Respektive figur beskrivs kortfattat i den följ ande figurförteckningen. Notera att figurema är schematiska och att detalj er därmed kan vara utelämnade i dessa. De i figurema exemplifierade utföringsformerna är inte begränsande för skyddsomfånget för den föreliggande patentansökan.
Figur 1 visar från sidan schematiskt principen för en anordning i enlighet med den föreliggande patentansökan.
Figur 2 visar snett uppifrån schematiskt principen för en anordning i enlighet med den föreliggande patentansökan. Här har den mekaniska upphängningen av utrustningen utelämnats.
Figur 3 visar snett uppifrån en alternativ utföringsforin av den föreliggande uppfinningen. Här har den mekaniska upphängningen av utrustningen utelämnats.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till figurema visas schematiskt en anordning 1, implementerande förfarandet, för att väsentligen i realtid mäta topografin av ytan 2 på en materialbana 3 som befinner sig i rörelse i materialbanans längsriktning.
Materialbanan 3 utgörs av en materialbana 3 vilken framförs med en hastighet av minst 10 meter per minut i förhållande till anordningen 1. l den föredragna utföringsforrnen av den föreliggande uppfinningen utgörs materialbanan 3 av en materialbana 3 i en maskin som framställer papper, papperboard, kartong eller liknande där materialbanan 3 framförs med en hastighet överstigande 100 meter per minut. Företrädesvis framförs materialbanan 3 med en hastighet överstigande 400 meter per minut. I alternativa utföringsformer är det tänkbart att materialbanan 3 utgörs av någon annan typ av materialbana 3 vilken framför med en hastighet överstiganden 10 meter per minut och företrädesvis överstigande 100 meter per minut.
F öreträdesvis mäts topografin av ytan 2 i materialbanans 3 tvärriktning eller väsentliga tvärriktning. I altemativa utföringsformer är det tänkbart att mätningen av topografin på materialbanans 3 yta 2 utförs i en annan riktning än den tvärgående eller den väsentligen tvärgående riktningen. 536 900 Förfarandet hos anordningen 1 innefattar vidare minst en elektromagnetiskt strålningsavgivande källa såsom företrädesvis en optisk strålningskälla 4, minst en bildsensor 5 och minst en bildbearbetningsanordning 6. Bearbetningsanordningen 6 bearbetar den insamlade informationen från bildsensorn, eller bildsensorema, 5. Bearbetningsanordningen 6 förutsätts innefatta erforderlig utrustning för lagring och bearbetning av bildsensorns, altemativt bildsensoremas, insamlade information. Företrädesvis innefattar bearbetningsanordningen även en funktion för att överföra den insamlade och/eller bearbetade information till annan typ av enhet eller liknande.
I den visade figuren är den elektromagnetiskt strålningsavgivande källan (eller källoma) 4 och bildsensorema 5 anslutna till en stomme, struktur eller liknande. Stommens, eller liknandes, tekniska effekt är att denna positionerar den strålningsavgivande källan, eller källorna, och bildsensorna inbördes i förhållande till varandra och i relation till materialbanan 2. Stommens, eller liknandes, konstruktion kan variera i stor omfattning inom ramen för den föreliggande uppfinningen.
Den enskilda optiska strålningskällan 4 kan innefatta en eller flera optiska strålningskällor.
Företrädesvis avger den optiska strålningsavgivande källan 4 optisk strålning inom frekvensområdet 100 nm till l mm.
Den optiska strålningskällan 4 kan utgöras av, eller innefatta, LED, laser eller någon annan för ändamålet lämplig strålningskälla 4. I den föredragna utföringsformen används exempelvis en NIR laser som optisk strålningskälla, då det synliga spektret innefattande ambient ljus i rummet kan filtreras bort. Det är vidare tänkbart att olika typer av optiska strålningskällor kombineras och används i anordningen 1. Företrädelsevis används en eller flera ljuskällor med låg koherens för att minska koherensbruset i de avbildade linjerna och därmed öka noggrannheten på mätningama.
Principen för att utföra mätningen i enlighet med förfarandet enligt den föreliggande patentansökan går ut på att minst en tvärgående, eller väsentligen tvärgående yta av materialbanan bestrålas (projiceras) med minst en linje 7 av optisk strålning avgiven av minst en strålningsavgivande källa 4. Den elektromagnetiska strålningen projiceras med infallsvinkel V1 mot materialbanans yta. Vinkel V1 utgörs av vinkeln mellan materialbanans yta och den avgivna 536 900 elektromagnetiska strålningens vinkel (huvudsakliga vinkel). Vinkeln V1 ligger företrädesvis inom intervallet 20-90 grader.
