專利名稱：監(jiān)視設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視連續(xù)運動的帶狀目標的監(jiān)視設備，并涉及一種用于監(jiān)視如造紙機的紙帶流的監(jiān)視設備。
背景技術：
對于已有造紙機，在其運行中，操作者定期巡查和監(jiān)視以檢查運行狀態(tài)，以此保證機器的穩(wěn)定運行。為了檢測發(fā)生了紙帶破裂現(xiàn)象，例如，在機器上安裝一個紙帶破裂檢測傳感器，其組成包括一個裝在運動著的紙帶的觀察側的紅外線發(fā)射器和設在與運動著的紙的相反方向的傳感器。當發(fā)生紙帶破裂時，傳感器檢測到紅外線光，所以可以發(fā)現(xiàn)紙帶破裂。
用這種紙帶破裂檢測傳感器雖然可以檢測紙帶破裂發(fā)生，但是不能決定其原因。因此，近年來，在機器周圍安裝一個照相機和一個光源以檢測其狀態(tài)，同樣用攝像機或數(shù)字存儲器記錄所要監(jiān)視的狀態(tài)，就能夠重現(xiàn)如何發(fā)生紙帶破裂現(xiàn)象。以這樣的方法，操縱者就能夠決定其原因。這種辦法僅僅能夠重現(xiàn)所記錄的紙帶破裂的狀況，并不能防止紙帶的破裂和撕開。最近，造紙機已經大大提速，為了提高生產效率，減少問題的發(fā)生，如紙的破裂，就顯得非常重要。
如日本未審專利申請公開NO2000-154489中公開一個克服上述問題的方法。在此方法中，在造紙機的紙輥上運動的紙的表面一側設置一個光源，在另一側放置多個照相機，所述多個照相機拍攝下光源穿過運動的紙帶的影象。運動的紙帶從紙輥的釋放點的變化量被定量地確定，所以可以監(jiān)視造紙機的異常。
但是，用上述方法，要用多個照相機在橫跨運動紙帶整個寬度上的釋放點進行監(jiān)視，因此如果由于如在監(jiān)視部位附近產生大量灰塵而使拍攝條件變差時，就不能在整個釋放點寬度上決定其量的變化。而且，由于監(jiān)視設備要安裝在運動紙帶的表面的兩側，如果安裝空間不夠時，在實際中就難以安裝該監(jiān)視設備。雖然該方法在使用能夠提供清晰影象的發(fā)射光進行監(jiān)視上是優(yōu)越的，但是在實際中不便于使用。

發(fā)明內容
本發(fā)明是根據(jù)上述問題而作出的，本發(fā)明的目的在于提供一種監(jiān)視設備，即使在較差的安裝環(huán)境下它也能夠更方便地檢測出運動紙帶的異常，能夠防止運動紙帶的異常和斷紙現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明的另一個目的是防止連續(xù)流動的帶狀物體的運動發(fā)生異常。
本發(fā)明是為了克服上述問題而作出的，其中來自光源的光被引導到連續(xù)流動的帶狀物體的側邊并被反射回來，利用該反射光拍攝物體的影象，并將該影象送去進行影象處理，因此對在物體運行路線上的量的變化進行定量的監(jiān)視。
本發(fā)明用于如監(jiān)視造紙機何處的紙要破裂。就是來自光源的光照在造紙機運動的紙帶上，利用反射光拍攝運動紙帶的影象，拍下的影象送到影象處理器中，因此紙輥上運動的紙帶在釋放點處的變化量可定量地被監(jiān)視，從而診斷造紙機的異常運行。
本發(fā)明的特殊結構包括光發(fā)射裝置，用于將光照射到造紙機紙輥上運動紙帶的側邊上；影象拍攝裝置，用于拍攝由光發(fā)射裝置發(fā)出的光和從紙帶側邊反射的光形成的影象；影象處理裝置，用于處理由影象拍攝裝置拍攝的影象；及診斷裝置，用于根據(jù)影象處理裝置處理的結果定量地監(jiān)視紙輥上紙帶的釋放點位置變化來診斷造紙機異常。
