FI111176B - Menetelmä, laite ja sen käyttö paperikoneen telan valvomiseksi - Google Patents

Description

111176 MENETELMÄ, LAITE JA SEN KÄYTTÖ PAPERIKONEEN TELAN VALVOMISEKSI.

* 5 Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä ja laite paperikoneen telan valvomiseksi

Paperikoneissa on enenevästi käytetty 1970- luvulta alkaen paperin kalanterointiin pehmeäpintaisia kalanteriteloja, "soft"-kalantereita. Näillä saadaan aikaan parempi-10 laatuista paperia kuin perinteisellä metalli/metalli- kalanteritelaparilla. Kalanteritelan pehmeys saadaan aikaan polymeeripinnoitteella esimerkiksi polyuretaani-, kovakumi-, epoksipinnoitteella.

Pehmeä kalanteritela vaurioituu kuitenkin herkemmin kuin perinteinen kovatela. 15 Kalanteritelojen puristuspaine on hyvin korkea ja telat ovat toiminnan aikana korkeassa lämpötilassa. Vaurioiden estämiseksi telojen toimintaa tarkkaillaan esimerkiksi kosketuksettomalla infrapunalämpömittarilla, joka ilmaisee kalanteritelan pinnan ylikuumenevat kohdat. Kuumeneminen voi johtaa herkän pinnan vaurioitumiseen. Lämpötilan mittaus telanpinnan lähettämän infrapunasäteilyn perusteella 20 paljastaa prosessin häiriön suhteellisen myöhäisessä vaiheessa, eikä telan vaurioitumista mahdollisesti voida enää estää. Telan korjaaminen on kallista eikä korjaus-toimien aikana paperikone tuota mitään.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt epäkohdat. Keksinnön 25 mukaiselle menetelmälle ja laitteelle paperikoneen telan valvomiseksi on tunnusomaiset piirteet esitetty patenttivaatimuksissa. Keksinnön mukaisessa ratkaisus-\ sa telan pintaa tarkkaillaan nopeasti toimivalla olennaisesti näkyvän valon alueen elektronisella kameralla. Keksinnössä käytetyn valon aallonpituusalue on tyyppilli-< sesti n. 400 - 900 nm. Aallonpituusaluetta voidaan tarvittaessa täsmentää johonkin 30 spesifiseen spektrialueeseen, mikäli esimerkiksi häiriöaiheuttajan absorptio- tai heijastusominaisuudet rajoittuvat johonkin tiettyyn alueeseen. Keksinnön mukaisen 2 111176 toiminnan periaate on, että mikrotietokoneen ohjaama elektroninen kamera tallentaa muistiinsa kalanteritelan kirjavan ulkonäön useasta pisteestä telan akselin suunnassa ja häiriötilanteen sattuessa järjestelmä antaa hälytyksen.

5 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa

Kuvio 1 esittää erästä edullista tapaa keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, 10

Kuvio 2 esittää erästä kuvitteellista tummuusjakaumaa telan pinnasta,

Kuvio 3 esittää erästä edullista kameran ripustusta ja lampun sijaintia kameraan nähden sivulta, telan akselin suunnasta.

15

Kuviossa 1 esitetään erästä edullista tapaa, jossa telan (1) pinta valaistaan lampuilla (3,4,5) siten, että kameroille (6,7) saadaan katselukartion (8) alueella mielellään diffuusisti valaistu näkymä telan (1) pinnasta (2).

20 •»

Jokainen kamera (6,7) on varustettu objektiivilla (20), joka fokusoi telan pinnan tummuuden jakautuman kameran sisällä olevalle elektroniselle kuva-anturille (21). Kuva-anturina on edullista käyttää esimerkiksi CCD-tyyppistä (Charge Coupled Device) rividetektoria. Tällaisessa detektorissa on edullisesti esimerkiksi noin 2000 25 kuvaelementtiä, mutta määrä voi olla tilanteesta riippuen esimerkiksi 128-15 000 kappaletta. Tällaisella kuva-anturilla voidaan lukea telan pinnan tummuusjakautuma akselin suuntaisesti pitkin sitä linjaa, johon kamera on kohdistettu.

