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Bezeichnung der Erfindung
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Verfahren zur Erkennung eines Bahnlauffehlers einer in einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine bewegten Faserstoffbahn, Verfahren zur Regelung einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine sowie zugehöriges System und zugehörige Maschine
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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein erstes Verfahren zur Erkennung eines Bahnlauffehlers einer in einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine bewegten Faserstoffbahn, ein darauf gerichtetes System und eine Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine mit einem solchen System. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein zweites Verfahren zur Erkennung eines Verschleißzustandes einer in einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine eingesetzten Bespannung und ein drittes Verfahren zur Regelung einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein viertes Verfahren zum Generieren eines Trainings-Datensatzes zum Trainieren eines Datenmodells für das maschinelle Lernen, das in dem ersten Verfahren sowie dem System verwendet werden kann und ein fünftes Verfahren zum Trainieren eines solchen Datenmodells für das maschinelle Lernen.
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Mit dem Begriff Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine soll im Rahmen dieser Anmeldung allgemein eine Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn bezeichnet werden.
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Faserstoffbahnen im Sinne dieser Anmeldung sind insbesondere Papier- oder Kartonbahnen, Zellstoffbahnen, Tissuebahnen, aber auch Bahnen, die nicht aus Zellstofffasern hergestellt sind, wie z.B. Vliesstoffbahnen („Nonwovens“)
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Stand der Technik
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Bei einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine erfolgt innerhalb der Pressenpartie eine mechanische Entwässerung einer innerhalb der Maschine bewegten Faserstoffbahn. Das Wasser wird dabei mit durch Walzenpaare gebildeten Pressnips aus der von Bespannungen getragenen und durch die Pressenpartie bewegten Faserstoffbahn gepresst. Insbesondere da sich die Beschaffenheit der Bespannungen im Laufe ihrer Lebensdauer verändern können und aufgrund von unterschiedlichen Faserstoff-Sorten, ist der Zustand der Pressenpartie über die Zeit hinweg variabel. Wenn infolge dieser Variation der Pressenpartie die für die Maschine vorgegebenen Prozessparameter nicht mehr mit den tatsächlichen Produktionsbedingungen in Einklang stehen, kann dies zu nachteiligen Ergebnissen beim Herstellungsprozess der Faserstoffbahn im Allgemeinen und bei ihrer Entwässerung im Besonderen führen.
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Daher wird derzeit häufig die Faserstoffbahn manuell überprüft. Allerdings ist die Pressenpartie nur schwer zugänglich und bietet außerdem nur geringe Einblickmöglichkeiten. Dadurch ist eine Fehlerbewertung aufwändig und teilweise auch nicht in der gewünschten Genauigkeit möglich. Zudem erfolgt eine Anpassung der Prozessparameter aus diesem Grund auch erst relativ spät nach Auftreten eines Problems.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und Mittel anzugeben, mit denen der Herstellungsprozess einer Faserstoffbahn zuverlässiger gestaltet werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Erkennung eines Bahnlauffehlers einer in einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine bewegten Faserstoffbahn,
wobei mittels zumindest eines ersten Sensors zumindest ein Oberflächenverlauf zumindest eines Bereichs der Faserstoffbahn als erster spezifischer Oberflächenverlauf ermittelt wird,
und wobei mittels einer Recheneinheit basierend zumindest auf dem ermittelten ersten spezifischen Oberflächenverlauf ein Kontrollsignal erzeugt wird, das indikativ ist für das zumindest bereichsweise Bestehen eines Bahnlauffehlers der Faserstoffbahn, vorgeschlagen wird.
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Bei dem Bereich der Faserstoffbahn, zu dem mittels des zumindest einen ersten Sensors ein Oberflächenverlauf ermittelt wird, kann es sich insbesondere um einen Randbereich handeln. Alternative kann es sich auch um beide Randbereiche der Faserstoffbahn handeln. In weiteren vorteilhaften Ausführungen kann vorgesehen sein, dass sich dieser Bereiche über die gesamte Breite der Faserstoffbahn erstreckt, wodurch ein komplettes Querprofil der Oberfläche der Faserstoffbahn ermittelt werden kann.
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Je nach Lage und Größe dieses Bereiches der Faserstoffbahn kann es vorteilhaft sein, wenn die Ermittlung des Oberflächenverlaufs durch eine Mehrzahl von ersten Sensoren erfolgt, insbesondere mittels zwei, drei, vier oder mehr Sensoren.
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Der Erfindung liegt damit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass sich ungünstige Einstellparameter der Maschine zuverlässig anhand des Auftretens von Bahnlauffehlern der Faserstoffbahn erkennen lassen. Ein Bahnlauffehler kann sich beispielsweise durch eine Blasenbildung bei der Faserstoffbahn bemerkbar machen. Ein Bahnlauffehler wiederum lässt sich sehr präzise und anhand des Oberflächenverlaufs der Faserstoffbahn feststellen.
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Indem folglich Bahnlauffehler erkannt werden, kann zuverlässig auch das Bestehen eines Problems in der Pressenpartie erkannt werden. Da sich Bahnlauffehler bereits frühzeitig durch Oberflächenveränderung der Faserstoffbahn bemerkbar machen, kann ohne oder mit einem im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen erheblich kürzeren Zeitversatz auf auftretende Probleme reagiert werden.
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Nach Entdeckung eines Fehlers können beispielsweise weitere Maßnahmen eingeleitet werden, um dem Bahnfehler zu begegnen, insbesondere ihn zu beseitigen oder zumindest zu reduzieren. So können beispielsweise die Parameter der Maschine, insbesondere der Pressenpartie, angepasst werden. Damit lässt sich der Ausschuss an Faserstoffbahn reduzieren oder sogar ganz vermeiden. Dies macht den Herstellungsprozess zuverlässiger und wirtschaftlicher.
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Das von der Recheneinheit erzeugte Kontrollsignal kann dazu vorzugsweise einer weiteren Entität bereitgestellt und/oder zugeführt werden. Bei der Entität kann es sich beispielsweise um ein Überwachungssystem handeln und das System kann in Abhängigkeit des Kontrollsignals definierte oder definierbare Aktionen ausführen. Wenn das Kontrollsignal einen Bahnlauffehler anzeigt, kann das Überwachungssystem beispielsweise einen Alarm auslösen, eine Fehlerbehebungsroutine ausführen und/oder einen Statusbericht an einen Operator versenden. Das Überwachungssystem kann auch in Abhängigkeit des Kontrollsignals einer weiteren Entität das Kontrollsignal zuführen.
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Ein besonderer Vorteil des Verfahrens ist es, dass es je nach eingesetztem Sensor auch berührungsfrei arbeiten kann. Dadurch ist das Verfahren besonders robust und auch in raueren Umgebungen einsetzbar bei gleichzeitig zuverlässiger Erkennung von Bahnlauffehlern. Insbesondere ist es für das Verfahren ausreichend, wenn nur ein kleines Sichtfenster auf die Faserstoffbahn besteht. Daher lassen sich auch bestehende Maschinen einfach nachrüsten, um das Verfahren mit diesen ausführen zu können. Das macht das Verfahren besonders universell einsetzbar. Da die Implementierung des Verfahrens mit vergleichsweise günstigen und einfachen Mitteln erfolgen kann, ist das Verfahren auch aus wirtschaftlicher Sicht besonders vorteilhaft.
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Das Kontrollsignal kann dabei je nach Einsatzzweck geeignet ausgeprägt erzeugt werden. Das Verfahren ermöglicht es damit, in besonders flexibler Weise eingesetzt zu werden.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass wiederholt, insbesondere periodisch wiederholt, ein erster spezifischer Oberflächenverlauf jeweils an derselben Position relativ zur Maschine mit dem ersten Sensor ermittelt wird und/oder das Kontrollsignal basierend auf dem ermittelten ersten spezifischen Oberflächenverlauf laufend aktualisiert wird.
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Beispielsweise kann ein Bahnlauffehler ein Randaufsteher, also ein Abheben eines Faserstoffbahn-Randes von der sie tragenden Bespannung, eine Blasenbildung, insbesondere vor einem Pressnip, oder ein Faltenlauf der Faserstoffbahn sein. Damit kann unter einem Bahnlauffehler vorzugsweise ein Bahnlauf verstanden werden, der von einem definierten, definierbaren und/oder gewünschten Bahnlauf abweicht.
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Eine Faserstoffbahn kann beispielsweise eine Papier- oder Kartonbahn sein.
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Der erste spezifische Oberflächenverlauf kann beispielsweise durch das Bestimmen von Koordinaten einzelner Punkte des jeweiligen Oberflächenverlaufs der Faserstoffbahn ermittelt werden. Dabei werden vorzugsweise die Koordinaten von zumindest zwei Punkten des Oberflächenverlaufs ermittelt. Die Koordinaten der einzelnen Punkte sind beispielsweise in Bezug auf ein definiertes oder definierbares Koordinatensystem angegeben und/oder können in dieses Koordinatensystem transformiert werden. Dadurch können jedenfalls deren relative Bezüge zueinander bekannt sein und optional ausgewertet werden.
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Die Recheneinheit kann beispielsweise in Software, in Hardware oder einer Kombination von beidem realisiert sein. Die Recheneinheit kann alternativ oder ergänzend einen Speicher, einen Prozessor, einen Analog-Digital-Konverter (analog digital converter, ADC), einen Digital-Analog-Konverter (digital analog converter, DAC) oder eine beliebige Kombination davon aufweisen. Die Recheneinheit kann beispielsweise programmierbar und/oder derart programmiert sein, dass sie entsprechende Routinen durchführt. Die Recheneinheit kann in einer Ausführungsform ein FPGA (field programmable gate array) sein.