所述光發(fā)射裝置和影象拍攝裝置可以只安裝在裝有機械的一側。
本發(fā)明特別可以在由于在監(jiān)視部位的拍攝環(huán)境惡劣，如產生大量灰塵時使用。在這種情況下，優(yōu)選地可以通過一種防止影象拍攝裝置的受光窗沾污的裝置。而且，在本例中，光發(fā)射裝置的光源最好使用鹵素金屬光源。
希望根據(jù)物體在正常狀態(tài)下變化量預設出異常診斷條件。當在各種環(huán)境條件下使用該異常診斷條件時，最好異常診斷條件要隨著環(huán)境條件而變化。例如，在診斷裝置中，異常診斷條件是可根據(jù)紙帶的抽取量和基本重量適當變化的。
進一步最好具有一個當診斷并決定發(fā)生了異常時用于維持正常操作的執(zhí)行自動控制的裝置。就是，進一步通過一個調整裝置，當異常發(fā)生時調整裝置根據(jù)診斷結果調整抽取的量從而防止紙帶的撕裂。
要說明的是，下面涉及的所述“基本量”是每一平方米紙的重量(1m2)而“抽取量”是紙網(wǎng)在造紙機各個區(qū)之間的拉伸角度，它由造紙機中各個段的驅動輥軸的速度差來決定。


圖1是表示一個使用了根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)視設備的造紙機的擠壓區(qū)的側視簡圖。
圖2是圖1所示擠壓區(qū)中央輥軸出口處的放大圖。
圖3是本發(fā)明實施例的監(jiān)視裝置的系統(tǒng)方框流程圖。
圖4(a)是表示監(jiān)視裝置安裝在如圖2所示中央輥軸出口附近狀態(tài)下的平面圖，及圖4(b)是相同狀態(tài)下的前視圖。
圖5(a)是照相機盒的長度方向剖視圖，及圖5(b)是從觀察窗側看照相機盒的前視圖。
圖6是由影象處理裝置得到的釋放點變化的圖形曲線，豎軸表示相對參照點的變化量且橫軸表示時間(s)。
具體實施例方式
下面將參考附圖對根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視裝置的一實施例進行說明。
下面給出一個例子進行說明，其中根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視裝置的一實施例用于一個造紙機。在本例中，所述監(jiān)視裝置監(jiān)視所述造紙機的運行狀態(tài)。
造紙機一般包括一個進料口，一個網(wǎng)區(qū)(wire part)，一個擠壓區(qū)(presspart)，及一個干燥區(qū)(dryer part)。而且，該典型的造紙機具有一個壓光區(qū)(calender part)和一個卷繞區(qū)(reel part)。作為一個示例，在本例中簡要地對四輥造紙機的造紙過程進行說明。精選的漿液從進料口噴流到循環(huán)的網(wǎng)上。得到的紙漿在一吸水箱內控水并被擠壓通過一具有均勻厚度的刮漿板(slice)。在擠壓區(qū)，紙氈與擠壓輥結合被卷起，同時將水擠出，紙的表面是平滑的(形成了紙帶)。隨后，在干燥區(qū)紙帶被加熱并被干燥。在壓光區(qū)，紙表面被平滑化和壓光。最后，在卷繞區(qū)紙帶被卷好。
下面對使用本監(jiān)視設備的擠壓區(qū)進行說明。在圖1所示實施例中的擠壓區(qū)有四個擠壓階段，第一擠壓(1p)到第四壓(4p)，其中有一中心輥2，頂部壓輥14，底部壓輥15，吸收輥16和紙輥4。這些輥2、14到16、和4與毛氈17一起以箭頭A的方向輸送紙幅1。該紙幅1是由網(wǎng)區(qū)形成的紙幅并已經被輸送到擠壓區(qū)。毛氈17以箭頭B方向運動。為了清潔中心輥2，在其附近設有噴射器(圖中未示)。
