TW420928B - System for measuring the velocity, displacement and strain on a moving surface or web of material - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 420928 A7 ________B7五、發明説明（1 ) 發明背景 發明領域 概略而言本發明係關於具有與移動令的材料表面或薄 片同步作業之系統，特別係關於一種計算移動十的材料表 面或薄片之速度、位移及應變之系統及方法。 相關技術的討論 廣泛多種系統涉及移動中的材料表面或薄片，且希望 或需要與材料的相對運動或位置同步化作業。本說明書後 文中，“材料薄片，，一詞需視為涵蓋可於其上載運物件之材 料薄片（如輸送帶），以及相對於測量系統做相對運動的物 件表面。就此方面而言，以及用於本發明之揭示目的，“ 材料薄片”一詞於後文說明中須做最廣義且合理的解譯。 舉例言之，已知多種製造、生產及配送環境使用輸送帶系 統來載運物件於其上.例如，考慮美國專利4，198,758揭 示之方法，該案之共同發明人為本發明人。該系統揭示一 鏈輪送帶用於輸送複數物件載具。進一步解釋，載具載運 之拖鬼物件於此等系統之重要性。該系統係使用光發射器 /檢測器對作業而逐段測量鏈長度。一旦介於參考點與物 件載具間的輸送帶鏈長度等於沿著鏈介於該參考點（亦即 發射器/檢測器對所在位置）與預定排放站間的已知距離時 ’一機構被作動而由載具上移開物件。 於顯著不同環境下，美國專利5,578s813，其係讓予 本發明之受讓人且本發明人亦為共同發明人，揭示一種 (請先閎讀背面之注意事項再填窝本頁)

------1T 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公慶） A7 B7 420928 五、發明説明（2 ) 定手持掃描器與材料薄片（亦即紙張）間之相對運動之系統 及方法。特別，該系統利用發光/成像感測器經由識別材 料溽片之結構關聯性質而偵測掃描器與材料薄片間之相對 運動。薄片（如紙張纖維或其它組成份）之特有結構相關性 質用於遨遊研究目的，換言之，為了識別掃描器的遨遊路 徑’使掃描的影像可以電子方式重構。 另一種系統揭示於美國專利5,291,131，其揭示一種 測量循環鏈之伸長率之裝置（由於组件被穿戴或以其它方 式導致之伸長率）。其中揭示之方法使用二感測器（例如磁 性或光學感測器）沿循環鏈路徑於此隔開預定距離設定。 二指標間距係基於求出移動體速度及由第一指標通過第一 感測器至第二指標通過第二感測器經過的時間計算。隨著 時間的經過’繼續此項觀察並比較求出的距離，可測量鏈 之伸長率。美國專利4，198,758及4,274,783，二案名稱皆 為“鏈測量及輪送帶控制系統，，且皆以本發明人為共同發明 人其揭示類似的技術。 如先前技術已知，若干噴墨式印表機的印字頭配置用 以可跨越一張紙的印刷寬度運動a墨水由印字頭沉積至紙 張部份係基於印字頭的位置資訊緊密控制。若干印表機中 ，位置資訊已經由伸展透明材料片跨越紙張寬度涵蓋的跨 距獲得。此種材料片通過印字頭之開槽，且含有週期性隔 開的劃界線。光學發射器/檢測器對設置於跨越開槽，且 配置用以可計數劃界線。經由維持劃界線的準確數目，系 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐} (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) *π ! 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 420928 五、發明説明（3 ) ： ---— 統可沿紙張維持印字頭位置的相關資訊。此種系統中材 料片保持靜態（於平行印字頭移動方向之方向），而發射器 /檢測器對（固定於印字頭）係相對材料片運動。如已知， 雜訊或其它錯誤經常導致系統喪失適當計數劃界線，結果 導致印字頭的位置設置錯誤。該等機制也用來追縱於印字 頭行進方向之正交方向進給的紙張a 景/印機為將材料片（例如紙張）通過預定路徑，例如由 進紙槽至排紙槽之裝置之另一範例。為了獲得預定的高解 析度影像，當影像轉印至紙張上時，紙張的運動必須緊密 控制。 類似前述系統，以及其它系統中，經常需要計算材料 速度、位移及/或應變。例如’此等系統中若未偵測移動 中的表面或薄片之伸縮，則可能造成位置計算的錯誤。其 它系統中’可提供一機構來妥善拉張材料薄片。此種拉張 機構的補償可基於回饋材料薄片經過測量且經過計算之應 變改良。