確定在線傳感器的能力的製作方法

2023-09-16 06:22:05 1

專利名稱：確定在線傳感器的能力的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及確定傳感器的能力，更具體而言，涉及在製造 過程中確定在線傳感器的質量特徵。
背景技術：
在產品的製造過程中，製造商可能需要採用在線傳感器監測並控 制產品質量。可以在產品的加工過程中採用在線傳感器確定產品組織 的特徵。在線傳感器可以接收產品表面反射的或者通過產品透射的光 束。之後，在線傳感器可以分析所述反射或透射光以及原始光束，以 確定產品組織的質量。例如，所述產品可以是紙或材料薄片。
所述製造環境可能產生對在線傳感器的準確度造成影響的條件。 例如，產品處理過程中採用的部件的振動、溫度變化和/或產品處理過 程中產生的灰塵均可能降低在線傳感器的準確度。
為了驗證在線傳感器的準確度，可以在實驗室中測量產品樣本。 在受到控制的實驗室環境下，可以採用實驗室傳感器嘗試提供更為精 確的樣本測量。還採用所述在線傳感器測試所述樣本。將所述實驗室 傳感器的結果與所述在線傳感器的結果進行比較，以確定在線傳感器 的準確度和/或能力。
但是，當在線傳感器具有比實驗室傳感器更高的能力時，將產生 與預期不符的情況，其將導致傳感器之間具有弱相關。於是，可能將 所述結果解釋為在線傳感器存在不足。因此，需要有效的裝置、方法 和系統在樣本組織的實際質量和在線傳感器的測量質量之間提供更為 準確的比較。此外，所述裝置、系統和方法可能有必要在樣本組織的 實際質量、樣本組織的實驗室測量質量和樣本組織的在線傳感器測量 質量之間提供更為準確的比較。

發明內容
因此，本發明的目的在於提供用於確定在線傳感器的能力的裝置、 系統和方法。根據本發明的示範性實施例，所述方法可以生成具有已知特徵的樣本組織的圖像。所述示範性方法可以將所述圖像轉移至在 線傳感器。所述示範性方法可以分析所述在線傳感器生成的數據，以 確定測量的特徵，並將所述測量的特徵與所述已知特徵進行比較。
根據本發明的示範性實施例，所述裝置可以結合下述實施例。在 一個實施例中，生成樣本組織的圖像可以涉及生成無序介質的二維矩 陣的計算機算法。所述生成樣本組織的圖像的動作還可以涉及由已知 有紋理的表面的圖像生成無序介質的二維矩陣。在另一實施例中，轉 移圖像可以涉及印刷圖像副本，並將所述圖像副本呈現給所述在線傳 感器。在另一實施例中，轉移圖像可以涉及顯示圖像副本，並將所顯 示的圖像副本呈現給所述在線傳感器。在又一實施例中，轉移圖像可 以涉及顯示圖像副本，並將所顯示的圖像副本反射到所述在線傳感器 上。在另一實施例中，所述示範性方法還可以涉及將所述圖像轉移至
實驗室傳感器；分析由所述實驗室傳感器生成的數據，以確定測量的 特徵；以及將所述已知特徵與所述在線傳感器的測量的特徵以及與所
述實驗室傳感器的測量的特徵進行比較。在另一實施例中，比較已知 特徵可以涉及生成測量的特徵和已知特徵之間的互相關的數學/>式。


通過結合附圖考慮下述詳細說明，本發明的上述和其他目的和優 點將變得顯而易見，在附圖中，採用類似的附圖標記標識類似的部分，
其中-.
圖l是印刷在透明介質上的計算機仿真樣本組織的圖像。
圖2是用於實現本發明的第一示範性抽樣實施例的抽樣裝置的一 般化示意圖。
圖3是用於實現本發明的第二示範性抽樣實施例的抽樣裝置的一 般化示意圖。
圖4是用於實現本發明的第三示範性抽樣實施例的抽樣裝置的一 般化示意圖。
圖5是示出了本發明的笫 一示範性抽樣方法實施例的流程圖。 圖6是示出了本發明的第二示範性抽樣方法實施例的流程圖。
具體實施方式
本發明提供了用於監測並控制在線傳感器測量的質量的裝置、系 統和方法。可以在產品的加工過程中採用在線傳感器確定產品組織的
特徵。例如，所述產品可以是紙、織物或者其他無序介質(disordered media)中的小周期性組織(minor periodic texture)，例如，紙中 的網痕(wire mark)。在線傳感器可以利用光電探測器接收產品反射 的或者透射通過產品的光束。所述光電探測器將所接收的光轉換為電 信號。對所述電信號進行分析以確定所述組織的特徵。
本發明生成具有已知特徵的樣本組織。可以採用計算機通過數學 算法生成二維矩陣，由此生成所述樣本組織。可以將所述樣本組織印 刷在介質上並放到在線傳感器的檢驗區內，或者可以將所述樣本組織 反映到所述在線傳感器上。所述在線傳感器確定所述樣本組織的特徵。 將所述在線傳感器生成的特徵與所述樣本組織的已知特徵進行比較， 以確定所述在線傳感器的質量。
計算機生成的樣本組織可以為待評估的在線傳感器測量提供具體 的特性和參考點。可以在不存在與通過生產過程提供的材料樣本相關
的缺點的情況下量化在線傳感器裝置的能力。計算機生成的樣本組織 還可以提供不同設計的測量裝置之間的校淮。例如，可以相對於彼此 分析由不同製造商設計並製造的測量傳感器。在測量傳感器之間的相 關度低的情況下，能夠客觀地鑑定出準確度更高的一個。此外，可以 採用本發明使基礎校準(工廠校淮)和傳感器間校準更為準確。
參考圖l,示出了計算機仿真樣本組織的五個圖像OFl-0F5以及包 括灰度級(grayscale step)目標0F6的樣本。採用本文中描述的方 法和裝置，利用噴墨印刷機將樣本組織的五幅圖像0F1-0F5印刷到透 明介質上。
參考圖2，採用根據第一示範性抽樣實施例的抽樣裝置200來評估 傳感器。可以採用抽樣裝置200確定在線傳感器202的能力。抽樣裝 置200的用戶可以針對仿真樣本組織選擇並設置一個或多個仿真參數 204。採用所述參數控制所述組織的生成，以獲得期望的特性，例如， 模擬某一製造過程操作點的真實樣本。所述仿真參數204可以是傳感 器202所檢查的典型組織的特性。將仿真參數204饋送至分析裝置206 中。分析裝置206可以將仿真參數204饋送到定性比較器208和定量 比較器210內。在下文中將討論定性比較器208和定量比較器210所執行的分析。還將所述一個或多個仿真參數204饋送到計算機算法212 中。
在所述仿真參數204的基礎上，所述計算機算法212可以採用正 被分析的介質的典型統計特性生成二維陣列。所述計算機算法212可 以是統計模擬，其利用介質的基本構成，例如纖維或其他產品成分的 仿真參數204來構建圖像。所述計算機算法212還可以以數學公式為 基礎，例如，形成與典型的無序介質類似的統計特性的分形(fractal )。 計算機算法212還可以採用仿真和數學公式的組合。所述二維陣列還 可以提供具有或不具有可重複結構的非均質介質。
樣本組織的圖像214可以由二維陣列生成。可以採用印刷裝置216 在均質介質之上或之中形成圖像214。例如，所述均質介質可以是但不 限於膜、透明、半透明或不透明印刷介質。在另一個例子中，可以採 用非均質介質。根據這一例子，可以將所述仿真參數204設計為將介 質的非均勻結構考慮在內。用於印刷的印刷裝置216可以是本領域技 術人員已知的多種裝置。在另一個例子中，可以將印刷裝置216蝕刻 或機械加工到介質上。圖像214將提供樣本組織的表面形貌，例如， 樣本的纖維取向。可以基於所選擇的用於顯示圖像214的介質選擇印 刷裝置216。
將介質上的圖像214放到在線傳感器202的檢測區內。在線傳感 器202掃描在所述均質介質上顯示的圖像214。在線傳感器202可以採 用多種輻射源，例如光、x射線、電子束來掃描樣本。可以將用於掃描 均質介質上的圖像214的條件設計為與在線傳感器202的正常操作過 程中遇到的實際條件類似。例如，可以採用與正常操作過程中採用的 相同的傳送裝置在在線傳感器202的前面顯示圖像214。
在線傳感器202或者在線傳感器的部件可以將由在線傳感器202 向下觀察到的圖像214分離成測量的參數218。例如，這些測量的參數 可以是但不限於由在線傳感器202探測到的反射或透射照明或者由在 線傳感器202探測到的照明的變化。將測量的參數218饋送到分析裝 置206內。分析裝置206可以將測量的參數饋送到定性比較器208和 定量比較器210內。定性比較器208和定量比較器210對仿真參數204 和測量的參數218進行比較。分析裝置206可以提供在線傳感器202 和其他傳感器之間的準確比較。可以提供對參數204和218的額外操縱以提供對在線傳感器202的準確度的更好的理解。例如，可以採用 定量裝置210提供仿真參數204和測量的參數218之間的互相關性。 此外，可以生成描述和/或預測在線傳感器202的誤差的數學公式。
可以將計算機算法212和分析裝置206對仿真參數204和測量的 參數218採用的系統和方法結合到通過計算機或其他適當的操作裝置 加以使用的軟體中。就硬體而言，仿真參數204、計算機算法212、測 量的參數218和分析裝置206在體系結構上可以利用處理器、存儲器 以及一個或多個輸入和輸出接口裝置。為了能夠進行通信，所述各種 接口裝置可以具有為簡單起見而省略了的額外元件，例如控制器、緩 衝器(高速緩存)、驅動器、中繼器和接收器。如前所述，可以將計 算機算法212生成的圖像214提供給耦合至接口裝置的印刷裝置216。 所述軟體還可以提供圖形用戶界面(GUI ),以允許管理員或用戶輸入、 編輯、觀看和/或存儲圖像214以及仿真參數204。類似地，分析裝置 206也可以採用GUI來允許管理員分析、編輯、查看和/或存儲與仿真 參數204和測量的參數218的比較相關的數據。
參考圖3，採用根據第二示範性抽樣實施例的抽樣裝置300來評估 傳感器。可以採用抽樣裝置300確定在線傳感器302的能力。抽樣裝 置300生成仿真樣本組織的一個或多個仿真參數304。所述仿真參數 304可以是傳感器302所檢查的典型組織的特性。將仿真參數304饋送 至分析裝置306。分析裝置306可以將仿真參數304饋送到定性比較器 308和定量比較器310內。在下文中將討論定性比較器308和定量比較 器310所執行的分析。還將所述一個或多個仿真參數304饋送到計算 機算法312中。
計算機算法312可以生成與相對於第一示範性抽樣實施例討論的 圖像類似的圖像314。可以採用顯示裝置316在在線傳感器302上或在 在線傳感器302中形成圖像314。與相對於第一示範性抽樣實施例討論 的例子類似，可以將仿真參數304設計為將顯示裝置316的特徵考慮 在內。用於顯示的顯示裝置316可以是本領域技術人員已知的多種裝 置。可以基於在線傳感器302和圖像314的特徵選擇所述裝置。所述 顯示裝置316可以採用諸如反射部件、光纖、投影和全息照像之類的 部件和方法將圖像314顯示在在線傳感器302之中或之上。
在線傳感器302掃描所顯示的圖像314。在線傳感器302或者在線傳感器的部件可以將由在線傳感器302觀察到的圖像314分離成測量 的參數318。將測量的參數318饋送至分析裝置306中。分析裝置306 可以將測量的參數饋送到定性比較器308和定量比較器310內，定性 比較器308和定量比較器310對仿真參數304和測量的參數318進行 比較。與第一示範性抽樣實施例類似，分析裝置306可以提供在線傳 感器302和其他傳感器的準確的比較。
參考圖4，採用根據第三示範性抽樣實施例的抽樣裝置400來評估 傳感器。可以採用抽樣裝置400確定在線傳感器402的能力。所述抽 樣裝置400通過科學儀器、目視檢查或二者的結合由樣本組織的圖像 生成一個或多個評估參數404。可以採用諸如光、x射線和電子束的多 種輻射源掃描已知樣本，來確定所述評估參數404。評估參數404可以 提供傳感器402所檢查的典型組織的特性。選擇組織樣本，使得能夠 通過諸如目視檢查的其他已知的準確方法來確定其評估參數。
將評估參數404饋送至分析裝置406中。分析裝置406可以將評 估參數404饋送到定性比較器408和定量比較器410內。在下文中將 討論定性比較器408和定量比較器410所執行的分析。還將所述一個 或多個評估參數404饋送到計算機算法412中。
計算機算法412可以生成與相對於第一示範性抽樣實施例討論的 圖像類似的圖像414。這一實施例中的"生成"樣本的過程用電子學方 法複製所選的樣本的組織。如前面相對於第一和第二示範性抽樣實施 例討論的，可以採用印刷裝置或顯示裝置416在在線傳感器402上或 在在線傳感器402中生成圖像414。
在線傳感器402掃描由在線傳感器402觀察到的圖像414，並將其 分離成測量的參數418。將測量的參數418饋送至分析裝置406中。分 析裝置406可以將測量的參數饋送到定性比較器408和定量比較器410 內。定性比較器408和定量比較器410對評估參數404和測量的參數 418進行比較。與第一示範性抽樣實施例類似，分析裝置406可以提供 在線傳感器402和其他傳感器的準確的比較。
參考圖5，示出了根據本發明的第一示範性抽樣方法500的流程 圖。所述抽樣過程生成具有已知特徵的樣本組織的圖像(塊502 )。如 前所述，可以採用仿真參數204、 304或評估參數404生成所述圖^f象。 將所述圖像轉移至在線傳感器(塊504 )。這可以通過印刷裝置216或顯示裝置316完成。在線傳感器生成所述圖像的測量的參數(塊 506 )。分析裝置206、 306、 406對測量的特徵和已知特徵進行比較(塊 508 )。如參考第一示範性抽樣實施例討論的，可以提供在線傳感器202、 302、 402與其他傳感器的準確比較。
參考圖6，示出了本發明的第二示範性抽樣方法600的流程圖。所 述抽樣過程生成具有已知特徵的樣本組織的圖像(塊602 )。如前所述， 可以採用仿真參數204、 304或評估參數404生成所述圖像。將所述圖 像轉移至在線傳感器(塊604 )。這可以通過印刷裝置216或顯示裝置 316完成。在線傳感器生成所述圖像的測量的參數(塊606 )。將所述 圖像轉移至實驗室傳感器(塊608 )。這可以通過印刷裝置216或顯示 裝置316完成。所述實驗室傳感器生成所述圖像的測量的參數(塊 610)。分析裝置206將所述已知特徵與所述在線傳感器的測量的特徵 以及與所述實驗室傳感器的測量的特徵進行比較(塊612)。可以採用 所述第二示範性抽樣方法提供實驗室傳感器和在線傳感器之間的準確 的比較。
應當理解，上文只是用來說明本發明的原理，在不脫離本發明的 範圍和精神的情況下本領域技術人員可以做出各種修改。例如，本文 中描述的各種實施例可以符合各種已知的標準，例如，紙漿的造紙工 業技術協會(TAPPI)標準以及其他已知的工業和政府標準。所述樣本 組織可以不限於紙幅。
因此，應當認為這樣的實施例也處於本發明的範圍內。本領域才支 術人員還將認識到，可以通過所描述的實施例以外的方式實踐本發明， 所描述的實施例的作用只是為了對本發明舉例說明而不是對其加以限 制，本發明的範圍僅由權利要求限定。
權利要求
1. 一種用於確定在線傳感器的能力的方法，包括以下動作生成具有已知特徵的樣本組織的圖像(502)；將所述圖像轉移至在線傳感器(504)；分析由所述在線傳感器生成的數據，以確定測量的特徵(506)；以及對所述測量的特徵和已知特徵進行比較(508)。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，生成樣本組織的圖像的動 作包括計算機算法生成無序介質的二維矩陣的動作。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，生成樣本組織的圖像的動 作還包括由已知有紋理的表面的圖像生成無序介質的二維矩陣的動 作。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，轉移圖像的動作包括印刷 圖像副本並將所述圖像副本呈現給所述在線傳感器的動作。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，轉移圖像的動作包括顯示 圖像副本並將所顯示的圖像副本呈現給所述在線傳感器的動作。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，轉移圖像的動作包括顯示 圖像副本並將所顯示的圖像副本反映到所述在線傳感器上的動作。
7. 根據權利要求1所述的方法，還包括以下動作 將所述圖像轉移至實驗室傳感器(608 );分析由所述實驗室傳感器生成的數據，以確定測量的特徵(610);以及將所述已知特徵與所述在線傳感器的測量的特徵以及與所述實驗 室傳感器的測量的特徵進行比較(612)。
全文摘要
公開了用於確定在線傳感器(202，302，402)的能力的裝置(200，300，400)、系統和方法。所述示範性方法包括下述動作生成具有已知特徵的樣本組織的圖像，並將所述圖像轉移至在線傳感器。對通過所述在線傳感器生成的數據進行分析以確定測量的特徵，之後將所述測量的特徵與所述已知特徵進行比較。
文檔編號G06K9/00GK101443650SQ200680053615
公開日2009年5月27日 申請日期2006年12月18日 優先權日2005年12月30日
發明者A·N·帕沃拉, M·M·克洛梅基 申請人:霍尼韋爾國際公司