DE69029461T2

DE69029461T2 - Verfahren zur messung und kontrolle von texturen.

Info

Publication number: DE69029461T2
Application number: DE69029461T
Authority: DE
Inventors: Sadao Tokyo 201 Degawa; Koichi 3-24-6 Higashihorikiri Tokyo 124 Ishibashi; Shigeki 3-11-8-402 Namiki Kanazawa-Ku Kanagawa 236 Murayama; Ikuo 149714 Sasai Saitama 350-13 Nakajima; Koji 322 Tenzincho Kamimaruko Nakahara-Ku Kanagawa 211 Sakai; Satoshi Shintoyosu-Ryo 3-3-23 Toyosu Tokyo 135 Suzuki; Masahiro Chiba 286 Yakabe
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: EP0428751B1; EP0428751A1; CA2033096C; WO1990015322A1; CA2033096A1; DE69029461D1; EP0428751A4

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen von Texturen, um Ungleichmäßigkeit von durchgelassenem Licht auf Papier als Abbild einer Ebene zu bestimmen und um die Eigenschaften und Qualität des Papiers zu beurteilen, um so die Qualitätsverbesserung zu steuern, und bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Steuem von Texturen, die das Verfahren zum Messen von Texturen benutzt.

Technischer Hintergrund

Die Qualität von Papiertexturen (geringfügig ungleichmäßige Dicke) gibt den Grad der Faservariation in einem Papierbogen an. Im allgemeinen wurde dies durch Plazieren eines Musterbogens auf einem Inspektionskasten überprüft, der eine Lichtquelle beinhaltet, um die Transparenzverteilung des Bogens visuell zu prüfen.
Dieses Verfahren, dessen Benutzung in den Fabriken weit verbreitet ist, ist von eher subjektiver Natur, und die Ergebnisse der Prüfung variieren je nach Prüfer, weil für eine solche Prüfung ausreichendes Wissen und lange Erfahrung erforderlich sind.
Aus diesem Grund wurde ein Meßgerät für Texturen, wie in Fig. 1 gezeigt, entwickelt und wird in der Praxis eingesetzt. Dieses Meßgerät für Texturen umfaßt obere und untere Köpfe b und c oberhalb und unterhalb des laufenden, zu messenden Papiers a, wobei der untere Kopf c eine Lichtquelle d, etwa einen mit einer elektrischen Energiequelle gekoppelten Laser, und einen Spiegel f zum Leiten des Lichts von der Lichtquelle d auf das Papier a umfaßt. Der obere Kopf b beinhaltet eine Photozelle j zum Aufnehmen des Lichtes e, das über einen Spiegel g, einen Filter h und eine Linse i durch das Papier 8 getreten ist.
Das Licht e von der Lichtquelle wird durch den Spiegel f auf das Papier a geleitet; das durch das Papier a tretende Licht e tritt durch einen Spiegel g, einen Filter h und eine Linse i in die Photozelle j ein und wird in eine Spannung umgewandelt und ausgegeben. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird der Spannungswert als Texturindex relativ zur Zeit ausgegeben.
Wenn der Texturindex gemessen ist, wird das Strah/Sieb-Verhältnis (J/W-Verhältnis) und dergl. entsprechend dem Texturindex durch die Beurteilung eines Prüfers verändert, um eine bessere Textur zu erreichen.

Offenbarung der Erfindung

Bei dem oben beschriebenen Meßgerät für Texturen ist der Durchmesser des von der Lichtquelle d auf das Papier a geleiteten Lichtes a ungefähr 1 mm, und jede Veränderung der übertragenen Lichtstärke wird durch eindimensionales Verarbeiten des übertragenen Lichtsignales als Fasergrdße bestimmt. Obwohl die Textur des Papiers a in einen numerischen Wert umgewandelt wird, ist die Probe für die Beurteilung zu klein, um eine Gesamtbeurteilung für die genaue Identifizierung der Textur zu erreichen wie beim Beurteilen durch den menschlichen Gesichtssinn.
Beim Steuem der Textur wird das J/W-Verhältnis nur durch "Trial and Error" eingestellt. Weil die Steuerung auf der Messung durch das oben erwähnte Meßgerät für Texturen aufbaut, die nicht unbedingt die gesamten Bedingungen wiedergibt, ist die Verbesserung der Papierqualität ziemlich schwierig.
Die Erfindung wurde gemacht, um diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, und schafft ein Verfahren zur Messung von Texturen für die genauere, objektive Beurteilung der Textur nicht als Punkt sondem als Ebene. Die Erfindung schafft darüberhinaus ein Verfahren zur Steuerung von Texturen für die wirkungsvolle Verbesserung der Papierqualität entsprechend den Meßergebnissen des Verfahrens zur Messung von Texturen.
Das Dokument JP-A-53-1 34906 stellt einen weiteren Stand der Technik dar. Dieses Dokument offenbart ein Verfahren zur Kontrolle des Grundgewichtes der Papierbahn über ihre Breite. Auch das Dokument US-A4760271 stellt den Stand der Technik dar; es offenbart die in dem einleitenden Teil der unabhängigen Ansprüche dargelegten Merkmale.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen von Texturen durch die Merkmale gekennzeichnet, die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dargelegt sind.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt ist ein Verfahren zum Messen von Texturen durch die Merkmale gekennzeichnet, die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 2 dargelegt sind.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zum Steuem von Texturen.
Fig. 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für herkömmliche Meßgeräte für Texturen zeigt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zeit und dem Texturindex zeigt, wie sie mit dem Meßgerät für Texturen aus Fig. 1 erhalten wird;
Fig. 3 zeigt eine Ausführungform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen von Texturen sowie des Verfahrens zur Steuerung der Texturen, welches das Verfahren zum Messen von Texturen verwendet;
Figs. 4(a), 4(b), 4(c), 4(d) und 4(d') sind Ansichten zum Erklären der Bildverarbeitung auf einer Anzeigeeinheit;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des Verhältnisses zwischen Fenstern und Bildpunkten auf der Anzeigeeinheit;
Fig. 6 ist eine Ansicht zum Erklären des Bildes in dem Fall, in dem eine Frequenzanalyse an den Bildpunkten durchgeführt wird, die das Bild bilden;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der Frequenzanalyse zeigt;
Figs 8(a), 8(b), 8(c), 8(d) und 8(e) dienen zum Erklären einer Variation der Bildverarbeitung auf der Bildanzeige bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung von Texturen;
Fig. 9 ist eine allgemeine Seitenansicht, die Installationsorte von Meßgeräten für Texturen zeigt, die jeweils Stroboskop und Kamera umfassen;
Fig. 10 ist ein Variationskurvendiagramm, das den Zusammenhang zwischen der Kamerablende und dem Texturfaktor darstellt;
Fig. 11 ist ein Diagramm, das eine über einem der Texturfaktoren erhaltene Zugehörigkeitsfunktion zeigt;
Fig. 12 ist ein Diagramm, das zeigt, wie durch Syntetisieren der Zugehörigkeitsfunktionen zu den Variationskurven einer Mehrzahl von Texturfakoren der Schwerpunkt zu erhalten ist;
Fig. 13 ist eine Seitenansicht des Siebteiles einer Papiermaschine;
Figs. 14(i), 14(ii), 14(iii), 14 (iv), 14(v) und 14(vi) dienen dazu, das Vorgehen zum Bestimmen der Veränderung des J/W-Verhältnisses entsprechend den Texturfaktoren zu erklären;
Fig. 15 ist ein Flußdiagramm eines Beispieles des Verfahrens zum Steuem von Texturen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen von Texturen;
Fig. 16 zeigt eine Anordnung einer anderen Ausführungsform, die eine Mehrzahl von Kameras mit unterschiedlichen Sichtfeldern umfaßt;
Fig. 17 ist eine seitliche Schnittansicht eines Meßgerätes für Texturen, das Bilder in weiten und engen Sichtfeldern "grabbt" oder einfängt;
Figs. 18(a) und 18(b) sind Variationskurvendiagramme, die den Zusammenhang zwischen dem J/W-Verhältnis und dem Texturfaktor A darstellen;
Figs. 19(a) und 19(b) sind Diagramme von Zugehörigkeitsfunktionen, die den Zusammenhang zwischen dem J/W-Verhältnis und den Beurteilungswerten für den Texturfaktor A darstellen;
Fig. 20 ist ein durch Überlappen der Figuren 19(a) und 19(b) gewonnenes Diagramm einer Zugehörigkeitsfunktion bei weiten und engen Sichtfeldern;
Figs. 21(a) und 21(b) sind Variationskurvendiagramme, die den Zusammenhang zwischen dem J/W-Verhältnis und dem Texturfaktor B zeigen;
Figs. 22(a) und 22(b) sind Diagramme von Zugehörigkeitsfunktionen, die den Zusammenhang zwischen dem J/W-Verhältnis und Beurteilungswerten für den Texturfaktor B darstellen;
Fig. 23 ist ein durch Überlappen der Figuren 22(a) und 22(b) gewonnenes Diagramm einer Zugehörigkeitsfunktion bei weiten und engen Sichtfeldern;
Fig. 24 ist ein allgemeines Diagramm von Zugehörigkeitsfunktionen, das durch Überlappen der Figuren 20 und 23 gewonnen wurde; und
Fig. 25 ist ein Flußdiagramm, das den Fluß der Grob- und Feinsteuerung zeigt.