Vid bestrålningen av ytan reflekteras delar av den optiska strålningen av ytan och delar av strålningen absorberas av ytan. Den reflekterade optiska strålningen i en viss riktning mot en viss punkt, linje eller yta varierar i förhållande till den bestrålade materialbanans topografi. Denna variation yttrar sig som laterala avvikelser hos ljuslinjen relativt en tänkt rak linje, och samlas in via minst en sensor 5. Informationen från sensorn 5, eller sensorema 5, utnyttjas i den föreliggande uppfinningen som ingående information till bearbetningsanordningen 6 i vilken den insamlade informationen bearbetas till topografisk information om materialbanans yta.
Sensom 5, eller sensorerna 5, som samlar in information om den reflekterade optiska strålningen är företrädesvis vinklade enligt vinkel V2 i förhållande till materialbanan. Vinkel V2 utgörs av vinkeln mellan materialbanans yta och sensorns, alternativt sensorernas insamlingsriktning.
Vinkeln V2 ligger företrädesvis inom intervallet 20-90 grader. Företrädesvis innefattar konstruktionen ett flertal sensorer 5 vilka avkänner den reflekterade optiska strålningen och överför och/eller lagrar den insamlade informationen från respektive sensor 5 på ett för ändamålet lämpligt lagringsmedium. Skillnader i den topografiska höjden på ytan av materialbanan medför olika spatiala avvikelser av linjens position i förhållande till en ideal rak linje.
I den exemplifierande utföringsforrnen har ett flertal sensorer 5 satts samman i materialbanans tvärriktning, eller väsentliga tvärriktning, så att dessa var för sig samlar in information av delar av den tvärgående linjen. Den insamlade informationen från sensorerna 5 bearbetas av bearbetningsanordningen och sätts ihop så att den insamlade information återger linjen i sin fulla längd. Vinkeln mellan bildsensorerna 5 och linjen 7 gör att linjen i bilderna kröker sig efter ytans topografi, se figur. Dessa vinklar optimeras för en viss yta i en specifik applikation, där en grov yta behöver en större vinkel mellan mätytan och ljuskällan, då skuggningar på ytan annars skulle distordera mätningarna, medan en slät yta behöver en mindre vinkel, då det behövs en högre relativ intensitet hos den topografiska informationen. Därefter beräknas linjens centrumlinje.
Denna centrumlinje ses sedan som en uppskattning av ytans topografi utefter linjen. Denna reducering av data möjliggör också att datamängden kan processas i realtid. Centrumlinjen 536 900 transformeras sedan för att ge information om de spatiella våglängdema på ytan, där våglängdsspektra är något som företag i pappersindustrin använder som ett kvalitetsmått för tryckkvalitet. För att beskriva ett pappers genomsnittliga topografiska information tas medelvärden av flera linjer. För att möjliggöra mätning i höga hastigheter sker mätning av linjerna med ett visst tidsintervall och linjerna medelvärdesbildas sedan.
Det unika med metoden är att den möjliggör mätning av topografisk information, som innehåller ett brett våglängdsspektra, tvärsöver en yta medan ytan rör sig med hög hastighet. Metoden möjliggör ett förhållande mellan den kortaste och den längsta mätta våglängden som är minst 200 gånger. Genom att sätta samman den topografiska informationen från flera bildsensorer genom korrelering och konkatenering av de överlappande avbildade linjema, skapa våglängdsspektrum innehållande längre våglängder, kan ett förhållande mellan den kortaste och den längsta mätta våglängden som är minst 1000 gånger uppnås. I pappersindustrin har företag tidigare provat att mäta på en punkt längs pappersbanan, en riktning vanligen benämnd Machine Direction (MD). Det har dock visat sig att det finns större variation i flertalet våglängder på ytan 2 tvärs över papperet (materialbanan), en riktning många kallar Cross-machine Direction (CD).
Med denna nya metod finns möjligheten att få ett kvalitetsmått för tryckbarhet i CD online i pappersmaskinen.
Detta föfarande har en begränsning i hur korta våglängder som kan mätas. Eftersom förfarandet använder centrum av en linje vars linjebredd innehåller flera bildpunkter kan metoden inte utnyttja bildsensoremas fulla upplösning. En kompletterande metod till detta förfarande är att projicera ljus 8 infallande från en liten vinkel (~10-20 grader) relativt ytan med en kompletterande lj uskälla 9. I detta fall kan ytans skuggningar utnyttjas för att öka intensiteten hos de topografiska värdena. I detta fall måste linjer från ljuset från ljuskällan 9 deriveras innan de transformeras för att återskapa topografin som distorderats av skuggningar. Denna metod lämpar sig för att beräkna intensiteten i kortare spatiella våglängder, cza 10-100 pm, och kompletterar och utökar befintliga våglängdsspektra med kortare våglängder.