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Das Kontrollsignal kann dabei in analoger und/oder digitaler Form erzeugt werden, also als Analog- und/oder Digitalsignal. Beispielsweise kann das Kontrollsignal mit einem, insbesondere von der Recheneinheit aufgewiesenen, Signalgenerator erzeugt werden und dann vorzugsweise als Digital- und/oder Analogsignal vorliegen. Ein Signalgenerator kann auch hier wieder in Software, in Hardware oder als eine Kombination aus beidem realisiert sein. Beispielsweise kann der Signalgenerator einen FPGA aufweisen oder damit realisiert sein, oder in Software realisiert sein.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Verfahren aufweist, dass Daten zumindest eines Referenz-Oberflächenverlaufs ermittelt und/oder bereitgestellt werden und/oder wobei das Kontrollsignal basierend auch auf den Daten des Referenz-Oberflächenverlaufs erzeugt wird, wobei vorzugsweise das Erzeugen des Kontrollsignals aufweist, dass die Daten des ersten spezifischen Oberflächenverlaufs und die des Referenz-Oberflächenverlaufs in ein gemeinsames Koordinatensystem überführt werden und/oder innerhalb eines solchen vorliegen.
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Das Einbeziehen eines Referenz-Oberflächenverlaufs ermöglicht es besonders zuverlässig, eine Veränderung des aktuellen Oberflächenverlaufs in Form des ermittelten ersten spezifischen Oberflächenverlaufs zu erkennen. Mit anderen Worten kann der Referenz-Oberflächenverlauf einen Soll-Zustand darstellen, dem der ermittelte, erste spezifische Oberflächenverlauf gegenübergestellt wird.
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Die Daten des Referenz-Oberflächenverlaufs sind vorzugsweise in einem Speicher abgelegt und/oder werden zum Zwecke deren Bereitstellung aus dem Speicher abgerufen. Beispielsweise kann der Referenz-Oberflächenverlauf bei Inbetriebnahme und/oder nach einer Wartung der Maschine und/oder in regelmäßigen Zeitabständen von einer Referenz-Oberfläche neu ermittelt werden. Vorzugsweise werden die Daten des Referenz-Oberflächenverlaufs daraufhin in dem Speicher abgelegt.
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Indem die Daten des ersten spezifischen Oberflächenverlaufs und des Referenz-Oberflächenverlauf beide in einem gemeinsamen Koordinatensystem vorliegen, wird die Auswertung der Daten verbessert und ein Bahnfehler lässt sich zuverlässiger erkennen.
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Der Referenz-Oberflächenverlauf kann beispielsweise durch das Bestimmen von Koordinaten einzelner Punkte eines Oberflächenverlaufs einer Referenz-Oberfläche ermittelt werden. Auch kann es sich bei dem Referenz-Oberflächenverlauf um einen vorgegebenen Oberflächenverlauf handeln, der insbesondere nicht mittels einer Messung ermittelt wurde. Die Daten des Referenz-Oberflächenverlaufs können beispielsweise auch synthetisch generiert worden sein.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass mittels des ersten und/oder zumindest eines zweiten Sensors zumindest ein Oberflächenverlauf zumindest eines Bereichs einer die Faserstoffbahn zumindest zeitweise, abschnittsweise und/oder bereichsweise tragenden und/oder bewegenden Bespannung, wie ein Sieb, ein Gitter und/oder ein Filz, als zweiter spezifischer Oberflächenverlauf ermittelt wird, und wobei der zweite spezifische Oberflächenverlauf als der zumindest eine Referenz-Oberflächenverlauf verwendet wird.
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Die Erfinder haben insoweit erkannt, dass die Oberfläche der Bespannung, insbesondere die eines Filzes, eine besonders gute Möglichkeit bietet, den Verlauf der Oberfläche der Faserstoffbahn zu beurteilen und vor allem einen Bahnlauffehler der Faserstoffbahn zu erkennen. Daher ist der zweite spezifische Oberflächenverlauf auch ein besonders bevorzugter Referenz-Oberflächenverlauf.
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Da während eines ordnungsgemäßen Laufs der Faserstoffbahn deren Oberfläche in einer definierten oder definierbaren Weise zu der Oberfläche der Bespannung verläuft (typischerweise weisen die beiden Oberflächen etwa einen Abstand entsprechend der Dicke der Faserstoffbahn zueinander auf), lässt sich durch Auswerten der beiden spezifischen Oberflächenverläufe eine Abweichung des Bahnlaufs von einem normalen Bahnlauf zuverlässig erkennen, insbesondere anhand eines ersten spezifischen Oberflächenverlaufs, der nicht mehr in der definierten oder definierbaren Weise zum zweiten spezifischen Oberflächenverlauf verläuft. Beispielsweise kann ein „Absatz“ zwischen beiden Oberflächenverläufe auf einen Bahnlauffehler hindeuten und daher vorteilhaft für eine Auswertung und das Erzeugen des Kontrollsignals verwendet werden.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, wurde es als vorteilhaft erkannt, die „Ebenen“ Bespannung und Faserstoffbahn zueinander aufzunehmen und zu bewerten. Löst sich dann zum Beispiel die Faserstoffbahn während des Betriebs der Maschine von der jeweiligen Bespannung, insbesondere dem Filz, ab, so kann vorzugsweise diese Abweichung (also etwa ein zusätzlicher Abstand) zur Bespannung mit einem Absolutwert im Bereich von hundertstel Millimeter ausgegeben werden.
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Es ist daher bevorzugt, dass das Kontrollsignal einen Abstand, etwa einen minimalen, maximalen und/oder durchschnittlichen Abstand, zwischen dem ersten und zweiten spezifischen Oberflächenverlauf aufweist, insbesondere einen Absolutwert davon.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass wiederholt, insbesondere periodisch wiederholt, ein zweiter spezifischer Oberflächenverlauf jeweils an derselben Position relativ zur Maschine mit dem ersten oder zweiten Sensor ermittelt wird und/oder das Kontrollsignal basierend auf dem ermittelten zweiten spezifischen Oberflächenverlauf laufend aktualisiert wird.
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Wenn der erste und der zweite spezifische Oberflächenverlauf beide mit dem ersten Sensor ermittelt werden, lässt sich das Verfahren besonders effizient durchführen. Daher ist es bevorzugt, beide spezifische Oberflächenverläufe mit dem ersten Sensor zu ermitteln.
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Der zweite Sensor kann beispielsweise in Software, in Hardware oder einer Kombination von beidem realisiert sein. Der zweite Sensor kann vorzugsweise identisch zu dem ersten Sensor sein.
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Vorzugsweise wird der erste und/oder zweite spezifische Oberflächenverlauf an einer Position in der Maschine, insbesondere der Pressenpartie, ermittelt, an der die Faserstoffbahn zumindest zeitweise (und insbesondere zumindest während die Faserstoffbahn an der besagten Position ist) und/oder zumindest bereichsweise (und insbesondere zumindest dort wo sie an der besagten Position ist) von zumindest einer, vorzugsweise genau einer, Bespannung (von der vorteilhafterweise dann auch der zweite spezifische Oberflächenverlauf ermittelt wird) getragen und/oder bewegt wird.
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Der zweite spezifische Oberflächenverlauf kann beispielsweise durch das Bestimmen von Koordinaten einzelner Punkte des jeweiligen Oberflächenverlaufs der Bespannung ermittelt werden. Dabei werden vorzugsweise die Koordinaten von zumindest zwei Punkten des Oberflächenverlaufs ermittelt. Die Koordinaten der einzelnen Punkte können beispielsweise in Bezug auf ein definiertes oder definierbares Koordinatensystem angegeben und/oder können in dieses Koordinatensystem transformiert werden. Dadurch können jedenfalls deren relative Bezüge zueinander bekannt sein und optional ausgewertet werden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um dasselbe Koordinatensystem, in Bezug auf welches auch die Daten des ersten spezifischen Oberflächenverlaufs angegeben und/oder transformiert worden sind.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste und zweite spezifische Oberflächenverlauf beide mittels des ersten Sensors, vorzugsweise in einem gemeinsamen Arbeitsgang, ermittelt werden.
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Dadurch kann die Ermittlung der spezifischen Oberflächenverläufe besonders effizient realisiert werden.
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Vorzugsweise wird dabei unter einem gemeinsamen Arbeitsgang verstanden, dass sich die Ermittlung des ersten spezifischen Oberflächenverlaufs zeitlich nahtlos an die Ermittlung des zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs anschließt oder umgekehrt und/oder sich die Ermittlungen der beiden spezifischen Oberflächenverläufe zeitlich zumindest teilweise überlappen und/oder alle oder einzelne Teilschritte der Ermittlung teilen.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Erzeugen des Kontrollsignals aufweist, dass der erste spezifische Oberflächenverlauf und/oder der Referenz-Oberflächenverlauf, insbesondere der zweite spezifische Oberflächenverlauf, einem, vorzugsweise von der Recheneinheit aufgewiesenen, Künstlichen-Intelligenz-Modul zugeführt wird oder werden und mittels diesem ein bestehender Bahnlauffehler anhand der zugeführten Oberflächenverläufe erkannt und/oder klassifiziert wird, und das Kontrollsignal ein Ergebnis der Erkennung und/oder Klassifizierung repräsentiert,
wobei vorzugsweise das Künstliche-Intelligenz-Modul wenigstens ein trainiertes Datenmodell für das maschinelle Lernen aufweist, und wobei mittels des Datenmodells für das maschinelle Lernen anhand der zugeführten und mit dem Datenmodell für das maschinelle Lernen verarbeiteten Oberflächenverläufe ein bestehender Bahnlauffehler erkannt und/oder klassifiziert wird,
wobei vorzugsweise das Datenmodell für das maschinelle Lernen anhand einer Vielzahl von Merkmals-Vektoren und mit diesen assoziierten Wahrheits-Vektoren trainiert wurde, und insbesondere die Merkmals-Vektoren jeweils erste spezifische Oberflächenverläufe und/oder Referenz-Oberflächenverläufe und die assoziierten Wahrheits-Vektoren die den jeweiligen Oberflächenverläufen zugewiesenen Beurteilungs- und/oder Klassifizierungs-Daten aufweisen oder darstellen.
