一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法
【专利摘要】本发明公开了一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，主要用于造纸工业中对纸张横向定量进行控制时，横向定量往复扫描数据的对位。本发明主要技术特征在于采用与机械精度、纸张横向漂移等因素无关的相关性函数，并根据定量扫描传感器运行方向的不同，将横向定量数据分为从传动侧运行至操作侧以及从操作侧运行至传动侧两个方向，分别记录为不同数组，检测两个方向所获得数据之间的相关系数，然后将其中一个方向所获得的数据进行左或右平移，并检测平移后得到的数据与另一个方向所获得数据之间的相关系数，根据相关系数的大小来确定对位信息。
【专利说明】
一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法
技术领域
[0001] 本发明属于轻工技术工程领域，具体涉及一种纸张横向定量往复扫描数据对位方 法。
【背景技术】
[0002] 在造纸工业中，纸张的定量、水分和厚度是反映纸张质量的重要技术指标，其中尤 其重要的是纸张的定量，它用来表征单位面积的纸张重量，是纸张质量控制的重要内容。控 制要达到的目标是使纸幅定量在沿纸机运行方向（简称纵向）和垂直于纸机运行方向（简称 横向）都保持均匀。纵向定量波动主要归因于上衆浓度和上衆流量的变化，而横向定量波动 主要是由纸机设备(如流浆箱的匀浆和布浆质量等)所引起的。纸机横向控制的概念始于上 世纪五十年代，但受限于当时的条件:纸幅窄、执行机构、传感器、测量系统以及计算机技术 等，横向控制技术并没有得到大的发展，进入八十年代后，随着纸机幅宽的增加及车速的提 高，尤其是用户对纸张质量的要求越来越高，横向控制技术获得越来越多的重视，同时测量 传感器和计算机等技术的发展为横向控制系统的开发应用提供了必要的技术支持手段，极 大的加快了其发展速度。
[0003] 根据所采用的最终执行机构的不同，可分别通过唇板微调或稀释水调节两种方式 对横向定量进行调节。对其调节可按照此步骤:首先，通过定量传感器获取横向定量数据； 其次，在对数据进行处理之后，运行控制算法并得到输出控制量;然后，将控制命令及控制 量传送至执行器，驱动执行器调节唇板或稀释水阀开度，达到调节横向定量的目的。在此控 制过程中，作为获得有效控制效果的前提条件，如何获取定量数据显得极为重要。
[0004] 实际生产中，横向定量数据是通过定量传感器进行采集。定量传感器可分为两类， 其中一类是阵列传感器，即在纸幅横向等距分布若干传感器用于测量。另一类是扫描传感 器，其利用安装于扫描探头上的传感器，在扫描机架上沿纸机横幅方向巡回往复运动进行 数据测量，此种类型的传感器成本较低，在实际中得到了大量的应用。通常将扫描传感器设 置在纸机的尾部卷取部分，沿纸幅横向方向以往复运行的方式检测纸张的定量数据。扫描 传感器的往复运行分为从纸机传动侧至操作侧与从操作侧至传动侧两个方向，在每个方向 上运行的同时，扫描传感器连续采集若干点的定量数据。由于纸幅在纵向的移动，扫描传感 器实际上只能测量纸幅上"Z"字形的区域。这就造成了所扫描到的定量数据相对于整个纸 张横幅偏少，因而在横向定量控制过程中应充分利用在往复扫描两个方向上获得的定量数 据。
[0005] 根据纸机的工艺特点，从纸机传动侧至操作侧以及从操作侧至传动侧两个方向得 到的扫描数据在波形上是一致的，纸幅横向同一位置在每个往复扫描过程中，可以得到两 个定量数据，这一位置最终对应的定量数据可简单的通过对这两个定量数据取平均值得 到。但实际中，由于机械精度、纸张横向漂移等因素的影响，扫描传感器在往复运行过程中， 在两个方向上得到的扫描数据在位置对应上可能会存在一定偏差，若依然简单取平均值， 可能会导致纸张横向上某一位置的定量数据出现较大偏差，进而影响最终的横向定量控制 效果。因而，除了可通过提高机械精度、对纸张横向漂移进行抑制或者跟踪等方式来提高往 复扫描数据位置对应的准确性外，进一步采用其它方法提高对位的准确性，对提升横向定 量控制性能，使纸张在横向上分布更为均匀也具有极大意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，以克服上述现 有技术存在的缺陷，本发明提高往复扫描数据位置对应的准确性，从而获得更好的横向定 量控制性能，使纸张在横向上分布更为均匀。
