JP3524888B2 - 監視装置 - Google Patents
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Description
る帯状の対象物を監視する監視装置に関するもので、例
えば抄紙機の紙の流れを監視する監視装置に関するもの
である。
的に巡回監視し、運転状況を確認することで、機械の安
定操業を図っている。紙切れが発生したときには、それ
を検知するために、例えば走行紙の表側に配置した赤外
線の照射器と、走行紙の裏側に配置したその検出器とで
構成された紙切れ検知センサを、機械に取付けてある。
紙が切れたときには、検出器が赤外線を検知し、紙が切
れたことを認識できる。このような紙切れ検知センサで
は、切れたことは判っても、それがどのような原因で切
れたかは把握できない。このため、近年では、カメラと
光源を機械周りに取付けて状態を監視すると共に、ビデ
オやディジタルメモリにそれを記録し、断紙時の状態を
再生することが行われている。こうして、操作員は原因
をつかむことができる。しかし、この方法では、紙が切
れた状態を記録した場面を再現するのみで、断紙(紙切
れ)を未然に防ぐことはできなかった。最近では、抄紙
機が高速化の一途をたどっており、生産効率を上げるべ
く断紙等のトラブル発生を最小限に抑えることが重要と
なっている。
えば特開2000−154489号に開示されている。
この方法は、抄紙機内でロールにより走行する紙の紙面
を挟んで一方に光源、他方に複数のカメラをそれぞれ配
設しておき、走行紙を透過した光源からの光を複数のカ
メラで撮影し、走行紙のロールからの剥離点の変動量を
定量的に把握して抄紙機の異常を監視するものである。
近においてミストの多量発生等で撮影環境が悪い場合に
は、上記方法が複数のカメラで走行紙の紙幅全域におけ
る剥離点をモニタリングすることから、全幅における剥
離点の変動量を把握するのが困難となる。また、監視部
分にスペースがあまりない場合には、走行紙の紙面に両
側に監視機材を設置することから、実際に設置するのは
困難である。より鮮明な画像を得られる透過光で監視す
る点では優れるものの、実際的には不都合な点があっ
た。本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであ
り、設置環境が悪くてもより確実に紙の走行異常を検知
して該走行異常を防止する共に、断紙を未然に防止でき
る監視装置を提供することを目的とする。更に、連続的
に流れてくる帯状の対象物の走行異常を防止することを
目的とする。
解決するためになされたものであり、抄紙機の断紙し易
い場所を監視するものである。すなわち、抄紙機内の走
行紙に光源からの光を当てて、その反射光による上記走
行紙を撮影し、その画像を画像処理することにより、上
記走行紙のロールからの剥離点の変動量を定量的に監視
して上記抄紙機の異常を診断する。本発明の具体的な構
成は、抄紙機内でロールにより走行する紙の側端面に光
を当てる発光手段と、上記紙の側端面に反射した上記発
光手段の光を撮影する撮影手段と、該撮影手段の画像を
処理する画像処理手段と、該画像処理手段の処理結果に
基づいて上記紙の上記ロールからの剥離点の変動量を定
量的に監視して上記抄紙機の異常を診断する診断手段と
である。上記発光手段および上記撮影手段は機械側のみ
に設置することができる。
分の撮影環境が悪い場合にも適用できる。この場合に
は、撮影手段の受光窓の汚れを防止する手段を設ける。
また、この場合の発光手段における光源は、メタルハラ
イド光源を用いるのが好適である。
て、異常診断条件を予め設定しておくのが良い。この異
常診断条件が種々の環境条件に影響される場合には、そ
の環境条件の変化に伴って、異常診断条件を変更するこ
とが好ましい。例えば、診断手段において異常を診断す
る条件は、紙の坪量及びドロー量により変更可能にして
おく。
となるように自動制御するように構成するのが最適であ
