对通过加工工艺的幅材特征的准确跟踪制造技术

描述了一种用于跟踪通过加工工艺的幅材特征的位置的方法和装置，其一个应用能够涉及从造纸机（１０）至将片材卷绕成卷（１６）的卷绕机跟踪照相系统（１２）检测到的纸张缺陷，以使得能够在制造卷之前在卷绕机中对幅材缺陷（１４）进行修复。用于跟踪幅材特征的方法基于对固有片材变化性或者缺陷的图案标识。该装置包括两个或更多片材性质或者缺陷监视幅材传感器，它们在印染复卷操作的不同阶段布置在相同的横向方向位置处，并由测速计和／或卷径传感器来扩充。优选地，增加用于基于该信息对卷绕机进行驱动控制的全自动系统，以便最大化利用该信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对通过复卷(converting)工艺的移动幅材的特征的跟踪，更具体地 涉及对这些特征的准确跟踪。
技术介绍
在一些幅材处理和复卷中，例如造纸或者纸张的卷绕，需要定位并修复严重的幅 材缺陷，例如孔或者浆块。如果纸卷将经历随后的涂敷或者类似复卷操作，这是特别重要 的，在该涂敷或者类似复卷操作中，即使幅材中的小孔也可能会绊住并引起片材破裂。在幅材处理和复卷中的其他问题包括例如在存在机器扰动或者品级改变时跟踪 幅材的异常变化性或者性质改变。在该实例中，因这种扰动，有时必须废弃比所需产品还要 多的产品，不然将可能出现出厂劣质卷的危险。以上两个段落描述了在幅材中可能出现的问题的例子。这些问题在下文中称之为缺陷。当通过幅材检查系统来检测主要缺陷时，至关重要的是确定该事件在卷筒中的机 器位置。随后利用该信息来在缺陷的位置停止卷绕机，以便为操作员提供修复该幅材的 机会。目前针对该任务所部署的方法具有边缘标记系统，该边缘标记系统在连接至幅材 检查系统的造纸机中使用喷墨器，诸如Syracuse，NY的R. K. B. Opto-Electronics公司和 Marietta,GA的RYEC0出售的喷墨器。在检测到缺陷时，立刻激励喷墨器，并且纸张的边缘 被上色以突出显示缺陷位置。随后在卷绕机中观察到该标记，并且操作员必须将机器降低 至低速，从而允许人工观察并最终找到该缺陷，并最终在缺陷处停止卷绕机以便进行修复。已经提议了各种增强措施，包括卷绕机中针对颜色标记的光学检测器以及对喷墨 机构的改进，但是已经证明没有一个技术方案具有长期可靠性并且是操作员友好的。另外， 纸张质量可能由于墨水的过喷射和下滴而降级，或者阻塞住的喷墨嘴可能不能喷射并因此 使得卷中的缺陷未被标记。喷墨系统也需要定期维护，例如清洁喷墨喷嘴，如果不及时或者 适当地执行清洁则会损害系统的有效性。利用基于照相机的检查系统，例如由ABB出售的“ULMA"系统，来检测幅材缺 陷。利用在线质量控制测定系统，例如ABB的“SmartPlatform(智能平台)”和“Smart Sensor (智能传感器)”，来测量幅材质量参数。驱动系统(例如ABB ACS600驱动器)为卷 绕机上的幅材处理提供速度、张力和位置控制。然而，为了提供卷绕机的完全自动化尚缺少 一个环节。当前的墨水标记系统和上色边缘的人工观察仍然使操作员负有在重绕操作中查 找实际缺陷位置的责任。期望这样一种解决方案，该解决方案连接这些系统并提供卷绕机 的完全自动化和在缺陷位置处准确的停止。本专利技术提供了该解决方案。
技术实现思路
一种用于跟踪移动片材特征的系统。该系统具有计算设备，在该计算设备中具有 可供所述计算设备使用的程序代码。该程序代码具有配置用于在第一片材制造工艺中获得所述片材性质中自然变化性的图案的代码；以及配置用于在随后的片材制造工艺中使用 所述获得的图案来在随后工艺中获得对所述片材中的缺陷的外观的早期警告的代码。一种用于跟踪移动片材特征的方法。所述方法具有以下步骤在第一片材制造工 艺中获得所述片材性质中自然变化性的图案；以及在随后的片材制造工艺中使用所述获得 的图案来在随后工艺中获得对所述片材中的缺陷的外观的早期警告。一种用于跟踪移动片材特征的计算机程序产品。该计算机程序产品具有配置用 于在第一片材制造工艺中获得所述片材性质自然变化性的图案的计算机可用程序代码；以 及配置用于在随后的片材制造工艺中使用所述获得的图案来在随后工艺中获得对所述片 材中的缺陷的外观的早期警告的计算机可用程序代码。附图说明图IA和图IB示出了包括幅材检查台的造纸机10的卷筒端的正视图和顶视图。图2A和图2B示出了典型卷绕机操作的正视图和顶视图。