Estimation of Fibre Orientation in Paper Products by an Image Analysis On-line System

• Autorzy: Erdman A. , Grzyb T. , Kulpinski P. , Lazarek J. , Lis S. , Olejnik K. , Reczulski M. , Szczepaniak P. S. , Wysocka-Robak A.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1191435

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie orientacji włókien w papierze drogą analizy obrazu realizowaną w systemie on-line

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A paper web produced under industrial conditions always exhibits an anisotropy in its mechanical properties measured in the machine and cross directions. Proper and fast information about current paper anisotropy would significantly increase the efficiency of web quality control systems and allow to produce paper with greater precision. The main objective of the work presented was to determine the possibility of measurement of paper anisotropy. The method proposed is based on the image analysis of the orientation and location of special markers – luminescent fibres – which were introduced to the structure of the paper. Studies have shown that the method of image analysis provides a detection of fibres with a satisfactory level of efficiency, thus allowing accurate examination of the anisotropy of the paper samples analyzed. On the basis of experiments, it was also found that the method of image analysis proposed allows to detect fibres with an accuracy appropriate for the problem under consideration. The invention presented has already been registered in a Patent Office as submission no. P.411294.

PL

Celem pracy było określenie możliwości wyznaczenia zorientowania włókien celulozowych w papierze co pozwoliłoby określić anizotropię wytwarzanego materiału. Parametr ten jest niezwykle istotny w technologii papieru ze względu na ścisłą zależność między anizotropią a właściwościami mechanicznymi wytworów papierowych. Pomiar orientacji włókien realizowano drogą analizy obrazu, gdzie analizowanymi obiektami były wprowadzane do struktury papieru znaczniki – sztuczne włókna celulozowe o właściwościach luminescencyjnych. Cechą charakterystyczną tych włókien były ich właściwości zbliżone do właściwości naturalnych włókien celulozowych. Dzięki temu włókna luminescencyjne nie zmieniały właściwości papieru a przy tym zachowywały się w sposób podobny do pozostałych włókien występujących w masie papierniczej. Efekt luminescencji pojawiał się w chwili oświetlenia tych włókien światłem UV, co pozwalało na uzyskanie wyraźnego obrazu badanych obiektów. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że zaproponowane: metoda pomiarowa oraz zastosowany algorytm analizy obrazu umożliwiły określenie zorientowania włókien w badanych strukturach papierniczych oraz pozwoliły na wyznaczenie anizotropii tych struktur. Wyniki zostały potwierdzone laboratoryjnymi badaniami wytrzymałościowymi badanych papierów. Na tej podstawie zaproponowano również sposób realizacji układu pomiarowego dla maszyny papierniczej, w którym byłaby zastosowana ta metoda. Rozwiązanie zostało już zgłoszone w Urzędzie Patentowym RP i zarejestrowane pod numerem P.411294.

Słowa kluczowe

EN

paper; anisotropy; measurement; luminescent fibres; image analysis

PL

papier; anizotropia; pomiary; włókna luminescencyjne; analiza obrazu

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 24, no. 2 (116)
• Strony: 107--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Erdman A.

• Department of Man-Made Fibres, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Lodz University of Technology, Łódź, Poland

autor

Grzyb T.

• Department of Rare Earths, Faculty of Chemistry, Adam Mickiewicz University in Poznań, Poznań, Poland

autor

Kulpinski P.

• Department of Man-Made Fibres, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Lodz University of Technology, Łódź, Poland

autor

Lazarek J.

• Institute of Information Technology, Lodz University of Technology, Łódź, Poland

autor

Lis S.

• Department of Rare Earths, Faculty of Chemistry, Adam Mickiewicz University in Poznań, Poznań, Poland

autor

Olejnik K.

• Institute of Papermaking and Printing, Lodz University of Technology, Łódź, Poland

autor

Reczulski M.

• Institute of Information Technology, Lodz University of Technology, Łódź, Poland

autor

Szczepaniak P. S.

• Institute of Information Technology, Lodz University of Technology, Łódź, Poland

autor

Wysocka-Robak A.

• Institute of Papermaking and Printing, Lodz University of Technology, Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. Kwong K, Farnood R. Application of wavelet transformation for paper anisotropy. Pulp Pap. Canada; 2007; 108, 3: 41-44.
• 2. Ek M, Gellerstedt G, Henriksson G. (eds.): Pulp and Paper Chemistry and Technology, Volume 3, Paper Chemistry and Technology, by Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, 10785 Berlin, 2009, ISBN 978-3-11-021343-0.
• 3. Drouin B, Gagnon R, Schroder A, Silvy JJ and Butler M. High-Resolution Fibre Orientation and Basis Weight Measurement. J. Pulp Paper Sci. 1996; 22, 7: J237-J240.
• 4. Schaffnit C, Dodson CTJ, Kuhn DSC. Formation Anisotropy due to Fiber Orientation Anisotropy. Nordic Pulp & Paper Research Journal 1994; 9, 4: 242-244.
• 5. Fiadero PT, Pereira MJT, Jesus MEP and Silvy JJ. The Surface Measurement of Fibre Orientation Anisotropy and Misalignment Angle by Laser Diffraction. J. Pulp Paper Sci. 2002; 28, 10: J341 J346.
• 6. Zummeren M, Young D, Habeger C, Baum G and Treleven R. Automatic Determination of Ultrasound Velocities in Planar Materials. Ultrasonics 1987; 25: 288-294.
• 7. Tunák M, Linka A. Analysis of Planar Anisotropy of Fibre Systems by Using 2D Fourier Transform. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2007; 15, 5-6 (64-65): 86-90.
• 8. Shakespeare et al. United States Patent Application Publication Pub. No.: US 2006/0237156 A1, Pub. Date: Oct. 26, 2006
• 9. Kulpinski P, Erdman A, Grzyb T and Lis S. Luminescent cellulose fibers modified with cerium fluoride doped terbium particles. Polymer Composites, 2016: 37: 153-160.
• 10. Kulpinski P, Erdman A, Grzyb T and Lis S. Preparation of multicolor luminescent cellulose fibers containing lanthanide doped inorganic nanomaterials. Journal of Luminescence, 2016: 169 (Part B): 520-527.
• 11. Gavelin NG. Paper machine design and operation – descriptions and explanations, Angus Wilde, ISBN: 0-9694628-2-4, 1998.
• 12. Shapiro L and Stockman G. Computer Vision, Prentice-Hall, Inc. 2001.
• 13. Duda RO and Hart PE. Use of the Hough Transformation to Detect Lines and Curves in Pictures. Comm. ACM 1972; 15: 11–15.
• 14. Hough PVC. Method and means for recognizing complex patterns. U.S. Patent 3,069,654, Dec. 18, 1962.
• 15. Bishop CM. Pattern Recognition and Machine Learning. Springer, Heidelberg, 2006.
• 16. Szczepaniak PS. Intelligent calculations, fast transformations and classifiers. (in Polish) Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2004.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.