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Das Auswerten des Oberflächenverlaufs oder der Oberflächenverläufe mittels einer künstlichen Intelligenz (KI) wurde als besonders zuverlässige Möglichkeit erkannt, einen Bahnlauffehler anhand der der künstlichen Intelligenz zugeführten Sensor-Daten zu erkennen.
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Vorzugsweise werden dann die Position der einzelnen Pixel auf der Faserstoffbahnoberfläche (also die Daten des ersten spezifischen Oberflächenverlaufs) und/oder die des Referenz-Oberflächenverlaufs durch die Kl verarbeitet und anhand der Fehleralgorithmen in einer Klassifizierungsbewertung einem Fehlertyp zugeordnet. Mit anderen Worten, kann die künstliche Intelligenz anhand des aus den jeweiligen Bahnlauffehler resultierenden Messsignals durch eine Fehlerklassifizierung den erkannten Fehler klassifizieren.
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Vorzugsweise werden dem Künstlichen-Intelligenz-Modul die ungefilterten Sensordaten zugeführt. Vorzugsweise werden die spezifischen Oberflächenverläufe immer paarweise dem Künstlichen-Intelligenz-Modul zugeführt und/oder dieses verarbeitet diese immer paarweise, also immer ein erster spezifischer Oberflächenverlauf und ein zugehöriger Referenz-Oberflächenverlauf.
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Der Einsatz des Künstlichen-Intelligenz-Moduls kann auch deshalb besonders bevorzugt sein, da sich auf diese Weise auch Abweichungen eines Bahnlaufs von einem normalen Zustand erkennen lassen können, die zuvor nicht explizit als unzulässige Abweichung definiert wurden. Dadurch kann das Modul vorzugsweise zu einer Erkennung von vielen verschiedenen Bahnlauffehlern dienen.
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In einer Ausführungsform weist das Künstliche-Intelligenz-Modul einen Entscheidungsbaum oder ein neuronales Netz auf, oder ist darauf gerichtet. Beispielsweise ist das trainierte Datenmodell für das maschinelle Lernen entsprechend gestaltet.
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Indem ein trainiertes Datenmodell für das maschinelle Lernen eingesetzt wird, kann besonders einfach und dennoch zuverlässig der Lauf der Faserstoffbahn beurteilt und ein Bahnlauffehler erkannt und klassifiziert werden. Dabei genügt vorteilhafterweise die Eingabe des oder der ermittelten Oberflächenverläufe in das trainierte Datenmodell für das maschinelle Lernen, um nach einer Datenverarbeitung ein Ergebnis hinsichtlich des Vorliegens eines Bahnlauffehlers und/oder dessen Klassifizierung zu erhalten.
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Dazu kann das trainierte Datenmodell für das maschinelle Lernen anhand einer Vielzahl von Merkmals-Vektoren und zugehörigen Wahrheits-Vektoren trainiert worden sein. Ein Merkmals-Vektor weist dabei beispielsweise jeweils die Daten eines Paares von einem ersten spezifischen Oberflächenverlauf und einem zugehörigen Referenz-Oberflächenverlauf auf. Es kann sich dabei um real gemessene oder synthetisch erzeugte Oberflächen-Verläufe handeln. Es könnten Oberflächenverläufe sein, wie sie beim Betrieb der Maschine ermittelt werden können, also etwa erste zweite spezifische Oberflächenverläufe. Der jeweils zugehörige Wahrheitsvektor weist dann beispielsweise mit diesen Oberflächenverläufen assoziierten Bewertungs- und/oder Klassifizierung-Daten auf oder repräsentiert diese. Diese Bewertungs- und/oder Klassifizierung-Daten können von einem menschlichen Betrachter im Lichte der Oberflächenverläufe erstellt worden sein.
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Das Datenmodell für das maschinelle Lernen „lernt“ damit während des Trainings eine Beziehung zwischen exemplarischen Oberflächenverläufen und den jeweils assoziierten Bewertungs- und/oder Klassifizierungs-Daten. So kann das Datenmodell im trainierten Zustand anhand der bloßen Eingabe von Daten von Oberflächenverläufen (also etwa von dem ersten spezifischen Oberflächenverlauf und/oder von dem Referenz-Oberflächenverlauf wie dem zweiten spezifischen Oberflächenverlauf) passenden Beurteilungen und/oder Klassifizierungen des Bahnlaufs aufgrund seiner während des Trainings erworbenen „Erfahrung“ ausgeben.
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Speziell anhand der beim Betrieb der Maschine ermittelten spezifischen Oberflächenverläufe beurteilt und klassifiziert das Künstliche-Intelligenz-Modul also den Lauf der Faserstoffbahn. Dazu können der ermittelte erste und zweite spezifische Oberflächenverlauf einen Eingangsvektor bilden, der dem trainierten Datenmodell für das maschinelle Lernen zugeführt wird. Das trainierte Datenmodell für das maschinelle Lernen ermittelt daraufhin die Beurteilung und/oder Klassifizierung des Bahnlaufs.
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Vorzugsweise erfolgt das Training dabei anhand von früher ermittelten Oberflächenverläufen (also etwa von ersten spezifischen Oberflächenverläufen und/oder von Referenz-Oberflächenverläufen wie zweiten spezifischen Oberflächenverläufen), die jeweils als Merkmals-Vektor verwendet werden, und einer durch einen Menschen vorgenommenen Bewertung und/oder Klassifizierung des Bahnlaufs, die jeweils als assoziierte Wahrheits-Vektoren verwendet werden. Dadurch kann das Datenmodell für das maschinelle Lernen laufend verbessert werden, um genauer und noch zuverlässiger den Lauf einer Faserstoffbahn beurteilen und einen etwaigen Bahnlauffehler erkennen und/oder klassifizieren zu können.
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Das Künstliche-Intelligenz-Modul kann beispielsweise in Software, in Hardware oder einer Kombination von beidem realisiert sein.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass ein erkannter Bahnlauffehler klassifiziert wird anhand einer oder mehrerer Klassen von Bahnlauffehlern, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Klassen aufweisend die Klassen:
- - K1: Blasenbildung zwischen einer Bespannung und der Faserstoffbahn vor einem Pressnip;
- - K2: Fehlende Haftung der Faserstoffbahn und einer Bespannung, insbesondere im Randbereich der Faserstoffbahn;
- - K3: Randfehler der Faserstoffbahn, wie Randeinrisse, lose Ränder, umgelegter Rand und/oder Falten; und/oder
- - K4: Unruhiger Lauf der Faserstoffbahn und/oder bereichsweises Abheben der Faserstoffbahn von einer Bespannung, insbesondere in Form von Falten.
- - K5: Verspannung der Papierbahn durch unangepasste Züge (Antriebsrelationsgeschwindigkeit) in Form von querlaufenden Mikrofalten und einer unruhigen Bahnoberfläche
- - K6: Ein Abriss der Papierbahn bzw. Bahnstau vor einem Nip
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Eine Klassifizierung ermöglicht es, dass eine zielgerichtete Aktion auf einen erkannten Bahnlauffehler hin durchführbar ist. Beispielsweise kann dazu in Abhängigkeit des Kontrollsignals eine für die jeweilige Klassifizierung vorgegebene Aktion ausgeführt werden. Dies ermöglicht eine zuverlässige Behebung des Fehlers.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste und/oder zweite Sensor jeweils einen optischen, vorzugsweise ein- oder zweidimensionalen, Abstandssensor, insbesondere einen Triangulationssensor, aufweist oder darstellt, der vorzugsweise eine Abstandsauflösung von 1/100 mm oder besser und/oder eine Messfrequenz von zwischen 200 und 4000 Bilder / Sekunde aufweist.
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Durch die Installation von optischen Sensoren, welche insbesondere einen Randbereich der Faserstoffbahn und/oder einen Randbereich der Bespannung innerhalb der Pressenpartie überwachen, kann ein Problem des Papierbahnlaufs besonders zeitnah und zuverlässig identifiziert werden. Außerdem arbeiten optische Sensoren berührungsfrei.
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Vorzugsweise ermittelt der erste und/oder zweite Sensor kontinuierlich die spezifischen Oberflächenverläufe. Dadurch können Änderungen des Bahnlaufs der Faserstoffahn nahezu in Echtzeit erkannt werden.
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Der erste und/oder zweite Sensor ist vorzugsweise jeweils ein optischer, insbesondere zweidimensionaler, Triangulationssensor. Der Triangulationssensor kann vorzugsweise einen Laser, eine Linienoptik, eine Empfangsoptik und/oder einen Bildwandler, wie einen CCD-Sensor, einen CMOS-Sensor oder einen optischen Positionssensor, aufweisen.
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Ein Triangulationssensor ist besonders bevorzugt, da mit diesem die Abstände und/oder Positionsdaten für einzelne Oberflächenpunkte der Faserstoffbahn und/oder der Bespannung besonders genau und zudem schnell ermittelt werden können. Die Daten können dabei vorzugsweise genutzt werden, die Koordinaten der einzelnen Punkte des ersten spezifischen Oberflächenverlaufs und des Referenz-Oberflächenverlaufs in einem definierten oder definierbaren Koordinatensystem anzugeben, vor allem in einem gemeinsamen Koordinatensystem.