雖然前文僅呈現若干特例，但須了解於寬廣變化 系統希望測量材料薄片之速度、位移及/或應變，亦即當 計數相對小的位移增量時希望消除測量大位移可能出現的 誤差。 除了前述系統外，其它先前技術系統包括美國專利 5,089,712 > 5,149,980 > 5,686,720 - 5,699,161 - 5,703,353 ，5,729,008及5,753,908揭示之系統。該等專利案以及美 國專利 4,198,758，4,274,783，5,578,813 及 5,291，131 皆併 本紙張尺度適用申國國家榇準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) 訂 成！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 42〇928 a7 -______B7 五、發明説明（4 ) 述於此以供參考。 如此，希望提供一種裝置及方法其可有效測量移動中 材料薄片之速度、位移及/或應變（或僅概略靜態材料薄片 之應變），及可測量粗略長度“d”之大位移而未招致因較小 的位移增量累進導致的誤差。 發明概述 某些本發明之目的、優點及新穎特點將部份於後文說 明陳述及部份對業界人士檢視後文顯然易明或可以本發明 之實施習得。本發明之目的及優點可利用隨附之申請專利 範圍特別指出的配置及组合實現及獲得。 為了達到本發明之優點及新穎特點，概略而言本發明 係關於一種計算移動令的材料薄片之速度、位移及/或應 變（或僅固定材料薄片之應變）之系統及方法。就此方面而 言，應變係與材料薄片之伸縮成比例9根據本發明之一方 面，提供一種系統具有第一感光器陣列設置於接近材料薄 片及第二感光器陣列設置於接近材料薄片，其中該第二感 光器陣列係與第一感光器陣列隔開預定距離“d”。處理單 元（例如微處理器及關聯的記憶體及/或其它支援組件）耦 合至第一感光器陣列及第二感光器陣列，且配置用以可控 制或進行系統的相關作業及運算， 根據本發明之第一具體例，第一瑪節段係配置用以控 制處理單元而檢測於第一感光器陣列之第一影像圖樣並界 定該事件發生於時間tl…第二碼節段係配置用以控制處 ( CNS ) ( 210'^ΪΤ (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

In i i^n — 420928 A7 B7 五'發明説明（5 ) : 理單元於第二時間t2 = d/v’此處“v”為材料薄片之已知速 度或測量速度，於第二感光器陳列（於材料薄片行進方向 距第一感光器陣列位在距離“<!，，)獲取第二影像圖樣。一第 三碼節段將第一影像囷樣之相對位置與第二影像圖樣之相 對位置交互關聯而測量補償值“e，，。補償值“e”識別材料薄 片於距離“cl”上的伸縮（依據補償值為正或負決定）。 根據本發明之第二具體例，一第—碼節段配置用以控 制處理單元而檢測得時間U此時以速度^^移動的材料薄月 之圖樣係位於第一感光器陣列。一第二碼節段配置用以可 決定稍後時間t2，此時處理單元辨識材料薄片上檢測得之 圊樣係於第二感光器陣列，位於行進方向距離“d”之處， 且此處約略等於d/v。最後，一第三碼節段配置用以控 制處理單元而基於已知或測得之材料薄片速度ν ,二感光 器陣列之分隔預定距離“d” ’以及響應第一碼節段偵測的 圖樣及響應第二碼節段辨識圖樣間經過之時間t2 — tl測量 值，求出材料薄片之應變“e”（此處e=((t2 — u)/v)—d)。 根據本發明之第三具體例，再度提供一種測量材料薄 片之應變之方法。根據本發明之此具體例，該方法也包括 下列步驟：設置一第一感光器陣列沿材料薄片於第一位置 及λ置第一感光器陣列沿材料薄片於距離第一感光器陣列 “(Γ之第二位置。然後該方法於約略相等時間於第一及第 二感光器陣列取影像圖樣之交互關係來測量材料薄片及應 變作為其影像圖樣之相對位間之補償值“e”，而無需得 本紙張尺度逋用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 (請先閎讀背面之注$項再填寫本頁) 订 竣！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^20928 A7 '^------ B7 五、發明綱（ό ) '~~~ --— 知材料薄片速度。但位移的追縱仍然採用前二具體例採用 的方法。 如前文說明可知，“移動卜，—詞用於說明移動中的村 料薄片時係指材料薄片與感光器陣列間之相對運動。材料 薄片本身（例如輸送帶系統）可設置用以相對於固定感光器 陣列運動。