Устройство для контроля качества бумажного полотна

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА БУМАЖНОГО ПОЛОТНА, содержащее источник света, собираю1цую линзу фотоприемный блок и электронную систему .обработки информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, оно снабжено последовательно расположенными по ходу светового потока за собираюией линзой пространственно-в| еменным модулятором света и светоделитёльным кубикст с установленной на его катетной грани прямоугольной призмой, первым объективом, расположенным за светоделительным кубике, вторым объектив ом и лазером, оптически связанным с.призмой через второй объектив/ а фотоприемный блок выполнен в виде двух последовательно расположен- g ных за первым объективом фотоприемников и световода, оптически их связывающего .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗСИ) Q 01 В 11 30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCNOMV СЕИДатЕЪСтвм (21)3541619/25-28 (22)17.01.83 (46)15.03.84. Бюл. Р 10 (72)И.Л. Герасимов, Е.Ф. Очин, В.Г. Пивоваров н И.И. Скопин (71)Всесоюзное ордена Трудового Красного Знамени научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (53)531.715.27(088.8) (56)1. Smith В. М,, Boessma 8. On-Ma;chine measnrements of Paper Vniformity.

".. Tappi", 1966, 49 9 7, р; 214-218..

2.Nev tester hef controI РИ parameters - PuIp and Paper Inter nationaI, 1969, 11, Р 5, р. 60 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА БУМАЖНОГО ПОЛОТНА, содержащее источник света, собираницую линзу, фотоприемный блок и электронную систему обработки информации, о т л ич а ю щ е.е с я тем, что, с целью повышения точности и пройзводительности контроля, оно снабжено последовательно расположенными по ходу светового потока эа собирающей линзой пространственно-временным модулятором света и светоделительным кубиком с установленной на его катетной грани прямоугольной призмой, первым объективом, расположенным за светоделительным кубиком, вторым объективом и лазером, оптически связанным с.призмой через второй объектив, а фотоприемный блок выполнен в виде двух последовательно расположен- Е

O ных за первым объективом фотоприемников и световода, оптически их связывающего.

1080009

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для автоматического контроля качества, в частности однородности структуры бумажного полотна при изготовлении его на бумагоделательной машине, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.

Известно устройство для контроля качества бумажного полотна, содержащее источник света и фотоприемник с регистрирукщим узлом. Принцип работы основан на прохождении через бумажное полотно узкого пучка све- 15 та диаметром порядка 2 мм от источника и регистрации прошедшего светового потока фотоприемником, который подключен к регистрирукщему узлу типа гальванометра. Перемещая образец бумаги относительно светового потока и производя точечные измерения интенсивности светового потока через одинаковые интервалы, строят по пятидесяти точкам ! профилограмму Г1 3.

Недостатками известного устройства являются низкие точность и производительность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля качества бумажного полотна, содержащее источник света, собирающую линзу, фотоприемный блок в виде фотоумножи- Ç5 теля и электронную систему обработки информации. данное устройство может правильно функционировать только при движущемся полотне бумаги. Луч света диамет- 4П

pgM 200 мкм от источника света, проходя через бумажное полотно, попадает в собирающую линзу и поступает на фотоумножитель. При движении полотна относительно собиракщей Линзы 45 образуктся электрические сигналы, которые измеряются и анализируются измерительной схемой по алгоритму, обеспечивающему получение статистических характеристик: математическое ожидание, коэффициент вариации, спектр (2 J.

Недостатками данного устройства являются низкие точность и производительность контроля..

Одиночн и проФиль, проложенный 55 в любом месте двумерной поверхности, какой и является бумажное полотно, слабо отражает его двумерные свойства, а проводимые на его основе измерения не позволяют получить достоверную оценку структуры бумажного листа и, следовательно, высокую точность контроля.

Отсутствие статического режима является главным недостатком су- 65 ществующих устройств, так как не дает воэможности провести измерение на неподвижном бумажном полотне, что снижает производительность контроля.

Цель изобретения — повышение точности и производительности контроля °

Поставленная цель достигается тем, что устройство для кэнтроля качества бумажного полотна, содержащее источник света, собирающую линзу, фотоприемный блок и электронную систему обработки информации, снабжено последовательío ðàñположенными по ходу светового потока за собирающей линзой пространственно-временным модулятором света и светоделительным кубиком с установленной íà его катетной грани прямоугольной призмой, первым объективом, расположенным за светоделительным кубиком, вторым объективом и лазером, оптически связанным с призмой через второй объектив, а фотоприемный блок выполнен в виде двух последовательно расположенных за первым объективом фотоприемников и световода, оптически их связывающего.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для контроля качества бумажного полотна.

Устройство содержит последовательно расположенные источник света (на чертеже не показан), диафрагму l, собирающую линзу 2, пространственновременной модулятор 3 света, включакщий первый прозрачный электрод 4, пластину 5 и второй прозрачный электрод 6, и светоделительный кубик 7 с установленной йа его катетной грани прямоугольной призмой 8, первый объектив 9, расположенный за светоделительным кубиком 7, второй объектив 10 и гелий-неоновый лазер 11, on"". тически связанный с призмой 8 через второй объектив 10, фотоприемный блок выполнен в виде двух последовательно расположенных за первым объективом

9 фотоприемников 12 и 13 и световода

14, оптически их связывающего, электронную систему обработки информации, включакщую усилители 15 и 16, измерительные приборы 17, 18 и 19 и блок 20 вычисления коэффициента вариации.

