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DE19930154A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Formation und/oder des Formationsindexes an einer laufenden Materialbahn - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Formation und/oder des Formationsindexes an einer laufenden Materialbahn

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DE19930154A1
DE19930154A1 DE1999130154 DE19930154A DE19930154A1 DE 19930154 A1 DE19930154 A1 DE 19930154A1 DE 1999130154 DE1999130154 DE 1999130154 DE 19930154 A DE19930154 A DE 19930154A DE 19930154 A1 DE19930154 A1 DE 19930154A1
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DE
Germany
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web
camera
matrix
formation
led array
Prior art date
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Ceased
Application number
DE1999130154
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English (en)
Inventor
Rudolf Muench
Thomas Ischdonat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
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    • 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
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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    • G01N21/86—Investigating moving sheets
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    • G01N2021/8672—Paper formation parameter

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Abstract

Es wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Formation und/oder des Formationsindexes an einer laufenden Materialbahn (12), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn beschrieben. Dabei wird die laufende Materialbahn (12) mittels wenigstens eines LED-Arrays (16) beleuchtet. Für eine jeweilige Bildaufnahme eines vom Licht des LED-Arrays (16) beaufschlagten Bahnbereichs wird wenigstens eine Kamera (14) verwendet, die mit einem Computer (20) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Formation und/oder des Formationsindexes an einer laufenden Materialbahn, insbe­ sondere einer Papier- oder Kartonbahn. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 19.
Die Formation des Papiers ist ein wichtiger Qualitätsindex bei der Papier­ herstellung. Sie beschreibt die Gleichmäßigkeit der Faser- und Füllstoff­ verteilung. Eine gleichmäßige Verteilung der Inhaltsstoffe ist wesentlich für die physikalischen Eigenschaften wie beispielsweise die mechanische Festigkeit, Bedruckbarkeit oder Streichbarkeit des Papiers.
Vielfach wird die Formation des Papiers visuell durch den Papiermacher geprüft. Er betrachtet eine Probe in Durchsicht gegen eine diffuse Strah­ lungsquelle und entscheidet subjektiv über die Qualität der Formation. Dieses Verfahren setzt eine große Menge an Erfahrung voraus und bringt den Nachteil mit sich, daß die Ergebnisse stark von der Person abhängen, die die Bestimmung durchführt.
Um diesen Nachteil auszugleichen, werden zunehmend optische Prüfver­ fahren eingesetzt. Grundsätzlich arbeiten diese Verfahren nach dem Prin­ zip, wonach dichtere bzw. schwere Bereiche im Papier weniger transparent für Licht sind als die weniger dichten bzw. leichteren Bereiche. Üblicher­ weise wird für die Bildgewinnung ein Trommelscanner eingesetzt, der eine Papierprobe punktweise abtastet. Jüngere in der Fachliteratur beschrie­ bene Verfahren setzen eine Matrix-CCD-Kamera ein. Der Einsatz einer solchen CCD-Kamera wird beispielsweise in der US-A-5 113 454 beschrie­ ben. Ein Videobild der zu untersuchenden Papierprobe wird hier in Durchlicht aufgenommen, und die Graustufenverteilung wird mit der Formation korreliert. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß es nur im Labor anzuwenden ist. Eine effektive, schnelle Regelung z. B. des Stoffauf­ laufs oder der Formationskästen ist hier nicht möglich.
Bei einem in der US-A-5 393 378 beschriebenen Verfahren werden CCD- Kameras auch online eingesetzt. Die zu untersuchende Fläche ist sehr klein (10 mm × 10 mm). Dies erschwert eine repräsentative Untersuchung der gesamten Warenbahn. Treten innerhalb der kleinen Meßfläche Fehler wie insbesondere Löcher oder Flecken auf, werden sie vom System fehlin­ terpretiert, so daß sie das Ergebnis verfälschen. Ferner zeigt sich, daß die­ se Systeme für die heute sehr schnell laufenden Prozesse unzureichend sind. Bei Produktionsgeschwindigkeiten von über 30 ms-1 werden Belich­ tungszeiten im µs-Bereich benötigt, um ein ausreichend scharfes Mo­ mentbild der Materialbahn zu erhalten. Darüber hinaus ist es sinnvoll, bei den heute üblichen vielfältigen Profil-Einstellmöglichkeiten ein Formati­ onsprofil über die gesamte Warenbahnbreite zu ermitteln.