る。すなわち、上記異常を診断したときにはその結果に
よりドロー量を調整する調整手段を更に備えることで、
紙切れを防ぐ。
枚当たりの重量をいい、ドロー量とは、抄紙機の各部間
の紙匹の張りの程度をいい、抄紙機各セクションの駆動
ロール間の速度差により決まるものである。
施の形態について図面に基づいて説明する。本発明の一
実施形態に係る監視装置を抄紙機に適用した場合につい
て説明する。この場合、監視装置は、抄紙機の運転状況
を監視する。抄紙機は大まかに分けると、ストックイン
レット、金網部(ワイヤパート)、圧搾部(プレスパー
ト)及び乾燥部(ドライパート)からなっており、その
ほかに通常、光沢機(カレンダーパート)及び巻取機
(リールパート)を備えている。一例として長網式抄紙
機の場合について抄紙工程を概説する。精選されたパル
プ液は、ストックインレットから無端状の金網(エンド
レスワイヤ)の上に噴射される。吸水箱(サクションボ
ックス)で脱水されるとともに、隙間(スライス)を通
って、一定の厚さになる。プレスパートでは、プレスロ
ールと共にフェルトが回転しており、水をしぼると同時
に紙の面を平滑にする(紙匹の形成)。その後、乾燥部
で加熱乾燥される。光沢機では、紙面を平滑にして光沢
を出す。最後に、ウェブを巻取機で巻取る。
について説明する。図1に示す本実施形態のプレスパー
トは、1番プレス(1P)から4番プレス(4P)まで
の4段のプレスを有しており、センターロール2、プレ
ストップロール14、プレスボトムロール15、サクシ
ョンロール16及びペーパーロール4が備えられてい
る。これらのロール2、14〜16、4とフェルト17
とにより湿紙1が矢印Aの方向に搬送される。この湿紙
1は、ワイヤパートで形成された紙匹がプレスパートに
移送されたものである。フェルト17は矢印Bの方向に
移動している。なお、センターロール2を洗浄するため
に、その近傍にシャワー(図示省略)が設置されてい
る。プレスパートのセンターロール部においては、湿紙
1がフェルト17から分離され、更に、図2に示すよう
に、湿紙1がセンタロール2の表面から剥離点3で離れ
(剥離)、ぺーパーロール4を介して次工程へと移送さ
れていく。この剥離点3では、湿紙1がフェルト17等
によって支持されていないため(オープンドロー)、断
紙(紙切れ)が最も起こり易い場所になっている。すな
わち、剥離点3の監視は、断紙を防止して安定稼動する
上で重要な要素である。本発明の一実施形態に係る監視
装置は、この剥離点3付近の挙動変化を監視する。ここ
にいう剥離点3は、センターロール2から湿紙1の幅方
向紙端が離れた点をいう。
5を用いて説明する。図3に示すように、監視装置は、
カメラ5、画像処理装置6、モニタTV7、計算機8お
よび光源9を備えている。カメラ5は画像処理装置6と
接続されており、画像処理装置6は、モニタTV7及び
計算機8と接続されている。光源9は、本実施形態では
メタルハライド光源(metal halide lamp)を用いてい
る。このメタルハライド光源は、金属蒸気とハロゲン化
物の解離生成物との混合物中の放電によって発光する高
輝度放電ランプで、波長分布のフラットな強力な光源で
ある。このメタルハライド光源を用いることにより、湿
紙1が白いという特徴を生かして、画像処理において周
辺の機器との分離を良くすることができる。
カメラ5は、光源9と同じ位置に配設されており、光源
9の発光面やカメラ5のレンズはいずれも湿紙1の側端
面1aに向けられている。すなわち、光源9が湿紙1の
側端面1aに光9aを当てて、カメラ5は反射した光9
bを捕らえる。このカメラ5は、図5の(a)および
(b)に示すように、カメラボックス10に完全に覆わ
れている。このカメラボックス10は、カメラ5のレン
ズ側5aに透明部材の観察窓10aが設けられているの
で、カメラ5はカメラボックス10内でも外部の光を捕
らえることができる。観察窓10aの外面に汚れ防止の
ためのコーティングが施されており、さらに以下に示す