Kuviossa 2 esitetään kuvitteellista telan pinnan antamaa tummuusjakautumaa. 30 Pystysuuntainen koordinaatti (19) on verrannollinen telan pinnan tummuuteen ja 3 111176 akselinsuuntainen koordinaatti (18) kuvaa telan eri kohtia. Tummuuskäyrässä (17) on kirkkaita (22) ja tummempia (23) kohtia. Esimerkkikuvassamme on 2048 peräkkäistä pistettä. Niiden keskinäinen etäisyysjako telan pinnalla esinetasossa on esimerkiksi 0.5 millimetriä, jos yksi kamera on asetettu katsomaan 1 metrin pituista 5 osuutta telan pinnasta. Telan pyöriessä akselinsa ympäri telanpinnan näennäinen tummuusvaihtelu vähenee ja kontrasti eri pisteiden välillä saa minimiarvonsa, jos detektorille kerätään kussakin vastuksessa valoa vähintään se aika, joka kuluu yhteen telan pyörähdykseen. Esimerkinomaisesti, mikäli telanpinnan ulkokehän pituus olisi 1 metri ja paperiradan nopeus olisi 10 metriä sekunnissa, olisi yhden 10 valotusajan oltava vähintään 100 millisekuntia, jotta telanpinnan jokainen kohta esiintyisi vähintään kerran jokaisessa kuvassa.

Kuviossa 3 esitetään kalanteritelaan (1), vastätelaan (32) ja paperirataan (33) nähden erästä edullista kameran (6) ripustusta sivulta katsottuna, erityisesti 15 kalanteritelan (1) akselin suunnasta. Lamppu (3) on edullista asentaa siten, että kameran suuntaan saadaan diffuusi heijastus (31), eikä kiiltoheijastus (30).

Kamera tallentaa puhtaan, luonnostaan kirjavan, telanpinnan "nimikirjoitus"-kuvan muistiinsa esimerkiksi käyttöhenkilökunnan hyväksynnän perusteella. Hyväksyttävä 20 tummuusprofiili (17) tallennetaan esimerkiksi RAM-, EEPROM- tai FLASH- muistiin.

»·

Kameraprosessori voi päivittää ohjeprofiilin hitaita muutoksia muistiinsa. Tällaisia hitaita muutoksia voi aiheutua esimerkiksi pölyn kerääntymisestä optiikan pintaan, lampun (3) likaantumisesta ja/tai vanhenemisesta.

25 Häiriötilanteessa telan pinnalle voi tulla äkillisesti likaa, joka aiheuttaa puristuspai- « ♦ neen kasvamisen kyseisessä kohdassa. Tämä lika voi olla esimerkiksi päällys- tyslaitteen häiriöstä johtuva pastarantu tms. Tällainen häiriö esiintyy todennäköisim- s.

min sillä alueella, jossa paperin reuna kulkee, mutta se voi esiintyä myös telan keskialueella. Lika näkyy heti kameran intensiteettiprofiilin (17) muutoksina. Kuvios-30 sa 2 näkyy vaalean likapisteen aiheuttama intensiteettihuippu (24) ja tumman lika- 4 111176 alueen intensiteettiminimi (25). Kameran ohjelmoitu prosessori tunnistaa välittömästi tämäntyyppiset häiriöt signaalissa ja se voi antaa hälytyksen (16) esimerkiksi sulkeutuvilla releen kärjillä tai muulla sopivalla tavalla.

5 Kuvion 1 mukaisesti koko telan aluetta seurataan edullisimmin useammilla kameroilla (6,7), jotka on kytketty johtimilla (9,10) erilliseen keskitinlaitteeseen (11), joka antaa tarvittaessa keskitetyn hälytyksen (15). Keskitin (11) voidaan kytkeä (12) myös valvomotietokoneeseen (13) ja sen hälytysjärjestelmään (14). Tietoliikenne voi perustua galvaanisiin johtimiin (RS485, RS232 tms.), optiseen kuituun, infra-10 punalinkkiin tai muuhun vastaavaan. Käyttöhenkilökunta voi kokemuksensa perusteella asettaa ilmoitettavan häiriön suuruudelle rajat (26,27). Häiriön suuruus lasketaan positiivisena tai negatiivisena erona hyväksyttyyn peruskuvaan (17) nähden. Hälytyksen perusteena voidaan käyttää myös tietoa siitä, kuinka monen kuvaelementin alueella häiriö esiintyy (28,29). Herkimmilleen viritettynä laite siis 15 paljastaa 1 metrin tarkastelualueella 0.5 millimetrin levyisen häiriöjäljen. Yllä esitetyt luvut ovat vain esimerkinomaisia, on luonnollista, että laite voidaan asettaa valvomaan myös kapeampaa tai leveämpää vyöhykettä. Käyttöönottoa ja viritystä varten jokaisen kameran tummuusprofiili voidaan pyytää valvomon tietokoneelle.

20 Keksinnön kohteena on lisäksi telan (1), erityisesti pehmeän kalanteritelan pintaa *.

(2) tarkkailevan yhden tai useamman olennaisesti näkyvän valon alueen elektronisen kameran (6,7) käyttö paperikoneen telan (1) valvomiseksi.