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Beispielsweise kann bei einem exemplarischen optischen 2D-Triangulationssensor in an sich bekannter Weise mittels des Lasers und der Linienoptik eine Laserlinie auf eine Oberfläche (zum Beispiel von Faserstoffbahn und/oder Bespannung) projiziert und zumindest ein Teil der Linie mittels der Empfangsoptik auf den Bildwandler abgebildet werden. Der Betrachtungswinkel ist dabei vorzugsweise ein spitzer Winkel. Der Winkel zwischen Laser und Bildwandler und/oder deren Positionen sind vorzugsweise bekannt. Durch eine Auswertung des Bildwandlers kann für einzelne Punkte der projizierten Laserlinie ihr Abstand zu dem Sensor und die Position auf der Linie ermittelt werden.
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Eine Abstandsauflösung von 1/100 mm oder besser ermöglicht es dabei, auch kleine Abweichungen feststellen zu können und Bahnlauffehler frühzeitig zu erkennen.
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Eine entsprechend gewählte Messfrequenz ermöglicht es auch bei typischen Bahnlaufgeschwindigkeiten von beispielsweise 2 km/min eine im Prinzip statische Aufnahmesituation für die Ermittlung der spezifischen Oberflächenverläufe zu haben.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Ermitteln des ersten und/oder zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs mittels des ersten und/oder zweiten Sensors aufweist, mittels des jeweiligen Sensors einen Laserstrahl, insbesondere unter einem schrägen Winkel und/oder aus einer Entfernung von zwischen 500 mm und 800 mm zum Rand der Faserstoffbahn, auf die Faserstoffbahn und/oder die Bespannung zu projizieren und für zumindest einen Punkt, vorzugsweise für eine Vielzahl von Punkten, des projizierten Laserstrahls jeweils deren Positionskoordinaten in einem definierten oder definierbaren Koordinatensystem und/oder deren Abstand zu dem Sensor und/oder einem definierten oder definierbaren Referenzpunkt zu bestimmen, insbesondere mittels Triangulation.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der projizierte Laserstrahl sowohl auf einer Oberfläche der Faserstoffbahn als auch auf einer Oberfläche der Bespannung verläuft. Dann kann für zumindest einen Abschnitt des Laserstrahls, welcher Abschnitt sowohl zumindest einen Teilabschnitt des Laserstrahls auf der Faserstoffbahn als auch zumindest einen Teilabschnitt des Laserstrahls auf der Bespannung aufweist, für einzelne Punkte sowohl des einen als auch des anderen Teilabschnitts die Positionskoordinaten und/oder Abstände bestimmt und somit die ersten und zweiten spezifischen Oberflächenverläufe ermittelt werden. Außerdem ist dann der erste Sensor vorzugsweise ein Triangulationssensor. Beispielsweise kann dazu ein Bildgeber des Triangulationssensors beide Teilabschnitte, vorzugsweise zeitgleich, erfassen. Somit ist es vorteilhafter Weise besonders einfach möglich, dass in einem Arbeitsgang beide spezifischen Oberflächenverläufe ermittelt werden.
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Dabei sind vorzugsweise unter der Vielzahl von Punkten zumindest zwei, vorzugsweise mehr als zwei, Oberflächenpunkte der Faserstoffbahn und/oder zumindest zwei, vorzugsweise mehr als zwei, Oberflächenpunkte der Bespannung.
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In einer Ausführungsform kann das Ermitteln des ersten und/oder zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs aufweisen, ein Lichtschnitt des jeweiligen Oberflächenbereichs von Faserstoffbahn und/oder Bespannung durchzuführen. Damit lässt sich ein Höhenprofil von Faserstoffbahn und/oder Bespannung in den jeweiligen Oberflächenbereichen jeweils als ersten und/oder zweiten spezifischen Oberflächenverlauf ermitteln.
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Das Koordinatensystem, innerhalb dessen die Positionskoordinaten ermittelt werden ist vorzugsweise ein zweidimensionales.
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Die Auflösung des optischen Sensor definiert dabei vorzugsweise, wie genau (in Pixel) die Position und Abstand des Laserstrahls auf der jeweiligen Oberfläche ermittelt werden kann.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass mittels des ersten Sensors der erste spezifische Oberflächenverlauf von einem Oberflächenverlauf eines in der Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine nach unten zeigenden Oberflächenbereichs der Faserstoffbahn ermittelt wird.
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Gerade für an der Unterseite der Bespannung hängende Abschnitte der Faserstoffbahn besteht eine größere Gefahr, dass dort ein durch die Schwerkraft vermittelter Bahnlauffehler auftritt. Daher ist es bevorzugt, den ersten spezifischen Oberflächenverlauf von unten aufzunehmen.
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Gleichermaßen kann optional natürlich auch der zweite spezifische Oberflächenverlauf für einen nach unten zeigenden Oberflächenbereich der Bespannung ermittelt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste spezifische Oberflächenverlauf eine Ausdehnung entlang seiner Haupterstreckungsrichtung von mehr als 200 mm, von weniger als 800 mm und/oder von zwischen 200 mm und 800 mm und/oder einen Oberflächenverlauf eines Randbereichs der Faserstoffbahn aufweist.
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Da vor allem im Randbereich ein Bahnlauffehler auftreten kann, ist eine Überwachung des Randbereichs der Faserstoffbahn bevorzugt.
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Im Fall eines Triangulationssensors als ersten Sensor kann es bevorzugt sein, dass die Ausdehnung des ersten spezifischen Oberflächenverlaufs durch einen maximalen Erfassungsbereich des Triangulationssensors, insbesondere entlang der Haupterstreckungsrichtung des ersten spezifischen Oberflächenverlaufs, bestimmt ist. Daher kann die projizierte Laserlinie eine größere Ausdehnung auf der betrachteten Oberfläche der Faserstoffbahn haben. Allerdings wird dann nur ein durch beispielsweise die Eingangsoptik des Sensors festgelegter Abschnitt der Laserlinie von dem Bildwandler erfasst und entlang zumindest eines Teils dieses Abschnitts der erste spezifische Oberflächenverlauf ermittelt.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der zweite spezifische Oberflächenverlauf eine Ausdehnung entlang seiner Haupterstreckungsrichtung von mehr als 10 mm, von weniger als 200 mm und/oder von zwischen 10 mm und 200 mm und/oder einen Oberflächenverlauf eines, insbesondere die Faserstoffbahn seitlich auf Führerseite oder Triebseite der Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine überstehenden, Randbereichs der Bespannung aufweist.
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Im Fall eines Triangulationssensors als Sensor, mit dem der zweite spezifische Oberflächenverlauf ermittelt wird, kann es bevorzugt sein, dass die Ausdehnung des zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs durch einen maximalen Erfassungsbereich des Triangulationssensors, insbesondere entlang der Haupterstreckungsrichtung des zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs, bestimmt ist. Daher kann die projizierte Laserlinie eine größere Ausdehnung auf der betrachteten Oberfläche der Bespannung haben. Allerdings wird dann nur ein durch beispielsweise die Eingangsoptik des Sensors festgelegter Abschnitt der Laserlinie von dem Bildwandler erfasst und entlang zumindest eines Teils dieses Abschnitts der zweite spezifische Oberflächenverlauf ermittelt.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste und/oder zweite spezifische Oberflächenverlauf jeweils eine Haupterstreckungsrichtung aufweist oder aufweisen, die eine Richtungskomponente parallel zur Querrichtung der Maschine und/oder zur Laufrichtung der Maschine aufweist und/oder wobei die Haupterstreckungsrichtungen des ersten und des zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufen.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die spezifischen Oberflächenverläufe schräg zu messen, so dass diese jeweils eine Komponente parallel zur Querrichtung der Maschine und zur Laufrichtung der Maschine aufweisen.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste und/oder zweite spezifische Oberflächenverlauf kontinuierlich und/oder innerhalb der Pressenpartie der Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine, insbesondere vor einem Pressnip der Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine, und/oder bevor die Faserstoffbahn aufgerollt wird ermittelt wird.
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Eine kontinuierliche Ermittlung ermöglicht es, zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten die jeweiligen spezifischen Oberflächenverläufe, insbesondere an einer bestimmten Position innerhalb der Maschine, der bewegten Faserstoffbahn zu ermitteln.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass, vorzugsweise mittels mehrerer erster und/oder zweiter Sensoren, mehrere erste und/oder zweite spezifische Oberflächenverläufe an verschiedenen Stellen innerhalb der Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine, insbesondere der Pressenpartie der Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine, ermittelt werden, und wobei basierend zumindest auf den ermittelten ersten und/oder zweiten spezifischen Oberflächenverläufen das Kontrollsignal mittels der Recheneinheit erzeugt wird.
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Durch mehrere Überwachungspositionen kann ein Bahnlauffehler noch zuverlässiger erkannt und zudem auch sein Entstehungsort besser eingegrenzt werden. Das Kontrollsignal kann insoweit optional einen Maschinenbereich angeben, der ursächlich für den Bahnfehler ist.
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Je schmäler der Überwachungsbereich des Sensors ist, desto besser ist die Auflösung des ermittelten spezifischen Oberflächenverlaufs und desto besser kann ein veränderter Oberflächenverlauf der Faserstoffbahn erkannt werden. Aus diesem Grund wird vorzugsweise vor jedem Pressnip jeweils ein (erster und/oder zweiter) Sensor auf Führerseite und ein (erster und/oder zweiter) Sensor auf Triebseite vorgesehen.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass vor jedem Pressnip zumindest ein erster spezifischer Oberflächenverlauf der Faserstoffbahn ermittelt wird, wobei vor zumindest einem Pressnip ein erster spezifischer Oberflächenverlauf auf Triebseite der Faserstoffbahn und ein erster spezifischer Oberflächenverlauf auf Führerseite der Faserstoffbahn ermittelt wird und/oder wobei die mehreren ersten spezifischen Oberflächenverläufe der Faserstoffbahn zumindest teilweise vor verschiedenen Pressnips der Pressenpartie ermittelt werden.