[0007] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，在纸张横向定量控制中，通过检量扫 描传感器在沿纸张横向往复扫描过程中，计算从传动侧运行至操作侧以及从操作侧运行至 传动侧所分别获得的定量扫描数据之间的相关系数，从而获取纸张定量往复扫描数据的对 位信息并进行数据对位。
[0009] 进一步地，具体包括以下步骤：
[0010] 步骤1:扫描传感器沿纸张横向往复运行一次，获取从传动侧运行至操作侧以及从 操作侧运行至传动侧所分别获取到的定量扫描数据，并分别记录为N维数组bwx、数组bwy， 其中N是非零正整数，表示从传动侧运行至操作侧或从操作侧运行至传动侧的定量扫描数 据点数，数组bwx、数组bwy中的元素分别表示为bwx(i)及bwy (i)，其中i是非零正整数，i : 1， 2 , . . . , N ；
[0011] 步骤2:计算从传动侧运行至操作侧以及从操作侧运行至传动侧所分别获取到的 定量扫描数据之间的相关系数P，并将结果记录为P〇;
[0012] 步骤3:确定最大平移量k，k为非零正整数，且k小于N，将bwx向左依次平移j个单 位，其中，j为非零正整数，」：1，2，...，1^，总计向左平移1 1次，其中，11为非零正整数，且11等于 k，并记录向左平移所得到的h个数组bwxlj，然后将bwx向右依次平移j个单位，总计向右平 移h次，并记录向右平移所得到的h个数组，具体如下：
[0013] 当向左平移时
别获取到的定量扫描数据之间的相关系数P的公式为：
[0018]
[0019] 进一步地，步骤4中计算bwxlj、bwxrj与bwy之间的相关系数的公式为：
[0020] 当向左平移时 V ；i=i
i=i
[0021] 当向右平移时
[0022] 进一步地，步骤5中计算bw的万法为：
[0023]若步骤4中最大值为Po,则
[0024] bw(i) = [bwx(i)+bwy(?)]/2
[0025] 否则，按如下方法计算：
[0026] 若与pmax相对应的平移方向为左时
[0027]
[0028]若与pmax相对应的平移方向为右时 [0029]
[0030]进一步地，具体包括以下步骤：
[0031] 步骤1:扫描传感器沿纸张横向往复运行一次，获取从传动侧运行至操作侧以及从 操作侧运行至传动侧所分别获取到的定量扫描数据，并分别记录为N维数组bwx、数组bwy， 其中N是非零正整数，表示从传动侧运行至操作侧或从操作侧运行至传动侧的定量扫描数 据点数，数组bwx、数组bwy中的元素分别表示为bwx(i)及bwy (i)，其中i是非零正整数，i : 1， 2 , . . . , N ；
[0032] 步骤2:计算从传动侧运行至操作侧以及从操作侧运行至传动侧所分别获取到的 定量扫描数据之间的相关系数P，并将结果记录为P〇;
[0033]步骤3 :确定最大平移量k，k为非零正整数，将bwy向左或右依次平移j个单位，其 中，j为非零正整数，」：1，2，...，1^，总计向左平移11次，其中，11为非零正整数，且1 1等于1^，并记 录向左平移所得到的h个数组bwylj，然后将bwy向右依次平移j个单位，总计向右平移h次， 并记录向右平移所得到的h个数组bwyrj，具体如下：
[0034] 当向左平移时
[0035] 当向右平移时：
[0036] 步骤4:计算bwylj与bwx之间的相关系数，分别记作pbi，. . .，pbk，计算bwyrj与bwx 之间的相关系数，分别记作Pb'i，. . .，pb'k，比较Po，Pbi，. . .，pbk，Pb'i，. . .，pb'k的大小，记 录其中的最大值为Pmax，若最大值为Ρο，贝以bwy作为与bwx对位正确的数组，否则，记录与 pmax相对应的j值为jPmax，以及与之相对应的平移方向，若与pmax相对应的平移方向为左，则 以数组Zm;y/ W作为与bwx对位正确的数组，若与pmax相对应的平移方向为右，则以数组 作为与bwx对位正确的数组；
[0037] 步骤5:以N维数组bw表示扫描传感器沿纸张横向往复运行一次最终得到的定量扫 描数据，并计算bw。
[0038] 进一步地，步骤2中计算从传动侧运行至操作侧以及从操作侧运行至传动侧所分 别获取到的定量扫描数据之间的相关系数P的公式为：
[0039]
V ?=? ?