Описываемое устройство для контроля качества бумажного полотна может работать в статическом и динамическом режимах, т.е. при подвиж ном и неподвижном полотне бумаги.

Устройство работает следующим образом.

В статическом режиме световой поток направляют сквозь бумажное полотно 21, через диафрагму 1 и собирающую линзу 2. Затем световой поток проецируют в виде изображения внут-, 1080009 с. Е е =сХ, rn,п

e=Vc F ренней структуры бумаги (облачности7 на первый прозрачный электрод 4 пространственно-временного модулятора 3 света. Под действием спроецированного изображения меняются оптические свойства пластины 5 модулятора 3 света, выраженные в изменении ее потенциального рельефа.

Световой поток от гелий-неонового лазера 11 направляют на объектив 10 и после прохождения этого объектива

10, призмы 8, светоделительного кубика 7 и отражения от пластины 5 модулятора 3 со стороны второго прозрачного электрода 6 будет промодулирован в соответствии с потенциальным релье-15 фом пластины 5.

С помощью светоделительного кубика 7 и объектива 9 изображение структуры бумажного полотна 21 проецируется на фотоприемник 12, находящий- 2р ся на расстоянии, равном фокусному расстоянию объектива 10., Из центральной части фотоприемника 12 с помощью световода 14 выводят центральную часть изображения и направляют на фотоприемник 13, где он регистрируется. Периферийная часть иэображения регистрируется фотоприемником 12.

Таким образом, фотоприемники 12 и 13 регистрируют две составляющие иэображения — центральную и периферийную, которые. описываются соответственно выражениями

) . 40 где М вЂ” математическое ожидание поля иэображения структуры бумажного полотна;

D — - дисперсия поля изображения структуры;

С вЂ” коэффициент пропорциональности

F — спектр Фурье изображения s точке "ноль", регистрируемый фотоприемником 13„ спектр Фурье иэображения в ке

11 Я окрестности точки ноль, ре- гистрируемый фотоприемние... ком 12.

Выражение оценки математического ожидания иэображения структуры нахо- 55 дится по формуле.

@=с С х

rn, n

rn„n

60 где С = ((2M+1) (2N+1)) 1, Х вЂ” яркость воспроизведенного мой, и дулятором 3 света изображения структуры в точке с координа"

TaMH m, n. 65

Выражение для дисперсии изображения структуры находится по формуле

В=СХ: (к „-М) = С. Е х „-2ЕС. Ек

t71in rn,n " rn,n

В фурье-плоскости объектива 9, т.е. на расстоянии, равном фокусному расстоянию объектива 9, на месте расположения фотоприемника 12 имеем описание изображения структуры в виде р =усХ х „exp(ppt;(— + )), где Х,e — координаты изображения структуры (Фурье-образами в плоскости фотоприемника 12;

rn,n — координаты изображенная структуры в плоскости модулятора

3 света.

В точке с координатами О, О иэображения, т.е. в центре спроецированно». го иэображения в плоскости фотоприемника 12 (в Фурье-плоскости ), сущест вует сигнал или М = С К который, как было указано выше, регистрируется фотоприемником 13.

Периферийная область изображения в Фурье-плоскости, т.е. на расстоянии фокусного расстояния от объектива 9, имеет вид и регистрируется фотоприемником 12.

Оценка математического ожидания изображения однородности стуктуры бумажного полотна характеризует средний уровень облачности по площади, который зависит от толщины материала, вида красителей и наполнителей.

Оценка дисперсии иэображения одно» родности структуры бумажного полотна

21 характеризует отклонение яркостей, образованных структурой бумаги (облачностью /, от некоторого среднего уровня.

Оценка математического ожидания, зарегистрированная фотоприемником

1080009

Составитель Л. Лобзова

Техред Ж.Кастелевич

Корректор M. Демчик

Редактор И. Дылын

Эаказ 1323/42, Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4

13, поступает на усилитель 16 н за» тем на измерительный прибор 18 и блок 20 «ычисленил коэффициента вариации.

Оценка дисперсии, зарегистри- . рованная фотоприемником 12, поступает на усилитель 15, затем на измерительный прибор 17 и блок 20 вычисления коэффициента вариации. На основании полученных в фотоприемниках, 22 и 13 значений математического ожи-® . дания и дисперсии в блоке 20 вычисляется коэффициент вариации, который характеризует выраженность неодно.родности структуры бумажного полот«. на 21 и находится по формуле 15

Q,-- C—

Р

Ю

В блоке 20 коэффициент вариации регистрируется измеритепьным прибо-,. ром 19. 20

Таким образом, в данном устройстве оказываются зарегистрированы и измерены сигналы математического ожидания, дисперсии;.. коэффициента вариации иэображения неоднородности структуры бумажного полотна.

Предложенное устройство позволяет достичь .высокой скорости измерения статистических характеристик структуры бумага (сотни измерений в секунду), в связи с чем возможна работа устройства контроля в реальном масштабе времени при движущемся полотне бумаги. Устройство может быть использовано для оперативного контроля качества бумаги в ходе технологического процесса, а также при

его отладке или изменении вида бумаги.