Beste Art zum Ausführen der Erfindung

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung in Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
Die Figs. 3, 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der auf einer Seite des zu messenden Papieres ein Lichtquellenkasten 2a angeordnet ist, der eine Lichtquelle 2, etwa eine Quelle für paralleles Licht mit variabler Lichtmenge, enthält. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Kamerakasten 3a angeordnet, der in seitliche und Höhenrichtung des Papieres 1 gegenüber der Schiene 3c beweglich ist. Der Kamerakasten 3a enthält eine Kamera 3 mit einer Zoomfunktion und einer Vorrichtung 3b zur automatischen Blendensteuerung, um ein Texturmeßgerät 50 zu bilden. Eine CCD (Charge Coupled Device) Kamera mit einem Bildsammelmodus oder eine gleichwertige wird als Kamera 3 dieser Ausführungsform zusammen mit einem Stroboskop 2 verwendet. Die Kamera 3 ist durch ein Kabel 4 mit einem Rechnerelement 5 zur Bildverarbeitung verbunden, das eine Anzeigeeinheit 6 aufweist. Die Kamera ist außerdem über ein Kabel 8 mit einer weiteren Anzeigeeinheit 7 verbunden, um so dauernd das Bild aus durchgelassenem Licht des Papieres 1 anzuzeigen. Das Rechnerelement 5 zur Bildverarbeitung ist über ein Kabel 40 mit der Steuervorrichtung 3b für die automatische Blende verbunden, so daß ein Steuersignal von dem bildverarbeitenden Rechnerelement 5 der Steuervorrichtung 3b für die automatische Blende zugeführt wird, um die automatische Steuerung der Blende durchzuführen.
An dem bildverarbeitenden Rechnerelement 5 ist für Steuerzwecke eine Fuzzy-Steuervorrichtung 110 mit einem Steuercomputer 100 und einem Controller 101 für die Steuerung angeordnet. Das bildverarbeitende Rechnerelement 5 ist über eine Textursignalleitung 102 und eine Steuersignalleitung 103 mit dem Steuercomputer 100 verbunden. Der Computer 100 ist durch Kommunikationsleitungen 104 mit dem Controller 101 verbunden. Weiter sind mit dem Controller 101 über die Steuersignalleitungen 105 ein Stellglied zum Verändem des Verhältnisses des von einem weiter unten in Fig. 13 erwähnten Stoffauflauf 10 eingespritzten Strahls zu den Siebgeschwindigkeiten von unteren und oberen Sieben 12 und 16, ein Stellglied zum Verändem des Winkels von Folien 14 und dergl. verbunden.
Weil das zu inspizierende Papier 1 von beträchtlicher Größe ist, muß ein von der Kamera 3 als Muster aufzunehmender Abschnitt des Papiers (10 x 10 mm oder mehr) alle Merkmale des Papieres 1 repräsentieren und einen offenbar stabilen Bereich oder einen Bereich des Papiers umfassen, in dem die Qualität des gesamten Papieres 1 durch Inspizieren dieses Bereiches beurteilt werden kann.
Während der Messung wird eine Einstellung derart vorgenommen, daß entsprechend der Dicke des Papieres 1 eine entsprechende Menge von durchgelassenem Licht von der Lichtquelle 2 gewonnen wird. Was die Einstellung der Blende der Kamera betrifft, so wird dies später beschrieben. Ein Signal, das einem in die Kamera 3 eintretenden Bild entspricht, tritt in die Anzeigeeinheit 7 ein und bildet ein Bild 9a des durch das Papier 1 durchgelassenen Lichtes. Andererseits wird das in das bildverarbeitende Rechnerelement 5 eintretende Bildsignal als Bild 9 in Fig. 4(a) auf der Anzeigeeinheit 6 dargestellt und zeigt einen Bereich, mittels dessen die Qualität des gesamten Papieres 1 bestimmbar ist. Auf dem Bildschirm wird die Konzentration von Löchem und dergl. dünner (Heller) als der Durchschnitt und übergewichtige Abschnitte, an denen Staub und dergl. hängt, werden dichter (dunkler) als der Durchschnitt angezeigt.
Auf dem Bild 9 wird eine vorbestimmte Anzahl von Fenstem W&sub1;, W&sub2;, ,,,,WK, WN gesetzt, die eine Fläche haben, welche ungefähr doppelt so groß ist wie die durchschnittliche Größe eines Loches oder die kleinste fur Papier als Einheit zur Berechnung der Varianz charakteristische Fasergröße ist (Fig. 4b). Die Größe und Anzahl der Fenster kann entsprechend dem Grad, der Oberfläche oder dergl. des Papieres gewählt werden.
In dem Fall, in dem in einem Fenster in Fig. 5 eine Menge von M = n x m (in dem gezeigten Beispiel: n=4 und m=5) Bildpunkten der Anzeigeeinheit 6 enthalten sind, wird die Dichte (Intensität) der Bildpunkte in der Reihe i und Spalte j in dem k-ten Fenster WK durch CKij ausgedrückt. Somit kann der durchschnittliche Dichtewert in dem k-ten Fenster WK berechnet werden als:
Die Varianz VaVk der Dichte in dem k-ten Fenster Wk (hierein nachfolgend als primäre Varianz bezeichnet), d. h. die Abweichung der Dichte in einem Fenster Wk wird berechnet als (siehe Fig. 4(c)):
Weiter wird der Durchschnittswert av der primären Varianz für alle Fenster W&sub1;, W&sub2;, ...., Wk, ...., WN berechnet:
Basierend auf dem Durchschnittswert av der primären Varianz für alle Fenster wird die Varianz Vav der primären Varianz für alle Fenster W&sub1;, ..., W&sub2;, ..., Wk, ..., WN (hierin nachfolgend als sekundäre Varianz bezeichnet) berechnet:
und die Ergebnisse der Berechnung werden angezeigt (siehe Fig. 4(d)).
Der Durchschnittswert av der primären Varianz für alle Fenster drückt die Makrovarianz auf dem Schirm aus. Die Textur kann in einem relativ weiten Sichtfeld quantitativ als Texturfaktor bestimmt werden (Texturfaktor in dem Fall, daß das Papier nicht gleichmäßig ist, das Papier z.B. einen ernsthaften Fehler aufweist). Bei der Beurteilung im letzten Stadium der Steuerung, in dem das gesamte Papier gleichmäßig ist und die Textur über Mikrobeurteilung beurteilt wird, kann die Textur durch Verwenden der Varianz Va, (sekundäre Varianz) der primären Varianz der Dichte für alle Fenster als Texturfaktor quantitativ bestimmt werden.
Weiter wird zusätzlich zu dem Durchschnittswert av der primären Varianz für alle Fenster und zur sekundären Varianz VaV für alle Fenster als Ganzes die Varianz des Durchschnittswertes CaVk in den Fenstern W&sub1;, W&sub2;, ..., Wk, ..., WN berechnet:
und die Ergebnisse der Berechnung können angezeigt werden (siehe Fig. 4(d')). Die Varianz VaaV des Durschschnittswertes der Dichte für jedes Fenster drückt die Makrovarianz von Licht und Dunkelheit gegenüber der Durchschnittsdichte auf dem Schirm aus und kann als Texturfaktor zur quantitativen Bestimmung der Textur verwendet werden, wenn sie insgesamt gleichmäßig ist und die Dichte sehr ungleichmäßig ist.
Es ist überflüssig zu erwähnen, daß in diesem Fall die Textur quantitativ durch Verwenden eines Texturfaktors bestimmt werden kann, der je nach Objekt durch die Kombination von aV, VaaV und VaV gewonnen wurde.
Mit dem bildverarbeitenden Rechnerelement ist ein (nicht gezeigtes) Datenaufzeichnungs gerät zum Sammeln von Dichtedaten für Pixel von Spalten a1-an in der bi-ten Zeile oder von Zeilen b1-bn in der ai-ten Spalte, die das auf der Anzeigeeinheit 6 dargestellte Bild 9 bilden, wie in Fig. 6 gezeigt, sowie ein (nicht gezeigter) Analysator zum Extrahieren von Daten aus dem Datenaufzeichnungsgerät verbunden, um sie als Veränderungen über die Zeit für eine Frequenzanalyse zu erfassen. Wahlweise werden die in dem Datenaufzeichnunsgerät gesammelten Daten durch eine Analyse-Software verarbeitet. Auf diese Weise kann anhand Ergebnissen der Frequenzanalyse in Längsrichtung (entlang der Länge des Papieres 1) eine Beurteilung erfolgen, ob die pulsierende Komponente in dem Papier 1 vorhanden ist oder nicht. Eine Frequenzanalyse in Querrichtung (über die Breite des Papieres 1) kann anders als auf die herkömmliche Art mit durchgelassenem Licht, das durch Flecke abgefangen wird, unter Verwendung eines Stroboskopes als Lichtquelle 2 durchgeführt werden, so daß mit den Fasem zusammenhängende Merkmale ausgedrückt werden können, wobei die Dichte der Textur mit hoher Genauigkeit wiedergegeben wird. Entsprechend kann einfach beurteilt werden, ob es sich um eine drückende oder eine ziehende Textur handelt. Eine ziehende Textur ist der Zustand, in dem Fasern sich in Form von Linien erstrecken, während eine drückende Textur der Zustand ist, in dem Fasern in Form von Schuppen vorliegen. In Fig. 7, in der die durchschnittliche Dichte aud der Ordinate und die Frequenz auf der Abszisse aufgetragen ist, ist die ideale Textur durch eine doppelt strichpunktierte Linie dargestellt, während eine ziehende Textur durch eine durchgezogene Linie bzw. eine drückende Textur durch eine gestrichelte Linie angegeben ist.
Die Figs. 8(a) - 8(e) zeigen die Veränderungen in der Darstellung des Bildes bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Messen von Texturen. Zur weiteren Verdeutlichung des auf der Anzeigeeinheit 6 dargestellten Bildes 9 wird eine dreiwertige Bildverarbeitung durchgeführt, wobei die Dichte durch die drei Schritte "dicht", "moderat" und "hell" ausgedrückt wird, um das Bild 9, anzuzeigen, wie in Fig. 8(b) dargestellt. Das Verhältnis der Summe ΣSy der Bereiche 30 mit dem meisten durchgelassenen Licht auf dem Bild 9, zur gesamten Fläche S, also die Porenziffer Vθ wird berechnet als:
Das Verhältnis der Summe ΣSk von Bereichen 31 mit dem wenigsten durchgelassenen Licht auf dem Bild 9' zu der gesamten Fläche, also das Übergewichtsverhältnis K wird berechnet als:
und angezeigt (Fig. 8(c)). Auf diese Weise wird die Textur des Papieres 1 quantitativ bestimmt. Wenn nötig werden offensichtliche Defekte in dem Bild 9 oder offensichtlich zufriedenstellende Bereiche des Bildes 9 als vergrößertes Bild 9" angezeigt, wie in Fig 8(d) dargestellt, das un ter Ausdruck der Dichte in drei Schritten bildverarbeitet wird, so daß das vergrößerte Bild 9" von Fig. 8(e) angezeigt wird, das wiederum als Material für die Identifikation des Grundes der Textur verwendet wird.
In dem in den Figs. 8(a) - 8(e) dargestellten Beispiel kann durch Bildverarbeitung eine Ebeneninformation gewonnen werden, wobei die Merkmale des Papieres 1 betont werden. Vor allem können Löcher, Staub und ähnliches, in dem Papier nicht bewertbares zu einem früheren Zeitpunkt erkannt werden, was zur Verbesserung der Qualität und der Erhöhung der Produktivität beiträgt. Auch kann der am meisten oder am wenigsten zufriedenstellende Bereich des Bildes aufgegriffen und einfach analysiert werden.
Das bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Messen von Texturen verwendete, die Lichtquelle 2 und die Kamera 3 umfassende Meßgerät für Texturen kann an jedem Ort, etwa dem Siebbereich, dem Pressenabschnitt, dem Trocknerbereich, dem Kalanderbereich und dergl. in Fig. 9 installiert werden.
Nachfolgend wird das Bestimmen der Blende der Kamera 3 beschrieben.
Einer der oben erhaltenen Texturfaktoren, etwa der Durchschnittswert av der primären Varianz der Dichte, die sekundäre Varianz VaV der Dichte, die Varianz Vaav des Durchschnittswertes der Dichte, die analytische Spezifikation der Frequenz in Querrichtung und die Lochspezifikation wird als A bezeichnet, ein anderer als B und noch ein anderer als C.... Beim Gewinnen der Werte der Texturfaktoren A, B, C,... wird die Blende der Kamera 3 mit einem konstanten Intervall verändert, wie in Fig. 10 gezeigt. Die Ergebnisse sind Variationskurven mit Maximal- und Minimawerten (in der Figur ist das Maximum gezeigt). Jeder Maximumpunkt a&sub1;, b&sub1;, c&sub1; ... der Kurven gibt sehr typisch die Merkmale der Texturfaktoren A, B, bzw. C,... wieder.
Durch die Datenverarbeitung jeder der Variationskurven der Texturfaktoren A, B, C,... werden Zugehörigkeitsfunktionen in Dreiecks- oder Balkenform gewonnen, wie in Fig. 11 gezeigt (nur die zum Texturfaktor A in Beziehung stehende Zugehörigkeitsfunktion A' ist in der Figur dargestellt), wobei der Beurteilungswert des Maximums list. Durch Synthetisieren jeder der so erhaltenen Zugehörigkeitsfunktionen A', B', C',... erhält man einen Schwerpunkt X (Schwerpunkt der Fläche), wie in Fig. 12 dargestellt.