I den detaljerade beskrivningen av den föreliggande uppfinningen kan konstruktionsdetaljer vara utelämnade som är uppenbara för en fackman inom det område uppfinningen avser. Sådana uppenbara konstruktionsdetalj er ingår i den omfattning som krävs för att en fullgod funktion för den föreliggande uppfinningen skall uppnås. 10 536 900 Även om vissa föredragna utförandeforrner har beskrivits i detalj, kan variationer och modifieringar inom ramen för uppfinningen komma att framgå för fackmännen inom det område uppfinningen avser. Samtliga sådana varianter anses falla inom ramen för de efterföljande patentkraven. Det är exempelvis tänkbart att mätningen av topografi genomförs i kombination med mätning av minst en annan egenskap hos materialbanan.
Fördelar med uppfinningen Med den föreliggande uppfinningen uppnås ett antal fördelar. Den viktigaste fördelen är att en väsentligt förbättrad metod för att mäta topografin i en pappersbanas tvärriktning erhålls. Med denna nya metod erhålls möjligheten att få ett kvalitetsmått för tryckbarhet i tvärriktningen i en pappersmaskin i realtid. 11
Claims (4)
1. Förfarande för att i väsentlig realtid mäta topografin av ytan på en materialbana (3), vilken rör sig med en hastighet om minst 10 meter per minut i materialbanans längsriktning, genom att bestråla en tvärgående, eller väsentligen tvärgående, yta av materialbanan (3) med en linje av optisk strålning som avges av minst en första optisk strålningskälla (4) varvid den reflekterade optiska strålningen från den bestrålade materialbanans (3) yta (2) insamlas av minst en bildsensor (S), varvid den av bildsensom (5) insamlade informationen sammanställs och bearbetas av minst en bearbetningsanordning (6) till topografisk information om materialbanans (3) yta (2) kännetecknat av att insamlingen av information sker med minst en sensor (5) vilken samlar in information som innehåller ett brett spatiellt våglängdsspektrum, där relationen mellan den kortaste och den längsta våglängden är minst 200 gånger, avseende linjens laterala avvikelser från en rak linje i materialbanans (3) tvärriktning eller väsentliga tvärriktning, vars insamlade information överförs till minst en bearbetningsanordning (6) med vilken den av sensorerna insamlade informationen transformeras till topografisk information om materialbanans (3) yta (2), varefter den topografiska informationen lagras på minst ett lagringsmedium eller överförs till minst en annan enhet.
2. Förfarande i enlighet med patentkrav 1 kännetecknat av att sensom (5) mäter ett våglängdsområde där relationen mellan den kortaste och den längsta våglängden är minst 1000 gånger, och genom att sätta samman den topografiska informationen från flera bildsensorer genom korrelering och konkatenering av de överlappande avbildade linjema, skapa våglängdsspektrum innehållande längre våglängder.
3. Förfarande i enlighet med något av de tidigare patentkraven kännetecknat av att linjema mäts med ett visst tidsmellanrum, linjerna medelvärdesbildas och våglängdsspektra bildas av medelvärdena med hjälp av transformer.
4. Förfarande i enlighet med patentkrav 3 kännetecknat av att linjemas centrum beräknas innan medelvärdesbildningen sker för att reducera datamängden. 12 536 900 Förfarande i enlighet med något av de tidigare patentkraven kännetecknat av att materialbanan består av papper, paperboard eller kartong. Förfarande i enlighet med något av de tidigare patentkraven kännetecknat av en eller flera ljuskällor med låg koherens för att minska koherensbruset i de avbildade linjema och därmed öka noggrannheten på mätningarna. . Förfarande i enlighet med något av de tidigare patentkraven kännetecknat av att mätningarna innefattar minst en linje av ljus tvärs över ytan som ska kunna mäta i en hastighet över 400 meter/minut, genom att använda pulsande ljuskällor med mycket kort pulsbredd. Förfarande i enlighet med något av de tidigare patentkraven kännetecknat av att förfarandet kompletteras med ljus avgiven från minst en andra optisk strålningskälla vars ljus infaller med en vinkel inom intervallet 10-20 grader relativt materialbanans yta, där det infallande ljuset används for att noggrannare beräkna intensiteten i de korta våglängderna, c:a 10-100 pm, där man i detta fall utnyttjar ytans skuggningar för att öka intensiteten hos de topografiska värdena, och att man i detta fall måste derivera linjema innan de transformeras for att återskapa topografin som distorderats av skuggningar. 13
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1100700A SE536900C2 (sv) | 2011-09-25 | 2011-09-25 | Förfarande för mätning av topografi på ytan av en materialbana |
