CN102607494A - 卷纸纸张的卷内厚度的监测方法及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卷纸纸张的卷内厚度的监测方法，其包括如下步骤：在纸张收卷过程中，选定第一时间点t1，测量截止到t1时刻总共收卷的纸张的总长度L1以及t1时刻所形成的卷纸的直径D1；在该第一时间点t1之后选定第二时间点t2，测量截止到t2时刻总共收卷的纸张的总长度L2以及t2时刻所形成的卷纸的直径D2；利用在第一时间点t1及第二时间点t2所获取的收卷的纸张的总长度L1、L2以及该两个时刻分别形成的卷纸的直径D1、D2，并依据公式卷内厚度＝[π(D1^2-D2^2)/4]/(L1-L2)来测算出在t1～t2时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度。本发明还涉及一种卷纸纸张的卷内厚度的监测系统。

Description

卷纸纸张的卷内厚度的监测方法及监测系统

技术领域

本发明涉及一种卷纸纸张的卷内厚度的监测方法及监测系统。 

背景技术

纸张的生产过程是本领域内人士所熟知的，配制好的浆料经过成型、压榨、干燥、起皱等工艺后卷取即得到原纸纸卷，原纸纸卷根据生产、加工设备的配置参数以及客户的需求等要求经过复卷工段或不经过复卷工段，再经过加工工序得到最终的产品。无论什么纸品，厚度是其品质的最重要的体现之一，而保持厚度的均一性也成了纸张生产过程中一个很重要的控制指标。实际生产过程中原纸在纸卷中的受压力状态下的纸张厚度一般称为“卷内厚度”或“在卷厚度”(in-wound caliper，简称IWC)。在相同的生产和成卷过程条件下，纸张的卷内厚度从靠近卷轴部分到纸卷外侧部分有明显的差异，通常是靠近纸卷卷轴部分的纸张卷内厚度低于接近纸卷外侧的纸张卷内厚度。这一差异会对制品的后续加工和处理过程带来很大困扰。轻度的差异会造成最终产品性能的波动过大，比如包装的时候对于一定容量的包装盒，就会出现大纸卷外部的纸品包不下，而大纸卷内部的纸又包不满的情况，直接影响到消费者对产品的取向；严重的时候，在大纸卷的内部更会有很大一部分纸会因为厚度不够而只能作为废品处理，造成生产成本升高和资源的浪费。 

目前，业内已经研究出各种办法来提高纸张的卷内厚度的均匀性，例如可以通过控制原纸成卷过程中的纸张水分或者实时调整压光滚压力来配合卷曲过程，以增加大纸卷内层的厚度并降低其外层的厚度，从而使得纸张的卷内厚度趋于均匀。 

然而，无论采取何种方式来提高纸张的卷内厚度的均匀性，其前提都是要实时的监测纸张的卷内厚度，以根据纸张卷内厚度的变化情况来做出及时调整以保证纸张卷内厚度的均一性。在现有技术中，其监测纸张卷内厚度的方法是通过测量纸张卷曲的总长度L和该总长度L所对应的大纸卷的直径 D，然后通过公式IWC＝[π*(D^2-d^2)/4]/L计算得到整个大卷里纸张卷内厚度的总平均值，其中d为纸芯管的直径。而在实际的生产过程中，比如卫生生活用纸，其大纸卷可以涉及几万米长的纸，直径也达几米以上，随着纸卷直径的增大，上述大纸卷内部总的卷内厚度的监测方法就很难看到实际过程中的变化，从而可能会贻误解决问题的机会。例如，假设纸张在纸卷的前90000米内其卷内厚度稳定，平均为150um，但是在90000m至90500m范围内的500m发生了生产过程的异动，即使在这500米内的卷内厚度忽然增加100％，到了300um，其整个大纸卷内的总平均卷内厚度才不过变为：(90000*150+500*300)/90500＝150.83um。若依据现有技术中的卷内厚度总平均的计算和监测方法，就监测不到这个生产过程异动及其造成的厚度突变，也就不可能去解决造成这个异动的问题。 

发明内容

有鉴于此，提供一种能够克服上述问题的卷纸纸张的卷内厚度的监测方法及监测系统实为必要。 

一种卷纸纸张的卷内厚度的监测方法，其包括如下步骤：在纸张收卷过程中，选定第一时间点t1，测量截止到t1时刻总共收卷的纸张的总长度L1以及t1时刻所形成的卷纸的直径D1；在该第一时间点t1之后选定第二时间点t2，测量截止到t2时刻总共收卷的纸张的总长度L2以及t2时刻所形成的卷纸的直径D2；利用在第一时间点t1及第二时间点t2所获取的收卷的纸张的总长度L1、L2以及该两个时刻分别形成的卷纸的直径D1、D2，并依据公式：卷内厚度＝[π*(D1^2-D2^2)/4]/(L1-L2)来测算出在t1～t2时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度。 

