專利名稱：用于分析紙張或紙板中的表面結構的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按照權利要求1的介紹的方法。
本發(fā)明也涉及一種按照權利要求9的介紹的裝置。
按照本發(fā)明的方法和裝置特別適用于確定在卷筒(web)中的收縮皺褶或其他類型的皺褶形式的缺陷的數量和嚴重性。
背景技術：
在造紙機或紙板機中的紙張或紙板(board)的卷筒的制造期間，特別是在從化學加熱機械紙漿(chemo-thermo mechanical pulp CTMP)生產紙板期間，形成沿著卷筒的縱向延伸的收縮皺褶是異常的。所述收縮皺褶構成卷筒的不良缺陷，應當通過改變紙板機的設置來盡可能地減小所述缺陷。
用于查看卷筒外觀和收縮皺褶出現(xiàn)的方法使得操作員可以例如在更換機卷(machine roll)期間可視地檢查卷筒，并且估計收縮皺褶程度。操作員可以例如將所述程度估計為一度到三度。但是，存在與這樣的規(guī)程相關聯(lián)的某些問題。首先，所述規(guī)程是主觀的，即有這樣的風險不同的操作員將不同地估計同一收縮皺褶的程度。其次，檢查面積限于在機卷上可見的卷筒的那部分，即形成機卷的覆蓋表面的卷筒的部分。第三，在可視檢查中僅僅有可能發(fā)現(xiàn)較主要的變化。換句話說，可視檢查的分辨率較低。
在專利SE 516999中描述了一種客觀地測量紙張卷筒的表面結構的方式。按照所述的方法，在預定位置在卷筒的橫向上拍攝卷筒的兩個圖像。通過對于兩個圖像從兩個不同方向斜射的光來照亮卷筒，即在拍攝第一圖像期間，以從第一方向入射的光來照亮卷筒，在拍攝第二圖像期間，以從第二方向入射的光來照亮卷筒。所述圖像隨后被傅立葉變換，并且所獲得的光譜被組合以提供卷筒的正確光譜的近似形式。但是，已經變得顯然，當存在收縮皺褶時，這種測量卷筒的表面結構的方法變得不太適合。特別是，使用來自兩個不同方向的照明來拍攝兩個圖像的步驟不方便地復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種特別適合于實時地確定收縮皺褶的數量和嚴重性的方法和裝置。
按照本發(fā)明的方法其特征在于權利要求1的特征部分。
按照本發(fā)明的裝置其特征在于權利要求9的特征部分。


將參照附圖來更詳細地說明本發(fā)明。
圖1示意地和在原理上示出了按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的裝置。
圖2示出了依序說明按照本發(fā)明的、用于確定收縮皺褶的數量和嚴重性的優(yōu)選步驟序列的流程圖。
圖3示出了用于演示收縮皺褶的紙板卷筒表面部分的圖像。
圖4是示出了在按照本發(fā)明的圖像處理步驟后的、按照圖3的圖像。
具體實施例方式
圖1示出了用于實時地確定當在紙板機(在圖中未示出)制造卷筒1時在紙板的卷筒1中形成的收縮皺褶的數量和嚴重性的裝置。所述裝置包括成像系統(tǒng)，它包括以被稱為“漸進掃描”的類型的數字CCD照相機形式的照相機2。照相機2被布置在卷筒1上，并且方向對向卷筒1的預定區(qū)域3，在區(qū)域3中，期望分析卷筒1的表面結構。在這種情況下，區(qū)域3位于卷筒1的一個邊的部分。照相機2的成像角與在照相機2和卷筒1之間的距離被選擇使得當卷筒1通過照相機2前面時，照相機2有可能在所述區(qū)域3中拍攝卷筒1的預定大小的表面部分4。所述裝置還包括照明系統(tǒng)，它包括燈5，燈5被布置在卷筒上的預定位置，以便以斜射光照亮區(qū)域3。在這種情況下的燈5的位置位于與照相機2在卷筒1的縱向上的相同高度，并且燈5的照射軸與卷筒1形成在1-15°間隔內的角度。但是，燈5可以被布置在另一個位置，以使用斜射光照亮區(qū)域3。優(yōu)選的是，燈5包括氙白熾燈，用于以適當的波長間隔來提供所需要的光強。但是，可以使用其他光源。所述裝置也包括圖像處理系統(tǒng)，它包括計算機6。