機構により観察窓10aの汚れを防止している。すなわ
ち、カメラボックス10の観察窓10aの上側に、開口
部11aを有するカバー11が取付けられている。この
カバー11の内部には空気12が連続的に供給され、こ
れにより、観察窓10aの外面に、上から下へと流れる
空気層すなわちエアカーテン12aが形成される。この
エアーカーテン12aは、観察窓10aの外面にミスト
等が付着しないようにするので、ミストによるカメラ5
の撮影障害を除去または減少させることができる。上述
したように本実施形態では、コーティングとエアカーテ
ン12aによりミスト付着防止や付着したミスト除去を
行っているが、本発明はこれに限られず、例えば観察窓
10aの外面に付着したミストをワイパー(図示省略)
で払拭する構成にしてもよく、また、観察窓10aを回
転させて生じた遠心力により付着したミストを除去する
ような構成にしてもよい。カメラ5は超小型カラーCC
Dカメラであり、このため、カメラボックス10の外形
寸法は小さくでき、設置スペースが少なくてすみ、スペ
ース的に厳しい場所でも設置できるとともに、観察窓1
0aも小さくなるので、ミストの付着による汚れの割合
を低くすることができる。なお、このミストは、上述し
たようにセンターロール2を洗浄するためのシャワー
(図示省略)により発生するが、それ以外に、センター
ロール2に設けたドクタ(図示省略)によりミストが発
生するため、カメラ5を用いた剥離点監視にとってミス
ト対策は重要である。本実施形態では、カメラ5と光源
9との組合せを機械側に配置しているが、本発明はこれ
に限られず、機械側と操作側の両方に配置して両側端面
をモニタリングするようにしてもよい。なお、機械側と
操作側の両方に配置した場合でも、一方のカメラに他方
の光源からの光が入ることが懸念されるが、湿紙1の幅
は一般的に数メートルあることから、他方の光源の光の
影響を受けない。
について説明する。カメラ5により得られたカラー画像
は画像処理装置6で解析され不要な線が削除される。す
なわち、カラー画像からグリーン成分を用いてモノクロ
画像を抽出し、ノイズ成分除去をした後に空間フィルタ
を用いて湿紙1の側端面を強調し2値化する。画像内ロ
ール部分はマスク画像として登録し、マスク画像を除去
した2値化画像から側端面1aの剥離点の折れを抽出す
る。この画像処理はシンプルでかつ有効なアルゴリズム
であり、高速に画像処理でき、側端面変動の周波数分析
も実施できる。画像処理後はモニタTV7(図3参照)
に出力される。モニタTV7の画像は、操作員が目視で
監視する場合と同じ視点となるので、操作員にとって違
和感がなく、オペレータフレンドリーである。
について図6を用いて説明する。なお、同図は、縦軸が
基準からの変動量、横軸が時間(s)をそれぞれ示して
いる。湿紙1の剥離点3は、同図に示すように変動して
おり、このグラフにより変動の様子が把握できる。した
がって、剥離点3の変動量や剥離点変動周期の許容値
(異常診断条件)を、計算機8(図3参照)に設定する
ことができる。これらの異常診断条件の設定に際し、紙
の坪量やドロー量により適宜変更することができる。な
お、本実施形態では、計算機8に、剥離点の変動量を定
量的に監視して上記抄紙機の異常を診断する機能(診断
手段)を持たせているが、計算機8とは別に診断手段を
設けても良い。こうして、断紙に至るマシン異常を予め
予測することができる。また、異常事態が発生したとき
には、例えばアラーム等を発して操作員に異常事態を知
らせることもでき、断紙に至らないように、ドロー量を
変更することができる。すなわち、ドロー量を変更する
ことにより、そのプロファイルの形を整えるように、プ
レスパートを制御することができる。剥離点の変動量
は、断紙予測をする上で重要であり、断紙を未然に防止
することができる。なお、ドロー量の調整は、計算機8
に接続した調整手段(図示省略)により自動制御するよ
うに構成しても良い。