Dieser Punkt X ist die Blende der Kamera 3.
Die Blende der Kamera 3 wird durch das Steuersignal von dem bildverarbeitenden Rechnerelement 5 an die automatische Blendenvorrichtung 3b automatisch gesteuert, so daß die Blende gleich dem so erhaltenen Wert ist.
Durch das obige Vorgehen kann die Blende der Kamera 3 automatisch gewählt werden, so daß die charakteristischste Information der Probe gewonnen werden kann. Entsprechend kann die Textur genauer gemessen werden, ohne individuelle Unterschiede im Meßergebnis zu verursachen.
Somit wird es möglich, die Textur quantitativ als Ebene zu bestimmen, nicht punktuell wie beim Stand der Technik, die Textur genauer und objektiver zu beurteilen und die Texturfaktoren zur Steuerung des J/W-Verhältnisses, des Entwässerns und dergl. zu verwenden.
Die Verwendung des Stroboskopes als Lichtquelle 2 macht es möglich, das oben beschriebene Verfahren zur Messung von Texturen nicht nur für den Off-line-Betrieb, sondem auch im On-Line-Betrieb mit hoher Geschwindigkeit (ca. 1500 m/min) und hohem Basisgewicht (Basisgewicht: ca. 300 g/m² einzusetzen.
Die Vorteile der Verwendung eines Stroboskops als Lichtquelle 2 sind die folgenden:
(1) Es gibt weniger Bildschirmabweichung während der On-Line-Messung mit hoher Geschwindigkeit und es bestehen keine Schwierigkeiten bei der Analyse von Bildpunkten auf dem Bildschirm aufgrund der Abweichung auf dem Bildschirm.
(2) Wenn der Verschluß der Kamera betätigt wird, kann die Dichte in drei Schritten "dicht", "moderat" und "hell" ausgedrückt werden, um das Bild bis zur Analyse der Dreiwert- Bildverarbeitung klar zu definineren, dies ist jedoch nicht zum Entdecken geringer Dichte geeignet wie ein Meßgerät für Texturen. Die Kombination eines Stroboskopes mit einer Kamera, deren Verschluß nicht betätigt wird, ist für die Hochgeschwindigkeitsfotografie zum Detektieren der Dichte besser geeignet.
(3) Weil durch ein Stroboskop (eine pulsierende Lichtquelle) einfach eine hohe Lichtmenge erreicht werden kann, kann (a) die Blende der Kamera während des Fotografierens verkleinert werden, was den Einfluß von Störungen minimiert, und es kann (b) sogar dickeres Papier leicht Licht durchlassen.
(4) Bei mechanischen Verschlüssen gibt es eine Geschwindigkeitsgrenze, während natürlich die Kombination eines Stroboskopes mit elektrischer Belichtungsunterbrechung das Aufnehmen eines Bildes mit bei höherer Geschwindigkeit ermöglicht.
Die Vorteile einer CCD-Kamera im Bildsammelmodus sind, daß ein stillstehendes Bild mit dem Stroboskop fotografiert werden und gleichermaßen das Bildsignal eingearbeitet werden kann.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Steuerung der Textur durch Anwendung des Konzeptes von auf den durch das obige Verfahren zur Messung von Texturen gewonnenen Texturfaktoren basierenden Zugehörigkeitsfunktionen beschrieben (siehe R. Yamakawa: "Concept of Fuzzy Computer", 10. November 1988, 3. Auflage, Kodansha).
Die Steuerung wird, aufbauend auf den durch das bildverarbeitende Rechnerelement 5 gewonnenen Texturfaktoren, durch eine den Steuerrechner 100 und den Controller 101 aus Fig. 3 enthaltende Fuzzy-Steuereinheit 110 durchgeführt.
Fig. 13 ist eine Seitenansicht, die den Siebbereich einer Papiermaschine zeigt, wobei 10 den Stoffauflauf, 11 eine Brustwalze, 12 das untere Sieb, 13 ein Formbrett, 14 Folien, 15 einen nassen Saugkasten, 16 ein oberes Sieb, 17 und 18 Deflektoren, 19 einen Saugkasten, 20 und 21 Duschen zum Abwaschen von an den unteren und oberen Sieben 12 und 16 haftendem Staub, 22 und 23 automatische Ventile zum Einstellen der Wassermenge aus den Duschen 20 und 21 und 24 ein Filz ist. Das J/W-Verhältnis (das Verhältnis der Geschwindigkeit des aus dem Stoffauflauf eingespritzten Strahls zu der Geschwindigkeit der unteren und oberen Siebe 12 und 16), die Winkel der Folien 14 in einem ersten Entwässerungsbereich 25 und die Druckgrade der Deflektoren 17 und 18 an einem unteren zweiten Entwässerungsbereich 26 und einem oberen zweiten Entwässerungsbereich 27 werden gemäß den durch das oben erwähnte Verfahren zum Messen von Texturen gewonnenen Texturfaktoren entsprechend verändert. Die Absaugmenge des Saugkastens 19 und die Öffnungen der automatischen Ventile 22 und 23 der Duschen 20 und 21 werden nötigenfalls verändert.
Aufbauend auf zuvor gewonnenen experimentellen Daten werden vorab Zugehörigkeitsfunktionskurven gewonnen wie in den Figs. 14(i) - 14(v) gezeigt: fünf Zugehörigkeitsfunktionskurven für Texturen M&sub1; - M&sub5;, um die Qualität des Papieres 1 aus dem dem Texturfaktor (Abszisse) des Papieres 1 entsprechenden Grad (Ordinate) in fünf Stufen "schlechtest", "schlecht", "normal", "gut" und "am besten", zu spezifizieren und fünf Zugehörigkeitsfunktionskurven zur Steuerung M1a-M5a und M1b-M5b für den Grad (Ordinate), der den Veränderungen (Abszisse) des J/W-Verhältnisses (in diesem Fall nur die Erhöhung oder Verringerung der Siebgeschwindigkeit) entspricht, in Reaktion auf jede der Zugehörigkeitsfunktionskurven M&sub1;-M&sub5; zum Spezifizieren der Qualität des Papieres 1.
Der Grad der Übereinstimmung an Schnittpunkten der mittels des Verfahrens zum Messen von Texturen gewonnenen Texturfaktoren mit jeder der Zugehörigkeitsfunktionskurven M&sub1;-M&sub5; zum Spezifizieren der Qualität des Papieres 1 wird gewonnen. Entsprechend jedem der Übereinstimmungsgrade werden aus den entsprechenden Zugehörigkeitsfunktionskurven M1a-M5a und M1b- M5b Ergebnisse der Veränderung des J/W-Verhältnisses gewonnen, welche die Veränderung des J/W-Verhältnisses anzeigen. Weiter werden Ergebnisse der abgeschätzten Veränderung des J/W- Verhältnisses überlagert und synthetisiert, und es werden endgültige Zugehörigkeitsfunktionen MLa und MLb, welche die engültigen abgeschätzten Ergebnisse der Veränderung des J/W-Verhältnisses angeben, wie in Fig. 14(vi) gezeigt gefunden. Die Abszissenkomponente jedes der Schwerpunkte der endgültigen Zugehörigkeitsfunktionen MLa und MLb, wo die durch die Ordinate der endgültigen Zugehörigkeitsfunktion MLa oder MLb und die Abszisse umgebene Fläche halbiert wird, wird als Erhöhung oder Verringerung der tatsächlichen Siebgeschwindigkeit verwendet und bestimmt die tatsächliche Veränderung des J/W-Verhältnisses zur Steuerung des J/W-Verhältnisses.