Ähnliche Nachteile ergeben sich auch bei den in der US-A-4 707 223 und der US-A-4 931 659 beschriebenen Formationsmeßverfahren.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, bei denen die zuvor genannten Nachteile beseitigt sind.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die laufende Materialbahn mittels wenigstens eines LED- Arrays beleuchtet wird und daß für eine jeweilige Bildaufnahme eines vom Licht des LED-Arrays beaufschlagten Bahnbereichs wenigstens eine Ka­ mera verwendet wird, die mit einem Computer verbunden ist. Die Verbin­ dung mit dem Computer kann z. B. über eine Framegrabberkarte erfolgen. Alternativ ist beispielsweise ein digitaler Fire Wire o. ä. denkbar.
Aufgrund dieser Ausbildung können Oberflächendefekte vom System er­ kannt und gegebenenfalls getrennt dokumentiert werden. Eine Verfäl­ schung des Ergebnisses durch solche Oberflächendefekte ist somit ausge­ schlossen. So kann beispielsweise ein fehlerfreies Formationsprofil über die Materialbahnbreite ermittelt werden.
Die benötige Auflösung bestimmt die Anzahl der Kameras. Werden z. B. mehrere Matrixkameras verwendet, so sind diese vorteilhafterweise jeweils über eine Framegrabberkarte (Bildfangschaltung) und/oder einen Aus­ wertecomputer mit einem gemeinsamen Server oder mit einem gleichzeitig als Auswertecomputer und Server dienenden Computer verbunden. Die Framegrabberkarten können jeweils einem Auswertecomputer zugeordnet sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Matrixkameras lediglich über z. B. eine bestimmte Anzahl von Framegrabberkarten mit dem gemeinsa­ men Server zu verbinden. Alternativ ist beispielsweise auch ein jeweiliger digitaler Fire Wire o. ä. denkbar.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform wird als Matrix­ kamera jeweils eine CCD(charge coupled device)-Matrixkamera, vorzugs­ weise eine S/W(Schwarz/Weiß)-CCD-Matrixkamera verwendet. Dabei ist grundsätzlich die Verwendung herkömmlicher S/W-CCD-Matrixkameras möglich.
Insbesondere in dem Fall, daß ein sich über die Bahnbreite ergebendes Formationsquerprofil ermittelt werden soll, können mehrere über die Bahnbreite verteilte Matrixkameras verwendet werden. In bestimmten Fällen kann es von Vorteil sein, wenn aus den erhaltenen Meßwerten mittels eines QCS(quality control system)-Systems Regelparameter für den Produktionsprozeß bestimmt werden.
Die benötigte Auflösung bestimmt die Anzahl der Kameras. Vorzugsweise sollte für die einzelnen aufgenommenen Bildpunkte eine Fläche von je­ weils etwa 1 mm2 nicht überschritten werden. So kann beispielsweise mit einer handelsüblichen CCD-Matrixkamera (z. B. 725 × 582 Bildpunkte) ein DIN A3 großer Bereich betrachtet werden. Es sind aber auch andere han­ delsübliche Formate wie z. B. 1024 × 1024 denkbar.
In bestimmten Anmeldungsfällen ist es zweckmäßig, wenn die Material­ bahn zumindest teilweise in Transmission beleuchtet wird. Eine jeweilige Kamera wird somit von durch die Materialbahn hindurch gegangenem Licht beaufschlagt.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, daß die Materialbahn zumin­ dest teilweise in Reflexion beleuchtet wird. In diesem Fall wird durch eine jeweilige Kamera von der Materialbahn reflektiertes Licht erfaßt. Eine Be­ leuchtung in Reflexion bringt für bestimmte Produkte wie beispielsweise Kartons Vorteile mit sich.
Eine solche Beleuchtung der Materialbahn in Reflexion ist insbesondere auch zur Bestimmung des Formationsindexes im Naßbereich von Vorteil. In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, wenn die Messung direkt hinter der Wasserlinie auf dem Sieb durchgeführt wird.