一种卷纸纸张的卷内厚度的监测系统，其包括：直径测量模块，其用于在纸张收卷过程中测量t时刻所形成的卷纸的直径D(即t1、t2......时刻所形成的纸卷的直径D1、D2......)；长度测量模块，其用于测量截止到t时刻为止所收卷的纸张的总长度L(即分别截止到t1、t2......时刻为止，所收卷的纸张的总长度L1、L2......)；分析测算模块，其用于接收该直径测量模块以及长度测量模块在t时刻所测量的卷纸的直径D以及收卷的纸张的总长度L，并且按照预定的时间区间来分别截取该预定时间区间的两个端点所对应的卷纸的 直径D1、D2以及收卷的纸张的总长度L1、L2，并依据公式卷内厚度＝[π*(D1^2-D2^2)/4]/(L1-L2)来计算该预定时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度。 

与现有技术相比，本发明所提供的该卷纸纸张的卷内厚度的监测方法及监测系统，通过对纸张的整个收卷过程进行时间区间划分，并分别对每一个时间区间内的纸张的卷内厚度进行测算，并将不同时间区间内所测得的纸张的卷内厚度进行对比，从而实现对纸张的整个卷绕过程进行分区间监测的目的，这样可以精确地监测到的卷内厚度在卷绕过程中出现的突变现象，并且还可以通过控制时间区间的区间长度来控制本发明所提供的该卷纸纸张的卷内厚度的监测方法及监测系统的监测精度。进而可以及时发现生产过程的问题，为调整解决纸张的卷内厚度的均匀性问题提供基础。 

附图说明

图1是本发明所提供的卷纸纸张的卷内厚度的监测方法的流程示意图。 

图2是纸机进行纸张收卷作业的示意图。 

图3是采用现有技术中的卷纸纸张的卷内厚度监测方法以及本发明所提供的卷纸纸张的卷内厚度监测方法同时对同一台纸机的生产过程进行监测所得到的卷内厚度曲线变化图。 

图4是本发明所提供的卷纸纸张的卷内厚度的监测系统的模块示意图。 

主要元件符号说明 

纸张                    100 

纸芯管                  10 

监测系统                200 

直径测量模块            210 

长度测量模块            220 

分析测算模块            230 

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。 

具体实施方式

如图1及图2所示，本发明提供的卷纸纸张的卷内厚度的监测方法，其包括如下步骤。 

首先，选取第一时间点t1，在该第一时间点t1时刻测取卷纸的总长度L1以及t1时刻卷纸的直径D1。 

在本实施方式中，纸张100是围绕在纸芯管10上来进行收卷作业的，其中该纸芯管10的直径为d，该纸张100的传输速度为v，在通常情况下，该纸张100都是以恒定的速度进行收卷作业的。 

在本发明中，该第一时间点t1的选取可以根据不同的监测需求来设定，其可以是卷纸刚刚开始收卷的时刻，还可以是纸张收卷过程中的某一时间点。 

在该第一时间点t1时刻，该卷纸的总长度L1＝vt1，其中v是该纸张100的传输速度，而此刻卷纸的直径D1则可以通过现有的测量直径的方法进行测量，最常用的是采用光学非接触式测量物体的直径，例如专利公开号为CN102331236中所揭示的采用两对基于激光扫描法的激光测量组，分别搭建在被测物体的两端边缘处，发射端发出的激光经由旋转棱镜扫描被测体，通过采集扫描数据及分析计算得出被测物体的直径值。 

可以理解的，在本发明所提供的卷纸纸张的卷内厚度的监测方法中，测量卷纸直径的方式并不限于上述方式，只要适合于本发明的用于测量物体直径的现有测量方式皆可。 

其次，在该第一时间点t1之后，选取第二时间点t2，测取第二时间点t2时刻的卷纸的总长度L2以及t2时刻卷纸的直径D2。 

同样的，在t2时刻，该卷纸的总长度L2＝vt2，其中v是该纸张100的传输速度，该卷纸的直径D2同样可以通过现有技术测量得到。 

当测得t1及t2时刻的卷纸的总长度L1、L2以及两个时间的卷纸的直径D1、D2后，通过公式IWC＝[π*(D1^2-D2^2)/4]/(L1-L2)即可计算得出在t1到t2时间内，卷绕到该纸芯管100上的该纸张100的卷内厚度。 