Fig 14 zeigt einen Fall, in dem der Texturfaktor 35 ist. Weil die Ordinatenkomponente (der Übereinstimmungsgrad) des Schnittpunktes mit der Zugehörigkeitsfunktionskurve M&sub1;, der "schlechtest" nach Fig. 14(i) zeigt, ungefähr 0,25 ist, wird der Scheitel der Steuerungs-Zugehörigkeitsfunktionskurve M1a oder M1b zum "deutlich Erhöhen" oder "deutlich Absenken" der Siebgeschwindigkeit durch horizontales Verlängern der Linie von dem Schnittpunkt bei ungefähr 0,25 des Übereinstimmungsgrades abgeschnitten, und es wird nur der schraffierte Teil als geschätztes Ergebnis des Anstiegs oder Abfalls der Siebgeschwindigkeit angenommen. Weil der Ordinatenanteil (Übereinstimmungsgrad) des Schnittpunktes mit der "schlecht" anzeigenden Zugehörigkeitsfunktionskurve M&sub2; von Fig. 14(ii) ungefähr 0,75 ist, wird auch die Linie vom Schnittpunkt verlängert, der Scheitel der Steuerungs-Zugehörigkeitsfunktionskurve M2a oder M2b zum "Erhöhen" oder "Verringem" der Siebgeschwindigkeit wird bei ungefähr 0,75 des Übereinstimmungsgrades abgeschnitten, und es wird nur der schraffierte Teil als geschätztes Ergebnis des Anstiegs oder Abfalls der Siebgeschwindigkeit angenommen. Weil weiter der Ordinatenanteil (Übereinstimmungsgrad) des Schnittpunktes mit der "normal" anzeigenden Zugehörigkeitsfunktionskurve M&sub3; von Fig. 14(iii) ungefähr 0,7 ist, wird die Linie vom Schnittpunkt horizontal verlängert, der Scheitel der Steuerungs-Zugehörigkeitsfunktionskurve M3a oder M3b zum "leicht Erhöhen" oder "leicht Verringern" der Siebgeschwindigkeit wird bei ungefähr 0,7 des Übereinstimmungsgrades abgeschnitten, und es wird nur der schraffierte Teil als geschätzte Ergebnisse des Anstiegs oder Abfalls der Siebgeschwindigkeit angenommen. Weil außerdem der Ordinatenanteil (Übereinstimmungsgrad) des Schnittpunktes mit der "gut" anzeigenden Zugehörigkeitsfunktionskurve M&sub4; von Fig. 14(iv) ungefähr 0,1 ist, wird die Linie vom Schnittpunkt horizontal verlängert, der Scheitel der Steuerungs-Zugehörigkeitsfunktionskurve M4a oder M4b zum "gering Erhöhen" oder "gering Verringern" der Siebgeschwindigkeit wird bei ungefähr 0,1 des Übereinstimmungsgrades abgeschnitten, und es wird nur der schraffierte Teil als geschätztes Ergebnis des Anstiegs oder Abfalls der Siebgeschwindigkeit angenommen. Weiterhin gibt es, wenn der Texturfaktor 35 ist, in Bezug zu der "am besten" angebenden Zugehörigkeitsfunktionskurve M&sub5; von Fig. 14(v) keinen Schnittpunkt. Daher ist der Übereinstimmungsgrad mit der Steuerungs-Zugehörigkeitsfunktoin M5a oder M5b zum "nicht erhöhen" bzw. "nicht verringern" der Siebgeschwindigkeit 0, d. h. es ist nötig, die Siebgeschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern. Entsprechend führt, wenn der Texturfaktor etwa 35 ist, das Überlagern und Synthetisieren der geschätzten Ergebnisse dazu, daß der Schwerpunkt zwischen "leicht Erhöhen" und "Erhöhen" oder "leicht Verringern" und "Verringern" liegt, wo der Übereinstimmungsgrad relativ hoch ist, wie in Fig. 14(vi) gezeigt, und es wird die Erhöhung oder Verringerung der Siebgeschwindigkeit bestimmt. Für die Beurteilung, ob die Siebgeschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern ist, wird einer der Schwerpunkte (z.B. der Schwerppunkt zum Verringern) aus dem endgültigen geschätzten Ergebnis angenommen. In dem Fall, in dem eine Verbesserung der Textur bemerkt wird, (d.h. die Differenz zwischen dem Texturfaktor vor der Steuerung und dem Texturfaktor während des Steuerns ist positiv), wird die Steuerung danach dahingehend ausgeführt, die Geschwindigkeit zu verringern. Falls keine Verbesserung der Textur bemerkt wird (d.h. die Differenz zwischen dem Texturfaktor vor der Steuerung und dem Texturfaktor während des Steuerns ist negativ), wird die Steuerung nachher in die Richtung ausgeführt, die Siebgeschwindigkeit zu erhöhen. Somit kann eine wirksamere Steuerung erreicht werden.
Auf diese Weise ist es durch Verwenden der Fuzzy-Theorie unter Verwendung von Zugehörigkeitsfunktionen möglich, keine An-Aus-Steuerung, sondern eine sanfte Steuerung durchzuführen, ohne das Papier 1 radikal zu verändern.
Wenn das J/W-Verhältnis auf diese Weise verändert wird und durch wiederholtes Verändern des J/W-Verhältnisses keine weitere Verbesserung der Textur festgestellt wird, wird die Textur durch schrittweise Steuerung verbessert, etwa die Veränderung des Folienwinkels oder des Deflektor-Druckgrades, wobei die Zugehörigkeitsfunktionen wie beim Fall der Veränderung des J/W-Verhältnisses in den Figuren 14(i)-14(vi) verwendet werden.
Beim Steuern des J/W-Verhältnisses ist es möglich, das J/W-Verhältnis im Fall einer ziehenden Textur zu erhöhen und das J/W-Verhältnis im Fall einer drückenden Textur zu verringern, wobei die Ergebnisse der Frequenzanalyse der Dichte des Bildes in Querrichtung (d. h., ob die Textur ziehend oder drückend ist) verwendet werden. Wenn man dies tut, kann die Textursteuerung zuverlässig und wirksam durchgeführt werden.