另外，感光器陣列（例如光電感測裝置之感光 器）可設置於平臺丨，而平臺係相對於固定的材料薄片移 動。就此方面而言，“應變”―詞表示材料伸長率之測量之 變化（伸縮形式）。 圖式之簡單說明 合併附圊構成說明書之一部份，示例說明本發明之若 干方面，且隨同說明部份用於解釋本發明之原理。附圖中 第1圖為頂視方塊圖顯示根據本發明構成之系統之一 部份； 第2圖為第1圖之裝置大致沿線2-2所取之剖面側視圖 第3圖為類似第1圖之方塊圖’但說明由材料薄片偵測 得圖樣獲取測量資訊； 第4圖為類似第2圖之方塊圖，但進一步示例說明系統 組件； 第5圖為方塊圖示例說明用於根據本發明構成之系統 計算運算作業之處理單元： 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（2!0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

10 420928 A7 _____ B7 五、發明酬（7 ) — ·~ -- 第6圖為類似第！圖示例說明可用於感光器陣列之感光 器的範例系統之示意侧視圖： 第7圖為替代發光系統之側視圖； 帛8A圖為類似第】圖示例說明之系統之方境圖，但說 明其替代具體例； 第8B圖為第1圖示意說明系統之又另一具體例； 第9圈為流程圊示例說明本發明之—具體例之頂端高 度功能操作；及 第10圖為流程圖示例說明本發明之另—具體例之頂端 高度功能操作。 較佳具體例之詳細說明 已經摘要說明本發明之各方面，現在就附圖舉例說明 之本發明做細節說明。雖然本發明係就附圖說明，但絕非 意圖限於此處揭示之具趙例。相反地，意圖涵蓋如隨附之 申請專利範圍界定之本發明之精髓及範圍内之全部替代、 修改及相當例。 現在參照附圖，參考第1及2圖’其顯示根據本發明構 成之系統10之一部份之頂視圖（第丨圖），及大致沿第1圖線 2-2所取之側視圊（第2圖）3如前文說明，本發明係針對一 種計算移動中的材料薄片14之速度、位移及/或應變之系 統10。就此方面而言，應變係與材料薄片14之伸縮成比例 。因此，系統10設計成可準確测量及計算移動中的材料薄 片14之此種伸縮。較佳具體例之系統之主要組件包括第一 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背*之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I - - 1 I I I · Π 420928 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ______ B7五、發明説明（8 ) 及第二感光器16及18陣列及處理單元40(參見第4圖）。 第1及2圖舉例說明之結構组件包括位於移動中的材料 薄片14上方（如第2圖舉例說明）之第一及第二感光器陣列 16及18。又’第一及第二感光器陣列丨6及18分隔距離廿。 根據較佳具體例，感光器陣列16及18為含有複數感光器元 件（例如電荷耦合裝置CCD，CMOS裝置，或非晶形矽裝 置）之二維陣列。如業界人士 了解’且如第8a及8B圊舉例 說明’本發明之構想可藉一維感光器元件陣列實現。 工作中’材料薄片14之應變（例如伸縮）的計算於第一 具體例之執行方式係首先評估獨特位在材料薄片14之第一 位置之視覺圖樣，並於第一時間tl藉第一感光器陣列16檢 測該圖樣。然後，該相同圖樣於稍後時間t2由第二感光器 陣列18評估。得知材料薄片14之速度（經由檢測或測量）及 時間差t2 — tl ’處理單元40可決定第二感光器陣列丨8檢測 得該圖樣是否位在於無應變的情況下準確應處在的位置α 若否’則計算偏差、’，（實際位置相對於預期位置）及取做 材料薄片14之伸縮。它方面，若已知應變為常數，„e，，表 示經歷時間間隔t2 — tl經由速度改變引起的位移偏差。為 舉例說明此項計算，參照第3圖，其為感光器陣列16及18 之頂視圖（類似第1圖）且進一步示例說明材料薄片丨4之特 定位置所特有的檢測得之圖樣19。就此方面而言，參考編 號19標示的方塊表示於第一時間u由第一感光器陣列“觀 察得之圖樣。標示為參考編號2〇之方塊表示該圖樣於第二 (請先聞請背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適财關家榇準（CNS )八4胁（21Qx297公董） 12 A7 B7 420928 五、發明説明（9 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 時間t2由第二感光器卩車列1 §檢測。距離“d”表示第一感光 器陣列與第二感光器陣列之分隔距離。