СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ БУМАГИ Российский патент 1994 года по МПК D21F5/18 

Изобретение относится к бумагоделательной промышленности.

Известен способ управления процессом сушки в производстве бумаги, включающий поддержание влажности целлюлозного полотна путем регулирования расхода целлюлозной массы на сетку бумагоделательной машины в зависимости от отклонения положения осушительной линии от заданного.

Недостатком известного технического решения является невысокая точность управления процессом сушки.

Целью изобретения является повышение точности управления.

С этой целью в способе управления процессом сушки в производстве бумаги, включающем поддержание влажности целлюлозного полотна путем регулирования расхода целлюлозной массы на сетку бумагоделательной машины в зависимости от отклонения положения осушительной линии от заданного, дополнительно сетку с целлюлозным полотном освещают под углом относительно ее плоскости, меньшим угла отражения света на любом участке сетки, получают изображение целлюлозного полотна с помощью электронно-оптической камеры и по разнице между степенями яркостей полотна по ширине в начальном и конечном участках полотна определяют положение осушительной линии. Кроме того, в качестве заданного положения сухой линии принимают либо среднее отклонение осушительной линии в поперечном направлении провода, либо положение осушительной линии в определенном месте сетки.

На фиг.1 представлено создание изображения плоскости провода и материала на проводе с помощью электронно-оптической камеры; на фиг.2 - пример реализации, в котором плоскость поверхности материала освещается трубчатым осветителем; на фиг.3 представлено отражение света, попадающего на целлюлозу при меньшем угле прихода света.

Сущность способа состоит в том, что осуществляется обзор поверхности, покрытой целлюлозой, таким образом, чтобы обнаруживалось и выявлялось место с менее яркой или темной поверхностью, чем поверхность полотна после осушительной линии, то есть противоположно обычному способу обзора. Это производится путем освещения провода и расположения электронно-оптической камеры.

В данном способе провод освещают на всю его ширину под малым углом к его плоскости и осматривают электрооптической камерой, оптическая ось которой сильно отличается от главного направления отражения, и в то же время предотвращается попадание мешающего света от других источников света. В примере реализации, показанном на фиг.2, свет, излучаемый трубчатым осветителем, попадает на горизонтальную плоскость поверхности материала под малым углом величиной в пределах между α₁ и α₂. Поскольку поверхность целлюлозы местами наклонена, отраженный свет отражается от поверхности под углом, который может быть больше, чем первый, и меньший, чем последний, то есть в диапазоне от α₁'.... α₂'. Даже при таких крайностях, когда на первом месте α₁', это далеко от угла β, в то время как свет должен отражаться под углом большим, чем угол β, с целью попадания в камеру, если она установлена по центру над проводом, как это показано на фиг.2.

Осветители предпочтительно выбирают трубчатыми, так чтобы провод мог освещаться ими на заданной длине, в то же время они устанавливаются в линию по обеим сторонам провода, если это необходимо, снаружи его и даже на его концах, если потребуется. Прямое излучение от них в камеру предотвращается с помощью экранов. Другие источники света и окна в цехе, которые могут помешать обзору из-за несущего от них света, который может попасть в камеру или непосредственно, или за счет отражений от поверхности целлюлозы, аналогично снабжаются экранами, позволяющими предотвратить излучение в рассматриваемых направлениях. Благодаря этим мерам в поле зрения камеры не попадут яркие пятна, вызванные отражениями.

Чем меньше угол прихода света, тем больше часть света, попадающего на целлюлозу, отражается (фиг.3). Эта часть приближается к 100% по мере приближения угла к нулю. Другая часть преломляется на поверхности целлюлозы, которая ведет себя как вода. В слое целлюлозы этот свет рассеивается во всех направлениях одиночными волокнами и рассеянно отражающим волоконным слоем, который уже образовался на поверхности провода. В то же время его мощность снижается за счет поглощения. Та часть света, которая после рассеивания и отражения возвращается на поверхность, уходит через нее, если угол возврата составляет 41,4...90^о относительно плоскости поверхности. Чем больше угол возврата, тем большая часть света, проходящего в этом диапазоне угла, преломляется из поверхности во все полупространство над поверхностью, тогда как другая часть отражается от поверхности обратно к целлюлозе. Весь свет, который возвращается под углом, меньшим 41,4^о, полностью отражается от поверхности и продолжает дальше свою траекторию в целлюлозе.

После исчезновения целлюлозы за осушительной линией свет от осветителя попадает на полотно, над которым нет свободной воды, тогда нет нормального отражения, но поверхность полотна отражает с рассеиванием во все полупространство над ним либо весь свет, если коэффициент отражения массы равен 1, либо соответственно меньшую часть, если этот коэффициент меньше. Коэффициент может считаться таким же, как для рассеянного отражения непосредственно от поверхности массы, так и для случая под слоем целлюлозы, как описано в предыдущем абзаце.

Суммируя сказанное можно заключить, что в полупространство над проводом попадает меньше света от целлюлозы, предшествующей осушительной линии, чем от массы на последней ее стороне. Различие вызвано светом, который отходит ввиду зеркального отражения, и той частью света, которая поглощается на пути в целлюлозе, и скачкообразными отражениями. Соответственно в камеру попадает меньше света от части, предшествующей осушительной линии, чем от части, следующей за ней. В описанном способе освещения и изображения предшествующая часть провода оказывается таким образом темнее, чем последняя часть, тогда как ни одна часть не вызывает таких отражений, которые бы мешали наблюдению.