フェルト等の用具の交換時期を特定することが可能にな
る。フェルト交換直後は、ドローが一定ならば、脱水状
態が悪く、剥離点は変動する。ドローを変えることで一
定の剥離位置に剥離点を制御する。2ないし3日でフェ
ルトがなじみ、脱水状態が良くなるので、ドローを変え
て剥離位置を所定位置にする。この状態で運転すると、
ある時期から脱水状態が悪くなり、剥離点が変動する。
そして、一般的には早めに用具交換となってしまう。そ
こで、交換したフェルトの汚れや表面状態を定量分析し
て、ドロー量と剥離点変動量とともに、データベース化
することにより、紙の品質と用具費等の経済的条件の両
方を考慮した適切な交換時期を特定することができるよ
うになる。
変動周期は、ドロー、抄紙機、用具の汚れ、原料変化等
と強い相関関係があるので、安定操業支援や断紙原因の
特定化ができる。近年の抄紙機高速化のニーズに伴い、
機械的な安定性に加え、操業プロセスや汚れに対する運
転管理が重要になってきており、本発明はこのニーズに
確実に対応できる。
ールにより走行する紙の側端面に光を当てる発光手段
と、上記紙の側端面に反射した上記発光手段の光を撮影
する撮影手段と、該撮影手段の画像を処理する画像処理
手段と、該画像処理手段の処理結果に基づいて上記紙の
上記ロールからの剥離点の変動量を定量的に監視して上
記抄紙機の異常を診断する診断手段とを備えたので、走
行紙の走行経路の変化を常に把握することができ、精度
良い監視を行うことができる。
のみに設置すると、操作側に設置しなくてすむので、操
作員の目視や操作の邪魔となることはなく、使い易くな
り操作性を向上させることができる。
段を更に設けると、撮影障害を除去または減少させるこ
とができ、良好な画像を得ることができる。
ライド光源を用いると、画像処理において周辺の機器と
の分離を良くすることができ、撮影環境が悪い場合でも
精度良い監視を行うことができる。
は、紙の坪量及びドロー量により変更可能にすると、診
断の精度が向上し、最適な監視を行うことができる。
りドロー量を調整する調整手段を更に備えると、プロフ
ァイルの形を整えることにより紙切れを防止し、プレス
パート等を制御することができる。
抄紙機のプレスパートを概略的に表した側面図である。
口の拡大図である。
ブロック図である。
視装置を設置した状態を示す平面図であり、(b)は、
その正面図である。
はカメラボックスを観察窓側から見た正面図である。
すグラフであり、縦軸が基準からの変動量、横軸が時間
(s)である。
Claims (6)
- 【請求項1】 抄紙機内でロールにより走行する紙の側
端面に光を当てる発光手段と、上記紙の側端面に反射し
た上記発光手段の光を撮影する撮影手段と、該撮影手段
の画像を処理する画像処理手段と、該画像処理手段の処
理結果に基づいて上記紙の上記ロールからの剥離点の変
動量を定量的に監視して上記抄紙機の異常を診断する診
断手段とを備えたことを特徴とする監視装置。 - 【請求項2】 上記発光手段および上記撮影手段を機械
側のみに設置したことを特徴とする請求項1に記載の監
視装置。 - 【請求項3】 上記撮影手段の受光窓の汚れを防止する
手段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の監
視装置。 - 【請求項4】 上記発光手段における光源としてメタル
ハライド光源を用いたことを特徴とする請求項1に記載
の監視装置。 - 【請求項5】 上記診断手段において異常を診断する条
件は、紙の坪量及びドロー量により変更可能なことを特
徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の監視
装置。 - 【請求項6】 上記異常を診断したときにはその結果に
よりドロー量を調整する調整手段を更に備え、紙切れを
防ぐことを特徴とする請求項5に記載の監視装置。
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