距離d2表示於時間 tl檢測得之圖樣距時間t2檢測得之圖樣位置分隔距離。參 考編號21及虛線標示的方框代表該圖樣於時間t2藉第二感 光器陣列18檢測時應有的位置（例如距時間tl檢測得圓樣 位置為距離“d”）。如此，距離“d”表示圖樣位移的偏差或 材料薄片的伸縮》 如業界人士了解’屬於本發明之特定實務及具體例而 定’材料薄片可為多種物件。例如，材料薄片可為本發明 利用之輸送帶或鏈，例如用於製造、生產或配送環境^另 外’材料薄片14於本發明應用於例如印表機、掃描器、影 印機等系統時為紙張。確實，隨本發明之特定實務而定’ 材料薄片14可為不同材料之寄主。 如業界人士進一步了解，材料薄片14檢測得之圊樣可 為預先印刷於其上之圖樣。另外，可為材料本身特有的圈 樣，如材料薄片内部的纖維或結構圈樣。另外，可為天然 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 的或人造圖樣設置於載運於材料薄片上之一物件上。例如 ’於輸送帶環境下，圖樣可由輸送帶系統所載運的紙箱或 其它物件制得。另外，圖樣可於表π方料透過表面 觀察。 較佳具體例中，圖樣為可於材料薄片特有結構相關性 質内部檢測得之天然材料圖樣。就此方面而言，此處使用 “特有結構相關性質，，作為原始性質可歸因於與原始材料上 隊繼用 13 420928 、發明説明（10) 形成影像資料及/或系統對正資料無關的多個因素。位置 (请先閱讀背希之注意事項再填寫本頁) 資訊可經由產生響應特有結構相關性質檢測得之位置信號 形成，例如斑點位置㈣資訊（於所需照明及檢視角之約 束情況下）或允許追蹤各別財結構特點之位置信號。“特 有結構特點”於此處定義為原始材料特點其為結構設計或 形成原始材料過程之特徵而與原始材料上形成影像資料及 /或系統性對正資料㈣。例如，特有結構㈣可為鍵或 纖物鍵接的開口。或，若原始記錄媒體為紙品，則感興趣 之特有結構特點為顯微鏡大小，例如u⑽微米之紙織維 或表面質地的其它特點。 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 感光器16及18包括-或多個光源設計用於提供與原始 材料特有結構相關性質有關的對比度。發光係於可見光範 圍但非必要。例如，“輕擦，，具有相對於表面之大入射角， 通常將與原始材料亦即紙品表面之紙織維交互作用，產生 織維中可提升對比度的陰影。它方面，若原始材料為光澤 ^ ’例如照相印刷，㈣塗層或光澤絲⑽㈣纸或架 二透月薄膜’則於約略鏡面方向反射光可成像具有高對比 度特點其足夠供遨遊使用。光學元件如空間頻率慮鏡、彩 色;慮鏡及/或偏光;慮鏡可合併—或多個成像透鏡用於進— 步檢測特有結構相關性質。 配Q本發明之說明，現在參照第4圖其為方塊圖示例 A月本發明之系統’包括移動材料薄另Μ之機構。就此方 面而〇 ’材料薄片14示例說明為由轉鼓42作動’轉鼓係以 14 420928 A7 --—------B7 五、發明説明（11 ) 一轴為軸旋轉且載運材料薄片。處理單元40進行本發明之 運算作業°就此方面而言，處理單元40(容後就第5圖詳加 說明）可為電腦’或單純為專用電路及記憶㈣於進行運 算作業。馬達44設置用於旋轉轉鼓42，其又移動輸送帶或 材料薄片14。雖然並非必要，但於一具體例中，處理單元 40控制馬達44的速度及作業。此種選擇性控制係由連結處 理單元40與馬達44之虛線舉例說明。 進行本發明之操作時，處理單元4〇需要測量.、假定或 以其它方式被通知材料薄片14的速度β如第4圖舉例說明 ，此種速度資訊，例如可利用軸編碼器46供給處理單元， 軸編碼器提供資訊之處理單元有關轉鼓42的轉速。由此轉 鼓之轉速，處理單元40可決定材料薄片速度。但較佳具體 例中，經由處理單元由材料薄片〖4本身測量可獲得更準择 的速度測量值。就此方面而言，材料薄片之獨特圖樣可於 一時間於第一距離藉第一感光器陣列丨6檢測。於稍後不久 的時間瞬間，第一感光器陣列16可再度檢測圖樣，但位於 第一感光器陣列16下方同位置。得知此第一與第二時間瞬 間間的時間差，且經由測量第一感光器陣列16下方之第一 與第二位置間之位移，處理單元4〇可準確計算材料薄片之 目前速度（位於第一感光器陣列位置然後當進行如就第 3圖所述之運算（亦即計算第二感光器陣列檢測圖樣之補償 值）時使用此種速度計算。另外，速度可於第二感光器津 列使用圖樣之類似方法測量。就此方面而言，系統可以多 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格（2tOX297公釐） -----~ <請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^20928 A7 B7 五、發明説明（1 2 ) 種方式工作。 