可以理解的，通过监测该纸张100在收卷过程中任意两个时间点上的卷纸的总长度L1、L2以及两个时间点所对应的卷纸直径D1、D2，通过上述公式就可以计算出纸张100在该时间段内的卷内厚度，也就是说，在该纸张100进行收卷的过程中，采用上述方式通过连续的选取不同的时间区间来对卷纸的总长度以及直径进行监测计算，就可以及时、精确的获知纸张100在卷绕 过程中其卷内厚度的变化情况，根据该变化情况就可以及时的对纸机系统进行调整以使纸张100的卷内厚度趋于均匀。 

可以理解的是，在纸张的整个收卷过程中，所选取的时间区间可以是连续的也可以是不连续的，并且各时间区间的区间长度可以相同也可以不同。 

具体如下表所示，在纸张100的收卷过程中，分别在t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8时刻，测量的收卷的纸张的总长度L以及各时刻所形成的卷纸的直径D。 

时刻t	总长度L	直径D
			t1	L1	D1
t2	L2	D2
			t3	L3	D3
t4	L4	D4
			t5	L5	D5
t6	L6	D6
			t7	L7	D7
t8	L8	D8

当需要测量t1到t2时间区间内的卷内厚度时，将分别截止到t1、t2两个时刻为止所收卷的纸张的总长度L1、L2以及该两个时刻形成卷纸的直径D1、D2代入公式IWC＝[π*(D1^2-D2^2)/4]/(L1-L2)即可得出t1～t2时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度。 

同理，当需要测量t2到t3时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度时，将分别截止到t2、t3为止所收卷的纸张的总长度L2、L3以及该两个时刻形成卷纸的直径D2、D3代入公式IWC＝[π*(D2^2-D3^2)/4]/(L2-L3)即可得出t2到t3时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度。依此类推，通过上述监测方法即可及时、精确的获知纸张100在整个卷绕过程中的卷内厚度的变化情况。并且，在实际生产过程中，选取的时间区间长度越短，对纸张100的卷内厚度的监测结果就会越精确。 

如图3所示，当采用现有技术中的卷纸纸张的卷内厚度监测方法以及本发明所提供的卷纸纸张的卷内厚度监测方法同时对同一台纸机的生产过程进行监测时，得到了两种完全不同的卷内厚度曲线，其中其中由三角点所构成的 曲线为采用现有技术所监测到得卷内厚度的变化曲线，由菱形点所构成的曲线是采用本发明所提供的监测方法所测得的卷内厚度的变化曲线。从图3中我们可以看出，采用现有技术所得到卷内厚度的变化曲线较为平缓，表明纸张100在卷绕过程中的卷内厚度较为均匀，而采用本发明所提供的监测方法所得到的卷内厚度的变化曲线则显示，纸张100在卷绕到3.5万米到5万米这个区间时，卷内厚度出现了连续的突变。 

经过多次的测试验证，我们得出如下结论，与现有技术相比，本发明所提供的该卷纸纸张的卷内厚度的监测方法通过对纸张的整个收卷过程进行时间区间划分，并分别计算每一个时间区间内的纸张的卷内厚度，以此实现对纸张的整个卷绕过程进行分区间监测的目的，这样可以精确地监测到的卷内厚度在卷绕过程中出现的突变现象，并且还可以通过控制时间区间的区间长度来控制本发明所提供的该卷纸纸张的卷内厚度的监测方法的监测精度。这样根据该变化情况就可以及时的对纸机系统进行调整以使纸张100的卷内厚度趋于均匀。 

请参见图4，本发明还提供了使用上述监测方法对卷纸纸张的卷内厚度进行监测的监测系统200，其包括直径测量模块210、长度测量模块220以及分析测算模块230。 

该直径测量模块210用于在纸张收卷过程中测量t时刻所形成的卷纸的直径D(即t1、t2、t3、t4、t5......时刻形成的纸卷的直径D1、D2、D3、D4、D5......)，该直径测量模块210测量t时刻所形成的卷纸的直径D的方式可以采用适合于本发明的现有技术中用于测量物体直径的接触式测量方式以及非接触式测量方式。 

该长度测量模块220用于测量截止到t时刻为止所收卷的纸张的总长度L(即分别截止到t1、t2、t3、t4、t5......时刻为止所卷收的纸张的总长度L1、L2、L3、L4、L5......)，该长度测量模块220根据公式L＝vt(其中v是在纸张收卷过程中纸张的传输速度，一般情况下，纸张在整个收卷过程中的传输速度是恒定的)。 

该分析测算模块230用于接收该直径测量模块210以及长度测量模块220在t时刻所测量的卷纸的直径D以及收卷的纸张的总长度L，并且按照预定的时间区间来分别截取该预定时间区间的两个端点所对应的时刻的卷纸的直径 D1、D2以及收卷的纸张的总长度L1、L2，并利用公式 

