专利名称：监视设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监视连续运动的带状目标的监视设备，并涉及一种用于监视如造纸机的纸带流的监视设备。
背景技术：
对于已有造纸机，在其运行中，操作者定期巡查和监视以检查运行状态，以此保证机器的稳定运行。为了检测发生了纸带破裂现象，例如，在机器上安装一个纸带破裂检测传感器，其组成包括一个装在运动着的纸带的观察侧的红外线发射器和设在与运动着的纸的相反方向的传感器。当发生纸带破裂时，传感器检测到红外线光，所以可以发现纸带破裂。
用这种纸带破裂检测传感器虽然可以检测纸带破裂发生，但是不能决定其原因。因此，近年来，在机器周围安装一个照相机和一个光源以检测其状态，同样用摄像机或数字存储器记录所要监视的状态，就能够重现如何发生纸带破裂现象。以这样的方法，操纵者就能够决定其原因。这种办法仅仅能够重现所记录的纸带破裂的状况，并不能防止纸带的破裂和撕开。最近，造纸机已经大大提速，为了提高生产效率，减少问题的发生，如纸的破裂，就显得非常重要。
如日本未审专利申请公开NO2000-154489中公开一个克服上述问题的方法。在此方法中，在造纸机的纸辊上运动的纸的表面一侧设置一个光源，在另一侧放置多个照相机，所述多个照相机拍摄下光源穿过运动的纸带的影象。运动的纸带从纸辊的释放点的变化量被定量地确定，所以可以监视造纸机的异常。
但是，用上述方法，要用多个照相机在横跨运动纸带整个宽度上的释放点进行监视，因此如果由于如在监视部位附近产生大量灰尘而使拍摄条件变差时，就不能在整个释放点宽度上决定其量的变化。而且，由于监视设备要安装在运动纸带的表面的两侧，如果安装空间不够时，在实际中就难以安装该监视设备。虽然该方法在使用能够提供清晰影象的发射光进行监视上是优越的，但是在实际中不便于使用。
发明内容
本发明是根据上述问题而作出的，本发明的目的在于提供一种监视设备，即使在较差的安装环境下它也能够更方便地检测出运动纸带的异常，能够防止运动纸带的异常和断纸现象的发生。本发明的另一个目的是防止连续流动的带状物体的运动发生异常。
本发明是为了克服上述问题而作出的，其中来自光源的光被引导到连续流动的带状物体的侧边并被反射回来，利用该反射光拍摄物体的影象，并将该影象送去进行影象处理，因此对在物体运行路线上的量的变化进行定量的监视。
本发明用于如监视造纸机何处的纸要破裂。就是来自光源的光照在造纸机运动的纸带上，利用反射光拍摄运动纸带的影象，拍下的影象送到影象处理器中，因此纸辊上运动的纸带在释放点处的变化量可定量地被监视，从而诊断造纸机的异常运行。
本发明的特殊结构包括光发射装置，用于将光照射到造纸机纸辊上运动纸带的侧边上；影象拍摄装置，用于拍摄由光发射装置发出的光和从纸带侧边反射的光形成的影象；影象处理装置，用于处理由影象拍摄装置拍摄的影象；及诊断装置，用于根据影象处理装置处理的结果定量地监视纸辊上纸带的释放点位置变化来诊断造纸机异常。
所述光发射装置和影象拍摄装置可以只安装在装有机械的一侧。
本发明特别可以在由于在监视部位的拍摄环境恶劣，如产生大量灰尘时使用。在这种情况下，优选地可以通过一种防止影象拍摄装置的受光窗沾污的装置。而且，在本例中，光发射装置的光源最好使用卤素金属光源。
希望根据物体在正常状态下变化量预设出异常诊断条件。当在各种环境条件下使用该异常诊断条件时，最好异常诊断条件要随着环境条件而变化。例如，在诊断装置中，异常诊断条件是可根据纸带的抽取量和基本重量适当变化的。
进一步最好具有一个当诊断并决定发生了异常时用于维持正常操作的执行自动控制的装置。就是，进一步通过一个调整装置，当异常发生时调整装置根据诊断结果调整抽取的量从而防止纸带的撕裂。