根據類似的第二具體例，系統可單純連績監視第二感 光器陣列而檢測由第一感光器陣列所獲得且檢測的圖樣。 一旦此一圖樣係於第二感光器陣列下方的某個位置檢測得 且距該圖樣由第一感光器陣列16檢測得位置為距離“d，，時 ，系統可使用經過的時間（t2 — tl)算出與距離“d，，之材料薄 片14之應變‘‘6’’為6=(〇2一11)/幻_<1)，此處7係分開測量 或為已知及此處d為常數。 由則文說明了解’用於本發明之用處，此首二具體例 測量應變要緊地為：（a)感光器陣列之分隔距離“d”值為固 定且為一致：（b)材料薄片之速度為已知、感測或計算； 及（c)一或多個獨特圖樣可於各時間tl及t2於材料薄片少利 用第一及第二感光器陣列檢測。如所了解，此等值可以多 種相關方式用於測量及計算，除了總體位移外，移動中材 料薄片的應變“e”（伸縮）。如此，有多種不同方式將此等 值應用於測量或計算伸縮。 現在參照第5圖示例說明處理單元4〇相關主要組件的 細節。特別，處理單元40可以多種方式執行。但，預期處 理單元40包括t央處理單元（CPU)52，如微處理器及記憶 體54。於記憶體内部，軟體較佳呈碼節段形式經儲存而控 制CPU 52的作業。就此方面而言，可提供多種碼節段來 控制CPU 52的不同任務或功能。例如，碼節段54可以前 述方式供給而計算材料薄片14之速度。第二碼節段56可用 i紙張从適用中國國家標準{ CNS )八4難· ( 210X297公釐) --*-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 16 420928 A7 _______________B7 五、發明説明（〖3 ) 於識別通過第-感光^車列16下方之材料薄片㈣圖樣。 同理，碼節段57可供控制CPU 52而辨識通過第二感光器 障列18下方之材料圖樣。又復，碼節段财供於第二感光 器陣列18決定圖樣之實際位置相對於預期位置之位移’以 及使用此位移來算出材料薄片14的伸縮。如所了解，可提 供其它碼節段來控制CPU 52作業上之多種其它方面。 現在，參照第6及7圖’且如美國專利5,578,813之揭 示，感光器24(包含複數感光器陣列元件16或18)顯示為可 關聯照明光學裝置工作。若材料薄片14為紙品且待感光器 24檢測紙纖維，則以引進輕擦角度之入射光為佳，如第7 圖所示。雖然並非必要，但於第6圖可使用一或多個發光 二極體（LEDs)35及第7圖可使用28。輕擦角30構成入射角 之組成，較佳係於小於15度之範圍，但可隨原始材料14性 質改變。第7圖中，光源28顯示為照明光學裝置34。光學 裝置包含單一元件或透鏡、濾鏡（空間、鏡面及/或偏光濾 鏡）及/或全像術元件的組合可達成目標表面的適當準直且 概略均勻的照明。光源28發射之光波長可經選擇俾便增進 遨遊可利用的空間頻率資訊。照明領域之固定圖樣雜訊須 減至最低。光源28之輸出需調整而配合當掃描裝置前進通 過材料之吸光或反光部，例如帶有墨水或其它標記的印刷 材料時媒體寬廣的動態反射率範圍。 第6圖中，來自光源35之光於照明光學裝置36被準直 然後藉劃幅分束器37重新導向。*LED直接透射通過分東 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS) M規格（210x297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 420928 A7 _____B7 五、發明説明（14 ) 器之該光能部份未顯示於第6圖。來自分束器的先能係沿 表面之法線方向照明原始材料14。 又第6圖呈現由原始材料14反射或散射之部份光能並 通過分束器37用於元件38孔隙化及濾光並由元件39聚焦於 一影像》通過原始材料至分束器之光能部份以及分束器反 射之光能部份未知。成像光學裝置39之放大倍率於檢測來 自原始材料之聚焦光線的感測器24的視野内須為常數。許 多應用中’成像光學裝置之調變移轉功能，亦即光學頻率 響應之波幅測量值必須可於或高於尼奎斯特（Nyquist)空間 頻率提供衰減’尼奎斯特空間頻率係由遨遊感測器之感測 器元件節距或由光學元件之放大倍率決定。光學元件也需 設計成防止背景照明產生雜訊β注意，也可使用波前分束 之分束器。 入射角之選擇隨原始材料性質決定。輕擦照明角度產 生較長且較暗的陰影因此對比度更明顯，或若原始材料表 面非為光澤，則為交流/直流信號比。但，直流信號位階 隨著照明角度相對於原始材料趨近於法線角度而增高。以 輕擦角3 0照明原始材料14之目標須對原始材料表面於顯微 層面上具有高度非均勻程度之用途效果良好。例如，以輕 擦角30由光源28引進光線於原始材料為書寫文具' 未塗層 印刷紙、卡紙板、纖物或人體皮廣時可提供資料相對於待 有結構特點之高信號對雜訊比。它方面，於正常入射角使 用非相干性光線對特有圖樣需要呈相片或架空透明薄膜形 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