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Die Position der Sensoren sind vorzugsweise vor jedem Pressnip zu positionieren, da dadurch sowohl ein in den Pressnip laufender Faserstoffbahn-Lauffehler wie insbesondere ein Randfehler oder eine Blase, als auch ein durch den Pressnip verursachter Lauffehler, wie insbesondere ein Randfehler oder eine Blase, identifiziert werden kann.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste und/oder zweite Sensor jeweils außerhalb der Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine und/oder an einer Stuhlung befestigt ist oder sind.
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Die Sensoren müssen nicht innerhalb des Arbeitsbereichs der Maschine vorgesehen sein. Dadurch ist das Verfahren auch bei begrenzten Platzverhältnissen einsetzbar.
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Um den Sensor bestmöglich zu schützen, wird dieser vorzugsweise außerhalb der Maschine und/oder an der Stuhlung befestigt.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner aufweist, dass das Kontrollsignal auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgegeben wird, und wobei vorzugsweise das Kontrollsignal eine Handlungsempfehlung aufweist oder repräsentiert.
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Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann beispielsweise eine Anzeigevorrichtung wie ein Monitor oder eine Augmented-Reality-Brille sein.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Verfahren aufweist, dass, vorzugsweise mittels der Recheneinheit, basierend zumindest auf den Daten des zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs und den Daten eines historischen, insbesondere zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten, zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs ein Höhenunterschied zwischen den beiden zweiten spezifischen Oberflächenverläufen ermittelt wird und für den Fall, dass der Absolutwert des Höhenunterschieds einen definierten oder definierbaren Schwellenwert überschreitet, ein Warnsignal erzeugt wird, das vorzugsweise eine Empfehlung zum Wechsel der Bespannung der Maschine und/oder den Wert des Höhenunterschieds repräsentiert.
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Die Erfinder haben insoweit erkannt, dass sich die Wahrscheinlichkeit ungünstiger Maschinenparameter erhöht, wenn die Bespannung, insbesondere in Form eines Filzes, aufgrund Verschleißes mit der Zeit dünner wird. Um diesen Umstand bei der Fehlererkennung berücksichtigen zu können und vor allem, um einen Riss der Bespannung zu vermeiden, bieten historische Daten des zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs eine besonders gute und sehr einfach zu implementierende Möglichkeit, den aktuellen Zustand der Bespannung zu beurteilen.
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Vor allem bietet die vorgeschlagene Art der Überwachung die Möglichkeit, die Dicke der Bespannung im laufenden Betrieb der Maschine zu beurteilen. Außerdem kann der Zustand der Bespannung auch bei Sortenwechseln der Faserstoffbahn und den damit einhergehend variablen Produktionsbedingungen überwacht werden.
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Der Höhenunterschied kann beispielsweise ein mittlerer Höhenunterschied zwischen den beiden Oberflächenverläufen sein oder ein an einem bestimmten Punkt des zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs gemessenen Höhenunterschied.
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Der Schwellenwert kann beispielsweise 1 mm oder mehr, 10 mm oder weniger und/oder zwischen 1 mm und 10 mm sein.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Erkennung eines Verschleißzustandes einer in einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine zum zumindest zeitweisen, abschnittsweisen und/oder bereichsweisen Tragen und/oder Bewegen einer in der Maschine bewegten Faserstoffbahn eingesetzten Bespannung, wie ein Sieb, ein Gitter und/oder ein Filz,
wobei mittels zumindest eines dritten Sensors zumindest ein Oberflächenverlauf zumindest eines Bereichs der Bespannung als dritter spezifischer Oberflächenverlauf ermittelt wird, und
wobei mittels einer Rechenvorrichtung basierend zumindest auf dem ermittelten dritten spezifischen Oberflächenverlauf ein Warnsignal erzeugt wird, das indikativ ist für den Verschleißzustand der Bespannung,
wobei, vorzugsweise mittels der Rechenvorrichtung, (a) basierend zumindest auf den Daten des dritten spezifischen Oberflächenverlaufs und den Daten eines historischen, insbesondere zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten, dritten spezifischen Oberflächenverlaufs ein Höhenunterschied zwischen den beiden dritten spezifischen Oberflächenverläufen ermittelt wird und/oder (b) für den Fall, dass der Absolutwert des Höhenunterschieds einen definierten oder definierbaren Schwellenwert überschreitet, das Warnsignal erzeugt wird, das vorzugsweise eine Empfehlung zum Wechsel der Bespannung der Maschine und/oder den Wert des Höhenunterschieds repräsentiert, vorgeschlagen wird.
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Die Erfinder haben insoweit erkannt, dass die isolierte Überwachung des Höhenunterschieds für die Beurteilung der Maschinenparameter vorteilhaft ist. Die gerade beschriebenen Vorteile der Überwachung des Höhenunterschieds gelten hier ganz entsprechend auch.
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Für den dritten Sensor gilt alles zuvor zu dem für die Ermittlung des zweiten spezifischen Oberflächenverlaufs eingesetzten ersten und/oder zweiten Sensor Gesagte ganz entsprechend, soweit nicht aus dem Zusammenhang etwas anderes ersichtlich ist. Alle diesbezüglich diskutierten Merkmale können auch für den dritten Sensor einzeln und in beliebiger Kombination vorgesehen sein.
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Insbesondere können auch zum Ermitteln des zweiten bzw. dritten spezifischen Oberflächenverlaufs wieder eine Mehrzahl von zweiten Sensoren und/oder dritten Sensoren vorgesehen sein, wodurch insbesondere auch wieder eine Messung eines kompletten Querprofils des Oberflächenverlaufs der Bespannung einfach möglich wird.
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Für den dritten spezifischen Oberflächenverlauf gilt alles zuvor zu dem zweiten spezifischen Oberflächenverlauf Gesagte ganz entsprechend, soweit nicht aus dem Zusammenhang etwas anderes ersichtlich ist. Alle diesbezüglich diskutierten Merkmale können auch für den dritten spezifischen Oberflächenverlauf einzeln und in beliebiger Kombination vorgesehen sein.
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Für die Rechenvorrichtung gilt alles zuvor zu der Recheneinheit im Zusammenhang mit dem zweiten spezifischen Oberflächenverlauf Gesagte ganz entsprechend, soweit nicht aus dem Zusammenhang etwas anderes ersichtlich ist. Alle diesbezüglich diskutierten Merkmale können auch für die Rechenvorrichtung einzeln und in beliebiger Kombination vorgesehen sein.
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Für das Warnsignal gilt alles zuvor zu dem Kontrollsignal Gesagte ganz entsprechend, soweit nicht aus dem Zusammenhang etwas anderes ersichtlich ist.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Regelung einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine zur Vermeidung, Reduzierung und/oder Behebung eines Bahnlauffehlers einer in der Maschine bewegten Faserstoffbahn, das Verfahren aufweisend:
- - Überwachen einer in der Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine bewegten Faserstoffbahn hinsichtlich des Auftretens eines Bahnlauffehlers, mittels eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung; und
- - Zuführen des während der Überwachung erzeugten Kontrollsignals zu einer Regeleinrichtung, wobei, wenn das Kontrollsignal das zumindest bereichsweise Bestehen eines Bahnlauffehlers der Faserstoffbahn anzeigt, die Regeleinrichtung in Abhängigkeit des Kontrollsignals, insbesondere in Abhängigkeit des klassifizierten Bahnfehlers, die Maschine, insbesondere (a) die Pressenpartie, (b) zumindest einen der Pressenpartie vorgelagerten Produktionsprozess und/oder (c) zumindest einen Parameter der Maschine, solange, vorzugsweise innerhalb eines definierten oder definierbaren Verstellbereichs und/oder unter Einbeziehung von definierten oder definierbaren Qualitäts- und/oder Prozessparametern, anpasst, bis das Kontrollsignal nicht mehr das Bestehen eines Bahnlauffehlers anzeigt, vorgeschlagen wird.
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Die Erfinder haben insoweit erkannt, dass auf einen aufgetretenen und erkannten Bahnlauffehler hin das Kontrollsignal besonders gut dazu geeignet ist, darauf gestützt eine Regelung zu realisieren, um die Maschine wieder in einen optimierten Einstellungsbereich zu bringen und damit den Lauf der Faserstoffbahn wieder zu normalisieren. Dies kann vorteilhafterweise vollkommen autonom und ohne Zutun eines menschlichen Bedieners erfolgen. Es werden dazu vorzugsweise Parameter der Maschine und/oder der Pressenbereich angepasst.
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Wird folglich beispielsweise ein instabiler Bahnlauf innerhalb der Pressenpartie erkannt, kann automatisiert mit definierten oder definierbaren Maßnahmen dagegen gesteuert werden, bis der Bahnlauf wieder stabil und der Bahnlauffehler beseitigt ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, kann durch eine solche Regelung die Pressenpartie und der vorgelagerte Produktionsprozess verstellt, bis die Bahnüberwachung wieder einen konstanten Normalzustand der Faserstoffbahn misst. Auch kann diese Regellogik optional auf Parameter, welche sich im Prozess vor der Pressenpartie befinden, zugreifen.