要说明的是，下面涉及的所述“基本量”是每一平方米纸的重量(1m2)而“抽取量”是纸网在造纸机各个区之间的拉伸角度，它由造纸机中各个段的驱动辊轴的速度差来决定。
图1是表示一个使用了根据本发明实施例的监视设备的造纸机的挤压区的侧视简图。
图2是图1所示挤压区中央辊轴出口处的放大图。
图3是本发明实施例的监视装置的系统方框流程图。
图4(a)是表示监视装置安装在如图2所示中央辊轴出口附近状态下的平面图，及图4(b)是相同状态下的前视图。
图5(a)是照相机盒的长度方向剖视图，及图5(b)是从观察窗侧看照相机盒的前视图。
图6是由影象处理装置得到的释放点变化的图形曲线，竖轴表示相对参照点的变化量且横轴表示时间(s)。
具体实施例方式
下面将参考附图对根据本发明的监视装置的一实施例进行说明。
下面给出一个例子进行说明，其中根据本发明的监视装置的一实施例用于一个造纸机。在本例中，所述监视装置监视所述造纸机的运行状态。
造纸机一般包括一个进料口，一个网区(wire part)，一个挤压区(presspart)，及一个干燥区(dryer part)。而且，该典型的造纸机具有一个压光区(calender part)和一个卷绕区(reel part)。作为一个示例，在本例中简要地对四辊造纸机的造纸过程进行说明。精选的浆液从进料口喷流到循环的网上。得到的纸浆在一吸水箱内控水并被挤压通过一具有均匀厚度的刮浆板(slice)。在挤压区，纸毡与挤压辊结合被卷起，同时将水挤出，纸的表面是平滑的(形成了纸带)。随后，在干燥区纸带被加热并被干燥。在压光区，纸表面被平滑化和压光。最后，在卷绕区纸带被卷好。
下面对使用本监视设备的挤压区进行说明。在图1所示实施例中的挤压区有四个挤压阶段，第一挤压(1p)到第四压(4p)，其中有一中心辊2，顶部压辊14，底部压辊15，吸收辊16和纸辊4。这些辊2、14到16、和4与毛毡17一起以箭头A的方向输送纸幅1。该纸幅1是由网区形成的纸幅并已经被输送到挤压区。毛毡17以箭头B方向运动。为了清洁中心辊2，在其附近设有喷射器(图中未示)。
在挤压区中心辊附近，纸幅1与毛毡17分离，且在中心辊2的分离点3处分离，如图2所示，并通过纸辊4送去进行下一步处理。纸幅1在释放点3处不被或可能不被毛毡17支承(开放式拉伸(open draw))，就是，在这点处，纸带最有可能破裂或撕裂。对释放点3的监视是防止纸带撕裂保证稳定运行的关键因素。根据本发明实施例的监视设备监视在释放点3处可变化的状态。在此，释放点3是纸幅1在宽度方向的边与所述中心辊2分离的点。
参考图3和图5对所述监视设备的每个部件进行说明。如图3所示，监视设备包括一照相机5，一影象处理装置6，一监视用的电视7，一计算机8和一光源9。
照相机5与影象处理装置6连接，影象处理装置6与监视电视7和计算机8连接。在本实施例中所述光源9是一卤素金属光源(卤素金属灯)。该卤素金属光源是一高强度放电灯，通过大量金属蒸汽和卤素的分解物的混合放电而发射光，且它是很强的光源，其波长分布是平的。通过很好地利用纸幅1是白的这一事实，卤素金属光源的使用能够提高外部设备在影象处理上的分辨能力。
如图4(a)和图4(b)所示，照相机5与光源9放在同样位置，并且光源9的发射表面和照相机5的透镜都朝向湿纸幅1的一个侧边1a。因此，光源9将光9a照到所述湿纸幅1的侧边1a上且照相机5拍摄它的反射光9b。该照相机5由照相机盒10完全盖住，如图5(a)和图5(b)。照相机盒10具有一个观察窗10a，它由透明部件制成并被放在照相机5的透镜5a同侧，所以照相机5即使在照相机盒内部，也可以拍到外部的光。