[0040] 进一步地，步骤4中计算bwylj、bwyrj与bwx之间的相关系数的公式为：
[0041 ] 当向左平移时，
[0042] 当向右平移时，
? l'~J l~J'
[0043] 进一步地，步骤5中计算bw的方法为：
[0044] 若步骤4中最大值为Po,则
[0045] bw(i) = [bwx(i)+bwy(?)]/2
[0046] 否则，按如下方法计算：
[0047] 若与pmax相对应的平移方向为左时
[0048]
[0049] 若与pmax相对应的平移方向为右时
[0050]
[0051] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0052] 本发明对纸张横向定量往复扫描数据的对位方法采用了相关性函数，从函数表达 式可以看出其与机械精度、纸张横向漂移等因素无关，在造纸生产中即使出现机械精度不 足、纸张横向漂移波动较大状况，也能实现可靠的往复扫描数据对位，提高往复扫描数据位 置对应的准确性，从而获得更好的横向定量控制性能，使纸张在横向上分布更为均匀。
【附图说明】
[0053] 图1为扫描传感器从传动侧运行至操作侧时所获得的横向定量扫描数据曲线；
[0054] 图2为扫描传感器从操作侧运行至传动侧时所获得的横向定量扫描数据曲线。
【具体实施方式】
[0055] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
[0056] 扫描传感器沿纸张横向往复运行一次，从传动侧运行至操作侧所获取到的定量扫 描数据曲线如图1所示，从操作侧运行至传动侧所获取到的定量扫描数据曲线如图2所示， 并分别记录为N维数组bwx、数组bwy，其中N是非零正整数，表示从传动侧运行至操作侧或从 操作侧运行至传动侧的定量扫描数据点数，数组bwx、数组bwy中的元素分别表示为bwx (i) 及bwy(i)，其中i是非零正整数，i:l，2,. . .，N;
[0057] 用公5 =计算从传动侧运行至操作侧以及从操作侧运行至 .2: 传动侧所分别获取到的定量扫描数据的相关系数，并记录为P〇;
[0058] 确定最大平移量k(k为非零正整数），将bwx向左依次平移j( j为非零正整数，j : 1， 2, ...，k)个单位，总计向左平移h(其中，h为非零正整数，且h等于k)次，并记录向左平移所 得到的h个数组bwxlj，然后将bwx向右依次平移j个单位，总计向右平移h次，并记录向右平 移所得到的h个数组bwxrj，具体如下：
[0059] 当向左平移时
[0060] 当向右平移时：
[0061 ] 或者
[0062]确定最大平移量k(k为非零正整数），将bwy向左依次平移j( j为非零正整数，j : 1， 2, ...，k)个单位，总计向左平移h(其中，h为非零正整数，且h等于k)次，并记录向左平移所 得到的h个数组bwylj，然后将bwy向右依次平移j个单位，总计向右平移h次，并记录向右平 移所得到的h个数组bwyrj，具体如下：
[0063] 当向左平移时
[0064] 当向右平移时
[0065] 用公式
计算bwxlj与bwy之间的相关系数，分别记作 Pi，. . .，Pk，用公5
计算bwxrj与bwy之间的相关系数，分别记作 P'l，. . .，P'k，比较Po，Pi，. . .，Pk，P'i，. . .，P'k的大小，记录其中的最大值为Pmax，若最大值为 P0，则以bWX作为与bwy对位正确的数组，否则，记录与Pmax相对应的j值为jpmax，以及与之相对 应的平移方向，若与Pm ax相对应的平移方向为左，则以数组_作为与bwy对位正确的数 组，若与pmax相对应的平移方向为右，则以数组&胃U乍为与bwy对位正确的数组；
[0066] 或者
[0067] 用公?
