Устройство для контроля качества бумажного полотна Советский патент 1984 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в устройствах, предназначен ных для автоматического контроля к чества, в частности однородности структуры бумажного полотна при из готовлении его на бумагоделательной машине, и может быть использовано в целлншозно-бумажной промышленности. Известно устройство для контрол качества бумажного полотна, содерж щее источник света и фотоприемник с регистрирующим узлом. Принцип ра боты основан на прохозкдении через бумажное полотно узкого пучка света диаметром порядка 2 мм от источ ника и регистрации прошедшего светового потока фотоприемником, который подключен к регистрирующему узлу типа гальванометра. Перемеадая образец бумаги относительно светового потока и производя точеч ные измерения интенсивности светового потока через одинаковые интер вгшы/ строят по пятидесяти точкам I профилограмму С13. Недостаткс1ми известного устройства являются низкие точность и про изводительность контроля. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля качества бумажного полотна, содержащее источник света, собиранадую линзу, фотоприемный блок в виде фотоумножителя и электронную систему обработки информации. Данное устройство может правильн функционировать только при движущем ся полотне бумаги. Луч света диамет ром 200 мкм от источника света, про ходя через бумажное полотно, попада ет в собирающую линзу и поступает на фотоумножитель. При движении полотна относительно собирагацей линзы образуются электрические сигналы, которые измеряются и анализируются измерительной схемой по алгоритму, обеспечивающему получение статистических характеристик: математическое ожидание, коэффициент вариации спектр 2.3. Недостатками данного устройства являются низкие точность и производительность контроля.Одиночный профиль, проложенный в любом месте двумерной поверхности какой и является бумажное полотно, слабо отражает его двумерные свойства, а проводикие на его основе измерения не позволяют получить достоверную оценку структуры бумажного листа и, следовательно, высокую точность контроля. Отсутствие статического режима является главным недостатком существующих устройств, так как не дает возможности провести измерение на неподвижном бумажном полотне, что снижает производительность контроля. Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля. Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля качества бумажного полотна, содержащее источник света, собирающую линзу, фотоприемный блок и электронную систему обработки информации, снабжено последовательно расположенными по ходу светового потока за собирающей линзой пространственно-временным модулятором света и светоделитель ным 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 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 1, собирающую линзу 2, пространственновременной модулятор 3 света, включаквдий первый прозрачный электрод 4, пластину 5 и второй прозрачный электрод б, и светоделительный кубик 7 с установленной на его катетной грани прямоугольной призмой 8, первый объектив 9, расположенный за светоделительным кубиком 7, второй объектив 10 и гелий-неоновый лазер 11, оп 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, включающую 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 подвижном и неподвижном полотне бумаги. Устройство работает следующим образом. В статическом режиме световой поток направляют сквозь бумажное полотно 21, через диафрагму 1 и собиракнцую линзу 2. Затем световой поток проецируют в виде изображения внутренней структуры бумаги (о6лачностТ17 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 рельефом пластины 5.

С помощьк) светоделительного кубика 7 и объектива 9 изображение структуры бумажного полотра 21 проецируется на фотоприемник 12, находящийся 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 изображения регистрируется фотоприемником 12.

Таким образом, фотоприемники 12 и 13 регистрируют две составляки е изображения - центральную и периферийную, которые, описываются соответственно выражениями M VcFqo Pf .-F ri M 0,0 где M - математическое ожидание по изображения структуры бума ного полотна; D - дисперсия поля изображения структуры; С - коэффициент пропорциональности;F - спектр Фурье изображения в °° точке ноль, регистрируемый фотоприемником 13; - спектр Фурье изображения в окрестности точки ноль, гистрируемь1й фотоприемни.. ком 12. Выражение оценки математическог ожидания изображения структуры нах дится по формуле W.H где С (2М+1) (2N+1)-, х., - яркость воспроизведенного дулятором 3 света изображе структуры в точке с коорди тами m, п .

Выражение для дисперсии изображения структуры находится по формуле

(.„,„-«(с|.х„,„-2«гх„,„.

,. Фурье-плоскости объектива 9, т.е. на расстоянии, равном фокусному расстоянию объектива 9, на месте расположения фотоприемника 12 имеем описание изображения структуры в виде

,).

где Т4,е- координаты изображения структуры (Фурье-образа/ в плоскости фотоприемника 12; т.п - координаты изображения структуры в плоскости модулятора 3 света.

В точке с координатами О, О изображения, т.е. в центре спроецированно- . го изображения в плоскости фотоприемника 12 {в Фурье-плоскости /, сущест-i вует сигнал F -Yr 0,0- -или М Ус F 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 2 р2 ), у 1 1.,е 0,0/ 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 изображения однородности структуры бумажного полотна 21 характеризует отклонение яркостей, образованных структурой бумаги (об- лачностью /, от некоторого среднего уровня. Оценка математического ожидания зарегистрированная фотоприемником

13, поступает на усилитель 16 я за тем на измерительный прибор 18 и : блок 20 вычислений коэффициента вариации . ,

.Оценка дисперсии, зарегистрированиая фотоприемником 12, поступает на усилитель 15, затем на измерительный прибор 17 и блок 20 вычисления коэффициента вариации. На основании полученных в фотоприемниках , 712 и 13 значений математического ожиДания и дисперсии в блоке 20 вычисляется коэффициент вариации, который характеризует выраженность неоднородности структуры бумажного полотна 21 и находится по форкогле

a.i.

В блоке 20 коэффициент вариации регистрируемся измерительным прибо-, ром 19.

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

Предложенное устройство позволяет достичь.высокой скорости измерения статистических характеристик структура бумаги ( 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 .

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 .