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Dadurch wird die Sicherheit beim Betrieb der Maschine erhöht und die Qualität der Faserstoffbahn verbessert.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung bei einem Kontrollsignal, das einen Bahnlauffehler gemäß einer bestimmten Klasse repräsentiert, in Abhängigkeit der Fehlerklasse einen oder mehreren der folgenden Anpassungen an der Maschine vornimmt, vorzugsweise in der jeweiligen Reihenfolge:
- (a) Bei Fehlerklasse K1: Konditionierung der Bespannung, insbesondere des Filzes, (ND/HD Spritzrohre/Rohrsauger), Linienlastverstellung, Lastverteilung Antriebe, Vakuum Trennsauger / SFLW / Pick-up Zonen und/oder Mahlung;
- (b) Bei Fehlerklasse K2: Vakuum Randzone Trennsauger / SFLW, Randbelastung NipcoFlex, Relationsgeschwindigkeit Antriebe, Randabsaugung der Bespannung, insbesondere des Filzes, und Randspritzer, Konditionierung der Bespannung, insbesondere des Filzes, (ND/HD Spritzrohre/Rohrsauger), Linienlastverstellung;
- (c) Bei Fehlerklasse K3: Druck Saumspritze, Vakuum TrimGuard, Vakuum Randzone Trennsauger / SFLW, Randabsaugung der Bespannung, insbesondere des Filzes, und Randspritzer, Konditionierung der Bespannung, insbesondere des Filzes, (ND/HD Spritzrohre/Rohrsauger); und/oder
- (d) Bei Fehlerklasse K4: Relationsgeschwindigkeit Antriebe, Vakuum Trennsauger / SFLW / Pick-up Zonen, Linienlastverstellung, Dampfmenge & Temperatur Dampfblaskasten, Spannungen der Bespannung, insbesondere des Filzes, MD/CD Verhältnis, Lippenöffnung, Wassermenge zum D-Teil.
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Für ein Kontrollsignal, das eine Fehlerklasse repräsentiert, können somit ganz gezielt verschiedene Parameter oder Eigenschaften der Maschine angepasst werden. Dies ermöglicht es, besonders zielgerichtet den Herstellungsprozess zu optimieren und damit den Bahnlauf wieder zu normalisieren.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass für den Fall, dass innerhalb eines definierten oder definierbaren Zeitraums das Anpassen der Maschine nicht zu einem Kontrollsignal führt, das nicht mehr das Bestehen eines Bahnlauffehlers anzeigt, mittels der Recheneinheit ein Informationssignal erzeugt und/oder auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgegeben wird, wobei das Informationssignal vorzugsweise eine Empfehlung zum Wechsel der Bespannung der Maschine repräsentiert.
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Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann beispielsweise eine Anzeigevorrichtung wie ein Monitor oder eine Augmented-Reality-Brille sein. Es kann sich hierbei vorzugsweise um dieselben Elemente wie die bereits weiter oben erwähnten Elemente mit gleichem Namen handeln.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem vierten Aspekt dadurch gelöst, dass ein System zum Erkennen eines Bahnlauffehlers einer in einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine während des Betriebs der Maschine bewegten Faserstoffbahn, insbesondere für den Einsatz in einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das System zumindest einen ersten Sensor und zumindest eine Recheneinheit aufweist,
wobei der erste Sensor dazu eingerichtet ist, zumindest einen Oberflächenverlauf zumindest eines Bereichs der Faserstoffbahn als ersten spezifischen Oberflächenverlauf zu ermitteln, und
wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, basierend zumindest auf dem ermittelten ersten spezifischen Oberflächenverlauf ein Kontrollsignal zu erzeugen, das indikativ ist für das zumindest bereichsweise Bestehen eines Bahnlauffehlers der Faserstoffbahn, vorgeschlagen wird.
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Hierbei und für die folgenden Optionen des vierten Aspekts gilt das oben in Bezug auf das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung an den entsprechenden Stellen Gesagte ganz entsprechend, so dass auf die dortigen Ausführungen verwiesen werden kann.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, das Kontrollsignal basierend auch auf Daten zumindest eines Referenz-Oberflächenverlaufs zu erzeugen,
wobei vorzugsweise die Daten des ersten spezifischen Oberflächenverlaufs und die des Referenz-Oberflächenverlaufs in ein gemeinsames Koordinatensystem überführt werden und/oder innerhalb eines solchen vorliegen.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das System zumindest einen zweiten Sensor aufweist, der dazu eingerichtet ist, und/oder wobei der erste Sensor dazu eingerichtet ist, zumindest einen Oberflächenverlauf zumindest eines Bereichs einer während des Betriebs der Maschine die Faserstoffbahn zumindest zeitweise, abschnittsweise und/oder bereichsweise tragenden und/oder bewegenden Bespannung, wie ein Sieb, ein Gitter und/oder ein Filz, als zweiten spezifischen Oberflächenverlauf zu ermitteln und wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, diesen als den zumindest einen Referenz-Oberflächenverlauf zu verwenden.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste Sensor dazu eingerichtet ist, den ersten und zweiten spezifischen Oberflächenverlauf, vorzugsweise in einem gemeinsamen Arbeitsgang, zu ermitteln.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, den ersten spezifischen Oberflächenverlauf und/oder den Referenz-Oberflächenverlauf, insbesondere den zweiten spezifischen Oberflächenverlauf, einem, vorzugsweise von der Recheneinheit aufgewiesenen, Künstlichen-Intelligenz-Modul zuzuführen, und wobei das Künstliche-Intelligenz-Modul dazu eingerichtet ist, einen bestehenden Bahnlauffehler anhand der zugeführten Oberflächenverläufe zu erkennen und/oder zu klassifizieren, und das Kontrollsignal ein Ergebnis der Erkennung und/oder Klassifizierung repräsentiert,
wobei vorzugsweise das Künstliche-Intelligenz-Modul wenigstens ein trainiertes Datenmodell für das maschinelle Lernen aufweist, und wobei mittels des Datenmodells für das maschinelle Lernen anhand der zugeführten und mit dem Datenmodell für das maschinelle Lernen verarbeiteten Oberflächenverläufe ein bestehender Bahnlauffehler erkannt und/oder klassifiziert wird.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste Sensor und/oder der zweite Sensor dazu eingerichtet ist oder sind, jeweils einen Laserstrahl, insbesondere unter einem schrägen Winkel, auf die Faserstoffbahn und/oder die Bespannung zu projizieren und für zumindest einen Punkt, vorzugsweise für eine Vielzahl von Punkten, des projizierten Laserstrahls jeweils deren Positionskoordinaten in einem definierten oder definierbaren Koordinatensystem und/oder deren Abstand zu dem Sensor und/oder einem definierten oder definierbaren Referenzpunkt zu bestimmen, insbesondere mittels Triangulation.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem fünften Aspekt dadurch gelöst, dass eine Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine, innerhalb der beim Betrieb der Maschine eine Faserstoffbahn bewegbar ist, die Maschine aufweisend ein System gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung sowie vorzugsweise eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, auf der das von der Recheneinheit des Systems erzeugte Kontroll-, Warn- und/oder Informationssignal ausgebbar ist, vorgeschlagen wird.
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Hierbei und für die folgenden Optionen des fünften Aspekts gilt das oben in Bezug auf das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung an den entsprechenden Stellen Gesagte ganz entsprechend, so dass auf die dortigen Ausführungen verwiesen werden kann.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste Sensor derart an der Maschine angeordnet ist, dass mit dem Sensor ein Oberflächenverlauf eines in der Maschine nach unten zeigenden Oberflächenbereichs der während des Betriebs der Maschine bewegten Faserstoffbahn erfassbar ist.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste Sensor und/oder der zweite Sensor derart an der Maschine angeordnet ist, dass ein Oberflächenbereich der während des Betriebs der Maschine bewegten Faserstoffbahn vor der Pressenpartie der Maschine, insbesondere vor einem Pressnip der Maschine, und/oder bevor die während des Betriebs der Maschine bewegte Faserstoffbahn aufgerollt wird erfassbar ist.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste und/oder zweite Sensor jeweils an einer Stuhlung außerhalb des Arbeitsbereichs der Maschine und/oder in einem Abstand von zwischen 500 mm und 800 mm zum Rand der während des Betriebs der Maschine bewegten Faserstoffbahn befestigt ist oder sind.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das System mehrere erste und/oder zweite Sensoren aufweist, die dazu eingerichtet sind, mehrere erste und/oder zweite spezifische Oberflächenverläufe an verschiedenen Stellen innerhalb der Maschine, insbesondere der Pressenpartie der Maschine, zu ermitteln, und wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, basierend zumindest auf den ermittelten ersten und/oder zweiten spezifischen Oberflächenverläufen das Kontrollsignal zu erzeugen.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass vor jedem Pressnip der Pressenpartie zumindest ein erster Sensor angeordnet ist, wobei vor zumindest einem Pressnip der Pressenpartie ein erster Sensor auf Triebseite und ein erster Sensor auf Führerseite angeordnet ist und/oder wobei die ersten Sensoren zumindest teilweise vor unterschiedlichen Pressnips der Pressenpartie angeordnet sind.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem sechsten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum Generieren eines Trainings-Datensatzes, der vorzugsweise zum Trainieren des Datenmodells für das maschinelle Lernen, das von dem Künstliche-Intelligenz-Modul in einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder in einem System gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung aufgewiesen ist, verwendet werden kann oder verwendet wird, das Verfahren aufweisend:
- Bereitstellen von ersten spezifischen Oberflächenverläufen einer Faserstoffbahn und von einem oder mehreren zu diesen zugehörigen Referenz-Oberflächenverläufen, wobei vorzugsweise die ersten spezifischen Oberflächenverläufe und/oder Referenz-Oberflächenverläufe in einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ermittelt wurden;
- Erstellen eines Merkmals-Vektors, der einen ersten spezifischen Oberflächenverlauf und einen zugehörigen Referenz-Oberflächenverlauf aufweist;
- Erstellen eines Wahrheits-Vektors, der eine Beurteilung und/oder eine Klassifizierung des ersten spezifischen Oberflächenverlaufs repräsentiert und/oder aufweist; und/oder
- Assoziieren des Merkmals- und des Wahrheits-Vektors miteinander;
- und
- Wiederholen des Vorstehenden für eine Vielzahl von ersten spezifischen Oberflächenverläufen und Referenz-Oberflächenverläufen, um eine Vielzahl von miteinander assoziierten Merkmals- und Wahrheits-Vektoren zu erhalten, die den Trainings-Datensatz darstellen, vorgeschlagen wird.