t算bwylj与bwx之间的相关系数，分别记作Ρ bi，. . .，pbk，用公5=:计算bwyrj与bwx之间的相关系数，分别记作P yi-j
i-j b'i，. . .，pb'k，比较Po，pbi，. . .，pbk，pb'i，. . .，pb'k的大小，记录其中的最大值为Pmax，若最 大值为Ρο,则以bwy作为与bwx对位正确的数组，否贝lj，记录与pmaxffi对应的j值为jpmax，以及与 之相对应的平移方向，若与Ρ_ χ相对应的平移方向为左，则以数组&吵乍为与bWX对位正 确的数组，若与pmax相对应的平移方向为右，则以数组作为与bwx对位正确的数组；
[0068] 以N维数组bw表示扫描传感器沿纸张横向往复运行一次最终得到的定量扫描数 据，并计算bw，
[0069] 当bwx向左或向右平移得到bwxlj或bwxrj时
[0070] 若 PQ，Pl，· · ·，Pk，P'l，· · ·，P'k 中最大值 Pmax 为 Ρο,则
[0071] bw(i) = [bwx(i)+bwy(?)]/2
[0072] 否则，按如下方法计算：
[0073] 若与pmax相对应的平移方向为左时
[0074]
[0075]若与pmax相对应的平移方向为右时
[0076]
[0077] 或者
[0078] 当bwy向左或向右平移得到bwylj或bwyrj时
[0079] 若p〇，pbi，…，pbk，Pb'i，…，pb'k中最大值Pmax为Ρο,则
[0080] bw(i) = [bwx(i)+bwy(?)]/2
[0081] 否则，按如下方法计算：
[0082] 若与pmax相对应的平移方向为左时
[0083]
[0084]若与pmax相对应的平移方向为右时
[0085]
[0086] 如上所述，便可较好地实现本发明。
[0087] 本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它任何未背离本发明的精神实质 与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，其特征在于，在纸张横向定量控制中，通 过检量扫描传感器在沿纸张横向往复扫描过程中，计算从传动侧运行至操作侧W及从操作 侧运行至传动侧所分别获得的定量扫描数据之间的相关系数，从而获取纸张定量往复扫描 数据的对位信息并进行数据对位。2. 根据权利要求1所述的一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，其特征在于，具体 包括W下步骤： 步骤1:扫描传感器沿纸张横向往复运行一次，获取从传动侧运行至操作侧W及从操作 侧运行至传动侧所分别获取到的定量扫描数据，并分别记录为N维数组bwx、数组bwy，其中N 是非零正整数，表示从传动侧运行至操作侧或从操作侧运行至传动侧的定量扫描数据点 数，数组bwx、数组bwy中的元素分别表示为bwx(i)及bwy(i)，其中i是非零正整数，i:l, 2,...,Ν； 步骤2:计算从传动侧运行至操作侧W及从操作侧运行至传动侧所分别获取到的定量 扫描数据之间的相关系数P，并将结果记录为P0; 步骤3:确定最大平移量k，k为非零正整数，且k小于N，将bwx向左依次平移j个单位，其 中，j为非零正整数，^':1，2，...，4，总计向左平移}1次，其中，}1为非零正整数，且}1等于4，并记 录向左平移所得到的h个数组bwxlj，然后将bwx向右依次平移j个单位，总计向右平移h次， 并记录向右平移所得到的h个数组bwxn，具体如下：步骤4:计算bwxlj与bwy之间的相关系数，分别记作化，...，Pk，计算bwxrj与bwy之间的相 关系数，分别记作P'l，. . .，P'k，比较Ρο,Ρι，...，化，P'l，. . .，P'k的大小，记录其中的最大值 为Pmax，若最大值为P0，则Wbwx作为与bwy对位正确的数组，否则，记录与Pmax相对应的j值为 jp"ax，W及与之相对应的平移方向，若与iW相对应的平移方向为左，则W数组&W-味,，m。、作为 与bwy对位正确的数组，若与Pmax相对应的平移方向为右，则W数组。