Die Belichtungszeit muß bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten im µs- Bereich liegen. Insbesondere in diesem Fall weist sich die Verwendung von LED-Arrays als Vorteil. Solche LED-Arrays sind im Handel frei erhältlich. LEDs besitzen insbesondere auch den Vorteil einer hohen Impuls- oder Blitzrate sowie bei einer entsprechend großen Anzahl einer sehr hohen Leuchtdichte. Durch die Vielzahl der eingesetzten LEDs erhält man eine gleichmäßige Ausleuchtung des betreffenden Meßfeldes. Zusätzliche Vor­ richtungen für eine diffuse Ausleuchtung werden nicht benötigt. So ist es beispielsweise möglich, Papiere mit einem Flächengewicht von 250 gm-2 und mehr in Transmission zu untersuchen. Durch die hohe Beleuch­ tungsintensität können die Kameras auch bei optisch dichteren Materiali­ en mit einer kleinen Blende betrieben werden. Durch die gewonnene Tie­ fenschärfe wird das System unempfindlich gegen Bahnflattern. Der Ab­ stand der Bahn von der Kamera ist in weiten Bereichen unabhängig von der Bildqualität.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform wird die Bildauf­ nahme vorzugsweise über den Server, oder über irgendeine Schnittstelle, Hardware-Komponente o. ä., mit dem Blitzintervall der LED-Arrays syn­ chronisiert.
Die Beleuchtungsintensität kann an das jeweilige Produkt angepaßt wer­ den, so daß die Kameras stets in ihrem optimalen Dynamikbereich arbei­ ten.
Vorteilhafterweise wird als LED-Array ein Infrarot-LED-Array verwendet. Sind beispielsweise parallel installierte Farb-Meßsysteme vorgesehen, so werden diese in ihrer Abstrahlung durch die verwendeten Infrarot-LEDs nicht beeinflußt. Alternativ sind können jedoch auch andere LEDs ver­ wendet werden. Es ist insbesondere auch eine alternative Beleuchtungs­ folge möglich.
Zweckmäßigerweise wird wenigstens eine mit einem Filter ausgestattete Matrixkamera verwendet. Werden die Kameras mit einem Filter ausge­ stattet, das nur die entsprechende Wellenlänge passieren läßt, ist das Sy­ stem unempfindlich gegenüber anderen Beleuchtungsquellen. Damit er­ geben sich Vorteile gegenüber den bisher an der Produktionsmaschine in­ stallierten Leuchtstofflampen, die nicht im IR-Bereich abstrahlen.
Jede Kamera kann z. B. über eine handelsübliche Framegrabberkarte oder Bildfangschaltung oder z. B. einen digitalen Fire Wire o. ä. mit einem Com­ puter verbunden sein. Bei mehreren Kameras werden diese jeweils mit ei­ nem separaten Computer oder zumindest mit einer separaten Framegrab­ berkarte, verbunden. Die einzelnen Computer können dann wieder über ein Netzwerk mit einem gemeinsamen Server verbunden sein, der insbe­ sondere für die Datenspeicherung und Weitergabe an externe Systeme sowie für die Steuerung und Synchronisierung der einzelnen Kameras und der Beleuchtungseinrichtung verantwortlich ist.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform wird das von einer jeweiligen Matrixkamera aufgenommene Bild in dem an die Kamera ange­ schlossenen Auswertecomputer vorverarbeitet.