Weiter ist es möglich, die gesamte Textur zu beobachten, indem man die Kamera 3 entlang der Schiene 3c in Fig. 3 anhebt, um das Sichtfeld der Kamera 3 bei Beginn der Messung zu vergrößern. Das Sichtfeld der Kamera 3 wird durch Bewegen der Kamera 3 entlang der Schiene 3c nach unten schrittweise eingeengt, während die Textur durch das Verfahren zum Steuern von Texturen nach dem Beginn der Steuerung verbessert wird. Wenn die Textur im wesentlichen stabilisiert und die Kontrolle beinahe abgeschlossen ist, kann die Kamera 3 wieder entlang der Schiene 3c angehoben werden, um zum Überwachen zu dem ursprünglichen weiten Sichtfeld zurückzukehren.
Dies trägt zur Feinsteuerung der Textur bei und ist nützlich, um Veränderungen der äußeren Umstände zu berücksichtigen, etwa die Veränderung des Rohstoffzustandes nachdem die Textur stabilisiert ist.
Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform des veränderten Sichtfeldes, bei der automatische Blendenvorrichtungen 3b-1 und 3b-1 eingesetzt werden. Eine Mehrzahl von (in der gezeigten Figur zwei) Kameras 3-1 und 3-2, die in Kamerakästen 3a-1 und 3a-2 untergebracht sind, sind auf einer Seite des Papieres 1 angeordnet, und die in Lichtquellenkästen 2a-1 und 2a-2 untergebrachten Lichtquellen 2-1 und 2-2 sind auf der anderen Seite angeordnet, um ein Meßgerät 50' für Texturen zu bilden. Es ist vorzuziehen, die Kameras 3-1 und 3-2 in der Zuführrichtung des Papieres 1 anzuordnen.
Vor dem Beginn und nach der Beendigung der Steuerung wird das Bild von der Kamera 3-2 mit dem weiteren Sichtfeld aufgenommen, und ihr Signal wird durch das Kabel 8-2 der Anzeigeeinheit 7 und durch das Kabel 4-2 dem bildverarbeitenden Rechnerelement 5 zugeleitet. Wenn die Textur nach dem Beginn der Steuerung verbessert ist, und die Anforderungen an das Beurteilen feiner Abweichungen erfüllt sind, wird ein Wechsel zu der Kamera 3-1 mit engerem Sichtfeld durchgeführt. Ihr Signal wird durch das Kabel 8-1 der Anzeigeeinheit 7 und durch das Kabel 4-1 dem bildverarbeitenden Rechnerelement 5 zur weiteren Verarbeitung zugeleitet.
Obwohl für ein solches Vorgehen eine Mehrzahl von Kameras erforderlich ist, brauchen die Kameras für den Wechsel des Sichtfeldes nicht bewegt werden und können feststehen. Das Sichtfeld kann durch einfaches Umschalten zwischen den mehreren Kameras schnell gewechselt werden.
Fig. 17 zeigt ein Meßgerät 50" für Texturen, bei dem gleichzeitig weite und enge Sichtfelder von mehreren Kameras mit unterscheidlichen Sichtfeldern eingefangen und jedes dieser Bilder dem bildverarbeitenden Rechnerelement 5 (Fig. 3) zugeführt werden. Bei diesem Meßgerät 50" für Texturen sind Lagerständer 71-1 und 71-2 durch Antriebe 72-1 und 72-2, etwa Linearmotoren, vertikal entlang der in einem oberen Hauptkörperrahmen befestigten Schienen 3c-1 und 3c-2 beweglich befestigt. Auf den Lagerständern 71-1 und 72-2 sind Kameras 3-1 und 3-2, etwa CCD (charge coupled device) - Kameras im Bildsammelmodus mit automatischer Scharfstellfunktion sowie automatischen Blendeneinrichtungen 3b-1 und 3b-2 befestigt. Weiter sind Lichtquellen 2-1 und 2-2, etwa Quellen für paralleles Licht mit variabler Lichtmenge oder Stroboskope, den obigen Kameras 3-1 und 3-2 gegenüberliegend in einem unteren Hauptkörperrahmen 61 plaziert.
Wenn die Messung in dem Meßgerät 50" für Texturen online erfolgt, wird das Papier 1 in der Fertigungslinie zwischen die oberen und unteren Haupkörperrahmen 60 und 61 eingeführt, und Bilder aus durchgelassenem Licht von den Lichtquellen 2-1 und 2-2, die durch das Papier 1 kommen, werden von den Kameras 3-1 und 3-2 aufgenommen. Andererseits wird, wenn die Messung offline erfolgt, das Papier 1 als Muster zwischen die oberen und unteren Hauptkörperrahmen 60 und 61 eingelegt, und Bilder aus durchgelassenem Licht von den Lichtquellen 2-1 und 2-2, die durch das Papier 1 kommen, werden von den Kameras 3-1 und 3-2 aufgenommen. Das von der Kamera 3-2 aufgenommene Bild von der Lichtquelle 2-2 weist ein weites Sichtfeld auf, während das von der Kamera 3-1 aufgenommene Bild von der Lichtquelle 2-1 ein enges Sichtfeld aufweist. Mit dem in Fig. 17 gezeigten Meßgerät 50" für Texturen sind das bildverarbeitende Rechnerelement 5 und die Fuzzy-Steuereinheit 110 verbunden, die denen in Fig. 3 ähnlich sind, aber in der Figur nicht gezeigt werden.
Figs. 18 bis 24 zeigen ein Verfahren zum Steuerung der Textur durch das Gewinnen des optimalen Wertes des J/W-Verhältnisses unter Verwendung des in Fig. 17 gezeigten Meßgerätes 50" für Texturen. Dieses Verfahren wird nun im Einzelnen beschrieben. Der Bereich der Veränderung des J/W-Verhältnisses wird auf einen vorbestimmten Bereich eingestellt (z.B. 0,90-1310), und der Bereich der Veränderung wird gleichmäßig aufgeteilt (z.B. in 10 gleiche Teile). Für das Papier 1, bei dem das J/W-Verhältnis auf einen vorbestimmten Wert (z.B. 0,90) eingestellt ist, werden durch die Kameras 3-2 und 3-1 Bilder von dem durch das Papier 1 durchgelassenen Licht von den Lichtquellen 2-1 und 2-2 mit weiten bzw. engen Sichtfeldern aufgenommen. Basierend auf jedem Bild werden durch das bildverarbeitende Rechnerelement 5 aus der durchschnittlichen primären Varianz av der Dichte, der sekundären Varianz der Dichte Vav, der Varianz Vaav des Durchschnittswertes der Dichte, der Frequenzanalyse-Spezifikation in Querrichtung und der Lochspezifikation die Texturfaktoren A und B gewonnen. Durch das gleiche Verfahren werden die Texturfaktoren A und B nacheinander in dem Fall für das Papier 1 gewonnen, daß der Bereich der Veränderung des J/W-Verhältnisses gleichmäßig aufgeteilt ist. Wie in den Figs. 18(a), 18(b), 21(a) und 21(b) gezeigt, werden Variationskurven LA1, LA2, LB1 und LB2 gewonnen, die den Zusammenhang zwischen dem J/W-Verhältnis und den Texturfaktoren A und B in den weiten und engen Sichtfeldern angeben. Die Texturfaktoren sind nicht auf A und B beschränkt, und Variationskurven können weiter für die Texturfaktoren C, D,... gewonnen werden.
