Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Strukturen in einer Faserstoffbahn oder in einem Faserstoffsuspensionsstrahl

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erkennung von länglichen streifenartigen Strukturen in einer Faserstoffbahn, insbesondere Papieroder Kartonbahn und/oder in einem der Herstellung einer solchen Faserstoffbahn dienenden, von einem Stoffauflauf gelieferten Faserstoffsuspensionsstrahl. Sie betrifft ferner ein Verfahren sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18 bzw. 30.

In der Papierindustrie erfolgt die Messung der Gleichmäßigkeit der Blattstruktur, also der Formation, derzeit nach unterschiedlichen Messverfahren, zu denen insbesondere das radiometrische und das optische Messverfahren zählen. Dabei wird die Formation beispielsweise durch eine integrale, d.h. gemittelte Größe beschrieben, die ein Maß für die Schwankungen des Flächengewichts im untersuchten Abschnitt darstellt. Bei dem optischen Verfahren wird häufig ein so genanntes Powerspektrum herangezogen, das zur Beschreibung der Formation in Abhängigkeit gewisser Größenklassen entsprechend untergliedert wird.

In der WO 99/67625 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Faserorientierung in einer Papierprobe beschrieben, bei denen die Probe unter unterschiedlichen schrägen Einfallswinkeln mit Licht beaufschlagt, die Intensität des reflektierten Lichts gemessen und anhand der gemessenen Lichtintensität und der momentanen Richtung der Lichtbeaufschlagung die Faserorientierung bestimmt wird. Dabei wird die Faserorientierung sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite der Papierbahn gemessen. Die Messung kann bei laufender Papierbahn erfolgen.

Der visuelle Eindruck eines Blattes wird häufig durch längliche streifenartige Strukturen bestimmt. Solche Strukturen können nun aber durch eine einfache Größenklassenbetrachtung nicht erkannt werden.

Ein Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen insbesondere längliche streifenartige Strukturen zuverlässig und rasch erkennbar sind und mit denen diese Strukturen insbesondere auch quantifizierbar sind.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zur Erkennung von länglichen streifenartigen Strukturen in einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, und/oder in einem der Herstellung einer solchen Faserstoffbahn dienenden, von einem Stoffauflauf gelieferten Faserstoff- Suspensionsstrahl angegeben, bei dem von einem jeweiligen zu untersuchenden Abschnitt der Faserstoffbahn bzw. des Faserstoffsuspensionsstrahls mittels einer Aufnahmeeinrichtung ein digitales Bild erzeugt und das digitale Bild einer zweidimensionalen Spektralanalyse unterzogen wird, bei der zur Bestimmung und/oder Quantifizierung der länglichen streifenartigen Strukturen zumindest im Wesent- liehen nur Frequenzen berücksichtigt werden, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebiets wie beispielsweise eines Rechtecks oder einer Ellipse befinden.

Aufgrund dieser Ausgestaltung sind längliche streifenartige Strukturen zuverlässig und schnell erkennbar und insbesondere auch quantifizierbar. Es können also beispielsweise auch Streifen in Maschinenlaufrichtung bzw. so genannte "Tiger Stripes", Streifen in Querrichtung ("Barring") oder Flachlagestörungen wie "Cockling" oder "Fluting" erfasst werden. Darüber hinaus sind weitere Anwendungen denkbar, zu denen beispielsweise das Quantifizieren diagonaler Struk- turen zählt, die beispielsweise von Lamellenschwingungen im Stoffauflauf stammen können.

Wird die streifenartige Struktur bzw. die Ellipse automatisch detektiert, so ergibt sich der Vorteil, dass damit auch die Orientierung der streifenartigen Struktur bzw. der Ellipse bestimmt wird und somit der Hauptorientierungswinkel der streifenartigen Struktur in der Faserstoffbahn und/oder dem Faserstoffsuspensionsstrahl bekannt ist.

Bevorzugt umfasst die zweidimensionale Spektralanalyse die Erzeugung einer zweidimensionalen Fourier-Transformation und/oder die Erzeugung eines zweidimensionalen Powerspektrums, in dessen Zentrum sich die relativ langwelligen niederfrequenten Anteile und an dessen Rand sich die relativ kurzwelligen hochfrequenten Anteile befinden.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Bestimmung und/oder Quantifizierung von sich im digitalen Bild in einer vorgebbaren Richtung erstreckenden länglichen streifenartigen Strukturen bei der Spektralanalyse zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen berücksichtigt, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebildes befinden, das sich senkrecht zu der vorgebbaren Richtung erstreckt. Grundsätzlich kann die betreffende Richtung beliebig sein.

Von Vorteil ist, wenn zur Bestimmung und/oder Quantifizierung von sich im digitalen Bild in x-Richtung erstreckenden länglichen streifenartigen Strukturen bei der Spektralanalyse zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen berücksichtigt werden, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebietes befinden, das sich in y-Richtung erstreckt.

Alternativ oder zusätzlich können zur Berücksichtigung und/oder Quantifizierung von sich im digitalen Bild in y-Richtung erstreckenden länglichen streifenartigen Strukturen bei der Spektralanalyse zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen berücksichtigt werden, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebiets befinden, das sich in x-Richtung erstreckt.

Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise auch denkbar, zur Bestimmung und/oder Quantifizierung von sich im digitalen Bild in einer ersten diagonalen Richtung erstreckenden länglichen streifenartigen Strukturen bei der Spektralanalyse zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen zu berücksichtigen, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebiets befinden, das sich in einer zur ersten senkrechten zweiten diagonalen Richtung erstreckt.

Wie bereits erwähnt, sind grundsätzlich jedoch auch jede beliebige andere Richtung und/oder gleichzeitig mehrere unterschiedliche Richtungen denkbar.

Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn zur Erzeugung eines für die länglichen streifenartigen Strukturen repräsentativen absoluten Indexes die Varianz des bei der Spektralanalyse berücksichtigten länglichen streifenartigen Gebiets berechnet wird.

Alternativ oder zusätzlich kann zur Erzeugung eines für die länglichen streifenartigen Strukturen repräsentativen relativen Indexes jedoch auch der Quotient aus der Varianz des bei der Spektralanalyse berücksichtigten länglichen streifenartigen Gebiets und der Gesamtvarianz des digitalen Bildes bestimmt werden.

Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausgestaltung wird die Art und/oder Form von zu bestimmenden bzw. zu quantifizierenden länglichen streifenartigen Strukturen über die Art und/oder Form wie insbesondere Breite und/oder Länge des bei der Spektralanalyse zu berücksichtigenden länglichen streifenartigen Ge- bietes gesteuert.

Dabei wird zur Bestimmung bzw. Quantifizierung relativ breiterer länglicher streifenartiger Strukturen zweckmäßigerweise die Länge des bei der Spektralanalyse zu berücksichtigenden länglichen streifenartigen Gebietes entsprechend reduziert.

Zur Bestimmung bzw. Quantifizierung relativ schmalerer länglicher streifenartiger Strukturen werden bei der Spektralanalyse vorteilhafterweise zumindest im

Wesentlichen nur die Endbereiche des länglichen streifenartigen Gebietes berücksichtigt.

Zur optischen Darstellung der erkannten, insbesondere durch den Index defi- nierten länglichen streifenartigen Strukturen in dem Bild des untersuchten Abschnitts werden die ausgewählten Frequenzen vorteilhafterweise einer Rück- transformation unterzogen.

Das Ergebnis der Spektralanalyse kann zur Steuerung und/oder Regelung der Herstellung und/oder Behandlung der Faserstoffbahn insbesondere einem Pro- zessleitsystem zugeführt werden.

Das digitale Bild wird zweckmäßigerweise mittels einer Kamera im Durchlicht, mittels eines Durchlicht-Scanners, mittels eines Topographiemessgeräts oder aus einem Beta-Radiogramm erzeugt. Ein Topographiemessgerät misst beispielsweise mit einer konfokalen Mikroskopie oder irgendwelchen Lasertriangulationen die Oberflächenstruktur.

Das digitale Bild kann online oder auch offline erzeugt werden.

über die Bestimmung und/oder Quantifizierung der länglichen streifenartigen Strukturen kann insbesondere die Formation in der Faserstoffbahn bestimmt werden.

Als Grundlage kann also insbesondere die Aufnahme des Blattes dienen. Diese kann mit einer Kamera im Durchlicht online oder offline erfolgen oder mittels eines Durchlichtscanners oder mittels eines Topographiemessgeräts oder aus einem Beta-Radiogramm. Die betreffende Aufnahme kann, soweit erforderlich oder gewünscht, noch einer Vorverarbeitung unterzogen werden, die beispielsweise eine Ausleuchtungskorrektur, ein Herausrechnen der Siebstruktur und/oder dergleichen umfassen kann. Von dem so gewonnenen digitalen Bild kann dann insbesondere

ein zweidimensionales Powerspektrum oder auch eine zweidimensionale Fourier- Transformation berechnet werden.

Im Zentrum eines entsprechenden zweidimensionalen Powerspektrums befinden sich die langwelligen, niederfrequenten Anteile, während sich die kurzwelligen, hochfrequenten Anteile am Rand dieses Powerspektrums befinden. Dagegen werden bei der herkömmlichen klassischen Flockengrößenaufteilung die Anteile des Spektrums zusammengefasst, die innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereichs liegen (z.B. Feinwolkigkeit zwischen 1 und 5 mm). In dem herkömm- licherweise verwendeten Powerspektrum ist das die Fläche zwischen zwei konzentrischen Kreisen. Dagegen werden erfindungsgemäß zur Bestimmung bzw. Quantifizierung von Streifen nur diejenigen Frequenzen betrachtet, die sich innerhalb eines schmalen, lang gezogenen Gebietes wie z.B. eines Rechtecks oder einer Ellipse befinden. So wird beispielsweise für Streifen in x-Richtung ein Recht- eck um die y-Achse und für Streifen in y-Richtung ein Rechteck um die x-Achse betrachtet.

Die Berechnung des Indexes kann entweder absolut durch Bildung der Varianz des ausgewählten Teilbildes oder relativ durch die Bildung des Quotienten aus der Varianz des Teilbildes und der Gesamtvarianz erfolgen.

über die Breite und Länge des länglichen streifenartigen Gebietes, bei dem es sich beispielsweise um ein Rechteck, eine Ellipse oder dergleichen handeln kann, kann man die Art, Form und/oder dergleichen der Streifen steuern, die man er- kennen möchte. Ist man beispielsweise nur an relativ breiteren Strukturen interessiert, so reduziert man die Länge des länglichen streifenartigen Gebietes entsprechend. Ist man dagegen nur an den relativ schmaleren Strukturen interessiert, so betrachtet man nur die äußeren Enden des länglichen streifenartigen Gebietes.

Durch die Rücktransformation der ausgewählten Frequenzen kann man direkt in der Aufnahme des Blattes die Strukturen darstellen, die durch den Indexwert be-

schrieben werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch das Ergebnis der Analyse optisch bestätigt wird.

Der Benutzer kann die Größe und die Länge eines jeweiligen Streifens beispiels- weise selbst festlegen. Es ist jedoch beispielsweise auch denkbar, die Streifen im Powerspektrum automatisch durch die Auswertesoftware zu detektieren.

Die betreffende erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von länglichen streifenartigen Strukturen in einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, und/oder in einem der Herstellung einer solchen Faserstoffbahn dienenden, von einem Stoffauflauf gelieferten Faserstoffsuspensionsstrahl ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Aufnahmeeinrichtung zur Erzeugung eines digitalen Bildes von einem jeweiligen zu untersuchenden Abschnitt der Faserstoffbahn bzw. des Faserstoffsuspensionsstrahls und Mittel umfasst, um das digitale Bild einer zweidimensionalen Spektralanalyse zu unterziehen, bei der zur Bestimmung und/oder Quantifizierung der länglichen streifenartigen Strukturen zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen berücksichtigt werden, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebietes wie insbesondere eines Rechtecks oder einer Ellipse befinden.

Wird die streifenartige Struktur bzw. die Ellipse automatisch detektiert, so ergibt sich der Vorteil, dass damit auch die Orientierung der streifenartigen Struktur bzw. der Ellipse bestimmt wird und somit der Hauptorientierungswinkel der streifenartigen Struktur in der Faserstoffbahn und/oder dem Faserstoffsuspensionsstrahl bekannt ist.

Dabei umfasst die zweidimensionale Spektralanalyse bevorzugt wieder die Erzeugung einer zweidimensionalen Fourier-Transformation und/oder die Erzeugung eines zweidimensionalen Powerspektrums, in dessen Zentrum sich die relativ langwelligen niederfrequenten Anteile und an dessen Rand sich die relativ kurzwelligen hochfrequenten Anteile befinden.

Die Struktur des Faserstoffsuspensionsstrahls nach dem Austritt aus der Düse des Stoffauflaufs besitzt einen erheblichen Einfluss auf die Struktur des fertigen Papiers. Bisher wird die Qualität des Strahls manuell, d.h. durch Beobachten des Strahls am Versuchsstoffauflauf bzw. von Strahlfotografien bewertet. Eine solche Bewertung ist naturgemäß subjektiv und schlecht reproduzierbar. Es ist daher ein weiteres Ziel der Erfindung, den Faserstoffsuspensionsstrahl anhand von Fotos auf bestimmte Strukturen wie beispielsweise Streifen, große Flocken usw. hin untersuchen zu können. Dabei soll das Ergebnis quantifizierbar sein, so dass beispielsweise die Strukturen verschiedener Strahlen objektiver miteinander ver- glichen werden können. Zudem soll ein Vergleich mit Messwerten möglich sein, wie sie durch das vorbeschriebene erfindungsgemäße Verfahrene sowie die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von länglichen streifenartigen Strukturen in der Faserstoffbahn erhalten werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Verfahrens gemäß Anspruch 18 gelöst. Erfindungsgemäß wird hierzu also ein Verfahren zur Erkennung von Strukturen in einem insbesondere der Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn dienenden, insbesondere von einem Stoffauflauf gelieferten Faserstoffsuspensionsstrahl angegeben, das sich dadurch auszeichnet, dass von einem jeweiligen zu untersuchenden Abschnitt des Faserstoffsuspensionsstrahles mittels einer Aufnahmeeinrichtung ein digitales Bild erzeugt und das digitale Bild zur Bestimmung und/oder Quantifizierung regelmäßiger Strukturen wie insbesondere länglicher streifenartiger Strukturen einer Bildanalyse unterzogen wird, um insbesondere so genannte Merkmale des digitalen Bildes zu generieren, wobei die Bildanalyse eine oder mehrere der folgenden Analysearten umfasst:

Local Binary Pattern, Cooccurrence-Matrix, Powerspektrum, - Relationale Kernfunktion,

Haar-Integrale, phasenbasierende Merkmale,

Wavelet-Filter, Gabor-Filter.

Bevorzugt wird dabei das digitale Bild zunächst mittels einer Fourier-Transfor- mation in seine dominanten Bestandteile zerlegt. Natürlich kann nicht nur das Originalbild des digitalen Bilds, sondern auch das bereinigte Bild, welches den dominanten Frequenzen in der Fourier-Transformation entspricht, in seine dominanten Bestandteile zerlegt werden.

Das digitale Bild wird zweckmäßigerweise mittels einer Kamera mit geringen Verschlusszeiten im Durchlicht oder Schräglicht mit Reflexion erzeugt.

Der Faserstoffsuspensionsstrahl kann dann anhand der generierten Merkmale des digitalen Bildes quantifiziert werden.

Zur Quantifizierung des Faserstoffsuspensionsstrahls kann auch aus mehreren generierten Merkmalen des digitalen Bildes ein einzelner Gesamtparameter bestimmt werden.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung werden die generierten Merkmale des digitalen Bildes mit Merkmalen wenigstens einer Vergleichsprobe verglichen. Anhand des Vergleichsergebnisses kann dann der Faserstoffsuspensionsstrahl insbesondere im Hinblick auf bestimmte Defekte bewertet werden.

Bevorzugt werden die generierten Merkmale des digitalen Bildes eines jeweiligen zu untersuchenden Abschnitts des Faserstoffsuspensionsstrahls mit den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 bestimmten bzw. quantifizierten länglichen streifenartigen Strukturen in der Faserstoffbahn verglichen.

Der Merkmalsvergleich kann vorteilhafterweise auf einem Data-Mining basieren und vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Vergleichsmittel umfassen:

Support-Vector-Maschinen, Entscheidungsbäume, Selbstorganisierende Karten (SOMs), Regressionsverfahren.

Das digitale Bild kann wieder online oder offline erzeugt werden.

Die betreffende erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Strukturen in einem insbesondere der Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn dienenden, insbesondere von einem Stoffauflauf gelieferten Faserstoffsuspensionsstrahl zeichnet sich entsprechend dadurch aus, dass sie eine Aufnahmeeinrichtung zur Erzeugung eines digitalen Bildes von einem jeweiligen zu untersuchenden Abschnitt des Faserstoffsuspensionsstrahles und Mittel umfasst, um das digitale Bild zur Bestimmung und/oder Quantifizierung regelmäßiger Strukturen wie insbesondere länglicher streifenartiger Strukturen einer Bildanalyse zu unterziehen, um insbesondere so genannte Merkmale des digitalen Bildes zu generieren, wobei die Bildanalyse eine oder mehrere der folgenden Analysearten umfasst:

Local Binary Pattern, - Cooccurrence-Matrix,

Powerspektrum, Relationale Kernfunktion, Haar-Integrale, phasenbasierende Merkmale, - Wavelet-Filter,

Gabor-Filter.

Dabei sind bevorzugt wieder Mittel vorgesehen, um das digitale Bild zunächst mittels einer Fourier-Transformation in seine dominanten Bestandteile zu zer- legen.

Es können also Bilder des Faserstoffsuspensionsstrahls mittels einer Kamera mit geringen Verschlusszeiten aufgenommen werden, was im Durchlichtverfahren oder im Schräglicht mit Reflexion geschehen kann. Zur Bewertung können diese Aufnahmen mit Methoden der Bildanalyse ausgewertet werden. Dabei können die Bilder insbesondere gemäß dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 17 und der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 28 und 29 bewertet werden. Für regelmäßige Strukturen wie beispielsweise Streifen oder Lamellenschwingungen kann das Foto zunächst mittels einer Fourier-Transformation in seine dominanten Bestandteile zerlegt werden. Danach können auf das so bereinigte Bild Methoden der BiId- analyse angewendet werden, zu denen beispielsweise die vorliegenden Methoden zählen:

Local Binary Pattern,

Cooccurrence-Matrizen,

Powerspektren, - Relationale Kernfunktionen,

Haar-Integrale, phasenbasierende Merkmale,

Wavelet-Filter,

Gabor-Filter, und/oder dergleichen.

Auf diese Weise werden so genannte "Merkmale" des Bildes generiert. Je nach Bedarf können das einige wenige oder mehrere Dutzend sein.

Durch einen Vergleich dieser Merkmale mit den Merkmalen so genannter "ge- labelter" Sätze von Vergleichsproben oder Masterproben kann dann ermittelt werden, von welchen Merkmalen ein bestimmter Defekt des Faserstoffsuspensionsstrahls am besten beschreiben wird.

Das "Labein" der Masterproben kann durch eine Gruppe von Experten erfolgen. Der Merkmalsvergleich kann jedoch auch durch einfaches "Draufschauen" vorgenommen werden.

Insbesondere bei komplexeren Strukturen kann der Merkmalsvergleich auf einem Data-Mining basieren und vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Vergleichsmittel umfassen: Support-Vector-Maschine,

Entscheidungsbäume,

Selbstorganisierende Karten (SOMs),

Regressionsverfahren.

Die so gefundenen Merkmale können zur Quantifizierung des Faserstoffsuspensionsstrahls verwendet werden. Ist die Zahl der Merkmale zu groß, so kann daraus auch ein einzelner Gesamtparameter generiert werden (z.B. "Steifigkeit des Strahls = 0,6").

Somit kann also auch der Faserstoffsuspensionsstrahl anhand von Fotos auf bestimmte Strukturen wie beispielsweise Streifen, große Flocken oder dergleichen hin untersucht werden, wobei das Ergebnis quantifizierbar ist, so dass die Strukturen verschiedener Strahlen objektiver miteinander verglichen werden können. Dabei ist insbesondere auch ein Vergleich mit den Messwerten möglich, die durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von länglichen streifenartigen Strukturen in der Faserstoffbahn erhalten werden. Beispielsweise durch einen Vergleich dieser Messwerte kann direkt untersucht werden, wie Defekte im Faserstoffsuspensionsstrahl sich in der Papierbahn niederschlagen.

Die Erfindung ist grundsätzlich auch in allen Bereichen anwendbar, in denen vergleichbare Düsen wie die des Stoffauflaufs zum Einsatz kommen und der Strahl einsehbar ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem ein sich im ursprünglichen Bild in x-Richtung erstreckender Streifen erkannt werden soll;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem ein sich im ursprünglichen Bild in y-Richtung erstreckender Streifen erkannt werden soll;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem ein sich im ursprünglichen Bild in einer ersten diagonalen Richtung erstreckender Streifen erkannt werden soll; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem relativ breitere längliche Strukturen erkannt werden sollen;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem relativ schmalere längliche Strukturen erkannt werden sollen;

Fig. 6 eine beispielhafte Originalaufnahme des Blattes sowie eine beispiel- hafte Darstellung erkannter schmaler Streifen sowie eine beispielhafte Darstellung erkannter breiterer Strukturen direkt in der Aufnahme des Blattes;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Steuerung und/oder Regelung einer Papiermaschine unter Heranziehung er- kannter Strukturen in der Faserstoffbahn; und

Fig. 8 eine schematische Darstellung von Beispielen zur Ermittlung von

Strukturen im Faserstoffsuspensionsstrahl.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen in schematischer Darstellung unterschiedliche Beispiele der Erkennung von länglichen streifenartigen Strukturen beispielsweise in einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, und/oder in einem der Herstellung einer solchen Faserstoffbahn dienenden, von einem Stoffauflauf gelieferten Faserstoffsuspensionsstrahl.

Dabei wird von einem jeweiligen zu untersuchenden Abschnitt der Faserstoffbahn bzw. des Faserstoffsuspensionsstrahls mittels einer Aufnahmeeinrichtung 10 (vgl. auch Fig. 7) ein digitales Bild 12 erzeugt, das einer zweidimensionalen Spektral-

analyse unterzogen wird, bei der zur Bestimmung und/oder Quantifizierung von länglichen streifenartigen Strukturen 14 zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen berücksichtigt werden, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebietes 16 befinden, bei dem es sich beispielsweise um ein Rechteck, eine Ellipse oder dergleichen handeln kann.

Dabei kann die zweidimensionale Spektralanalyse die Erzeugung einer zweidimensionalen Fourier-Transformation und/oder die Erzeugung eines zweidimensionalen Powerspektrums umfassen, in dessen Zentrum 18 sich die relativ lang- welligen niederfrequenten Anteile und an dessen Rand 20 sich die relativ kurzwelligen hochfrequenten Anteile befinden.

Zur Bestimmung und/oder Quantifizierung der sich im digitalen Bild 12 in einer vorgebbaren Richtung erstreckenden länglichen streifenartigen Strukturen 14 werden bei der Spektralanalyse zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen berücksichtigt, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebiets 16 befinden, das sich senkrecht zu der vorgebbaren Richtung erstreckt.

Wie anhand von Fig. 1 zu erkennen ist, werden dabei zur Bestimmung und/oder Quantifizierung von sich im digitalen Bild 12 in x-Richtung erstreckenden länglichen streifenartigen Strukturen 14 bei der Spektralanalyse zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen berücksichtigt, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebietes 16 befinden, das sich in y-Richtung erstreckt.

Gemäß Fig. 2 werden zur Bestimmung und/oder Quantifizierung von sich im digitalen Bild 12 in y-Richtung erstreckenden länglichen streifenartigen Strukturen 14 bei der Spektralanalyse zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen berücksichtigt, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebietes 16 befinden, das sich in x-Richtung erstreckt.

Wie anhand der Fig. 3 zu erkennen ist, werden zur Bestimmung und/oder Quantifizierung von sich im digitalen Bild 12 in einer ersten diagonalen Richtung erstre-

ckenden länglichen streifenartigen Strukturen 14 bei der Spektralanalyse zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen berücksichtigt, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen Gebiets 16 befinden, das sich in einer zur ersten senkrechten zweiten diagonalen Richtung erstreckt.

Zur Erzeugung eines für die länglichen streifenartigen Strukturen 14 repräsentativen absoluten Indexes kann beispielsweise die Varianz des bei der Spektralanalyse berücksichtigten länglichen streifenartigen Gebiets 16 berechnet werden.

Es kann beispielsweise aber auch zur Erzeugung eines für die länglichen streifenartigen Strukturen 14 repräsentativen relativen Indexes der Quotient aus der Varianz des bei der Spektralanalyse berücksichtigten länglichen streifenartigen Gebietes 16 und der Gesamtvarianz des digitalen Bildes 12 bestimmt werden.

Wie sich insbesondere aus den Fig. 4 und 5 ergibt, kann die Art und/oder Form von zu bestimmenden bzw. zu quantisierenden länglichen streifenartigen Strukturen 14 über die Art und/oder Form wie insbesondere Breite und/oder Länge des bei der Spektralanalyse zu berücksichtigenden länglichen streifenartigen Gebietes 16 gesteuert werden.

Wie anhand der Fig. 4 zu erkennen ist, kann dabei zur Bestimmung bzw. Quantifizierung relativ breiterer länglicher streifenartiger Strukturen 14 die Länge des bei der Spektralanalyse zu berücksichtigenden länglichen streifenartigen Gebietes 16 entsprechend reduziert werden.

Dagegen werden gemäß Fig. 5 zur Bestimmung bzw. Quantifizierung relativ schmalerer länglicher streifenartiger Strukturen 14 bei der Spektralanalyse zumindest im Wesentlichen nur die Endbereiche des länglichen streifenartigen Gebietes 16 berücksichtigt.

Zur optischen Darstellung der erkannten, insbesondere durch den betreffenden Index definierten länglichen streifenartigen Strukturen 14 in dem Bild des jewei-

ligen untersuchten Abschnitts werden die ausgewählten Frequenzen einer Rück- transformation unterzogen. Durch eine solche Rücktransformation der ausgewählten Frequenzen kann man dann direkt in dem Bild des untersuchten Abschnitts, d.h. beispielsweise in der Aufnahme des Blattes die Strukturen darstellen, die durch den betreffenden Indexwert beschrieben werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch das Ergebnis der Analyse optisch bestätigt wird.

Dabei zeigt Fig. 6a) eine beispielhafte Originalaufnahme eines Blattes bzw. des untersuchten Abschnitts einer Faserstoffbahn. Fig. 6b) zeigt eine beispielhafte Darstellung erkannter schmaler Streifen und Fig. 6c) eine beispielhafte Darstellung breiterer Strukturen direkt in der Aufnahme des Blattes.

Der Benutzer kann Größe und Lage des Streifens beispielsweise selbst festlegen. Es sind jedoch auch solche Ausgestaltungen denkbar, bei denen die Streifen im Powerspektrum automatisch von der eingesetzten Auswertesoftware detektiert werden.

Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Steuerung und/oder Regelung einer Papiermaschine unter Heranziehung erfindungsgemäß erkannter Strukturen in der Faserstoffbahn und/oder dem Faserstoffsuspensionsstrahl.

Danach kann als Aufnahmeeinrichtung 10 beispielsweise ein Kamerasystem vorgesehen sein, durch das eine digitalisierte Aufnahme des Blattes bzw. des untersuchten Abschnitts, d.h. das digitale Bild 12 erzeugt wird. Dabei kann dieses digi- tale Bild 12 online oder offline beispielsweise im Labor erzeugt werden.

Es sind Mittel 22 wie insbesondere wenigstens ein Auswerterechner und/oder dergleichen vorgesehen, um das digitale Bild 12 einer zweidimensionalen Spektralanalyse zu unterziehen, bei der zur Bestimmung und/oder Quantifizierung der länglichen streifenartigen Strukturen 14 zumindest im Wesentlichen nur Frequenzen berücksichtigt werden, die sich innerhalb eines länglichen streifenartigen

Gebietes 16 (vgl. auch die Fig. 1 bis 6) wie insbesondere eines Rechtecks oder einer Ellipse befinden.

Wie bereits erwähnt, kann die zweidimensionale Spektralanalyse die Erzeugung einer zweidimensionalen Fourier-Transformation und/oder die Erzeugung eines zweidimensionalen Powerspektrums umfassen, in dessen Zentrum 18 sich die relativ langwelligen niederfrequenten Anteile und an dessen Rand 20 sich die relativ kurzwelligen hochfrequenten Anteile befinden (vgl. auch die Fig. 1 bis 5).

Das Ergebnis der Spektralanalyse kann dann zur Steuerung und/oder Regelung der Herstellung und/oder Behandlung der Faserstoffbahn einem Prozessleit- system 24 zugeführt werden. über dieses Prozessleitsystem 24 kann dann gegebenenfalls ein entsprechender Eingriff an der Papiermaschine 26 erfolgen.

Beispielsweise im Prozessleitsystem 24 kann dann insbesondere auch eine Ausgabe der Indexwerte sowie eine Darstellung der Strukturen, bei denen es sich beispielsweise um Streifen oder Flocken handeln kann, erfolgen. In der Fig. 7 sind beispielhafte Darstellungen streifiger Strukturen sowie grobwolkiger Strukturen wiedergegeben.

Entsprechend kann insbesondere über die beispielsweise einen Auswerterechner umfassenden Mittel 22 ein Index für Streifen, Flocken und/oder dergleichen berechnet werden.

Fig. 8 zeigt in schematischer Darstellung Beispiele eines Verfahrens zur Erkennung von Strukturen in einem insbesondere der Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn dienenden, insbesondere von einem Stoffauflauf gelieferten Faserstoffsuspensionsstrahl.

Dabei wird von einem jeweiligen zu untersuchenden Abschnitt des Faserstoffsuspensionsstrahls mittels einer Aufnahmeeinrichtung ein digitales Bild 28 erzeugt, das zur Bestimmung und/oder Quantifizierung regelmäßiger Strukturen wie

z.B. länglicher streifenartiger Strukturen einer Bildanalyse unterzogen wird, um insbesondere so genannte Merkmale des digitalen Bildes 28 zu generieren.

Dabei kann die Bildanalyse insbesondere eine oder mehrere der folgenden Ana- lysearten umfassen:

Local Binary Pattern, Cooccurrence-Matrix, Powerspektrum, Relationale Kernfunktion, - Haar-Integrale, phasenbasierende Merkmale,

Wavelet-Filter,

Gabor-Filter.

Das digitale Bild 28 kann zunächst wieder mittels einer Fourier-Transformation in seine dominanten Bestandteile zerlegt werden.

Das digitale Bild 28 kann insbesondere mittels einer Kamera mit geringen Verschlusszeiten im Durchlicht oder Schräglicht mit Reflexion erzeugt werden.

Der Faserstoffsuspensionsstrahl kann dann anhand der generierten Merkmale des digitalen Bildes 28 quantifiziert werden. Dabei kann zur Quantifizierung des Faserstoffsuspensionsstrahls aus mehreren generierten Merkmalen des digitalen Bildes 28 auch ein einzelner Gesamtparameter bestimmt werden.

Die generierten Merkmale des digitalen Bildes 28 können mit Merkmalen wenigstens einer Vergleichsprobe verglichen werden. Anhand der Vergleichsergebnisse kann dann der Faserstoffsuspensionsstrahl insbesondere im Hinblick auf bestimmte Defekte bewertet werden.

Vorteilhafterweise können die generierten Merkmale des digitalen Bildes 28 eines jeweiligen zu untersuchenden Abschnitts des Faserstoffsuspensionsstrahls mit

den länglichen streifenartigen Strukturen 14 in der Faserstoffbahn verglichen werden, die mittels des beispielsweise anhand der Fig. 1 bis 7 beschriebenen Verfahrens zur Bestimmung bzw. Quantifizierung länglicher streifenartiger Strukturen 14 in der Faserstoffbahn gewonnen wurden.

Dabei kann ein jeweiliger Merkmalsvergleich insbesondere auf einem Data-Mining basieren und vorzugsweise ein oder mehrere der folgenden Vergleichsmittel umfassen:

Support-Vektor-Maschinen, Entscheidungsbäume,

Selbstorganisierte Karten (SOMs),

Regressionsverfahren.

Das digitale Bild 28 kann wieder online oder offline erzeugt werden.

Die Erfindung ist auch in allen anderen Bereichen anwendbar, in denen vergleichbare Düsen wie die des Faserstoffauflaufs zum Einsatz kommen und der Strahl einsehbar ist.

Bezugszeichenliste

10 Aufnahmeeinrichtung

12 Digitales Bild eines zu untersuchenden Abschnitts einer

Faserstoffbahn

14 Längliche streifenartige Struktur

16 Längliches streifenartiges Gebiet

18 Zentrum

20 Rand

IO 22 Mittel, Auswerterechner

24 Prozessleitsystem

26 Papiermaschine

28 Digitales Bild eines Faserstoffsuspensionsstrahls