在擠壓區(qū)中心輥附近，紙幅1與毛氈17分離，且在中心輥2的分離點3處分離，如圖2所示，并通過紙輥4送去進行下一步處理。紙幅1在釋放點3處不被或可能不被毛氈17支承(開放式拉伸(open draw))，就是，在這點處，紙帶最有可能破裂或撕裂。對釋放點3的監(jiān)視是防止紙帶撕裂保證穩(wěn)定運行的關鍵因素。根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)視設備監(jiān)視在釋放點3處可變化的狀態(tài)。在此，釋放點3是紙幅1在寬度方向的邊與所述中心輥2分離的點。
參考圖3和圖5對所述監(jiān)視設備的每個部件進行說明。如圖3所示，監(jiān)視設備包括一照相機5，一影象處理裝置6，一監(jiān)視用的電視7，一計算機8和一光源9。
照相機5與影象處理裝置6連接，影象處理裝置6與監(jiān)視電視7和計算機8連接。在本實施例中所述光源9是一鹵素金屬光源(鹵素金屬燈)。該鹵素金屬光源是一高強度放電燈，通過大量金屬蒸汽和鹵素的分解物的混合放電而發(fā)射光，且它是很強的光源，其波長分布是平的。通過很好地利用紙幅1是白的這一事實，鹵素金屬光源的使用能夠提高外部設備在影象處理上的分辨能力。
如圖4(a)和圖4(b)所示，照相機5與光源9放在同樣位置，并且光源9的發(fā)射表面和照相機5的透鏡都朝向濕紙幅1的一個側邊1a。因此，光源9將光9a照到所述濕紙幅1的側邊1a上且照相機5拍攝它的反射光9b。該照相機5由照相機盒10完全蓋住，如圖5(a)和圖5(b)。照相機盒10具有一個觀察窗10a，它由透明部件制成并被放在照相機5的透鏡5a同側，所以照相機5即使在照相機盒內部，也可以拍到外部的光。
用一個防污罩蓋住觀察窗10a的外表面，下面要說明的機構能夠防止觀察窗被玷污。即蓋11具有一個開口部分11a，它懸掛在照相機盒10的觀察窗10a的上側。空氣12連續(xù)地供入蓋11內，所以空氣間隙，即一個由上到下的空氣幕12a就在觀察窗10a的外表面形成。該空氣幕用于防止灰塵或類似物附在觀察窗10a的外表面，因此當照相機5拍攝時能夠防止和減少由于灰塵產生的阻礙。如上所述，在本實施例中使用罩和空氣幕12a來防止灰塵的附著及去掉附著的灰塵，但本發(fā)明并不限于此。例如，也可以使用一個擦拭器(未示出)擦掉附在觀察窗10a的外表面的灰塵。也可將觀察窗10a設置成旋轉的，產生離心力，從而去掉灰塵。照相機5是一個微型彩色(micro color)-CCD照相機，因此可以縮少照相機盒10的外部尺寸。這也就減少了安裝的空間，可以在一個空間較小的地方進行安裝。而且，觀察窗10的尺寸減小，也就減少了由于灰塵的附著將其玷污的可能性。
要注意的是灰塵是由所述用于清潔中央輥12的噴射器(未示出)產生的，如上所述，而且是由在中央輥2上設置刮刀(未示出)而產生的。因此對于監(jiān)視釋放點的照相機5來說，防塵是非常重要。
