造纸一体机智能化控制系统的制作方法

1.本发明涉及造纸机械领域，尤其涉及一种造纸一体机智能化控制系 统。


背景技术：

2.造纸分有机制和手工两种形式。机制是在造纸机上连续进行，将适合 于纸张质量的纸浆，用水稀释至一定浓度，在造纸机的网部初步脱水，形 成湿的纸页，再经压榨脱水，然后烘干成纸。
3.手工则用有竹帘、聚酯网或铜网的框架，将分散悬浮于水中的纤维抄 成湿纸页，经压榨脱水，再行晒干或烘干成纸。机制和手工两种造出来的 纸最大区别在于，由于手工纸采用人工打浆，纸浆中的纤维保存完好；机 制纸采用机器打浆，纸浆纤维被打碎。使得手工纸在韧性拉力上大大优于 机制纸。机制纸存在浆网速差导致纤维纵横向分布不均，手工纸不存在纤 维纵横向分布比例不均，特别体现在书画用纸上。
4.目前，在造纸机械运行过程中存在以下因素影响成品纸张的质量：成 品纸张的颜色分布是否满足操作人员预先设定的颜色要求，主要体现在成 品纸张的白色分布，以及各个操作部件附近的灰尘浓度一旦过高将严重影 响成品纸张的表面质量。目前缺乏针对以上因素的可靠检测机制，导致成 品纸张的质量无法得到保障。