Поскольку части, предшествующие и последующие за осушительной линией, имеют различные яркости, если их наблюдать под достаточно большим углом. Камера, установленная выше, также различает их друг от друга, за счет чего можно наблюдать также их граничную линию, то есть осушительную линию. С помощью испытаний показано, что это различие и наблюдение можно производить легко и четко и на проводе не обнаруживаются ни мешающие зеркальные отражения, ни тени. Когда осветители установлены по бокам от провода, освещенность немного падает со стороны в направлении центра провода, даже если осветители снабжены отражателями, установленными за ними, но изменение является плавным и достаточно незначительным и не вызывает существенных трудностей для наблюдения и различения.

Камеру устанавливают так, чтобы ее оптика образовывала реальное изображение провода на своей электронной детектирующей поверхности, которая может быть непрерывной поверхностью как в обычных трубках телевизионных камер, или состоять из дискретных элементов типа полупроводниковых камер. Детектор преобразует информацию оптического изображения в электрическую форму, а эта электрическая информация неоднократно считывается в короткие интервалы в виде электрического сигнала. Сигнал передается в компьютер, который снабжен устройствами для его повторного приема. В зависимости от выбора компонентов можно затем использовать дополнительные элементы типа преобразователя аналог-код для дискретизации аналоговых сигналов или предварительного процессора с фиксированным программированием или соединением с целью ускорения обработки сигналов. Эти устройства могут быть объединены либо с камерой, либо с компьютером.

Необходимая для всех этих операций технология заранее известна и может реализоваться с помощью доступных компонентов.

Светлые и темные области провода должны быть различимы друг от друга в данном способе. Поэтому сила освещенности и установка диафрагмы камеры выбирается так, чтобы рассматриваемые области могли быть различимы с помощью детектора. В дополнение к этому электрический сигнал делают пороговым в связи с передачей, так чтобы те элементы сигнала, которые превышают, и те, которые проходят ниже порога, который задан в виде электрической величины, четко отличались один от другого. Высота порога устанавливается пользователем устройства, но он также может программироваться на самоустановку автоматически после соответствующей настройки, например в соответствии с изменениями общего уровня освещенности. Могут быть несколько порогов, при этом они и их применение представляют собой известную технологию.

Как только сигналы изображения поступают в компьютер, они могут быть обработаны либо сразу, либо запоминаться в памяти, или же могут и обрабатываться и запоминаться. С помощью заранее известных программ сигнал может быть также воспроизведен немедленно, например, на дисплее терминала, за счет чего осушительная линия предстает в виде границы между поверхностями, составленными из символов, которые соответствуют темными и светлым элементом изображения (например, 0/1). Или же можно определить считывания "0", которые превышают координату с наивысшим положением, и считывания "1", которые остаются короткими для данной координаты наименьшего положения, и их координаты расположения в поперечном направлении. За счет вычисления количеств и моментов элементов "0" и "1" также определяют положение и изменение медианы и средней величины осушительной линии.

Осушительная линия может быть также выражена, например, функцией в виде ломаной линии, которая проходит самые удаленные 0-элементы. Линия регрессии, которая лучше всего аппроксимирует осушительную линию, передает ее средний наклон. Кроме того, кривая второго порядка может прикладываться к функции с целью передачи ее средней кривизны, также могут сопрягаться функции более высокого порядка или тригонометрические функции, когда кому-то хочется отметить периодичность, которая может присутствовать в осушительной линии. Все эти задачи представляют известную технологию, которая описана в литературе по анализу изображений и которая может осуществляться с помощью компьютеров нормальной структуры. Могут легко налаживаться соответствующие программы специалистом, знакомым с автоматической обработкой данных.

Оператору машины не всегда на практике необходимо непрерывно контролировать осушительную линию. Соответственно, практичнее установить компьютер с голосовым или световым сигнальным устройством, которое подает сигнал тревоги в случае, когда одна из указанных величин превышает заданный предел. Часто необходимое сигнальное устройство входит в стандартный комплект компьютера. Запоминание данных на бумаге в массовой памяти частично зависит от сигналов тревоги, тогда как необходимые величины запоминаются в ином случае программно с фиксированными интервалами.

Оператор машины или обслуживающий персонал бумагоделательной машины управляет ее работой за счет настройки исполнительных механизмов и управляющих устройств, а также устанавливают регуляторы определенных величин соединенных с нею устройств автоматического управления. Это управление традиционно происходит в основном в соответствии с наблюдениями за сухой линией. Изобретение позволяет улучшить управление бумагоделательной машины, поскольку сухая линия выражена более четко.

Изобретение относится к бумажной промышленности. Сущность изобретения состоит в том, что способ управления процессом сушки в производстве бумаги, включающий поддержание влажности целлюлозного полотна путем регулирования расхода целлюлозной массы на сетку бумагоделательной машины в зависимости от отклонения положения осушительной линии от заданного, дополнительно сетку с целлюлозным полотном освещают под углом относительно ее плоскости, меньшим угла отражения света на любом участке сетки, получают изображение целлюлозного полотна с помощью электронно-оптической камеры и по разнице между степенями яркостей полотна по ширине в начальном и конечном участках полотна определяют положения осушительной линии. Кроме того, в качестве заданного положения сухой линии в поперечном направлении провода либо положения осушительной линии в определенном месте сетки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ БУМАГИ, включающий поддержание влажности целлюлозного полотна путем регулирования расхода целлюлозной массы на сетку бумагоделательной машины в зависимости от отклонения положения осушительной линии от заданного, отличающийся тем, что дополнительно сетку с целлюлозным полотном освещают под углом относительно ее плоскости, меньшим угла отражения света на любом участке сетки, получают изображение целлюлозного полотна с помощью электронно-оптической камеры и по разнице между степенями яркостей полотна по ширине в начальном и конечном участках полотна определяют положение осушительной линии. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве заданного положения осушительной линии принимают либо среднее отклонение осушительной линии в поперечном направлении полотна, либо положение осушительной линии в определенном месте сетки.