下面將參照圖2-4來說明一種優(yōu)選的步驟序列，用于使用上述的裝置來確定收縮皺褶的數量和嚴重性。
初始步驟是圖像捕獲步驟7，其中，使得當卷筒1通過照相機2前面時照相機2在來自燈5的光中捕獲預定數量的卷筒1的圖像。所述圖像因此形成表示在卷筒1中沿著帶8的一系列表面部分4、4’、4”、...的圖像序列。適當的圖像序列可以例如由在2秒的持續(xù)時間期間拍攝的50個圖像組成。圖3示出了來自這樣的序列的照亮表面部分，所述表面部分在圖中垂直地沿卷筒的縱向延伸大約0.200米，并且在圖中水平地在卷筒1的橫向上延伸大約0.267米。照相機2在這種情況下具有成像表面部分，諸如具有580像素行高度和770像素列寬度的數字圖像。收縮皺褶在圖3中顯示為多個暗帶，它們的范圍在所述表面部分的縱向上，即在圖3中的垂直方向上。
在圖像捕獲步驟7后，圖像被傳送到計算機6，由此，開始評估步驟9。評估步驟9包括準備圖像處理步驟10和隨后的圖像分析部分11。
計算機6在圖像處理步驟10期間對于每個圖像執(zhí)行圖像操作序列。這個步驟的目的是降低諸如不規(guī)則和變化的照明的來自錯誤的干擾源的影響，并且為隨后的圖像分析步驟11準備圖像。第一圖像操作12包括將每個圖像中的每個像素值除以所述圖像的平均像素值，其后將每個像素值乘以預定系數，諸如100。第二圖像操作13包括修整圖像邊緣，以便圖像獲得預定的尺寸。在圖3中的矩形指示這樣的修整操作，其中，所修整的圖像具有470像素行的高度和512像素列的寬度。第三圖像操作14包括將圖像沿著卷筒1的縱向劃分為多組，并且在每個組中具有預定數量的連續(xù)像素行，其后，通過計算在每個組中的每個像素列中的像素值的平均值、并且將這個平均值分配到在新像素行中的像素而形成多個新像素行。第四圖像操作15包括在橫向上的圖像的高通過濾。優(yōu)選的是，通過從原始圖像減去所獲得的低通信號，例如通過使得FIR(有限沖擊響應)Blackman濾波器操作圖像，計算高通信號。圖4示出了在上述的圖像操作之后的按照圖3的圖像，其中，在第三圖像操作期間形成47個組，每個組具有10個像素行，其后，通過計算在每個組中的每個像素列中的像素值的平均值并且將其分配到在新像素行中的像素而形成47個新像素行。圖4使得顯然，已經通過圖像操作而降低了在圖3中看見的可視不均勻照亮。因此，從圖像處理步驟10獲得一系列圖像，其在這種情況下具有47像素行的高度和512像素列的寬度，其中，已經降低了來自錯誤的干擾源的影響。
圖像分析步驟11在圖像處理步驟10后開始。圖像分析步驟11包括第一分析操作16，其中，在預定空間波長帶中計算在每個圖像中的每個像素行中的像素值的變化。優(yōu)選的是，通過下述方式來進行這個分析操作16通過借助于FFT(快速傅里葉變換)算法的每個像素行的傅立葉變換，其后，計算在預定波長帶內的變化。因此，這個傅立葉變換是一維的。通過使用各種波長帶比較可視分級結果使得顯然包括波長0.7-4毫米的波長帶與收縮皺褶在紙板中引起的不規(guī)則良好關聯(lián)。其他波長帶可能與紙張相關聯(lián)。例如，已經證明包括3-15毫米的波長帶適合于在細紙中的折疊引起的不規(guī)則。圖像分析步驟11還包括第二分析操作17，其中，在所述系列中的所有圖像的所有像素行的變化的平均值被計算，并且被顯示在監(jiān)控器上，或存儲以用于將來評估。這個變化的平均值構成對于在卷筒1中的收縮皺褶的數量和嚴重性的量度，并且操作員可以迅速和容易地通過比較所述變化的平均值與以前評估的圖像序列的結果而看到收縮皺褶的趨勢，并且采取適當的措施。