IWC＝[π*(D1^2-D2^2)/4]/(L1-L2)来计算该预定时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度。 

可以理解的，在整个纸张的收卷过程中，该预定的时间区间可以使连续的时间区间也可以是不连续的时间区间，并且各时间区间的区间长度可以相等也可以不相等。 

可以理解的是，根据记录设备的存储容量的大小，该直径测量模块210以及长度测量模块220可以对卷纸纸张的收卷过程进行实时测量，也可以按照预定的时间频率进行数据测量，当然也可以随机进行测量。 

可以理解的，该分析测算模块230所输出的结果可以是某一个预定时间段内的卷纸纸张的卷内厚度值，也可以是整过收卷过程中的卷纸纸张的卷内厚度值的变化曲线。 

与现有技术相比，本发明所提供的该卷纸纸张的卷内厚度的监测方法及监测系统，通过对纸张的整个收卷过程进行时间区间划分，并分别对每一个时间区间内的纸张的卷内厚度进行测算，并将不同时间区间内所测得的纸张的卷内厚度进行对比，从而实现对纸张的整个卷绕过程进行分区间监测的目的，这样可以精确地监测到的卷内厚度在卷绕过程中出现的突变现象，并且还可以通过控制时间区间的区间长度来控制本发明所提供的该卷纸纸张的卷内厚度的监测方法及监测系统的监测精度。进而可以及时发现生产过程的问题，为调整解决纸张的卷内厚度的均匀性问题提供基础。 

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。故，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。 

Claims (7)

1.一种卷纸纸张的卷内厚度的监测方法，其包括如下步骤：

在纸张收卷过程中，选定第一时间点t1，测量截止到t1时刻总共收卷的纸张的总长度L1以及t1时刻所形成的卷纸的直径D1；

在该第一时间点t1之后选定第二时间点t2，测量截止到t2时刻总共收卷的纸张的总长度L2以及t2时刻所形成的卷纸的直径D2；

利用在第一时间点t1及第二时间点t2所获取的收卷的纸张的总长度L1、L2以及该两个时刻分别形成的卷纸的直径D1、D2，并依据公式：

卷内厚度＝[π*(D1^2-D2^2)/4]/(L1-L2)来测算出在t1～t2时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度。

2.如权利要求1所述的卷纸纸张的卷内厚度的监测方法，其特征在于：所述卷纸纸张的卷内厚度的监测方法还包括如下步骤，按照预定要求，将纸张收卷过程划分成若干连续或者不连续的时间区间，分别测量各个时间区间端点处所对应的纸张收卷总长度L以及形成卷纸的直径D，然后利用公式

卷内厚度＝[π*(D1^2-D2^2)/4]/(L1-L2)来测算各时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度，通过对比各个时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度来监测纸张收卷过程中卷纸纸张的卷内厚度的变化情况。

3.如权利要求2所述的卷纸纸张的卷内厚度的监测方法，其特征在于：在所述若干连续或者不连续的时间区间中，各时间区间的区间长度相等或者不等。

4.一种卷纸纸张的卷内厚度的监测系统，其包括：

直径测量模块，其用于在纸张收卷过程中测量t时刻所形成的卷纸的直径D(即t1、t2......时刻所形成的纸卷的直径D1、D2......)；

长度测量模块，其用于测量截止到t时刻为止所收卷的纸张的总长度L(即分别截止到t1、t2......时刻为止，所收卷的纸张的总长度L1、L2......)；

分析测算模块，其用于接收该直径测量模块以及长度测量模块在t时刻所测量的卷纸的直径D以及收卷的纸张的总长度L，并且按照预定的时间区间来分别截取该预定时间区间的两个端点所对应的卷纸的直径D1、D2以及收卷的纸张的总长度L1、L2，并依据公式 

卷内厚度＝[π*(D1^2-D2^2)/4]/(L1-L2)来计算该预定时间区间内的卷纸纸张的卷内厚度。

5.如权利要求4所述的卷纸纸张的卷内厚度的监测系统，其特征在于：在纸张收卷的整个过程中，该直径测量模块以及长度测量模块对形成卷纸的直径D以及收卷的纸张的总长度L采用实时测量的方式进行。

6.如权利要求4所述的卷纸纸张的卷内厚度的监测系统，其特征在于：该预定的时间区间是由若干分别具有相同或者不同区间长度的时间区间所组成，并且该若干区间长度是连续的分布在纸张收卷的整个过程中。

7.如权利要求4所述的卷纸纸张的卷内厚度的监测系统，其特征在于：该预定的时间区间是由若干分别具有相同或者不同区间长度的时间区间所组成，并且该若干区间长度是不连续的分布在纸张收卷的整个过程中。 

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