Dann wird durch die Fuzzy-Steuereinheit 110 bei jeder der obigen Variationskurven LA1, LA2, LB1 und LB2 die Fläche vom unteren zum oberen Limit der Texturfaktoren A und B beispielsweise in Richtung der Ordinate gleichmäßig in drei Teile "guter Bereich", "brauchbarer Bereich" und "schlechter Bereich" aufgeteilt. Für diese guten, brauchbaren und schlechten Bereiche werden Beurteilungswerte auf 1,0, 0,5 und 0,0 gesetzt, wie in den Figs. 19(a), 19(b), 22(a) und 22(b) gezeigt, um Zugehörigkeitsfunktionen MA1, MA2, MB1 und MB2 zu gewinnen, die den Zusammenhang zwischen dem J/W-Verhältnis und den Beurteilungswerten in den weiten und engen Sichtfeldern angeben.
Als nächstes werden die Zugehörigkeitsfunktionen MA1 und MA2 überlagert, um durch Übernahme nur eines Teils, in dem die beiden Funktionen einander überlappen, eine Zugehörigkeitsfunktion MA12 für den Texturfaktor A für das weite und das enge Sichtfeld zu erhalten, wie in Fig. 20 gezeigt. Die Zugehörigkeitsfunktionen MB1 und MB2 werden überlagert, um durch Übernahme nur eines Teils, in dem die beiden Funktionen einander überlappen, eine Zugehörigkeitsfunktion MB12 für den Texturfaktor B für das weite und das enge Sichtfeld zu erhalten, wie in Fig. 23 gezeigt. Weiter werden die obigen Zueghörigkeitsfunktionen MA12 und MB12 für das weite und das enge Sichtfeld miteinander überlagert, um durch Übernahme nur eines Teils, in dem zwei Funktionen einander überlappen, eine allgemeine Zugehörigkeitsfunktion M zu erhalten, wie in Fig. 24 gezeigt. Der Schwerpunkt G der von dieser allgemeinen Zugehörigkeitsfunktion M eingeschlossenen Fläche wird ermittelt und als optimales J/W-Verhältnis ausgewählt. Das J/W-Verhältnis wird so gesteuert, daß es zum optimalen J/W-Verhältnis wird. Wahlweise können die Zugehörigkeitsfunktionen MA1 und MB1 miteinander überlagert werden.
Durch das gleiche Verfahren wird der Schwerpunkt der allgemeinen Zugehörigkeitsfunktion für die erste Entwässerung durch Folien ermittelt, und die Steuerung der ersten Enwässerung wird so ausgeführt, daß der Folienwinkel den optimalen Wert annimmt. Auch für das abschließende Entwässern mittels Deflektor wird aus der allgemeinen Zugehörigkeitsfunktion der Schwerpunkt ermitttelt, und das abschließende Entwässern wird so gesteuert, daß der Deflektor-Druckgrad und -winkel optimale Werte annehmen.
Vor allem werden, wenn zwei oder mehr Deflektoren als Entwässerungselemente in der abschließenden Entwässerung vorhanden sind, durch Verändern der Kombination des Druckgrades mit dem Winkel Zugehörigkeitsfunktionen ermittelt, und optimale Werte von Druckgrad und Winkel werden für jeden Deflektor ermittelt. Es werden auch, wenn zwei oder mehr Folien in der ersten Entwässerung vorhanden sind, Zugehörigkeitsfunktionen durch Verändern der Winkelkombinationen jeder Folie gewonnen, und der optimale Winkewert wird für jede Folie ermittelt.
Somit werden bei der Fuzzy-Steuerung nicht von Anfang an Zugehörigkeitsfunktionen vorbereitet. Stattdessen werden Steuervariablen wie das J/W-Verhältnis, der Folienwinkel in der ersten Entwässerung, der Deflektor-Druckgrad und -winkel in der abschließenden Entwässerung entsprechend verändert, und es werden Beurteilungswerte für jeden Fall kombiniert, um eine allgemeine Zugehörigkeitsfunktion zu erzeugen. Als Ergebnis kann eine zuverlässigere Steuerung erreicht werden, und die Erzeugung verschiedener Papiersorten kann gut gesteuert werden.
Weiter können, weil die Kameras 3-1 und 3-2 als Sensoren für weite und enge Sichtfelder angeordnet sind und die Musterinformation gleichzeitig gewonnen wird, Texturen sowohl makroskopisch als auch mikroskopisch als numerische Werte gewonnen und eine Steuerung erzielt werden, die näher bei der Kontrolle durch menschliches Betrachten liegt. Wie oben beschrieben, wird eine Fuzzy-Steuerung für das J/W-Verhältnis, die anfängliche Entwässerung und die abschließende Entwässerung durchgeführt. Dann wird der Bereich der Veränderung um den optimalen Wert des J/W-Verhältnisses kleiner als der Bereich der Veränderung des J/W-Verhältnisses bei der vorhergehenden Fuzzy-Steuerung eingestellt, und das J/W-Verhältnis wird nacheinander in dem kleineren Bereich der Veränderung verändert. Durch das gleiche Verfahren wie oben wird der Schwerpunkt aus der allgemeinen Zugehörigkeitsfunktion ermittelt, so daß das J/W-Verhältnis diesmal einen optimalen, aus dem Schwerpunkt gewonnenen Wert annimmt. Die anfängliche und die abschließende Entwässerung werden auch so gesteuert, daß der Folienwinkel und der Deflektor-Druckgrad diesmal optimale, aus dem Schwerpunkt gewonnene Werte annehmen.
Danach wird das Beobachten ausgeführt und fortgesetzt, wenn kein Problem auftritt. Wird ein Problem entdeckt, etwa ein Anstieg der Textur wegen einer externen Veränderung, z.B. der Rohstoffeigenschaften, wird die Steuerung wieder wie oben beschrieben begonnen (siehe Fig. 25).
Auf diese Weise wird der Bereich der Veränderung von Steuervariablen, etwa des J/W- Verhältnisses, des Folienwinkels in der anfänglichen Entwässerung und des Deflektor-Druckgrades und -winkels in der abschließenden Entwässerung, anfänglich für die Grobsteuerung auf große Werte gesetzt. Nachdem die Grobsteuerung beendet ist, wird der Bereich der Veränderung jeder der obigen Steuervariablen auf kleinere Werte gesetzt und die Feinsteuerung durchgeführt. Somit können im Anfangsstadium der Papierherstellung durch die Grobsteuerung Produkte mit beachtlicher Qualität bei zufriedenstellender Ausbeute hergestellt werden, und Produkte hoher Qualität mit guter Textur werden durch die Feinsteuerung erhalten.
Weiter kann, weil die während der Feinsteuerung gewonnenen Daten gesammelt werden, die Herstellung der gleichen Papiersorte später nur mittels Feinsteuerung erfolgen. Die Zeiten für Prozeßeinstellung und Hochfahren können verkürzt und die Verschwendung von Produkten während der Prozeßeinstell- und Hochfahrprozesse beseitigt werden.