在本實施例中，是將照相機5和光源9都放在裝有機械的一側的組合，但是本發(fā)明并不限于此。因此，也可以作出同時放在裝有機械側和操作側而監(jiān)視該兩側的邊。當它們被安排在裝有機械側和操作側兩邊時，就要考慮從一側的光源來的光能夠進入在另一側的照相機內。即使在這種情況下，由于濕紙帶1一般最多具有幾米的寬度，另一側光源來的光對照相機沒有影響。下面對獲得的影象進行處理的方法進行說明。由影象處理裝置6分析照相機5得到的一個彩色影象，并忽略掉不希望要的線。就是通過使用其一個綠色成分將彩色影象轉變?yōu)閱紊跋?。并去掉得到的單色影象中的噪音部分。然后使用空間濾色片加強濕紙帶1的側邊，并進行二進制處理。影象中的一個軸輥部當作一個敝光影象而被顯示，當該敝光影象被去掉后，從所述二進制影象中得到一個所述側邊1a在釋放點出的折紋。該影象處理很簡單且使用了有效的算法；因此能夠高速地執(zhí)行并能夠分析在所述側邊的變化頻率。
在影象處理后，一個影象要輸出到監(jiān)視電視7(見圖3)。監(jiān)視電視7提供與操作者執(zhí)行可視監(jiān)視相同的觀察點得到的影象，因此操作者感覺熟悉和舒服。
由上述處理方法得到的曲線圖將參考圖6進行說明。在該圖中，豎軸表示離開參考值的變化量及橫軸表示指示的時間(s)。
濕紙帶1的釋放點3的變化如圖6所示，由所示曲線可以決定其變化的狀態(tài)。因此，在計算機8(見圖3)中可以設置在釋放點3的容許變化的量和時間的值(異常診斷條件)。根據(jù)紙的基本量和抽取量，可以適當變化異常診斷條件的設定。在本實施例中，計算機8具有根據(jù)定量監(jiān)視釋放點的變化量診斷造紙機異常的功能(診斷裝置)，但可以提供一個與所述計算機分離的所述診斷裝置。以這種方式，可以在一個裝有機械上預報會導致紙帶破裂的現(xiàn)象。當發(fā)生異常時，例如可以設置報警器或類似裝置來提示發(fā)生了異?，F(xiàn)象。就可以通過改變抽取量來預防紙帶的破裂。也就是，可以在擠壓區(qū)調整抽取量而調整截面的形狀。在釋放點量的變化對預報紙的破裂非常重要并能夠用于防止紙帶的破裂?？梢酝ㄟ^與計算機8連接的調節(jié)裝置(未示出)自動控制抽取量完成所述調節(jié)。
而且，根據(jù)釋放點變化量，可以決定部件如毛氈的更換時間。在更換毛氈后，如果抽取量是一定時，控水狀態(tài)馬上就會變差，釋放點就會波動。通過變化抽取量控制釋放點保持在一定位置。毛氈使用兩至三天，要改進控水狀態(tài)，并通過改變抽取量將釋放位置設置定位。當造紙機在這樣的條件下運行時，在一個確定時間內控水狀態(tài)開始變差而導致釋放點波動。這一般發(fā)生在部件更換的早期。因此，定量分析替換的毛氈的污度和表面條件并與抽取量及釋放點變化量一起被搜集到數(shù)據(jù)庫內。這樣就可以在考慮紙的質量和經濟因素如零件的費用下決定合適的更換時間。
因此，由于釋放點和其變化的極限和周期與抽取量、造紙機和部件的光潔程度及原材料的變化非常相關，能夠保持穩(wěn)定運行并決定紙帶破裂的原因。結合近年來高速造紙機的需要，防止不潔的操作過程和辦法與機械穩(wěn)定性一樣變得很重要，而本發(fā)明能夠可靠地滿足該需要。
工業(yè)實用性在根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視設備中，來自光源的光照射連續(xù)運動的帶狀物體的側邊并被反射，通過反射光拍攝所述物體的影象，將所述影象送去機械影象處理，因此能對所述物體的運動路線上的變化量機械定量地監(jiān)視。它可以連續(xù)地辨別運動物體的變化并進行準確的監(jiān)視。
根據(jù)本發(fā)明監(jiān)視設備包括光發(fā)射裝置，它將光照在造紙機輥輪上運動的紙帶的側邊上；影象拍攝裝置，用于拍攝由光發(fā)射裝置發(fā)出的光并被所述紙帶的側邊反射的光產生的影象；影象處理裝置，用于處理影象拍攝裝置拍的影象；及診斷裝置，用于根據(jù)影象處理裝置的處理結果定量地監(jiān)視紙帶從輥輪上的釋放點量的變化診斷造紙機的異常。它可以連續(xù)地辨別運動物體的變化并進行準確的監(jiān)視。