420928 A7 _______B7_ 五、發明説明（丨5 ) 式追蹤原始材料至運動的用途為較佳。使用正常照明，使 用非相干性光線，於特定反射域檢視原始材料可提供影像 之質地内容充份豐富而允許基於影像及交互關係的遨遊。 原始材料面具有顯微浮雕，故表面的反射光彷彿該表面為 瓷碑或小切面鑲嵌物^多種原始瓷碑係於略與法線方向干 援的方向反射光線。視野包括散射光及鏡面反射光可被模 式化彷彿表面係由多種瓷磚組成，而各瓷磚相對於法線方 向略為傾斜》 第6圖示例說明藉非相干性光源35照明，其係沿原始 材料14表面之法線方向取向。第7圖示例說明以輕擦角 照明。第二具體例_ ’未提供照明。反而遨遊資訊係使用 背景光’亦即來自環境的光收集^業界人士終於了解透明 薄片材料可藉來自對側的光照明，發光表面或薄片材料無 需其它照明》 經濟部智慧財產局員4消费合作社印製 替代具體例中，相干性照明係於正常情況下引進而允 許基於斑點之圊樣交互關聯。一或多個感光器陣列及材料 薄片間之相對運動可以前文對自然或人造圖樣之方式達成 。若未使用照明光學元件而使用相干性照明，則經由選擇 小面積照明以及經由原始材料表面與感光器24光檢測器陣 列有相當大分隔距離，則使用相干性照明所得主要斑點大 小可變成夠大而滿足尼奎斯特抽樣標準。使用分束器允許 入射光及檢測得之散射光方向接近原始材料面的法線方向 ，如於第4圖以類似方式達成。 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS )六4規>格（210X297公釐） 19 420928 A7 _____ B7 — - - 五、發明説明（I6) (請先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) 現在’簡單參照第8A及8B圖，示例說明本發明之替 代具體例。特別，就先前各圖示例說明之感光器陣列16及 i8為二維感光器陣列4旦本發明可使用一維感光器陣列u6 及Π 8執行β就此方面而言，複數感光器可設置為單行或 單列形式β感光器陣列116及〖丨8可設置用以相對於材料薄 片14之運動為垂直關係，如第8Α圖之示例說明，或可於 平行材料薄片14移動方向之關係取向，如第叩圖之示例 說明°另外，感光器陣列116及11 8可設置用以介於第8Α 或第8Β圊設置位置中間的斜角（圖中未顯示）。如第8八及8Β 圖說明之一維感光器陣列之優點係可簡化本發明之相關執 行及運送。但此種具體例之缺點為其限制大型影像圖樣以 其它方式檢測時所可能出現的冗餘及較大獨特性；以及當 一維陣列之縱向平行對正材料薄片行進方向時，偏差橫過 材料薄片行進方向時對圖樣位置的偏差的忍受度較低。 缘 經濟郐智慧財產局員工消費合作社印製 現在參照第9圖’其為流程圊示例說明本發明之第一 具體例之頂端高度作業。本第一具體例中，本發明係監測 第一感光器陣列16至檢測得圖樣為止（步驟7〇及72)。一旦 檢測得圖樣’則啟動計時器（步驟73)，系統等候一段預定 時間（步驟74)，隨後檢測得之圖樣須設置於第二感光器陣 列18下方的預定位置。然後評估第二感光器決定是否識別 其下方之圖樣（步驟75及76)。若實際上可辨識該圖樣，則 系統測量距預期預定位置的位移“e”（藉交互關聯或啟發式 技術測量）俾便決定材料薄片於距離“d”之淨位移及材料應 本紙張尺度逋用中國國家標率{ cns ) A4说格（210Χ_ί7公釐） ~ ~ -20 - 420928 A7 -—________B7_ 五、發明説明（^ " ~~；-- 變（亦即伸縮）（步驟77)。但，若未於第二感光器陣列町 方辨識圖樣，則可執行適當的錯誤處理常式（步驟79)。 現在參照第1〇圖其為流程圖說明本發明之第二具體例 。第二具體例中，本發明係監測第一感光器陣列16至檢測 得可界定的圖樣為止（步驟6〇及62)。就此方面而言，具體 例可監視第一感光器陣列之預定圖樣，或$純監視第一感 光器陣列至其檢測得於統計上可確保獨特性的特有圖樣為 止°就此方面而言，圖樣包含於材料薄片内部各種纖維之 檢測配置，該等配置就統計學上而言極為不可能重覆。因 此，可避免由第二感光器陣列錯誤檢測β 一旦檢測得圖樣 ’系統啟動計時器（步驟63)。