用一个防污罩盖住观察窗10a的外表面，下面要说明的机构能够防止观察窗被玷污。即盖11具有一个开口部分11a，它悬挂在照相机盒10的观察窗10a的上侧。空气12连续地供入盖11内，所以空气间隙，即一个由上到下的空气幕12a就在观察窗10a的外表面形成。该空气幕用于防止灰尘或类似物附在观察窗10a的外表面，因此当照相机5拍摄时能够防止和减少由于灰尘产生的阻碍。如上所述，在本实施例中使用罩和空气幕12a来防止灰尘的附着及去掉附着的灰尘，但本发明并不限于此。例如，也可以使用一个擦拭器(未示出)擦掉附在观察窗10a的外表面的灰尘。也可将观察窗10a设置成旋转的，产生离心力，从而去掉灰尘。照相机5是一个微型彩色(micro color)-CCD照相机，因此可以缩少照相机盒10的外部尺寸。这也就减少了安装的空间，可以在一个空间较小的地方进行安装。而且，观察窗10的尺寸减小，也就减少了由于灰尘的附着将其玷污的可能性。
要注意的是灰尘是由所述用于清洁中央辊12的喷射器(未示出)产生的，如上所述，而且是由在中央辊2上设置刮刀(未示出)而产生的。因此对于监视释放点的照相机5来说，防尘是非常重要。
在本实施例中，是将照相机5和光源9都放在装有机械的一侧的组合，但是本发明并不限于此。因此，也可以作出同时放在装有机械侧和操作侧而监视该两侧的边。当它们被安排在装有机械侧和操作侧两边时，就要考虑从一侧的光源来的光能够进入在另一侧的照相机内。即使在这种情况下，由于湿纸带1一般最多具有几米的宽度，另一侧光源来的光对照相机没有影响。下面对获得的影象进行处理的方法进行说明。由影象处理装置6分析照相机5得到的一个彩色影象，并忽略掉不希望要的线。就是通过使用其一个绿色成分将彩色影象转变为单色影象。并去掉得到的单色影象中的噪音部分。然后使用空间滤色片加强湿纸带1的侧边，并进行二进制处理。影象中的一个轴辊部当作一个敝光影象而被显示，当该敝光影象被去掉后，从所述二进制影象中得到一个所述侧边1a在释放点出的折纹。该影象处理很简单且使用了有效的算法；因此能够高速地执行并能够分析在所述侧边的变化频率。
在影象处理后，一个影象要输出到监视电视7(见图3)。监视电视7提供与操作者执行可视监视相同的观察点得到的影象，因此操作者感觉熟悉和舒服。
由上述处理方法得到的曲线图将参考图6进行说明。在该图中，竖轴表示离开参考值的变化量及横轴表示指示的时间(s)。
湿纸带1的释放点3的变化如图6所示，由所示曲线可以决定其变化的状态。因此，在计算机8(见图3)中可以设置在释放点3的容许变化的量和时间的值(异常诊断条件)。根据纸的基本量和抽取量，可以适当变化异常诊断条件的设定。在本实施例中，计算机8具有根据定量监视释放点的变化量诊断造纸机异常的功能(诊断装置)，但可以提供一个与所述计算机分离的所述诊断装置。以这种方式，可以在一个装有机械上预报会导致纸带破裂的现象。当发生异常时，例如可以设置报警器或类似装置来提示发生了异常现象。就可以通过改变抽取量来预防纸带的破裂。也就是，可以在挤压区调整抽取量而调整截面的形状。在释放点量的变化对预报纸的破裂非常重要并能够用于防止纸带的破裂。可以通过与计算机8连接的调节装置(未示出)自动控制抽取量完成所述调节。
而且，根据释放点变化量，可以决定部件如毛毡的更换时间。在更换毛毡后，如果抽取量是一定时，控水状态马上就会变差，释放点就会波动。通过变化抽取量控制释放点保持在一定位置。毛毡使用两至三天，要改进控水状态，并通过改变抽取量将释放位置设置定位。当造纸机在这样的条件下运行时，在一个确定时间内控水状态开始变差而导致释放点波动。这一般发生在部件更换的早期。因此，定量分析替换的毛毡的污度和表面条件并与抽取量及释放点变化量一起被搜集到数据库内。这样就可以在考虑纸的质量和经济因素如零件的费用下决定合适的更换时间。
因此，由于释放点和其变化的极限和周期与抽取量、造纸机和部件的光洁程度及原材料的变化非常相关，能够保持稳定运行并决定纸带破裂的原因。结合近年来高速造纸机的需要，防止不洁的操作过程和办法与机械稳定性一样变得很重要，而本发明能够可靠地满足该需要。