技术实现要素：

5.相比较于现有技术，本发明至少具有以下三处突出的实质性特点：
6.(1)采用同步控制机构，分别与卷纸机和定向采集机构连接，用于 实现所述卷纸机的成品纸张卷起动作和所述定向采集机构的定向采集动 作的同步；
7.(2)获取针对性处理后的成品纸张画面中各个像素的各个灰度值， 对所述各个像素的各个灰度值执行从大到小的排序操作，以获得对应的灰 度值队列，统计所述灰度值队列的最后位置的灰度值的序号以作为参考序 号，统计所述灰度值队列中不在设定纸张灰度数值范围的灰度值的数量以 作为参考数据，将所述参考数量除以所述参考序号以获得对应的灰度参考 比例，以及基于接收到的灰度参考比例确定对应的纸张颜色合格度；
8.(3)采用紧急制动机构，分别与多个灰尘检测设备以及自动造纸主 体连接，用于在前端操作设备、后端操作设备、队列分析设备和合格度提 取设备附近的灰尘含量中存在一种以上的设备附近的灰尘含量超限时，对 所述自动造纸主体执行造纸动作的紧急制动操作。
9.根据本发明的一方面，提供了一种造纸一体机智能化控制系统，所述 系统包括：
10.自动造纸主体，包括布浆器、流浆箱、成型网、吸水箱、压榨部件、 烘干缸体、干燥部件、冷却缸体、压光机和卷纸机，所述布浆器、所述流 浆箱、所述成型网、所述吸水箱、所述压榨部件、所述烘干缸体、所述干 燥部件、所述冷却缸体、所述压光机和所述卷纸机分别用于完成纸体的布 浆、流浆、成型、吸水、压榨、烘干、干燥、冷却、压光和卷起操作。
11.更具体地，在所述造纸一体机智能化控制系统中：
12.在所述自动造纸主体中，所述流浆箱设置在所述布浆器和所述成型网 之间，所述吸水箱设置在所述成型网和所述压榨部件之间。
13.更具体地，在所述造纸一体机智能化控制系统中：
14.在所述自动造纸主体中，所述干燥部件设置在所述烘干缸体和所述冷 却缸体之间。
15.更具体地，在所述造纸一体机智能化控制系统中：
16.在所述自动造纸主体中，所述压光机设置在所述冷却缸体和所述卷纸 机之间，所述卷纸机用于将成品纸张卷起。
17.更具体地，在所述造纸一体机智能化控制系统中，还包括：
18.同步控制机构，分别与卷纸机和定向采集机构连接，用于实现所述卷 纸机的成品纸张卷起动作和所述定向采集机构的定向采集动作的同步；
19.定向采集机构，用于面对所述卷纸机所卷起的成品纸张执行图像数据 采集操作，以获得对应的定向采集画面；
20.前端操作设备，与所述定向采集机构连接，用于对所述定向采集机构 当前时刻采集的定向采集画面执行自适应递归滤波操作，以获得对应的前 端操作画面；
21.后端操作设备，与所述前端操作设备连接，用于对接收到的前端操作 画面执行基于高通滤波的图像信号锐化处理，以获得对应的后端操作画 面；
22.灰度提取设备，与所述后端操作设备连接，用于获取所述后端操作画 面中各个像素的各个灰度值，并对所述各个像素的各个灰度值执行从大到 小的排序操作，以获得对应的灰度值队列；
23.队列分析设备，与所述灰度提取设备连接，用于统计所述灰度值队列 的最后位置的灰度值的序号以作为参考序号，统计所述灰度值队列中不在 设定纸张灰度数值范围的灰度值的数量以作为参考数据，将所述参考数量 除以所述参考序号以获得对应的灰度参考比例；
24.合格度提取设备，与所述队列分析设备连接，用于基于接收到的灰度 参考比例确定对应的纸张颜色合格度；
25.多个灰尘检测设备，分别设置在所述前端操作设备、所述后端操作设 备、所述队列分析设备和所述合格度提取设备附近，用于分别检测所述前 端操作设备、所述后端操作设备、所述队列分析设备和所述合格度提取设 备附近的灰尘含量；
26.紧急制动机构，分别与所述多个灰尘检测设备以及所述自动造纸主体 连接，用于在所述前端操作设备、所述后端操作设备、所述队列分析设备 和所述合格度提取设备附近的灰尘含量中存在一种以上的设备附近的灰 尘含量超限时，对所述自动造纸主体执行造纸动作的紧急制动操作；
27.其中，基于接收到的灰度参考比例确定对应的纸张颜色合格度包括： 基于接收到的灰度参考比例越接近于0，确定的对应的纸张颜色合格度的 数值越接近100％；
28.其中，所述定向采集机构通过调节其成像视野以使得获得的对应的定 向采集画面中只包括成品纸张；
29.其中，实现所述卷纸机的成品纸张卷起动作和所述定向采集机构的定 向采集动作的同步包括：所述卷纸机的卷动速度越快，所述定向采集机构 的定向采集的帧速越快。
30.本发明的造纸一体机智能化控制系统设计紧凑、具有一定的智能化水 平。由于采用针对性的同步控制机制以及纸张颜色鉴定机制对纸张颜色合 格度执行有效采集操作，同时基于造纸部件的灰度浓度是否超限决定是否 执行造纸动作的紧急制动，从而保证了成品纸张的质量。
附图说明
31.以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
32.图1为根据本发明实施方案示出的造纸一体机智能化控制系统中的灰 尘检测设备的结构示意图。
具体实施方式
33.下面将参照附图对本发明的造纸一体机智能化控制系统的实施方案 进行详细说明。
34.目前，在造纸机械运行过程中存在以下因素影响成品纸张的质量：
35.成品纸张的颜色分布是否满足操作人员预先设定的颜色要求，主要体现在成品纸张的白色分布，以及各个操作部件附近的灰尘浓度一旦过高将严重影响成品纸张的表面质量。
36.目前缺乏针对以上因素的可靠检测机制，导致成 品纸张的质量无法得到保障。
37.为了克服上述不足，本发明搭建了一种造纸一体机智能化控制系统， 能够有效解决相应的技术问题。
38.根据本发明实施方案示出的造纸一体机智能化控制系统包括：
39.自动造纸主体，包括布浆器、流浆箱、成型网、吸水箱、压榨部件、 烘干缸体、干燥部件、冷却缸体、压光机和卷纸机，所述布浆器、所述流 浆箱、所述成型网、所述吸水箱、所述压榨部件、所述烘干缸体、所述干 燥部件、所述冷却缸体、所述压光机和所述卷纸机分别用于完成纸体的布 浆、流浆、成型、吸水、压榨、烘干、干燥、冷却、压光和卷起操作。
40.接着，继续对本发明的造纸一体机智能化控制系统的具体结构进行进 一步的说明。
41.在所述造纸一体机智能化控制系统中：
42.在所述自动造纸主体中，所述流浆箱设置在所述布浆器和所述成型网 之间，所述吸水箱设置在所述成型网和所述压榨部件之间。
43.在所述造纸一体机智能化控制系统中：
44.在所述自动造纸主体中，所述干燥部件设置在所述烘干缸体和所述冷 却缸体之间。
45.在所述造纸一体机智能化控制系统中：
46.在所述自动造纸主体中，所述压光机设置在所述冷却缸体和所述卷纸 机之间，所述卷纸机用于将成品纸张卷起。
47.在所述造纸一体机智能化控制系统中，还包括：
48.同步控制机构，分别与卷纸机和定向采集机构连接，用于实现所述卷 纸机的成品纸张卷起动作和所述定向采集机构的定向采集动作的同步；