隨後系統連續監視第二感光 器陣列18並測量經過的時間t2 _ u至辨識圖樣為止（步驟64 及66)。一旦決定時間t2 — tl則可藉此檢測薄片位移“d”， 了以剛述方式執行應變計算（步雜67)，其中經歷距離《d” 之應變e由下式決定e = ((t2 — tl)/v) — d)。若於辨識得圊 樣之前經過顯著比d/v更長的預定時間（步驟68)，則系統 可配置用以逾時並執行錯誤處理常式（步驟69) β錯誤處理 常式單純包含清除檢測得之圖樣並前進至步驟6〇。就此方 面而言’若本發明係於輸送帶輸送環境下執行，則偶發的 錯誤可被忽略而不影響系統的整體作業。又其它系統，例 如光電子掃描器、噴墨式印表機等系統中，此種錯誤不可 忽略因此必須執行適當錯誤處理常式（步驟69)。但特定常 式因系統而異’對執行本發明之構想而言並不重要。因此 本紙琅尺度適用中國國家揉準（CNS )八4規路（210Χ297公教） (請先W讀背面之注ί項再填寫本頁) -訂 -線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 21 420928 A7 _ B7 五 '發明説明（18) ，在此無須討論錯誤處理常式的細節。 第9及10圖之流程圖暗示有關材料薄片14移動速度之 運算或資料。就此方面而言，速度可如前述計算或可使用 軸編碼器檢測，或可以其它方式供給處理單元40〇此項資 訊暗示材料應變計算（步驟67)。另外，於第一及第二具禮 例中，若已知應變不變，則“e，，及tl — t2之測量值可分別用 於計算經過距離“d”之平均速度。 第三具體例可避免於決定應變時需要使用速度資訊。 又’若全部用於材料薄片上之各別圊樣為獨特，彼此不同 ’則可以增量“d”做絕對位移測量》第三具體例仰賴獨特 圖樣係以等於“d”的分隔間隔沿材料薄片行進方向重覆。 此項實務中’當第一感光器陣列檢測得其中一圖樣時，第 二感光器陣列用於決定鄰近圖樣於其所在位置距第一感光 器陣列的距離“d”。第二圖樣相對於第一圖樣之位置變化 與材料未加應變時之預期變化比較而決定應變測量值。 本發明之又第四具體例中，圖樣係藉第一感光器阵列 16追蹤而獲得該位置之薄片速度，同時圖樣係於第二感光 器陣列18(其位置距第一感光器陣列16為距離“d，，）同時追 縱來執行於·一位移位置獨立決定速度。經由比較二速度值 ，可測量材料薄片沿距離“d”之應變速率變化，若已知應 變於此距離為常數’則可決定二感光器陣列位置間的材料 長度變化。後述案例中，可用於捲取輸送帶系統或帶驅動 器之迴圈。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) C请先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 22 A7 B7 420928 五、發明説明（19) 隨著距離“d”的變長，本發明方法可更精確且更準確 地做速度、位移及應變測量。先前技術軸編碼器技術典型 之精度（及於多轉累積的準確度）受限於其圓周大小，而線 性編碼器技術之精度受限於其感測器頭之尺寸相當小，及 準確度受應變，包括熱膨脹所限。 前文說明絕非已經羅列盡淨或將本發明囿限於所揭示 之特定形式。鑑於前文教示多種修改及變化皆屬可能。就 此方面而言，所討論之具體例經選擇供最佳說明本發明之 原理及其實際應用藉此使業界人士可將本發明利用於適合 特定預期用途之多種具體例及多種修改。隨附之申請專利 範圍根據其合法之範圍解說時此等修改及變化皆屬於如隨 附之申請專利範圍決定之本發明之範圍。 —^•11 n >^l-m It _ I I I (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) -,ιτ 線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用肀國國家揉率（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐} 23 420928五、發明説明（2Q) A7 B7 1 〇…系統 14.. .材料薄片 16.. .第一感光器陣列 18…第二感光器陣列 19-20...檢測得之圖樣 24…感光Is 2 8...光源 30.. .補餘角 34.. .照明光學裝置 35.. .發光二極體 37.. .分東器 38…濾光元件 39.. .成像光學裝置 元件標號對照 40…處理單元 42.. .轉鼓 4 4...馬達 52…中央處理單元 54.. .記憶體 55-7...碼段 66.. .檢測得之圖樣 67.. .應變 60-79...步驟 70-2...圖樣 75…影像圖樣 116-8…感光器陣列 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中圉國家梂準（CMS } A4規格（210X297公釐} 24