Der erste Schritt der Daten- bzw. Bildvorverarbeitung kann eine Graustu­ fen- und Gammakorrektur sein. Die Bilder können auf dem Hintergrund korrigiert und normalisiert werden. Gegebenenfalls können auch zusätzli­ che Bildkorrekturverfahren angewendet werden. Das resultierende Bild kann einer Merkmalsextraktion unterzogen werden, wobei störende Bild­ bereiche, wie sie von Oberflächendefekten hervorgerufen werden, maskiert werden Optional können die erkannten Fehler und Defekte (wie beispiels­ weise Löcher, Flecken und dergleichen) in einer separaten Datenbank klassifiziert und dokumentiert werden.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wird ein repariertes oder korri­ giertes Graustufenbild erzeugt und dieses für eine Formationsanalyse verwendet. Die unterschiedlichen Graustufen spiegeln sehr gut die Dichte- bzw. Gewichtsverteilung der Inhaltsstoffe in der Materialbahn wieder. Es hat sich gezeigt, daß sinnvolle, benachbarte Klassen einen Graustu­ fenunterschied von etwa 1% aufweisen.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform werden zur Bestim­ mung des Formationsindexes die unterschiedlichen Graustufen nume­ risch erfaßt. Die Anzahl der Bildpunkte in der häufigsten (Graustufen-) Klasse kann zu den gefundenen Klassen (Graustufen) in Beziehung gesetzt werden. Dabei ist die Formation um so besser, je höher der Wert ist, der sehr gut mit den subjektiven Eindrücken korreliert, die der Papiermacher bei Betrachtung des Papiers erhält.
Grundsätzlich ist es auch möglich, das beschriebene System zur Bestim­ mung der Faserorientierung einzusetzen. In diesem Fall werden vorzugs­ weise wenigstens zwei Matrixkameras auf einen jeweiligen Bahnbereich ausgerichtet und die beiden Kameras vorzugsweise mit Polfiltern unter­ schiedlicher Polarisationsebene ausgestattet. Der Unterschied zwischen den beiden Polarisationsebenen kann insbesondere zwischen 30° und 60° liegen, wobei er aber an die jeweilige Situation angepaßt werden kann. Aus den Kontrastunterschieden der beiden gewonnenen Bilder kann auf die Faserorientierung geschlossen werden.
Es ist beispielsweise möglich, die Flockenorientierung aus den Bilddaten zu erfassen, wobei die Flockenorientierung vorzugsweise als Hinweis auf eine vorliegende Faserorientierung dient.
In bestimmten Fällen kann es von Vorteil sein, wenn zur Faserorientie­ rungsmessung eine Kamera mit zwei oder mehreren Polarisationsfiltern verwendet wird, die automatisch gewechselt werden.
Grundsätzlich ist es auch möglich, zur Faserorientierungsmessung eine Kamera mit einem rotierenden Polarisationsfilter zu verwendet.
Insbesondere in den beiden zuvor genannten Fällen kann zusätzlich ein wechselndes wellenlängensensitives Filter verwendet werden.
Von Vorteil ist auch, wenn im Zusammenhang mit der Bildauswertung mit Filter gleichzeitig zur Messung von Flächengewicht, Feuchte, Dicke u. a. auch optisch erfaßbare Eigenschaften genutzt werden.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform wird wenigstens ein LED-Array mit verschiedenen Farben verwendet und vorzugsweise ab­ wechselnd mit 600 nm, 900 nm und 1400 nm geblitzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Beleuchtung der laufenden Materialbahn wenigstens ein LED-Array und für eine jeweilige Bildaufnahme eines vom Licht des LED- Arrays beaufschlagten Bahnbereichs wenigstens eine Matrixkamera vorge­ sehen ist und daß die Matrixkamera über eine Framegrabberkarte mit ei­ nem Computer verbunden ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind, in den Unteransprüchen angegebenen.
Außer den zuvor bereits genannten Vorteilen sei beispielsweise noch auf die folgenden weiteren Vorteile verwiesen:
  • - sehr schnelle Produktionsprozesse
  • - komplette CD-Profile
  • - die Formation nicht betreffende Bildinformation wird markiert
  • - es können kostengünstige Standardkomponenten eingesetzt wer­ den.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine beispielhafte Anordnung der Kameras und der Beleuch­ tungseinrichtung einer Vorrichtung zur Bestimmung der For­ mation und/oder des Formationsindexes an einer laufenden Materialbahn,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Grundauf­ baus der Vorrichtung,
Fig. 3 eine perspektivische schematische Darstellung eines beispiel­ haften Grundaufbaus eines in der Beleuchtungseinrichtung der Vorrichtung verwendeten LED-Arrays,
Fig. 4 einen beispielhaften Ausschnitt eines von einer Kamera aufge­ nommenen Bildes,
Fig. 5 eine beispielhafte Graustufenverteilung des Bildes und
Fig. 6 ein beispielhaftes schematisches Ablaufdiagramm einer mittels der Vorrichtung durchgeführten Formationsindex-Bestimmung.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 10 dient der Bestimmung der Formation und/oder des Formationsindexes an einer laufenden Material­ bahn 12, bei der es sich im vorliegenden Fall beispielsweise um eine Pa­ pierbahn handelt.