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Es ist überraschend, dass in besonders zuverlässiger Weise etwa in einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder in einem System gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung eine Beurteilung und/oder Klassifizierung eines ersten spezifischen Oberflächenverlaufs mittels eines Datenmodells für das maschinelle Lernen erhalten werden können, indem das Datenmodell für das maschinelle Lernen auf dem vorgeschlagenen Trainings-Datensatz trainiert wurde.
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Daher bietet der vorgeschlagene Trainings-Datensatz eine bevorzugte Basis, um alle Vorteile, die oben in Bezug auf den ersten bis fünften Aspekt der Erfindung genannt wurden, ausnutzen zu können. Es kann daher auch auf die vorteilhaften Effekte verwiesen werden, die in diesem Zusammenhang dort erörtert wurden.
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem siebenten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum Trainieren eines Datenmodells für das maschinelle Lernen, vorzugsweise zum Trainieren des Datenmodells für das maschinelle Lernen, das von dem Künstliche-Intelligenz-Modul in einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder in einem System gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung aufgewiesen ist, wobei das Verfahren aufweist:
- Bereitstellen eines Trainings-Datensatzes, der eine Vielzahl von miteinander assoziierten Merkmals-Vektoren und Wahrheits-Vektoren aufweist, wobei vorzugsweise der Trainings-Datensatz mittels eines Verfahrens gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung generiert wird oder werden kann;
- Registrieren des Eingangs des Datenmodells für das maschinelle Lernen mit einem Merkmals-Vektor des Trainings-Datensatzes;
- Berechnen des Datenmodells für das maschinelle Lernen vom Eingang zum Ausgang;
- Vergleichen des Ausgangs des Datenmodells für das maschinelle Lernen mit dem mit dem Merkmals-Vektor assoziierten Wahrheits-Vektor und Bestimmen eines Fehler-Vektors zwischen den beiden; und/oder
- Anpassen des Datenmodells für das maschinelle Lernen basierend auf dem bestimmten Fehler-Vektor; und
- Wiederholen des Vorstehenden für alle anderen Merkmals-Vektoren und assoziierten Wahrheits-Vektoren des Trainings-Datensatzes, vorgeschlagen wird.
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Es ist überraschend, dass in besonders zuverlässiger Weise etwa in einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder mit einem System gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung eine Beurteilung und/oder Klassifizierung eines ersten spezifischen Oberflächenverlaufs mittels eines Datenmodells für das maschinelle Lernen erhalten werden können, indem das Datenmodell für das maschinelle Lernen auf die vorgeschlagene Weise trainiert wurde.
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Daher bietet das vorgeschlagene Trainings-Verfahren eine bevorzugte Basis, um alle Vorteile, die oben in Bezug auf den ersten bis fünften Aspekt der Erfindung genannt wurden, ausnutzen zu können. Es kann daher auch auf die vorteilhaften Effekte verwiesen werden, die in diesem Zusammenhang dort erörtert wurden.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen erläutert werden.
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Dabei zeigen:
- 1a eine schematische Aufsicht auf eine von einer Bespannung getragenen Faserstoffbahn und einen Sensor zur Illustration eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung;
- 1b die Darstellung der 1a in einer schematischen Seitenansicht;
- 2a-b Diagramme mit ermittelten spezifischen Oberflächenverläufen;
- 3a eine schematische Darstellung eines Systems gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung in einer ersten Ausführungsform;
- 3b eine schematische Darstellung eines Systems gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform;
- 3c eine schematische Darstellung eines Regelungsverfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung;
- 4a eine schematische Schnittansicht einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung;
- 4b eine vergrößerte Darstellung des in 4a markierten Ausschnitts; und
- 4c eine andere vergrößerte Darstellung des in 4a markierten Ausschnitts.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1a zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Faserstoffbahn 1, die von einer Bespannung 3 in Form eines Filzes getragen wird. Die Faserstoffbahn 1 wird auf diese Weise innerhalb einer (in 1a nicht näher dargestellten) Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine entlang der Bewegungsrichtung bzw. Laufrichtung MD bewegt, indem die Bespannung 3 entsprechend bewegt wird. Senkrecht dazu verläuft die Richtung CD (cross direction) quer zur Maschine. 1b zeigt eine schematische Seitenansicht mit Blickrichtung entlang der Richtung CD auf die Darstellung der 1a.
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Wie in 1a erkennbar ist, steht die Bespannung 3 links und rechts über die Faserstoffbahn 1 hinaus. In einem Bereich 5 steht die Faserstoffbahn 1 von der Bespannung 3 bereichsweise mit einem Abstand D ab, so dass dort ein Bahnlauffehler der Faserstoffbahn 1 in ihrem Randbereich besteht.
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Mittels eines Triangulationssensors 7 wird eine Laserlinie 9a von der Seite und unter einem schrägen Winkel auf einen Oberflächenbereich der Faserstoffbahn 1 und auf einen Oberflächenbereich der Bespannung 3 projiziert. Die Laserlinie verläuft in einer Richtung parallel zur Querrichtung CD, und zwar zumindest abschnittsweise auf der Faserstoffbahn 1 und zumindest abschnittsweise auf der Bespannung 3. Entlang der Linie 9a werden von dem Sensor 7 die Koordinaten von einzelnen Oberflächenpunkten der Faserstoffbahn 1 und der Bespannung 3 ermittelt. Dadurch wird ein Oberflächenverlauf 11 der Faserstoffbahn 1 als ein erster spezifischer Oberflächenverlauf und ein Oberflächenverlauf 13 der Bespannung 3 als ein zweiter spezifischer Oberflächenverlauf ermittelt. Mit anderen Worten, es wird mittels des Sensors 7 ein Höhenprofil entlang der Laserlinie 9a ermittelt, mit Koordinaten in CD-Richtung und in einer dazu (sowie zur Zeichenebene der 1a) senkrecht verlaufenden Z-Richtung.
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Der ermittelte zweite spezifische Oberflächenverlauf stellt dabei ein Referenz-Oberflächenverlauf für den ermittelten ersten spezifischen Oberflächenverlauf dar.
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2a zeigt ein Diagramm mit den ermittelten Oberflächenverläufen 11, 13 entlang der Laserlinie 9a. Genauer gesprochen sind in dem Diagramm die gemessenen Oberflächenpunkte von den beiden spezifischen Oberflächenverläufen 11 und 13 in einem gemeinsamen zweidimensionalen CD-Z-Koordinatensystem dargestellt. Am Übergang zwischen den beiden spezifischen Oberflächenverläufen 11, 13 ist ein kleiner Sprung erkennbar. Die Höhe des Sprungs ist von der Dicke der Faserstoffbahn 1 abhängig. Je nach Abstandsauflösung des Triangulationssensors 7 und Dicke der Faserstoffbahn 1 lässt sich der Sprung unter Umständen aber auch nicht erkennen.
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Wird die die Faserstoffbahn 1 nun kontinuierlich weiter entlang der Richtung MD bewegt, so wird mittels des relativ zur Maschine feststehenden Triangulationssensors 7 zu darauffolgenden Zeitpunkten der Oberflächenverlauf entlang der Laserlinien 9b..9d ermittelt werden. Der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Messungen ist durch die Aufnahmefrequenz des Triangulationssensors 7 bestimmt. Natürlich werden die spezifischen Oberflächenverläufe immer auf derselben Höhe relativ zum Sensor 7 ermittelt. In 1b sind die Positionen, an denen jeweils die ersten und zweiten spezifischen Oberflächenverläufe ermittelt werden, mit einem Pfeil 9a..9d gekennzeichnet.
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Die entlang der Laserlinie 9b ermittelten spezifischen Oberflächenverläufe 11, 13 von Faserstoffbahn 1 und Bespannung 3 sind in einem gemeinsamen Koordinatensystem im Diagramm der 2b dargestellt. Während der zweite spezifische Oberflächenverlauf 13 gleich verläuft wie der für die Laserlinie 9a ermittelte (Diagramm der 2a), ist der erste spezifische Oberflächenverlauf 11 um den Abstand D nach oben verschoben.
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Die ermittelten spezifischen Oberflächenverläufe entlang der Laserlinie 9c wird zu gleichen Messdaten und damit zu einer gleichen Darstellung wie die im Diagramm der 2b dargestellte führen (da sich auch an dieser Stelle die Faserstoffbahn 1 von der Bespannung 3 abhebt). Und die ermittelten spezifischen Oberflächenverläufe entlang der Laserlinie 9d wird zu gleichen Messdaten und damit zu einer gleichen Darstellung wie die im Diagramm der 2a dargestellten führen (da an dieser Stelle die Faserstoffbahn 1 wieder direkt auf der Bespannung 3 aufliegt).
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Wie in 3a dargestellt, werden die mit dem Senor 7 ermittelten Paare von ersten und zweiten spezifischen Oberflächenverläufen 11, 13 einer Recheneinheit 15 zugeführt. Die Recheneinheit 15 weist ein Künstliches-Intelligenz-Modul 17 auf, mit dem die zugeführten Paare von spezifischen Oberflächenverläufe 11, 13 verarbeitet werden.