收縮皺褶可以發(fā)生在卷筒的整體寬度上，但是它們主要發(fā)生在卷筒的邊緣部分。因此優(yōu)選的是，按照本發(fā)明的裝置針對卷筒的一個邊緣部分，如圖1所示。但是，可以認識到，所述布置可以包括幾個成像和照明系統(tǒng)，它們針對卷筒的不同部分。例如，一個成像系統(tǒng)和相關聯(lián)的照明系統(tǒng)可以針對卷筒的第二邊緣部分，并且一個成像系統(tǒng)和相關聯(lián)的照明系統(tǒng)可以針對卷筒的中心部分。因此有可能通過使用包括幾對成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的布置來實時地確定在卷筒的整個寬度上的收縮皺褶的數量和嚴重性?；蛘?，一對成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)可以被布置使得有可能橫穿卷筒，并且以這種方式，同一成像系統(tǒng)可以用于成像卷筒的不同部分或整個卷筒。所述成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)可以被布置在卷筒上、在卷筒下或在卷筒上下。
上面已經描述了用于確定在卷筒中的收縮皺褶的數量和嚴重性的優(yōu)選步驟序列。但是，可以認識到，可以在本發(fā)明的框架內改變所述的成像和分析操作。在不偏離本發(fā)明的原理的情況下，特定的操作可以被省略或可以被修改，并且可以增加其他的操作。也可以認識到，在不偏離本發(fā)明的原理的情況下，可以改變根據本發(fā)明的裝置中包括的那些部件。例如，可以使用線性記錄CCD照相機來取代所述的“漸進掃描”型的照相機。在這種情況下，所述圖像將由幾行構成，所述幾行形成將在卷筒中沿著帶的表面部分成像的序列。
權利要求
1.一種用于在造紙機或紙板機中實時地分析在造紙機或紙板機中生產的卷筒(1)的表面結構的方法，所述方法包括-成像系統(tǒng)被布置在卷筒(1)上或下，并且方向對向卷筒(1)的預定區(qū)域(3)；-照明系統(tǒng)被布置在卷筒(1)上或下，以便使用斜射光從預定方向照亮區(qū)域(3)；以及-與成像系統(tǒng)相關聯(lián)地布置成像分析系統(tǒng)，其特征在于，所述方法還包括-圖像捕獲步驟(7)，其中使得當卷筒(1)通過成像系統(tǒng)前面時，成像系統(tǒng)在所述斜射照明下并且在預定時段期間拍攝卷筒(1)的幾個數字圖像，所述圖像形成一個圖像序列，所述圖像序列將在卷筒(1)中沿著一個帶(8)的一系列表面部分(4，4’，4”)成像，以及-評估步驟(9)，由圖像分析系統(tǒng)執(zhí)行，并且包括圖像分析步驟(11)，它包括第一分析操作(16)，其中，在預定波長帶內確定在所述圖像序列中每個圖像中的每個像素行中的像素值的變化；以及，第二分析操作(17)，其中，計算在圖像序列中的所有圖像的所有像素行的變換的平均值。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，第一分析操作(16)包括借助于快速傅里葉變換算法的每個像素行的傅立葉變換，其后計算在所述波長帶中的變化。