Claims (1)

1. 420928 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1· -種計算移動中的材料薄片(14)之應變之系統，包含 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一感光器陣列（16)設置於接近材料薄片（丨4); 一第二感光器陣列（18)設置於接近材料薄月（14)且 與第感光器陣列（16)隔開預定距離d，隔開距離》a” 係平行移動令的材料薄片（14)之行進方向； 一處理單元(4〇)耦合至第一感光器陣列（16)及苐二 感光器陣列（18): 一第一碼節段（56)係配置用以控制處理單元（4〇)而 檢測材料薄片（14)之一圖樣於第一感光器陣列（16); 一第二碼節段（57)係配置用以控制處理單元（4〇)而 辨識材料薄片（14)上被檢測得的圖樣於苐二感光器陣 列（18);及 一第二瑪節段（58)係配置用以控制處理單元（4〇)而 基於#料薄片（14)之速度、距離d及響應第一碼節段（56) 檢測得圖樣與響應第二鸸節段（58)辨識圖樣間經過的 時間計算材料薄片（14)之應變。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 2.如申請專利範圍第1項之系統，其中該材料薄片（14)係 選自包括·輸送帶；紙張；金屬片及塑膠片。 3‘如申請專利範圍第1項之系統’其中該材料薄片（14)包 括預先印刷的標記（19，20)設置用以待藉第一及第二 感光器陣列（16，18)檢測。 4.如申請專利範圍第1項之系統，其中該檢測得之圖樣為 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A8B8C8D8 420928 、申請專利範圍 在於材料薄片（14)之天然圖樣，材料薄片（14)上不含 任何預先印刷的標記。 5-如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一及第二感光 器陣列（16，18)為二維感光器陣列，具有複數感光器 元件於二維之各維。 6‘如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一及第二感光 器陣列（16 ’ 18)為柱狀感光器陣列，具有複數一維感 光器元件，且僅有一行感光器元件位於垂直第一維的 第二維。 7.如申請專利範圍第丨項之系統，其中該處理單元（4〇)包 括至少一處理器（52)及一記憶體（54),及其中複數碼節 段（55，56，57，58)駐在該記憶體（54卜 如申請專利範圍第1項之系統，其中該計算得之應變係 與材料薄片（14)之拉張成比例。 ·« 9·如申請專利範圍第丨項之系統，其中該計算得之應變係 與材料薄片（14)之收縮成比例。 10. —種測量移動中的材料薄片（M)上之圖樣位移之系統 ，包含： _第一感光器陣列（16)設置於接近材料薄片（14); 一第一感光器陣列（18)設置於接近材料薄片（I#)且 與第一感光器陣列（16)隔開預定距離d*隔開距離“d” 係平行移動中的材料薄片（14)之行進方向； 一處理單元（40)耦合至第一感光器陣列（1 第二 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱〉 I------I I I I I ϊ-r·---— — · 幽 (請先閲讀背面之沒意事項再填窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 26 則680808 420928 六、申請專利範圍 感光器陣列（18); —第一碼節段（56)配置用以控制處理單元（4〇)而於 第一感光器陣列（16)於第一預定時間tl評货第—影像 圊樣而檢測第一影像圖樣； 一第二碼節段（57)配置用以控制處理單元（4〇)而於 第二預定時間t2於第二感光器陣列（丨評估第二影像 圖樣並求出第二影像圖樣與第一影像圖樣間之 父》互關 係；及 一第三碼節段（58)配置用以控制處理單 第二影像圖樣與第一影像圖樣之偏差。 ------- --- - - --!!訂---- ---I (锖先閲讀背面之注$事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 27