將光發(fā)射裝置和影象拍攝裝置布置在裝有機械的一側，對操作者就不會有視覺和操作上的阻礙，由于不需要把這些裝置安裝到操作側，提高了使用性和操作性。
進一步還提供了防止影象拍攝裝置的光接受窗玷污的裝置，它能去掉和減少在影象拍攝中的傷害，所以可以提供滿意的影象。
為光發(fā)射裝置提供鹵素金屬光源能夠提高外部設備在影象處理時的分辨率，因此即使在較差的拍攝環(huán)境下也能夠進行準確的監(jiān)視。
在所述診斷裝置中，所設定的診斷異常的條件可以根據(jù)紙帶的基重和抽取量不同而變化，所以能夠提高診斷的準確性，可以是最佳的監(jiān)視。
進一步還提供一個調整裝置，為防止紙帶的撕裂，它根據(jù)異常診斷的結果調整抽取量，就能夠調整剖面的形狀并控制擠壓區(qū)和類似部分。
權利要求
1.一監(jiān)視設備，其特征在于來自光源的光照射在連續(xù)運動的帶狀物體的橫向側邊上并被反射，通過反射光拍攝所述物體的影象，將所述影象送去進行影象處理，從而對所述物體的運動路線上的變化量進行定量地監(jiān)視。
2.一監(jiān)視設備，其特征在于光發(fā)射裝置，它將光照在造紙機輥上運動的紙帶的橫向側邊上；影象拍攝裝置，用于拍攝由光發(fā)射裝置發(fā)出的光并被所述紙帶的側邊反射的光產生的影象；影象處理裝置，用于處理影象拍攝裝置拍的影象；及診斷裝置，用于根據(jù)影象處理裝置的處理結果定量地監(jiān)視紙帶從輥輪上的釋放點量的變化診斷造紙機的異常。
3.如權利要求2所述設備，其特征在于所述光發(fā)射裝置和所述影象拍攝裝置都僅布置在裝有機械的一側。
4.如權利要求2所述設備，其特征在于進一步還包括用于防止所述影象拍攝裝置的光接收窗被玷污的裝置。
5.如權利要求2所述設備，其特征在于鹵素金屬光源用作所述光發(fā)射裝置的光源。
6.如權利要求2至5中任一項所述設備，其特征在于在所述診斷裝置中，診斷異常的條件根據(jù)紙帶的基重和抽取量是可變化的。
7.如權利要求6所述設備，其特征在于，還具有調整裝置，其中當診斷出異常時，所述調整裝置根據(jù)所述診斷結果調整抽取量，從而防止紙帶的破裂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種監(jiān)視設備，即使在較差的安裝環(huán)境下它也能夠防止紙破裂現(xiàn)象的發(fā)生。光源將光照到所述濕紙幅的側邊上且照相機接受它的反射光。該照相機是一個微型照相機并由照相機盒完全蓋住。照相機盒具有一個觀察窗，它由透明部件制成并被放在照相機的透鏡一側。觀察窗的外表面被蓋住且由上到下流動的空氣幕防止由灰塵把它玷污?？諝饽灰赃@樣方式構成，即空氣連續(xù)地供入蓋中從一個開口部分沿所述觀察窗的外表面流動。由照相機得到的彩色影象送到影象處理裝置進行影象處理并將所得到的影象送到監(jiān)視電視中，這樣就能夠對釋放點的變化進行監(jiān)視。從而可以預報引起紙帶破裂的裝有機械的異?，F(xiàn)象。
文檔編號G01N33/34GK1501999SQ0280796
公開日2004年6月2日 申請日期2002年5月29日 優(yōu)先權日2001年5月30日
發(fā)明者山下博, 夫, 鈴木節(jié)夫, 巖田弘, 弘, 幸, 德留利弘, 小川正幸, 年, 小高功, 男, 加來正年, 獺越久男 申請人:三菱重工業(yè)株式會社, 王子制紙株式會社