3.按照權利要求2的方法，其特征在于，所述卷筒(1)是紙板的，并且所述波長帶包括0.7-4毫米。
4.按照權利要求2的方法，其特征在于，卷筒(1)是紙張的，并且所述波長帶包括波長3-15毫米。
5.按照權利要求1-4的任何一個的方法，其特征在于，評估步驟(9)也包括圖像處理步驟(10)，它在圖像分析步驟(11)之前，用于降低來自錯誤的干擾源的影響。
6.按照權利要求5的方法，其特征在于，所述圖像處理步驟(10)包括-第一圖像操作(12)，其中，在圖像序列中的每個圖像中的每個像素值被除以圖像的平均像素值，并且乘以預定系數；-第二圖像操作(13)，其中，修整圖像的邊緣，以便圖像獲得預定的尺寸；-第三圖像操作(14)，其中，將圖像沿著卷筒(1)的縱向劃分為幾組，并且在每個組中有預定數量的連續(xù)像素行，其后，通過計算在每個組中的每個像素列中的像素值的平均值并且將其分配到在新像素行中的像素而形成新的像素行，并且-第四圖像操作(15)，其中，在卷筒(1)的橫向上高通過濾所述圖像。
7.按照權利要求6的方法，其特征在于，通過計算低通信號、并且從所述圖像將其減去而進行所述高通過濾。
8.按照權利要求7的方法，其特征在于，通過使得有限沖擊響應Blackman濾波器作用于圖像來獲得所述低通信號。
9.一種用于在造紙機或紙板機中實時地分析在造紙機或紙板機中生產的卷筒(1)的表面結構的裝置，所述裝置包括-成像系統(tǒng)，它被布置在卷筒上或下，并且方向對向卷筒的預定區(qū)域；-照明系統(tǒng)，它被布置在卷筒上或下，以便使用斜射光從預定方向照亮所述區(qū)域；-成像分析系統(tǒng)，它被布置來與成像系統(tǒng)通信，其特征在于-所述成像系統(tǒng)被布置使得當卷筒(1)通過成像系統(tǒng)前面時，在所述斜射照明下并且在預定時段期間拍攝卷筒(1)的幾個數字圖像，所述圖像形成在卷筒(1)中沿著一個帶(8)的一系列表面部分(4，4’，4”)，以及-所述圖像分析系統(tǒng)被布置來計算在所述圖像序列中每個圖像中的每個像素行中的像素值的變化，并且計算在圖像序列中的所有圖像的所有像素行的變換的平均值。
全文摘要
一種用于在造紙機或紙板機中實時地分析在紙張或紙板的卷筒(1)的表面結構的方法，所述方法包括將成像系統(tǒng)方向對向卷筒(1)的預定區(qū)域(3)，將照明系統(tǒng)布置使用斜射光從預定方向照亮所述區(qū)域，并且將成像分析系統(tǒng)與成像系統(tǒng)相關聯(lián)地布置。而且，按照本發(fā)明，所述方法包括圖像捕獲步驟(7)，其中使得成像系統(tǒng)在所述斜射照明下并且在預定時段期間拍攝卷筒的幾個數字圖像，所述圖像形成一個圖像序列，所述圖像序列將在卷筒(1)中沿著帶(8)的一系列表面部分(4，4’，4”)成像，以及評估步驟(9)，由圖像分析系統(tǒng)執(zhí)行，并且包括圖像分析步驟(11)，它繼而包括第一分析操作(16)，其中，在預定波長帶內確定在所述圖像序列中每個圖像中的每個像素行中的像素值的變化；以及，第二分析操作(17)，其中，計算在圖像序列中的所有圖像的所有像素行的變化的平均值。本發(fā)明也涉及用于執(zhí)行所述方法的裝置。
文檔編號H04N7/18GK1820275SQ200480019545
公開日2006年8月16日 申請日期2004年6月28日 優(yōu)先權日2003年7月8日
發(fā)明者馬格努斯·?？瞬? 珀-奧洛夫·埃爾森, 奧爾·亨寧森, 卡林·奧爾德伯格, 托馬斯·奧爾德伯格, 卡爾-海因茨·里格爾, 博斯·威格 申請人:斯托拉恩索公司