Edellä esitetyn mukaisesti olennaisia keksinnölle on, että elektroninen kamera 25 tallentaa muistiinsa ja opettelee automaattisesti tuntemaan oman alueensa kalanteritelan kirjavasta pinnasta. Kamera antaa nopeasti, alle sekunnissa käyttöhenkilökunnalle tiedon siitä, että esimerkiksi puristusnippiin on äkillisesti ilmaantunut pääl-lystepastaa tai muuta kiintoainetta. Hälytyksen perusteella kalanteritelojen välinen puristusnippi voidaan heti avata ja telapinnat voidaan puhdistaa ennenkuin telat 30 vaurioituvat.

5 111176

Keksinnössä hyödynnettävää aallonpituusaluetta voidaan tarvittaessa täsmentää ja määritellä eri tarpeiden mukaan, esimerkiksi johonkin spesifiseen spektrialueeseen. Lisäksi keksinnön mukainen laite sopeutuu halutulla aikavakiolla (esimerkiksi 4 tuntia) lampun tai optiikan likaantumiseen, mutta reagoi heti äkillisiin muutoksiin. 5 Toimintapisteen eli ohjearvon päivitys keskeytyy aina hälytyksen tullessa. Hälytys poistuu häiriön poistuessa. Laite voi kompensoida likaantumista tms. muuttamalla itse omaa valotusaikaansa, mutta antaa käyttäjälle kuitenkin varoituksen. Hälytyksen peruste voidaan määritellä tummuuspoikkeaman suuruuden tai leveyden perusteella.

10

Keksinnön mukaisessa laitteessa voidaan käyttää helposti saatavilla olevia loisteputkia tai vastaavia valonlähteenä. Henkilökunta voi tarkistaa halutessaan laitteen toiminnan asettamalla kameran näkökenttään telan eteen esimerkiksi langanpätkän riippumaan. Tämän tulisi aiheuttaa hälytys sen mukaan miten hälytysrajat on 15 asetettu.

Kameran prosessori varustetaan ns. vahtikoirapiirteellä: prosessorin ohjelma käynnistyy automaattisesti alusta, jos esimerkiksi ulkoinen sähkönsyöttöhäiriö on asettanut ohjelman sekaisin. Käyttäjälle annetaan siitä varoitus. Telan pyörimisen 20 pysähtyminen antaa aina hälytyksen, koska pysähtyneen telan kirjavuus ylittää «# pyörähdyksen ympäri keskiarvoistetun kirjavuuden.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuodot eivät rajoitu edellä esitettyyn vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteis-25 sa.

« .t

Claims (10)

111176

1. Menetelmä paperikoneen telan (1) valvomiseksi, tunnettu siitä, että telan (1), erityisesti pehmeän kalanteritelan pintaa (2) tarkkaillaan yhdellä tai useammalla 5 olennaisesti näkyvän valon alueen, edullisimmin automaattisesti toimivalla elektronisella kameralla (6,7).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikrotietokoneen ohjaama, elektroninen rividetektorityyppinen kamera (6,7) tallentaa muistiinsa 10 kalanteritelan (1) pinnan (2) ulkonäön useasta pisteestä telan akselin suunnassa ja häiriötilanteessa tai vastaavassa muutoksessa, esimerkiksi pinnan (2) tai siihen kohdistuvasta äkillisestä muutoksesta, kameran (6,7) ohjelmoitu prosessori antaa hälytyksen (16).

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att valsens (1) polymer- eller liknande yta (2) belyses med en eller flera lampor (3,4, 5) sä, att för kameran (6, 7) inom blickkonens (8) omrade fäs en företrädesvis 20 väsentligen diffust (31) belyst vy av valsens (1) yta (2).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että telan (1) polymeeri- tai vastaavaa pintaa (2) valaistaan yhdellä tai useammalla lampulla (3,4,5) siten, että kameralle (6,7) saadaan katselukartion (8) alueella mielellään olennaisen diffuusisti (31) valaistu näkymä telan (1) pinnasta (2).

4. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, kännetecknat av att man med kamerans (6, 7) objektiv (20) fokuserar valsens (1) mörkhetsfördelning pa kamerans (6,7) elektroniska bildsensor (21). 25

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kameran (6,7) objektiivilla (20) fokusoidaan telan (1) tummuusjakauma kameran (6,7) elektroniselle kuva-anturille (21).

5. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1 - 4, kännetecknat av att kameran i synnerhet i sä fall att under uppföljningsperioden inte har getts alarm (6, 7) uppdaterar längsamma styrprofilsändringar i sitt minne, tili exempel i ett RAM-, EEPROM- eller FLASH-minne. 30

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, . 25 että kamera (6,7) päivittää ohjeprofiilin hitaita muutoksia muistiinsa, esimerkiksi RAM-, EEPROM- tai FLASH-muistiin, erityisesti mikäli seurantajakson aikana ei ole ollut hälytyksiä. 30 111176

6. Anordning för övervakning av en vals (1) i en pappersmaskin, kännetecknad av att man för övervakning ytan (2) av en vals (1), särskilt en mjuk kalandervals, har anordnat en eller flera väsentligen inom det synliga ljusets omräde automatiskt fungerande elektroniska kameror (6, 7) i riktning av 35 valsens (1) axel. 9 111176

6. Laite paperikoneen telan (1) valvomiseksi, tunnettu siitä, että telan (1), erityisesti pehmeän kalanteritelan pinnan (2) tarkkailemiseksi on telan (1) akselin suuntaisesti järjestetty yksi tai useampi olennaisesti näkyvän valon alueen automaattisesti toimiva elektroninen kamera (6,7). 5

7. Anordning enligt patentkrav 6, kännetecknad av att man för belysning av valsens (1) polymer- eller liknande yta (2) i riktning av valsens axel har anordnat en eller flera lampor (3, 4, 5) som är monterade sa, att för kameran (6, 7) inom blickkonens (8) omrade fas en väsentligen diffust (31) belyst vy av 5 valsens (1) yta (2). *

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että telan (1) polymeeri- tai vastaavan pinnan (2) valaisemiseksi on telan akselin suuntaisesti järjestetty yksi tai useampi lamppu (3,4,5) joka asennettu siten, että kameralle (6,7) saadaan katselu-kartion (8) alueella olennaisen diffuusisti (31) valaistu näkymä telan (1) pinnasta 10 (2).

8. Anordning enligt patentkrav 6 eller 7, kännetecknad av att anordningen bestar av en persondatorstyrd kamera (6, 7) som är försedd med en elektronisk bildsensor (21) och som är av raddetektortyp, av dess larmsystem (16), av en 10 lampa (3, 4, 5), av en koncentrator (11) som vid behov är kopplad till en kontrollrumsdator (13) och till dess larmsystem (14), samt av ett centraliserat larmsystem (15).

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite koostuu elektronisella kuva-anturilla (21) varustetusta mikrotietokone ohjatusta rividetektori-tyyppisestä kamerasta (6,7), sen hälytysjärjestelmästä (16), lampusta (3,4,5), 15 keskitinlaitteesta (11) joka tarvittaessa on kytketty valvomotietokoneeseen (13) ja sen hälytysjärjestelmään (14) sekä keskitetystä hälytysjärjestelmästä (15).

9. Användning av en eller flera, väsentligen inom det synliga ljusets omrade 15 fungerande kameror (6, 7) som övervakar ytan (2) av en vals (1), särskilt en mjuk kalandervals, för övervakning av en vals (1) i en pappersmaskin.

9. Telan (1), erityisesti pehmeän kalanteritelan pintaa (2) tarkkailevan yhden tai useamman olennaisesti näkyvän valon alueen elektronisen kameran (6,7) käyttö 20 paperikoneen telan (1) valvomiseksi. ««

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen kameran (6,7) käyttö telan (1), erityisesti pinnan (2) tai siihen kohdistuvan äkillisestä muutoksesta aihetuvan tummuuspoik-keaman suuruuden ja/tai leveyden valvomiseksi ja siitä hälyttämiseksi. 9 8 111176 $ 1. Förfarande för övervakning av en vals (1) i en pappersmaskin, kännetecknat av att manövervakar ytan (2) av en vals (1), särskilt en mjuk kalandervals, med en eller flera väsentligen inom det synliga ljusets omräde, företrädesvis automatiskt fungerande elektroniska kameror (6,7). 10 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att en persondatorstyrd, elektronisk kamera (6, 7) av raddetektortyp i flera punkter i rikthing av valsens axel lagrar utseendet hos ytan (2) av kalandervalsen (1) i sitt minne och att kamerans (6, 7) programmerade processor vid störning eller motsvarande ändring, tili exempel vid en plötslig ändring som sker pa ytan (2) eller som 15 riktas mot den, ger alarm (16).

10. Användning enligt patentkrav 9 av kameran (6, 7) för att övervaka storleken och/eller bredden av en mörkhetsavvikelse som förekommer hos en vals (1), 20 särskilt pä ytan (2), eller riktas mot den pä grund av en plötslig ändring samt för att ge alarm för den. 25 • * ( » · *