Die Vorrichtung 10 umfaßt mehrere über die Breite der Papierbahn 12 verteilte Matrixkameras 14, bei denen es sich insbesondere um CCD- (charge coupled device)-Matrixkameras und vorzugsweise um S/W(Schwarz/Weiß)-CCD-Matrixkameras handeln kann.
Zur Beleuchtung der laufenden Materialbahn 12 ist wenigstens ein LED- Array 16 vorgesehen.
Die Anzahl der verwendeten Matrixkameras 14 hängt von der gewünsch­ ten Auflösung und von der Breite der Materialbahn 12 ab.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt eine Beleuchtung der Ma­ terialbahn 12 in Transmission, was bedeutet, daß die Matrixkameras 14 auf der einen und das LED-Array 16 auf der anderen Seite der Material­ bahn 12 angeordnet sind. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Beleuchtung in Reflexion möglich.
Die Gesichtsfelder 18 der Matrixkameras 14 grenzen aneinander, wobei sie sich in den Randbereichen in der dargestellten Weise auch über­ schneiden können.
Gemäß Fig. 2, in der ein beispielhafter Grundaufbau der Vorrichtung 10 gezeigt ist, sind die Matrixkameras 14 jeweils mit einem Auswertecompu­ ter 20 verbunden, und zwar beispielsweise jeweils über eine nicht darge­ stellte Framegrabberkarte (Bildfangschaltung). Die verschiedenen Aus­ wertecomputer 20 sind mit einem gemeinsamen Server 22 verbunden. Die Blitzfrequenz des LED-Arrays 16 muß irgendwie mit der Aufnahmefre­ quenz der Kamera synchronisiert werden. D. h., das LED-Arrays 16 sollte mit dem Kameras 14 verbunden sein, wobei der Umweg über 20, 22 oder eine Spezialhardware in Betracht kommt. Der Server 20 dient u. a. dazu, die gewonnenen Daten aufzubereiten und zu archivieren. Zudem synchro­ nisiert er die Bildaufnahme und die Beleuchtungsblitze des LED-Arrays 16.
Der Server 22 ist über eine Netzwerkverbindung 24 mit einer Bedienersta­ tion (Operator Station) 26 verbunden.
Bei den Matrixkameras 14 kann es sich insbesondere um S/W(Schwarz/Weiß)-CCD(charge coupled device)-Matrixkameras handeln.
Fig. 3 zeigt in perspektivischer schematischer Darstellung einen beispiel­ haften Grundaufbau eines in der Beleuchtungseinrichtung in der Vor­ richtung 10 verwendeten LED-Arrays 16. Danach bestehen die Zeilen aus einzelnen Modulen mit jeweils einer Vielzahl von einzelnen LEDs. Dabei kann ein solches LED-Array 16 insbesondere aus Infrarot-LEDs bestehen.
Fig. 4 zeigt einen beispielhaften Ausschnitt 28 eines von einer Matrixka­ mera 14 aufgenommenen Bildes nach einer Bildvorverarbeitung. Eine sol­ che Bildvorverarbeitung kann insbesondere in den mit dem gemeinsamen Server 22 verbundenen einzelnen Auswertecomputern 20 erfolgen.
Der in der Fig. 4 erkennbare schraffierte Bereich 30 des Bildausschnitts 28 zeigt einen Defekt, der vom System erkannt und für die weitere Bear­ beitung maskiert wurde. Die Gitterpunkte oben links zeigen schematisch die einzelnen Bildpunkte 32, die zur Auswertung herangezogen werden. Diese Bildpunkte 32 können gegebenenfalls auch aus mehreren Pixeln des betreffenden Detektors gebildet werden.