胃作为与bwy对位 正确的数组； 步骤5: WN维数组bw表示扫描传感器沿纸张横向往复运行一次最终得到的定量扫描数 据，并计算bw。3. 根据权利要求2所述的一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，其特征在于，步骤 2中计算从传动侧运行至操作侧W及从操作侧运行至传动侧所分别获取到的定量扫描数据 之间的相关系数P的公式为：4. 根据权利要求2所述的一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，其特征在于，步骤 4中计算bwxlj、bwx；Tj与bwy之间的相关系数的公式为：5.根据权利要求2所述的一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，其特征在于，步骤 5中计算bw的方法为： 若步骤4中最大值为口日，贝。 bw(i) = [bwx(i)+bwy(i)]/2 l^i^N 否则，按如下方法计算： 若与Pmax相对应的平移方向为左时6 .根据权利要求1所述的一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，其特征在于，具体 包括W下步骤： 步骤1:扫描传感器沿纸张横向往复运行一次，获取从传动侧运行至操作侧W及从操作 侧运行至传动侧所分别获取到的定量扫描数据，并分别记录为N维数组bwx、数组bwy，其中N 是非零正整数，表示从传动侧运行至操作侧或从操作侧运行至传动侧的定量扫描数据点 数，数组bwx、数组bwy中的元素分别表示为bwx(i)及bwy(i)，其中i是非零正整数，i : 1， 2,...,Ν； 步骤2:计算从传动侧运行至操作侧W及从操作侧运行至传动侧所分别获取到的定量 扫描数据之间的相关系数Ρ，并将结果记录为Ρ0; 步骤3:确定最大平移量k，k为非零正整数，将bwy向左或右依次平移j个单位，其中，j为 非零正整数，^'：1，2，...，4，总计向左平移}1次，其中，}1为非零正整数，且}1等于4，并记录向左 平移所得到的h个数组bwylj，然后将bwy向右依次平移j个单位，总计向右平移h次，并记录 向右平移所得到的h个数组bwyn，具体如下：步骤4:计算bwylj与bwx之间的相关系数，分别记作pbi，. . .，pbk，计算bwyrj与bwx之间的 相关系数，分别记作化'1，. . .，Pb'k，比较Po，Pbi，. . .，pbk，Pb' 1，. . .，fib'k的大小，记录其中 的最大值为Pmax，若最大值为PO,则Wbwy作为与bwX对位正确的数组，否则，记录与Pmax相对 应的j值为jpmax，W及与之相对应的平移方向，若与Pmax相对应的平移方向为左，则W数组 6"如,_作为与bwX对位正确的数组，若与Pmax相对应的平移方向为右，则W数组6罕；,，mJ乍为 与bwx对位正确的数组； 步骤5: WN维数组bw表示扫描传感器沿纸张横向往复运行一次最终得到的定量扫描数 据，并计算bw。7. 根据权利要求6所述的一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，其特征在于，步骤 2中计算从传动侧运行至操作侧W及从操作侧运行至传动侧所分别获取到的定量扫描数据 之间的相关系数P的公式为：8. 根据权利要求6所述的一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，其特征在于，步骤 4中计算bwy 1 j、bwy r j与bwx之间的相关系数的公式为：9. 根据权利要求6所述的一种纸张横向定量往复扫描数据对位方法，其特征在于，步骤 5中计算bw的方法为： 若步骤4中最大值为口日，贝。 bw(i) = [bwx(i)+bwy(i)]/2 l^i^N 否则，按如下方法计算： 若与Pmax相对应的平移方向为左时
【文档编号】G06K9/32GK105975969SQ201610367302
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】刘文波, 汤伟
【申请人】陕西科技大学