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Dazu weist das Künstliches-Intelligenz-Modul 17 in bevorzugten Ausführungsformen ein trainiertes Datenmodell für das maschinelle Lernen auf. Dieses wurde anhand einer Vielzahl von Merkmals-Vektoren und zugehörigen Wahrheits-Vektoren trainiert. Ein Merkmals-Vektor weist dabei jeweils die Daten eines Paares von einem ersten und zweiten spezifischen Oberflächenverlauf auf. Beispielsweise könnte ein Merkmals-Vektor Daten wie die in dem Diagramm der 2a oder 2b dargestellten aufweisen. Es kann sich dabei um real gemessene oder synthetisch erzeugte Oberflächen-Verläufe handeln. Der jeweils zugehörige Wahrheitsvektor weist mit diesen spezifischen Oberflächenverläufen assoziierten Bewertungs- und/oder Klassifizierung-Daten auf oder repräsentiert diese. Würden beispielsweise die spezifischen Oberflächenverläufe aus dem Diagramm der 2a als Merkmals-Vektor zum Trainieren dem Datenmodell zugeführt werden, so würde ein zugehöriger, und beispielsweise von einem menschlichen Betrachter erstellter, Wahrheits-Vektor den Oberflächenverlauf der Faserstoffbahn als ordnungsgemäß beurteilen. Würden beispielsweise die spezifischen Oberflächenverläufe aus dem Diagramm der 2b als Merkmals-Vektor zum Trainieren dem Datenmodell zugeführt werden, so würde ein zugehöriger, und beispielsweise von einem menschlichen Betrachter erstellter, Wahrheits-Vektor den Oberflächenverlauf der Faserstoffbahn als fehlerhaft beurteilen und beispielsweise als „Fehlende Haftung der Faserstoffbahn im Randbereich“ klassifizieren.
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Anhand der ermittelten spezifischen Oberflächenverläufe 11, 13 beurteilt und klassifiziert das Modul 17 den Lauf der Faserstoffbahn 1. Dazu bilden die spezifischen Oberflächenverläufe 11, 13 jeweils einen Eingangsvektor, der dem trainierten Datenmodell für das maschinelle Lernen zugeführt wird. Das trainierte Datenmodell für das maschinelle Lernen ermittelt daraufhin die Beurteilung und/oder Klassifizierung des Bahnlaufs. Die Recheneinheit 15 erzeugt anschließend basierend auf dem von dem Modul 17 gelieferten Ergebnis ein Kontrollsignal 19, das ein Ergebnis der Erkennung und/oder Klassifizierung repräsentiert.
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Für die spezifischen Oberflächenverläufe der Laserlinien 9a und 9d würde das erzeugte Kontrollsignal 19 keinen Fehler anzeigen. Für die spezifischen Oberflächenverläufe der Laserlinien 9b und 9b würde das Kontrollsignal 19 hingegen einen Lauffehler der Faserstoffbahn 1 anzeigen. In Abhängigkeit des Kontrollsignals können dann optional weitere Aktionen durchgeführt werden.
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Wie in 3b dargestellt, könnte alternativ zu der beschriebenen Vorgehensweise, der erste und zweite spezifische Oberflächenverlauf auch jeweils mit einem eigenen Sensor ermittelt werden. Dazu könnten zwei Triangulationssensoren 21 und 23 eingesetzt werden, wobei der eine Sensor 21 den ersten spezifischen Oberflächenverlauf 11 und der andere Sensor 23 den zweiten spezifischen Oberflächenverlauf 13 entlang jeweils einer projizierten Laserlinie ermittelt. Der Recheneinheit 15 würden dann von den beiden Sensoren 21, 23 die ersten und zweiten spezifischen Oberflächenverläufe 11, 13 zugeführt werden und diese dann das Kontrollsignal 19 erzeugen.
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Wie in 3c dargestellt, könnte in jedem Fall das von der Recheneinheit 15 erzeugte Kontrollsignal 19 beispielsweise einer Regeleinrichtung 25 zugeführt werden und diese könnte in Abhängigkeit des Kontrollsignals 19 die zu regelnde Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine 27 anpassen. Die daraufhin mit einem oder mehreren Sensoren 29 (wie etwa der Triangulationssensor 7) ermittelten spezifischen Oberflächenverläufe 11, 13 könnten wieder an die Recheneinheit 15 geleitet werden, um ein aktualisiertes Kontrollsignal zu erhalten und um auf diese Weise eine geschlossene Regelschleife zu realisieren.
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4a zeigt eine schematische Schnittansicht einer von einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine 31 aufgewiesenen Pressenpartie 33. In der Pressenpartie 33 sind mehrere Pressnips 35a, 35b zur mechanischen Entwässerung einer durch die Maschine 31 bewegten Faserstoffbahn 37 vorgesehen.
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Die Pressnips 35a, 35b werden jeweils durch zwei gegeneinander angeordnete Presswalzen, die von umlaufenden Bespannungen 39a und 41a bzw. 39b und 41b in Form von Filzen teilweise umschlungen werden, gebildet. Die Faserstoffbahn 37 wird getragen von der oberen Bespannung 39a durch diese zu dem ersten Pressnip 35a bewegt. Kurz vor dem ersten Pressnip 35a wird die untere Bespannung 41a zugeführt, so dass die Faserstoffbahn 37 sandwichartig zwischen den beiden Bespannungen 39a, 41a eingeschlossen durch den Pressnip 35a bewegt und dabei mechanisch entwässert wird. Gleichermaßen wird die Faserstoffbahn 37 getragen von der oberen Bespannung 39b durch diese zu dem zweiten Pressnip 35b geführt. Kurz vor dem zweiten Pressnip 35b wird die untere Bespannung 41b zugeführt, so dass die Faserstoffbahn 37 sandwichartig zwischen den beiden Bespannungen 39b, 41b eingeschlossen durch den Pressnip 35b bewegt und dabei mechanisch weiter entwässert wird.
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Vor den Pressnips 35a und 35b werden jeweils mittels eines Triangulationssensors 43a, 43b Oberflächenverläufe eines Randbereichs der Faserstoffbahn 37 und eines Randbereichs der oberen Bespannung 39a, 39b in einer oben im Detail erläuterten Weise ermittelt. Basierend auf diesen spezifischen Oberflächenverläufen wird von einer (nicht dargestellten) Recheneinheit ein Kontrollsignal erzeugt, das bei Bestehen eines Lauffehlers der Faserstoffbahn 37 eine Fehlerklasse des Lauffehlers anzeigt, also dass beispielsweise die Faserstoffbahn 37 bereichsweise von der Bespannung 39a oder 39b abhebt. Dazu werden die beiden vor jeweils einem Pressnip 35a, 35b ermittelten spezifischen Oberflächenverläufe mittels eines von der Recheneinheit aufgewiesenen Künstlichen-Intelligenz-Moduls ausgewertet und ein etwaiger Bahnlauffehler erkannt und klassifiziert.
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4b zeigt eine vergrößerte Darstellung des in 4a markierten Bereichs vor dem ersten Pressnip 35a. Hier ist besonders gut zu erkennen, dass der Triangulationssensor 43a außerhalb des Arbeitsbereichs der Maschine 1 an einer Stuhlung 45 befestigt ist und unter einem schrägen Winkel und von unten auf die an der Bespannung 39a hängende Faserstoffbahn 37 blickt, ehe die (in der 4b nicht dargestellte) untere Bespannung 41a zugeführt wird. Die Bewegungsrichtung bzw. Laufrichtung der Faserstoffbahn (zusammen mit der oberen Bespannung 39a) ist durch den Pfeil „MD“ (machine direction) und die Querrichtung zur Maschine 1 durch den Pfeil „CD“ (cross direction) angezeigt.
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Auch zu sehen ist der von dem Sensor 43a auf die Faserstoffbahn und Bespannung 39a projizierte Laserstrahl 47. Dieser erstreckt sich zwar entlang der gesamten Breite der Faserstoffbahn 37 und Bespannung 39a. Allerdings wird nur für jeweils einen Teilabschnitt davon der Verlauf der Oberfläche von Faserstoffbahn 37 und Bespannung 39a als spezifische Oberflächenverläufe ermittelt.
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4c zeigt eine andere vergrößerte Darstellung des in 4a markierten Bereichs vor dem ersten Pressnip 35a. Hier ist die Zuführung der unten Bespannung 41a erkennbar.
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Der Triangulationssensor 43a ist in 4c so angeordnet, dass er die Oberfläche der unteren Bespannung 41a abtastet. Auf diese Art und Weise kann er zur Messung des Verschleißes der unteren Bespannung 41a verwendet werden. In einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, den Triangulationssensor 43a so anzuordnen, dass er die obere Bespannung 39a mit der daran hängend transportierten Faserstoffbahn 37, insbesondere den Randbereich der Faserstoffbahn 37 abzutasten. Auf diese Weise kann ein Bahnlauffehler wie z.B. eine Blasenbildung vor dem Einlauf der Faserstoffbahn 37 in den Pressnip 35a erkannt werden. Es kann auch vorteilhaft sein, an dieser oder einer ähnlichen Position sowohl die untere Bespannung 41a als auch die obere Bespannung 39a mit der Faserstoffbahn mittels eines oder mehreren Triangulationssensoren 43a abzutasten.
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Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faserstoffbahn
- 3
- Bespannung
- 5
- Bereich mit Bahnlauffehler
- 7
- Triangulationssensor
- 9a-9d
- Laserlinie
- 11
- Spezifischer Oberflächenverlauf
- 13
- Spezifischer Oberflächenverlauf
- 15
- Recheneinheit
- 17
- Künstliches-Intelligenz-Modul
- 19
- Kontrollsignal
- 21
- Triangulationssensor
- 23
- Triangulationssensor
- 25
- Regeleinrichtung
- 27
- Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine
- 29
- Sensoren
- 31
- Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine
- 33
- Pressenpartie
- 35a, 35b
- Pressnip
- 37
- Faserstoffbahn
- 39a, 39b
- Obere Bespannung
- 41a, 41b
- Untere Bespannung
- 43a, 43b
- Triangulationssensor
- 45
- Stuhlung
- 47
- Laserstrahl
- CD
- Querrichtung zur Maschine
- D
- Abstand
- MD
- Laufrichtung der Maschine
- Z
- Richtung