图3A示出了在移动幅材一侧的激光器和在移动幅材另一侧该激光器正下方的检 测器。图3B示出了正在造纸机中制造的单道卷筒的光学特点。图4A示出了重绕机，其具有在移动幅材的一侧的激光器，在移动幅材另一侧该激 光器正下方的检测器。图4B示出了正在重绕机机器中制造的单道卷筒的光学特点。图5A示出了对时间上偏移且在两个不同测量事件之间添加有高频噪声和低频噪 声的相同物理样品的两个测量特点的LabVIEW仿真结果。图5B示出了图5A所示的两个特点的互相关。图6示出了其中使用激光器和检测器来获得特点的本专利技术的实施方式。图7示出了其中使用幅材检查照相机来获得特点的本专利技术的实施方式。图8示出了来自于对幅材制造工艺的原始视频信号进行仿真的幅材检查系统的 原始图像。图9示出了仿真重绕工艺的原始视频信号的对应图像。图10和图11分别示出了在对机器方向(MD)速度差、横向(CD)观察区域差进行 补偿以及重新量化后的图8和图9的图像。图12示出了由与图8至图11所示图像相关联的本专利技术实施方式最小化的成本函数结果。图13示出了成本函数阈值化的一个例子。图14a至图14h示出了根据本专利技术的另一实施方式的纸幅的快照图像。具体实施例方式本专利技术具有若干实施方式。在一个实施方式中，使用激光器和检测器生成由幅材 制造机器制造的单道卷筒的光学特点。在另一实施方式中，使用来自基于照相机的幅材检 查系统的信息生成光学特点。在下文中将描述这些实施方式中的每一个。图IA和图IB示出了包括幅材检查台12的造纸机10的卷筒端IOA的正视图和顶视图。台12包括线照相机(line camera) 12A和光源12B。卷筒16内部的缺陷14在图IB示意性地示出为在幅材18上。当卷筒16完成时，利用起重机20将其提起以便传送到在图 2A和图2B中示出的卷绕机22。如图2A所示，卷筒16将在其体积内部的某处包含幅材缺 陷14。图2A和图2B示出了典型卷绕机操作22的正视图和顶视图。来自造纸机的卷筒 16重新卷绕成纸卷24，或者形成另一卷筒(未示出)以便进行涂敷、处理或者复卷。作为 重绕操作的一部分，卷绕机22必须减速并在纸张缺陷14处停止，以便操作员能够修复幅材 缺陷，并且仅在修复完成时可以继续重绕。卷绕机22通常以非常高的速度操作，并且在接 近认为缺陷14所位于其中的区域时必须降低至慢行速度，以便允许操作员在视觉上发现 缺陷14。造纸机上的幅材检查系统12具有非常快的响应速度，并且能够准确地确定检测 到缺陷14的时间。必须将该时间转译成分配给卷筒16的机器方向幅材位置，以便针对卷 绕机22跟踪该位置。由于如下事实使该跟踪更加复杂机器速度和卷绕机速度不同，并且 由于纸张实验室采样锯切(slab-off)损失、清除卷筒以及移除纸张的劣质外部缠绕而导 致在卷筒顶部上损失一些纸张。因此，尽管损失了纸张，但是仍需要从造纸机10向卷绕机 22准确地传送机器方向坐标。本专利技术比较从造纸机10到卷绕机22 (这是加工工艺的一个例子)或者在加工工 艺中任意其他步骤之间的在相同横向方向区域中的特点。典型地，该特点可以通过现有光 学幅材检查照相机中的信息来建立，或者基于例如激光器或者检测器而由其他光学透射传 感器来建立。由小规模变化性以及大规模变化性构成的该特点是唯一的，因此其可以用于 确定地标识事件或者缺陷的机器位置，并在配备有相似透射测量装置的两个不同工艺位置 之间实现位置同步。通过记录造纸机10上的纸张特点并限定相对于该特点的缺陷位置，将 有可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于跟踪具有自然变化性质的移动片材的特征的系统，所述系统包括：计算设备，其中具有可供所述计算设备使用的程序代码，所述程序代码包括：配置用于在第一片材制造工艺期间获得片材缺陷信号的代码；配置用于在所述第一片材制造工艺期间获得所述移动片材的自然变化性质的第一图案的代码；配置用于在第二片材制造工艺期间获得所述移动片材的自然变化性质的第二图案的代码；配置用于通过对所述第一图案和所述第二图案进行相关在第二片材制造工艺期间定位所述片材缺陷的代码。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A埃尔斯特罗姆，T宇奥蒂莱南，A萨雷拉，
申请(专利权)人：ABB有限公司，ABB有限公司，
类型：发明
国别省市：IE[爱尔兰]