工业实用性在根据本发明的监视设备中，来自光源的光照射连续运动的带状物体的侧边并被反射，通过反射光拍摄所述物体的影象，将所述影象送去机械影象处理，因此能对所述物体的运动路线上的变化量机械定量地监视。它可以连续地辨别运动物体的变化并进行准确的监视。
根据本发明监视设备包括光发射装置，它将光照在造纸机辊轮上运动的纸带的侧边上；影象拍摄装置，用于拍摄由光发射装置发出的光并被所述纸带的侧边反射的光产生的影象；影象处理装置，用于处理影象拍摄装置拍的影象；及诊断装置，用于根据影象处理装置的处理结果定量地监视纸带从辊轮上的释放点量的变化诊断造纸机的异常。它可以连续地辨别运动物体的变化并进行准确的监视。
将光发射装置和影象拍摄装置布置在装有机械的一侧，对操作者就不会有视觉和操作上的阻碍，由于不需要把这些装置安装到操作侧，提高了使用性和操作性。
进一步还提供了防止影象拍摄装置的光接受窗玷污的装置，它能去掉和减少在影象拍摄中的伤害，所以可以提供满意的影象。
为光发射装置提供卤素金属光源能够提高外部设备在影象处理时的分辨率，因此即使在较差的拍摄环境下也能够进行准确的监视。
在所述诊断装置中，所设定的诊断异常的条件可以根据纸带的基重和抽取量不同而变化，所以能够提高诊断的准确性，可以是最佳的监视。
进一步还提供一个调整装置，为防止纸带的撕裂，它根据异常诊断的结果调整抽取量，就能够调整剖面的形状并控制挤压区和类似部分。
权利要求
1.一监视设备，其特征在于来自光源的光照射在连续运动的带状物体的横向侧边上并被反射，通过反射光拍摄所述物体的影象，将所述影象送去进行影象处理，从而对所述物体的运动路线上的变化量进行定量地监视。
2.一监视设备，其特征在于光发射装置，它将光照在造纸机辊上运动的纸带的横向侧边上；影象拍摄装置，用于拍摄由光发射装置发出的光并被所述纸带的侧边反射的光产生的影象；影象处理装置，用于处理影象拍摄装置拍的影象；及诊断装置，用于根据影象处理装置的处理结果定量地监视纸带从辊轮上的释放点量的变化诊断造纸机的异常。
3.如权利要求2所述设备，其特征在于所述光发射装置和所述影象拍摄装置都仅布置在装有机械的一侧。
4.如权利要求2所述设备，其特征在于进一步还包括用于防止所述影象拍摄装置的光接收窗被玷污的装置。
5.如权利要求2所述设备，其特征在于卤素金属光源用作所述光发射装置的光源。
6.如权利要求2至5中任一项所述设备，其特征在于在所述诊断装置中，诊断异常的条件根据纸带的基重和抽取量是可变化的。
7.如权利要求6所述设备，其特征在于，还具有调整装置，其中当诊断出异常时，所述调整装置根据所述诊断结果调整抽取量，从而防止纸带的破裂。
全文摘要
本发明提供一种监视设备，即使在较差的安装环境下它也能够防止纸破裂现象的发生。光源将光照到所述湿纸幅的侧边上且照相机接受它的反射光。该照相机是一个微型照相机并由照相机盒完全盖住。照相机盒具有一个观察窗，它由透明部件制成并被放在照相机的透镜一侧。观察窗的外表面被盖住且由上到下流动的空气幕防止由灰尘把它玷污。空气幕以这样方式构成，即空气连续地供入盖中从一个开口部分沿所述观察窗的外表面流动。由照相机得到的彩色影象送到影象处理装置进行影象处理并将所得到的影象送到监视电视中，这样就能够对释放点的变化进行监视。从而可以预报引起纸带破裂的装有机械的异常现象。
文档编号G01N33/34GK1501999SQ0280796
公开日2004年6月2日 申请日期2002年5月29日 优先权日2001年5月30日
发明者山下博, 夫, 铃木节夫, 岩田弘, 弘, 幸, 德留利弘, 小川正幸, 年, 小高功, 男, 加来正年, 獭越久男 申请人:三菱重工业株式会社, 王子制纸株式会社