Claims

1. Verfahren zum Messen von Texturen, umfassend das Aufnehmen eines Bildes aus durchgelassenem Licht von einer Lichtquelle (2) auf einem Papierbereich (1) durch eine Kamera (3), um das Bild des durchgelassenen Lichtes auf einer Anzeigeeinheit (5,7) eines bildverarbeitenden Rechnerelementes anzuzeigen, das Aufteilen des Bildes des durchgelassenen Lichtes auf der Anzeigeeinheit in eine vorbestimmte Größe und Anzahl von Fenstern, gekennzeichnet durch das Berechnen eines Durchschnittswertes der Intensität und einer primären Varianz der Intensität jedes Fensters aus der Intensität jedes der Bildpunkte in jedem der Fenster, das Berechnen eines Durchschnittswertes der primären Varianz für alle Fenster und einer sekundären Varianz dieser ersten Varianz für alle Fenster und Verwendung der sekundären Varianz für alle Fenster als Texturfaktor.

2. Verfahren zum Messen von Texturen, umfassend das Aufnehmen eines Bildes aus durchgelassenem Licht von einer Lichtquelle (2) auf einem Papierbereich (1) durch eine Kamera (3), um das Bild des durchgelassenen Lichtes auf einer Anzeigeeinheit (5,7) eines bildverarbeitenden Rechnerelementes anzuzeigen, das Aufteilen des Bildes des durchgelassenen Lichtes auf der Anzeigeeinheit in eine vorbestimmte Größe und Anzahl von Fenstern, gekennzeichnet durch das Berechnen eines Durchschnittswertes der Intensität und einer primären Varianz der Intensität jedes Fensters aus der Intensität jedes der Bildpunkte in jedem der Fenster, das Berechnen eines Durchschnittswertes der primären Varianz für alle Fenster und einer sekundären Varianz dieser ersten Varianz für alle Fenster und Verwendung eines Wertes oder einer Kombination von mehreren aus dem Durchschnittswert der primären Varianz für alle Fenster, der Varianz der Durschnittswerte der Intensität für alle Fenster und der sekundären Varianz dieser primären Varianz der Intensität für alle Fenster als Texturfaktor.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch das automatische Wechseln einer Blende der Kamera (3) bei einer bestimmten Zeitspanne, um Werte einer Mehrzahl von Texturfaktoren bei jeder Blende zu erhalten, wodurch eine Variationskurve für jeden der Texturfaktoren erhalten wird, das Berechnen einer Zugehörigkeitsfunktion aus jeder der Variationskurven der Texturfaktoren, das Synthetisieren jeder der Zugehörigkeitsfunktionen, um ihren Schwerpunkt zu ermitteln, wodurch eine optimale Blende erhalten wird, und das automatische Einstellen der Blende der Kamera auf diese optimale Blende.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Stroboskop umfaßt.

5. Verfahren zum Steuern von Texturen, gekennzeichnet durch das auf vorher durchgeführte Experimente aufbauende Gewinnen einer Mehrzahl von Zugehörigkeitsfunktionskurven, um die Qualität von Papier (1) in einer Mehrzahl von Kategorien von "schlechtest" bis "bestens" entsprechend Texturfaktoren einzuordnen, und einer Mehrzahl von Zugehörigkeitsfunktionskurven zum Steuern, die Veränderungen des J/W-Verhältnisses, des Folienwinkels und des Deflektor-Druckgrades entsprechen,

das Bestimmen des Übereinstimmungsgrades bei Überschneidungen der durch die Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 erhaltenen Texturfaktoren mit jeder der Zugehörigkeitsfunktionskurven, um die Qualität des Papieres (1) zu bestimmen,

das Ermitteln von Veränderungen der entsprechenden Zugehörigkeitsfunktionskurven, die Veränderungen des J/W-Verhältnisses anzeigen, in Übereinstimmung mit jedem der Grade von übereinstimmenden Ergebnissen der Veränderung des J/W-Verhältnisses,

das Überlappen und Synthetisieren von Ergebnissen der geschätzten Veränderung des J/W- Verhältnisses, um endgültige Zugehörigkeitsfunktionen zu finden, die endgültige geschätzte Ergebnisse der Veränderung des J/W-Verhältnisses anzeigen,

das Bestimmen der momentanen Veränderung das J/W-Verhältnisses zum Steuern des J/W-Verhältnisses, basierend auf der endgültigen Zugehörigkeitsfunktion,

das Wiederholen dieser Verfahrensschritte, bis keine Verringerung des Texturfaktors durch die wiederholte Veränderung des J/W-Verhältnisses sichtbar ist, und

das Bestimmten des Folienwinkels bzw. des Deflektor-Druckgrades zur Steuerung auf die gleiche Weise.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren iteriert wird und daß die Zugehörigkeitsfunktion zur Steuerung abhängig davon gewählt wird, ob ein Unterschied zwischen dem Texturfaktor in einer letzten Kontrolle und der jetztigen Kontrolle positiv oder negativ ist.

7. Verfahren zur Steuerung von Texturen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Beginn der Messung die gesamte Textur durch Heben einer Kamera (3) entlang einer Schiene (3c) zum Erweitern des Sichtfeldes der Kamera betrachtet wird, wobei das Sichtfeld der Kamera (3) dann durch Bewegen der Kamera entlang der Schiene (3c) nach unten allmählich verringert wird, wenn die Textur verbessert wird, daß ein Steuerungsverfahren für die Textur nach Anspruch 5 oder 6 verwendet wird, wobei die Kamera dann wieder angehoben wird, um zu dem ursprünglichen großen Sichtfeld zum Überwachen zurückzukehren, wenn die Textur im wesentlichen stabilisiert und die Kontrolle fast beendet ist.

8. Verfahren zur Steuerung von Texturen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kameras (3-1, 3-2) in unterschiedlichen Abständen von dem Papier angeordnet sind, daß zu Beginn der Messung die gesamte Textur von einer der Kameras mit dem größten Blickfeld betrachtet wird, daß dann auf eine Kamera (3-2) mit einem engeren Sichtfeld umgeschaltet wird, wenn die Textur unter Verwendung eines Verfahrens zum Steuern von Texturen nach Anspruch 5 oder 6 verbessert wird, und daß zum Überwachen zurück auf die Kamera (3-1) mit dem größten Sichtfeld umgeschaltet wird, wenn die Textur im wesentlichen stabilisiert und die Kontrolle weitgehend beendet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Bildes in lateraler Richtung frequenzanalysiert wird, um zu bestimmen, ob die Textur drückt oder zieht, daß im Fall einer ziehenden Textur das J/W-Verhältnis erhöht, und im Fall einer drückenden Textur das J/W-Verhältnis verringert wird.

10. Verfahren zur Steuerung von Texturen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem J/W- Verhältnis, das nacheinander verändert wird, ein Bild von durchgelassenem Licht von einer Lichtquelle auf Papier (1) von einer Kamera (3) aufgenommen und in ein bildverarbeitendes Rechnerelement eingespeist wird, um entsprechend einem Verfahren zum Messen von Texturen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 eine Mehrzahl von Texturfaktoren zu erhalten, die die Textur des Papiers für jedes J/W-Verhältnis wiedergeben, wodurch Variationskurven erhalten werden, die eine Beziehung zwischen dem J/W-Verhältnis und den Texturfaktoren darstellen, daß dann basierend auf jeder der Variationskurven eine Mehrzahl von Zugehörigkeitsfunktionen berechnet wird, die die Beziehung zwischen dem J/W-Verhältnis und einem geschätzten Wert darstellen, die Zugehörigkeitsfunktionen gegenseitig überlappt werden und nur ein überlappender Abschnitt davon zum Erreichen einer allgemeinen Zugehörigkeitsfunktion übernommen wird, daß ein Schwerpunkt eines durch die allgemeine Zugehörigkeitsfunktion bestimmten Bereiches ermittelt wird, um ein optimales J/W-Verhältnis zu definieren, daß das J/W-Verhältnis so gesteuert wird, daß es gleich dem optimalen J/W-Verhältnis ist, daß auf die selbe Weise zur anfänglichen Drainagesteuerung eine Mehrzahl von Folienwinkeln verändert wird, und daß wird für die Steuerung der Enddrainage eine Mehrzahl von Druckgraden und -winkeln des Deflektors verändert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Variationsbereich von Steuervariablen im J/W-Verhältnis für die Grobsteuerung auf große Werte gesetzt wird und der Veriationsbereich jeder der Steuervariablen auf kleinere Werte gesetzt wird, nachdem die Grobsteuerng beendet ist, und daß die Feinsteuerung in Schritten durchgeführt wird.

12. Verfahren zur Steuerng von Texturen in einer Papiermaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachen in einem Zustand begonnen wird, in dem die Textur in der Steuerng der letzten Stufe stabilisiert wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kameras (3-1, 3-2) mit unterschiedlichen Sichtfeldern so angeordnet sind, daß die Bilder des durchgelassenen Lichtes von einer Lichtquelle auf Papier durch die Kameras gleichzeitig in breiten und engen Blickfeldern aufgenommen und dem bildverarbeitenden Rechnerelement zugeführt werden.