PCT/SE2012/000145 WO2013043103A1 (en) | 2011-09-25 | 2012-09-24 | Method for measurement of topography on the surface of a material web |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1100700A SE536900C2 (sv) | 2011-09-25 | 2011-09-25 | Förfarande för mätning av topografi på ytan av en materialbana |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE1100700A1 SE1100700A1 (sv) | 2013-03-26 |
SE536900C2 true SE536900C2 (sv) | 2014-10-21 |
Family
ID=47914673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE1100700A SE536900C2 (sv) | 2011-09-25 | 2011-09-25 | Förfarande för mätning av topografi på ytan av en materialbana |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
SE (1) | SE536900C2 (sv) |
WO (1) | WO2013043103A1 (sv) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022117401A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-09 | Basf Coatings Gmbh | A method and a system for assessing and optionally monitoring or controlling the texture of a surface |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4202630A (en) * | 1975-01-15 | 1980-05-13 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Method of and apparatus for recording surface irregularity of object |
JPS5749805A (en) * | 1980-09-09 | 1982-03-24 | Matsushita Electric Works Ltd | Measuring device for roughness of surface |
US4853777A (en) * | 1987-07-07 | 1989-08-01 | Ashland Oil, Inc. | Method for evaluating smooth surfaces |
FR2624601B1 (fr) * | 1987-12-11 | 1990-05-25 | Tech Bois Ameublement Centre | Dispositif de detection video-laser pour la determination de caracteristiques geometriques d'un objet |
WO1994016290A1 (en) * | 1993-01-15 | 1994-07-21 | Thermo Electron Web Systems Inc. | Web curl measurement system |
AUPM821994A0 (en) * | 1994-09-19 | 1994-10-13 | Amcor Limited | Washboard measuring apparatus |
DE19622429A1 (de) * | 1996-06-04 | 1997-12-11 | Wagner Int | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Beschaffenheit einer Werkstückoberfläche |
US7101461B2 (en) * | 2001-01-29 | 2006-09-05 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Method and apparatus for imaging a paper web |
EP1327852A1 (en) * | 2002-01-11 | 2003-07-16 | CENTRO SVILUPPO MATERIALI S.p.A. | Apparatus for the measuring of the surface flatness, in particular for metallic strips |
EP1898207A1 (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-12 | ABB Oy | Method and apparatus for measuring intensity of laid lines in a strip-like product |
-
2011
- 2011-09-25 SE SE1100700A patent/SE536900C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-09-24 WO PCT/SE2012/000145 patent/WO2013043103A1/en active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022117401A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-09 | Basf Coatings Gmbh | A method and a system for assessing and optionally monitoring or controlling the texture of a surface |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013043103A1 (en) | 2013-03-28 |
SE1100700A1 (sv) | 2013-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101576376B (zh) | 激光检测料面形状的方法和系统 | |
US9062964B1 (en) | Laser caliper measurement of paper material | |
SE531915C2 (sv) | Kontroll av förhållande mellan tryck och biglinjer hos förpackningar | |
CN104964982A (zh) | 基于oct复信号的玻璃表面真伪缺陷识别方法及系统 | |
WO2014096680A1 (fr) | Procede et dispositif de mesure de la verticalite sur un recipient | |
CN106123803B (zh) | 一种岩板不均匀酸蚀参数评价方法 | |
CN101377467A (zh) | 边缘传感器和缺陷检查装置 | |
Balasundaram et al. | In-process measurement of surface roughness using machine vision with sub-pixel edge detection in finish turning | |
PT1770037E (pt) | Processo de detecção de artigos postais agrupados por análise da imagem do canto dos artigos postais | |
CN109653045A (zh) | 轨距测量方法及装置 | |
US20120127480A1 (en) | Topography device for a surface of a substrate | |
Alam et al. | Online surface roughness characterization of paper and paperboard using a line of light triangulation technique | |
JP2007163340A (ja) | 板長さ測定装置及び板長さ測定方法 | |
CN208780155U (zh) | 一种光纤陶瓷插芯偏心测量标定机 | |
SE536900C2 (sv) | Förfarande för mätning av topografi på ytan av en materialbana | |
CN106092832A (zh) | 基于干涉的接触角光学测量方法 | |
Shi et al. | Noncontact 3D measurement method on hole-structure precision inspection | |
JP5858524B2 (ja) | 化粧材の塗装色検出方法 | |
CN204963756U (zh) | 一种多功能车轮踏面外形检测样板 | |
He et al. | Non-contact measurement of damaged external tapered thread based on linear array CCD | |
CN201697615U (zh) | 三维激光扫描在线检测轮廓仪 | |
Sansoni et al. | Design and development of a 3D system for the measurement of tube eccentricity | |
JP3224054U (ja) | ガラス基板の分断縁検査装置 | |
Lu et al. | A novel contact/non-contact hybrid measurement system for surface topography characterization | |
Pino et al. | Using laser speckle to measure the roughness of paper |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |