控制材料的光譜反射率的方法和裝置制造方法及圖紙

控制產(chǎn)品例如卷筒紙的顏色的方法和裝置，包括在可見光譜的幾個(gè)波段上比較目標(biāo)和測(cè)量反射率值。所述比較過程用數(shù)量表示許多誤差，這些誤差經(jīng)非線性處理修正，例如二次冪處理，然后加起來。通過分別調(diào)整加到產(chǎn)品中的各種著色劑的量，使最終的和是最小。波段的數(shù)目大于著色劑的數(shù)目。這避免了傳統(tǒng)系統(tǒng)中常見的位變異構(gòu)效應(yīng)，這種效應(yīng)依賴三個(gè)顏色空間坐標(biāo)。（*該技術(shù)在2017年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)總的來說涉及控制加入到材料中各種著色劑(例如染色劑)的量，以便控制材料在整個(gè)可見光譜范圍內(nèi)的反射率，更具體地說涉及控制卷筒紙的顏色。在現(xiàn)有的顏色控制系統(tǒng)中，著色模型通常是3×3矩陣，用來表示三種適當(dāng)選擇的著色劑流速和一種通用色空間中三個(gè)色坐標(biāo)之間的關(guān)系。例如，這些坐標(biāo)可以是Hunter Laboratories L，a，b或者C.I.E L*，a*，b*或者色度x，y，z或者三色x，y，z。由于兩種看似不同的顏色在給定的色空間可能具有相同的顏色坐標(biāo)，所以位變異構(gòu)效應(yīng)是最大的問題。這個(gè)問題不僅在不同照明和觀察者的情況下出現(xiàn)，而且由于不同的顏色坐標(biāo)的導(dǎo)出方法不同而出現(xiàn)。本專利技術(shù)的一個(gè)目的是在可見光譜的多個(gè)波段范圍內(nèi)比較測(cè)量反射率和目標(biāo)反射率，并且據(jù)此調(diào)整加入物質(zhì)中的各種染色劑的量。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的是提供一種顏色控制系統(tǒng)，其中給定反射率的測(cè)量值和目標(biāo)值的波段數(shù)目大于染色劑的數(shù)目。本專利技術(shù)的第三個(gè)目的是比較在這些波段上的目標(biāo)反射率和測(cè)量反射率值的同時(shí)，也比較一種給定的色空間的目標(biāo)顏色坐標(biāo)和測(cè)量顏色坐標(biāo)。本專利技術(shù)的第四個(gè)目的是將一種特別昂貴的染色劑的使用量當(dāng)作誤差，它可與其他反射率誤差一起減小。本專利技術(shù)的第五個(gè)目的是將一種預(yù)測(cè)電路用于卷筒紙染色，該電路考慮指數(shù)系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)間常數(shù)和傳輸延遲或時(shí)間延遲。本專利技術(shù)的第六個(gè)目的是提供一種對(duì)于卷筒紙染色響應(yīng)的模擬電路，該電路用于當(dāng)一種染色劑流速發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生可見光譜的反射率或某一色空間的期望變化量，以便在實(shí)際染色劑流速?zèng)]有變化時(shí)評(píng)估染色劑流速變化的影響。本專利技術(shù)的這些和其他目的是通過一種裝置實(shí)現(xiàn)。該裝置比較可見光譜內(nèi)多個(gè)波段目標(biāo)反射率值和測(cè)量反射率值。其中所比較的波段的數(shù)目大于其流速控制測(cè)量反射率值的不同染色劑的數(shù)目(通常至少為3)。該比較操作用數(shù)量表示各誤差經(jīng)過加權(quán)(通常采用單位因子)，然后進(jìn)行非線性修正(通常取平方或絕對(duì)值)，然后求和產(chǎn)生一個(gè)輸出值，通過調(diào)整每種染色劑的流速使該輸出值趨于最小值。從下面的描述可以看到本專利技術(shù)的其他目的。附圖是本說明書的一部分，閱讀說明書時(shí)要結(jié)合附圖。在所有附圖中，相同參考標(biāo)記用來表示相同部件。附圖說明圖1是描述本專利技術(shù)，尤其是部件的機(jī)械布局的示意圖；圖2是本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的原理圖；圖3是包括優(yōu)化兩種染色劑流速的裝置的本專利技術(shù)的簡(jiǎn)化形式的原理圖；圖4是簡(jiǎn)化的光譜染色劑響應(yīng)模擬電路的原理圖；圖5是極性鑒別器電路的原理圖；圖6是五級(jí)環(huán)形計(jì)數(shù)器的原理圖，該計(jì)數(shù)器用于在一個(gè)修正周期內(nèi)使染色劑流速反復(fù)變化；圖7是取得誤差信差絕對(duì)值的電路的原理圖；圖8是用于補(bǔ)償時(shí)間常數(shù)和時(shí)間延遲效應(yīng)的預(yù)測(cè)電路的原理圖；圖9是描述預(yù)測(cè)因子隨時(shí)間變化的曲線圖；圖10是一種藍(lán)色染色劑單獨(dú)流速變化所對(duì)應(yīng)的在可見光譜的十二個(gè)波段的十三個(gè)端點(diǎn)處反射率變化的曲線；圖11是一種色染色劑單位流速變化所對(duì)應(yīng)的在可見光譜的四個(gè)波段的五個(gè)端點(diǎn)處的反射率變化曲線；參見圖1，電路12控制由造紙機(jī)生產(chǎn)的卷筒紙14的顏色，一般用參考標(biāo)記16表示造紙機(jī)。造紙機(jī)16包括料箱18，用于排放濕的卷筒紙14，該濕卷筒紙是由徑管道21流入料箱18的紙漿20形成的。卷筒紙14開始由多孔帶13承載，然后在經(jīng)過滾子22到達(dá)一對(duì)相對(duì)的壓滾23時(shí)獲得強(qiáng)度并成形。壓滾23可以用于表面整形或在表面上形成顏色層。最后卷筒紙14經(jīng)過框架24，分光光度計(jì)50沿該框架掃描卷筒紙14的寬度。分光光度計(jì)50感應(yīng)來自卷筒紙14的反射光，并將該信息以測(cè)量反射率信號(hào)(通常用參考標(biāo)記28表示)的形式傳給控制電路12。測(cè)量反射率信號(hào)在可見光譜的幾個(gè)波段上(通常是三十個(gè)或更多)取值，并且包括紅光的測(cè)量值28R和紫光測(cè)量值28V。電路12產(chǎn)生染色劑流速控制信號(hào)30D和添加劑流速控制信號(hào)30A。加到電路12上的還有目標(biāo)光譜，通常用參考標(biāo)記36表示。該目標(biāo)光譜包括與測(cè)量波段相應(yīng)的波段，它包括紅光目標(biāo)反射率值36R和紫光目標(biāo)反射率值36V。目標(biāo)光譜可以是試樣的測(cè)量反射率光譜，該試樣的顏色是通過實(shí)驗(yàn)確定成所希望的顏色。獨(dú)立控制的檢索器39產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)門電路38耦合到電路12上，用來改變加入卷筒紙14的添加劑的流速。如下文所述，信號(hào)M在某些時(shí)刻能使門電路38啟動(dòng)。根據(jù)來自電路12的染色劑流速控制信號(hào)30D，染色劑流速調(diào)節(jié)器100D分配染色劑42D以便控制卷筒紙14的顏色；根據(jù)添加劑流速控制信號(hào)30A，添加劑流速調(diào)節(jié)器100A分配添加劑42A。添加劑影響卷筒紙14的其他性質(zhì)。圖中示出，染色劑42D和添加劑42A在離料箱18相同距離處從管道21注入，以便簡(jiǎn)化預(yù)測(cè)電路的結(jié)構(gòu)。下面將介紹預(yù)測(cè)電路。雖然添加劑42A可以影響卷筒紙14的顏色，但是使用它們的主要目的是控制卷筒紙的性質(zhì)。一些添加劑42A的例子包括TiO2(二氧化鈦)，用來提高不透光性；CaCO3(碳酸鈣)，用來填充空隙以便提供光滑的表面；鈉鋁硅酸鹽，用來提供不透水性和阻熱性，松香或其他化學(xué)物質(zhì)用來改變內(nèi)部粒級(jí)細(xì)成以便減小水的透過速率，以及各種助留劑。這樣的助留劑可以包括聚丙烯酰胺，聚烯胺、淀粉、皂漿土、明礬、聚乙烯亞胺、聚環(huán)氧乙烯、二氧化硅以及聚合物(polydamac)。這些助留劑用于提高造紙機(jī)的清潔度和運(yùn)轉(zhuǎn)能力，通過增加排泄量提高生產(chǎn)率，提高替換纖維配料的靈活性，提高添充劑和化學(xué)物質(zhì)的使用效率，減少纖維損失和關(guān)閉白水系統(tǒng)。圖2表示電路12的簡(jiǎn)單型式，該電路有一種添加劑，并調(diào)整三種染色劑的流速。測(cè)量光譜50可以包括三十個(gè)波段的反射率信號(hào)28，這些信號(hào)從400至700nm范圍內(nèi)10nm波段上取值。在400至410nm波段上紫光反射率信號(hào)28V的值代表實(shí)際反射率除以純白光參考反射率。紅光反射率信號(hào)28R在波段690至700nm上測(cè)得。類似地，目標(biāo)光譜52提供三十個(gè)相應(yīng)的在400至700nm范圍內(nèi)10nm波段上的期望反射率信號(hào)36。也可以通過下面方法獲得目標(biāo)光譜52即調(diào)整染色劑流速，直到在給定的色空間中測(cè)量的顏色坐標(biāo)和目標(biāo)顏色坐標(biāo)互相匹配。所產(chǎn)生的測(cè)量光譜作為目標(biāo)光譜。該目標(biāo)光譜對(duì)于選定的目標(biāo)顏色坐標(biāo)可能不是唯一的，但是系統(tǒng)總是提供與同一條件等色最相應(yīng)的測(cè)量光譜。電路54將來自電路116的三十個(gè)反射率信號(hào)56的預(yù)測(cè)變化值與測(cè)量反射率信號(hào)28相加，產(chǎn)生三十個(gè)預(yù)期反射率信號(hào)58。預(yù)期反射率信號(hào)58和目標(biāo)反射率信號(hào)36被加到比較器60上，比較器60從預(yù)期反射率信號(hào)58中減去目標(biāo)反射率信號(hào)36，產(chǎn)生三十個(gè)誤差信號(hào)62。加權(quán)電路64可以將每個(gè)誤差信號(hào)乘以一個(gè)常數(shù)，以便增強(qiáng)或減弱光譜的某些區(qū)域。可以減弱或增強(qiáng)中心波長(zhǎng)，也可以減弱或增強(qiáng)短波波長(zhǎng)，也可以減弱或增強(qiáng)長(zhǎng)波波長(zhǎng)。電路64產(chǎn)生三十個(gè)分別加權(quán)的誤差信號(hào)66。誤差信號(hào)66取值從正到負(fù)，該信號(hào)被加到非線性工作電路68。電路68名義上將每個(gè)誤差信號(hào)提高偶數(shù)次方，(例如2次方)，因此不管誤差信號(hào)是正或負(fù)，都產(chǎn)生一個(gè)正的輸出。如圖3所示，電路68可以取誤差信號(hào)66的絕對(duì)值，然后將該絕對(duì)值按冪函數(shù)提高，冪指數(shù)在小于1至大于2的范圍內(nèi)。非線性工作電路68提供修正的誤差信號(hào)70給求和電路72。求和電路72將所有修正的誤差信號(hào)70相加，產(chǎn)生一個(gè)和輸出信號(hào)74。將輸出信號(hào)74耦合到求和最小值電路76。在曲線擬合近似中，通常的判斷標(biāo)準(zhǔn)是誤差的平方和是最小。電路76改變加到產(chǎn)品本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種控制產(chǎn)品的顏色的方法，包括下列步驟：將一定數(shù)目的著色劑加到產(chǎn)品中，所加著色劑數(shù)目為第一個(gè)數(shù)；在可見光譜的幾個(gè)波段上測(cè)量產(chǎn)品的反射率，測(cè)量波段數(shù)目為第二個(gè)數(shù)，該數(shù)大于第一個(gè)數(shù)，最小為４；提供產(chǎn)品在可見光譜的相同波段上的期望反射率；利用測(cè)量反射率和期望反射率提供一定數(shù)目的誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)數(shù)目等于第二個(gè)數(shù)；對(duì)每個(gè)所述誤差信號(hào)進(jìn)行非線性處理，以便提供相應(yīng)的修正信號(hào)；將所有修正的信號(hào)相加；調(diào)整加到產(chǎn)品中的每種著色劑的量，以便求和一步的結(jié)果是最小。

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S盧巖，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：維美德自動(dòng)化加拿大有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：CA[加拿大]