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

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.

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.