Fig. 5 zeigt eine beispielhafte Graustufenverteilung des Bildes. Dabei ist die Anzahl der Bildpunkte in einer jeweiligen Klasse über den Klassen aufgetragen. Der Formationsindex F(i) ergibt sich aus der folgenden Bezie­ hung:
F(i) = N(i)fN(a),
wobei mit
N(i) die Anzahl der Bildpunkte (Pixel oder "Cluster") in der am häufigsten vorkommenden Klasse und
N(a) die Anzahl der gefundenen Klassen
angegeben ist.
Diese einfache Beziehung korreliert gut mit den visuellen Eindrücken.
In bestimmten Fällen kann es sinnvoll sein, komplexere Auswerteverfah­ ren anzuwenden. Dabei sind beispielsweise solche statistische Verfahren wie die Clusteranalyse, gegebenenfalls in Kombination mit neuronalen Net­ zen oder Fuzzy-Algorithmen denkbar.
Fig. 6 zeigt ein beispielhaftes schematisches Ablaufdiagramm einer mittels der Vorrichtung 10 durchgeführten Formationsindex-Bestimmung.
Danach werden im Block 1 mit der entsprechenden Bildaufnahme zu­ nächst die betreffenden Eingangsdaten aufgenommen.
Im Block 2 erfolgt die entsprechende Bildvorverarbeitung, mit der bei­ spielsweise eine Hintergrundkorrektur und eine Gammakorrektur erfolgen kann.
Im Block 3 erfolgt eine Merkmalsextraktion. Dabei wird entschieden, ob Defekte wie z. B. Löcher oder Flecken, vorliegen oder nicht. Liegen Defekte vor, so werden diese im Block 4 maskiert. Mit dem Block 5 ist eine optio­ nale Dokumentation dieser Defekte angedeutet. Vom Block 4 geht es wei­ ter zum Block 6, in dem eine Bildauswertung stattfindet, d. h. beispiels­ weise der Formationsindex bestimmt wird. Falls im Block 3 kein Defekt festgestellt wird, geht es ohne den Umweg über den Block 4 direkt zu die­ sem die Bildauswertung betreffenden Block 6.
Im Anschluß daran wird im Block 7 überprüft, ob die Formation in Ord­ nung ist oder nicht. Falls ja, gelangt man zu einem die Dokumentation betreffenden Block 9. Von diesem Block 9 gelangt man dann zu einem die Regelung betreffenden Block 8. Wird im Block 7 festgestellt, daß die For­ mation nicht in Ordnung ist, so gelangt man ohne den Umweg über den Block 9 direkt zu dem die Regelung betreffenden Block 8.
Aus den erhaltenen Meßwerten können beispielsweise mittels eines QCS(quality control system)-Systems Regelparameter für den Produkti­ onsprozeß bestimmt werden.
Bezugszeichenliste
10
Vorrichtung
12
Materialbahn
14
Matrixkamera
16
LED-Array
18
Gesichtsfeld
20
Auswertecomputer
22
Server
24
Netzwerkverbindung
26
Bedienerstation
28
Bildausschnitt
30
schraffierter, markierter Bereich
32
Bildpunkte

Claims (31)

1. Verfahren zur Bestimmung der Formation und/oder des Formati­ onsindexes an einer laufenden Materialbahn (12), insbesondere ei­ ner Papier- oder Kartonbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die laufende Materialbahn (12) mittels wenigstens eines LED- Arrays (16) beleuchtet wird und daß für eine jeweilige Bildaufnahme eines vom Licht des LED-Arrays (16) beaufschlagten Bahnbereichs wenigstens eine Kamera (14) verwendet wird, die mit einem Com­ puter (20) verbunden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Matrixkameras (14) verwendet werden, die jeweils über eine Framegrabberkarte und/oder einen Auswertecomputer (20) mit einem gemeinsamen Server (22) oder mit einem gleichzeitig als Aus­ wertecomputer und Server dienenden Computer verbunden sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrixkamera (14) jeweils eine CCD-Matrixkamera, vor­ zugsweise eine S/W-CCD-Matrixkamera verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich über die Bahnbreite ergebendes Formationsquerprofil ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere über die Bahnbreite verteilte Matrixkameras (14) ver­ wendet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den erhaltenen Meßwerten mittels eines QCS-Systems Re­ gelparameter für den Produktionsprozeß bestimmt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen aufgenommenen Bildpunkt (32) eine Fläche von jeweils etwa 1 mm2 nicht überschritten wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (12) zumindest teilweise in Transmission be­ leuchtet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (12) zumindest teilweise in Reflexion beleuch­ tet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Formationsindexes im Naßbereich die Materialbahn (12) in Reflexion beleuchtet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung direkt hinter der Wasserlinie auf dem Sieb durch­ geführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahme mit dem Blitzintervall des LED-Arrays (16) synchronisiert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als LED-Array (16) ein Infrarot-LED-Array verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Matrixkamera (14) mit einem Filter ausgestattet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von einer jeweiligen Matrixkamera (14) aufgenommene Bild in dem an die Kamera (14) angeschlossenen Auswertecomputer (20) vorverarbeitet wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein korrigiertes Graustufenbild erzeugt und dieses für eine Formationsanalyse verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Formationsindexes die unterschiedlichen Graustufen numerisch erfaßt werden.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Faserorientierung jeweils wenigstens zwei Matrixkameras (14) auf einen jeweiligen Bahnbereich ausgerichtet und die beiden Kameras (14) vorzugsweise mit Polfiltern unter­ schiedlicher Polarisationsebene ausgestattet werden.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flockenorientierung aus den Bilddaten erfaßt wird, wobei die Flockenorientierung vorzugsweise als Hinweis auf eine vorlie­ gende Faserorientierung dient.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Faserorientierungsmessung eine Kamera mit zwei oder mehreren Polarisationsfiltern verwendet wird, die automatisch ge­ wechselt werden.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Faserorientierungsmessung eine Kamera mit einem rotie­ renden Polarisationsfilter verwendet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein wechselndes wellenlängensensitives Filter ver­ wendet wird.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhang mit der Bildauswertung mit Filter gleichzei­ tig zur Messung von Flächengewicht, Feuchte, Dicke u. a. auch op­ tisch erfaßbare Eigenschaften genutzt werden.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein LED-Array mit verschiedenen Farben verwendet wird und vorzugsweise abwechselnd mit 600 nm, 900 nm und 1400 nm geblitzt wird.
25. Vorrichtung (10) zur Bestimmung der Formation und/oder des Formationsindexes an einer laufenden Materialbahn (12), insbeson­ dere einer Papier- oder Kartonbahn, insbesondere zur Durchfüh­ rung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beleuchtung der laufenden Materialbahn (12) wenigstens ein LED-Array (16) und für eine jeweilige Bildaufnahme eines vom Licht des LED-Arrays (16) beaufschlagten Bahnbereichs wenigstens eine Matrixkamera (14) vorgesehen ist und daß die Matrixkamera (14) über eine Framegrabberkarte mit einem Computer (20) verbun­ den ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Matrixkameras (14) vorgesehen sind, die jeweils über eine Framegrabberkarte und/oder einen Auswertecomputer (20) mit einem gemeinsamen Server (22) verbunden sind.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrixkamera (14) jeweils eine CCD-Matrixkamera, vor­ zugsweise eine S/W-CCD-Matrixkamera vorgesehen ist.
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere über die Bahnbreite verteilte Matrixkameras (14) vor­ gesehen sind.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als LED-Array (16) ein Infrarot-LED-Array vorgesehen ist.
30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Matrixkamera (14) vorgesehen ist, die mit ei­ nem Filter ausgestattet ist.
31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Faserorientierung jeweils wenigstens zwei Matrixkameras (14) auf einen jeweiligen Bahnbereich ausgerichtet und die beiden Kameras (14) vorzugsweise mit Polfiltern unter­ schiedlicher Polarisationsebene ausgestattet sind.
DE1999130154 1999-06-30 1999-06-30 Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Formation und/oder des Formationsindexes an einer laufenden Materialbahn Ceased DE19930154A1 (de)

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