49.定向采集机构，用于面对所述卷纸机所卷起的成品纸张执行图像数据 采集操作，以获得对应的定向采集画面；
50.前端操作设备，与所述定向采集机构连接，用于对所述定向采集机构 当前时刻采集的定向采集画面执行自适应递归滤波操作，以获得对应的前 端操作画面；
51.后端操作设备，与所述前端操作设备连接，用于对接收到的前端操作 画面执行基于高通滤波的图像信号锐化处理，以获得对应的后端操作画 面；
52.灰度提取设备，与所述后端操作设备连接，用于获取所述后端操作画 面中各个像素的各个灰度值，并对所述各个像素的各个灰度值执行从大到 小的排序操作，以获得对应的灰度值队列；
53.队列分析设备，与所述灰度提取设备连接，用于统计所述灰度值队列 的最后位置的灰度值的序号以作为参考序号，统计所述灰度值队列中不在 设定纸张灰度数值范围的灰度值的数量以作为参考数据，将所述参考数量 除以所述参考序号以获得对应的灰度参考比例；
54.合格度提取设备，与所述队列分析设备连接，用于基于接收到的灰度 参考比例确定对应的纸张颜色合格度；
55.多个灰尘检测设备，分别设置在所述前端操作设备、所述后端操作设 备、所述队列分析设备和所述合格度提取设备附近，用于分别检测所述前 端操作设备、所述后端操作设备、所述队列分析设备和所述合格度提取设 备附近的灰尘含量；
56.其中，每一个灰尘检测设备的结构如图1所示；
57.紧急制动机构，分别与所述多个灰尘检测设备以及所述自动造纸主体 连接，用于在所述前端操作设备、所述后端操作设备、所述队列分析设备 和所述合格度提取设备附近的灰尘含量中存在一种以上的设备附近的灰 尘含量超限时，对所述自动造纸主体执行造纸动作的紧急制动操作；
58.其中，基于接收到的灰度参考比例确定对应的纸张颜色合格度包括： 基于接收到的灰度参考比例越接近于0，确定的对应的纸张颜色合格度的 数值越接近100％；
59.其中，所述定向采集机构通过调节其成像视野以使得获得的对应的定 向采集画面中只包括成品纸张；
60.其中，实现所述卷纸机的成品纸张卷起动作和所述定向采集机构的定 向采集动作的同步包括：所述卷纸机的卷动速度越快，所述定向采集机构 的定向采集的帧速越快。
61.在所述造纸一体机智能化控制系统中，还包括：
62.声光报警设备，分别与所述多个灰尘检测设备连接，用于在所述前端 操作设备、所述后端操作设备、所述队列分析设备和所述合格度提取设备 附近的灰尘含量中存在一种以上的设备附近的灰尘含量超限时，执行相应 的灰尘报警动作。
63.在所述造纸一体机智能化控制系统中：
64.所述紧急制动机构还用于在所述前端操作设备、所述后端操作设备、 所述队列分析设备和所述合格度提取设备附近的灰尘含量都未超限时，恢 复所述自动造纸主体的造纸动作。
65.在所述造纸一体机智能化控制系统中，还包括：
66.多个温度测量设备，分别设置在所述前端操作设备、所述后端操作设 备、所述队
列分析设备和所述合格度提取设备的表面；
67.其中，所述多个温度测量设备用于分别测量所述前端操作设备、所述 后端操作设备、所述队列分析设备和所述合格度提取设备的表面温度。
68.在所述造纸一体机智能化控制系统中：
69.所述声光报警设备还用于在所述前端操作设备、所述后端操作设备、 所述队列分析设备和所述合格度提取设备的表面温度都在预设温度范围 时，停止执行与温度相应的报警动作；
70.其中，所述声光报警设备还用于在所述前端操作设备、所述后端操作 设备、所述队列分析设备和所述合格度提取设备存在一个以上设备的表面 温度不在预设温度范围时，执行与温度相应的报警动作。
71.在所述造纸一体机智能化控制系统中：
72.所述卷纸机的卷动速度越快，所述定向采集机构的定向采集的帧速越 快包括：所述定向采集机构的定向采集的帧速与所述卷纸机的卷动速度成 正比。
73.另外，在所述造纸一体机智能化控制系统中，所述多个温度测量设备 都为非接触式温度传感器，非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互 不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标 和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度，也可用于测量温度 场的温度分布。最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称 为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法(见光学高温计)、辐射法(见 辐射高温计)和比色法(见比色温度计)。各类辐射测温方法只能测出对 应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体(吸收全部辐射并不反 射光的物体)所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须 进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长， 而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动 化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如 冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或 坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。 对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面 一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发 射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可 得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心 附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而 提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。
74.另外，为了易于理解本发明说明了上述实施例，并且本发明不局限于 上述实施例。相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求书的范围内的各 种修改和等同结构，该权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有法 律所允许的这类修改和等同结构。