CN103569715B - 纸幅自动纠偏装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纸幅自动纠偏装置,包括前引纸辊、前纠偏辊、后纠偏辊、后引纸辊、光源、成像装置、纵切光标位置解析及偏差计算模块和纠偏主控模块,纸幅由前引纸辊引入,依次经过前、后纠偏辊,并最终由后引纸辊引出,前纠偏辊和后纠偏辊将纸幅张紧,光源照射于后纠偏辊和后引纸辊之间的纸幅表面,成像装置能将经光源照射的纸幅成像并传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块,纵切光标位置解析及偏差计算模块通过计算与比对后得出纸幅偏差位置信息并传输给纠偏主控模块,纠偏主控模块控制前纠偏辊和后纠偏辊在垂直纸幅的平面内其沿轴向发生同步偏转,本发明结构简单,纠偏精度高,运行顺畅,使用方便,便于实时监测、控制和调整纸幅运动状态。<!--1-->

Description

纸幅自动纠偏装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种纸幅生产线的辅助装置,尤指涉及一种纸幅自动纠偏装置。
背景技术
[0002] 钞票纸生产过程中,需要在纸幅卷曲前,安装一套纠偏装置,使得卷取后的钞票纸按照类似白水印的一条纵切光标对齐,便于下道工序完成纸病检测、打标、裁切。纵切光标在透射光下观察,呈现一条白线。
[0003] 现有纸幅纠偏系统大多针对纸边检测做纠偏,无法满足钞票纸或某些特种纸根据嵌入在纸幅内的特殊标记如纵切光标的位置进行纸幅纠偏的要求,现有按纸幅纸边纠偏系统少有对纠偏效果进行记录、少有对纠偏机械框架位置进行检测反馈,少有对纠偏机械框架机械卡死报警等功能,其纠偏准确度低,不利于纸幅生产中的管控。
发明内容
[0004] 为了克服上述缺陷,本发明提供一种纸幅自动纠偏装置,该纸幅自动纠偏装置结构简单,运行顺畅,纠偏精度高,确保纸幅中纵切光标对齐,便于纸幅生产的控制。
[0005] 本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种纸幅自动纠偏装置,包括前引纸辊、前纠偏辊、后纠偏辊、后引纸辊、光源、成像装置、纵切光标位置解析及偏差计算模块和纠偏主控模块,所述纸幅由前引纸辊引入,依次经过前纠偏辊和后纠偏辊,并最终由后引纸辊引出,所述前纠偏辊和后纠偏辊将纸幅张紧,所述光源照射于后纠偏辊和后引纸辊之间的纸幅表面,成像装置能够将经光源照射的纸幅成像并传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块,所述成像装置包括线扫描图像传感器和编码器,所述线扫描图像传感器位于纸幅背向光源的一侧,编码器连接于后引纸辊的轴上并将后引纸辊角速度测量结果传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块,纵切光标位置解析及偏差计算模块通过计算与比对后得出纸幅偏差位置信息并传输给纠偏主控模块,纠偏主控模块控制前纠偏辊和后纠偏辊在垂直纸幅的平面内其沿轴向发生同步偏转。
[0006] 作为本发明的进一步改进,所述纠偏主控模块控制前纠偏辊和后纠偏辊的沿纸幅运动方向的轴线间夹角的结构为:设有纠偏电机驱动模块、纠偏直线电机和纠偏框架,所述纠偏主控模块传信于纠偏电机驱动模块,纠偏电机驱动模块控制纠偏直线电机正反运动方向,所述纠偏框架包括固定框和运动框,所述前、后纠偏辊平行固定于运动框架上,所述运动框沿前后纠偏辊轴线方向的一端与固定框铰接,运动框沿前后纠偏辊轴线方向的另一端与纠偏直线电机动力输出端铰接,所述纠偏直线电机的固定端与固定框固连。
[0007] 作为本发明的进一步改进,所述纠偏框架上还设有位置传感器,所述位置传感器能够检测到运动框相对固定框的倾斜角度及位置,并传信于纠偏电机主控模块。
[0008] 作为本发明的进一步改进,所述纠偏电机驱动模块包括滤波电容、整流桥堆和第一晶闸管,接收所述纠偏主控模块发出的脉冲宽度调制(PWM)信号的第一晶闸管与滤波电容电连接输出可变直流电压实现电机动作快慢控制,所述整流桥堆中设有第二、三晶闸管组成的第一信号通道以及由第四、五晶闸管组成的第二信号通道,所述第一信号通道和第二信号通道分别接收纠偏主控模块发出的控制信号实现纠偏直线电机正反运动控制。
[0009] 作为本发明的进一步改进,所述光源为宽度介于1cm-1OOcm之间的LED光源。
[0010] 作为本发明的进一步改进,所述线扫描图像传感器外侧设有温控散热装置。
[0011] 作为本发明的进一步改进,所述纠偏主控模块为可编程序控制器(PLC),还设有主控模块人机界面,所述纵切光标位置解析及偏差计算模块与纠偏电机主控模块之间设置有心跳信号,该心跳信号传信于纠偏电机主控模块,所述纠偏电机主控模块能够通过主控模块人机界面发出声光报警信号。
[0012] 作为本发明的进一步改进,所述前后纠偏辊均为空心辊。
[0013] 作为本发明的进一步改进,所述纵切光标位置解析及偏差计算模块由一台嵌入式计算机设备或工业用个人计算机实现。
[0014] 本发明的有益效果是:本发明通过成像装置将包含纵切光标的纸张呈像发送到纵切光标位置解析及偏差计算模块,该模块对获取到的图像进行分析,计算出图像中纵切光标的横向坐标位置,并与设定的横向坐标位置比较,所得偏差值发送到纠偏电机主控模块,纠偏电机主控模块根据接收到的正负偏差值控制前后纠偏辊产生轴向角位移,使得作用在运动纸幅两侧的张力发生变化,纸幅会向张力小的一侧移动,实现纸张纠偏;该装置结构简单,纠偏精度高,运行顺畅,使用方便,便于实时监测、控制和调整纸幅运动状态。
附图说明
[0015] 图1为本发明的原理框图;
[0016] 图2为本发明的结构原理示意图;
[0017] 图3为图2的俯视图;
[0018] 图4为纠偏电机主控模块原理框图;
[0019] 图5为纠偏框架结构原理主视图;
[0020] 图6为图5的左视图;
[0021] 图7为图5的俯视图。
具体实施方式
[0022] 实施例:一种纸幅自动纠偏装置,包括前引纸辊1、前纠偏辊2、后纠偏辊3、后引纸辊4、光源5、成像装置、纵切光标位置解析及偏差计算模块6和纠偏主控模块7,所述纸幅由前引纸辊I引入,依次经过前纠偏辊2和后纠偏辊3,并最终由后引纸辊4引出,所述前纠偏辊2和后纠偏辊3将纸幅张紧,所述光源5照射于后纠偏辊3和后引纸辊4之间的纸幅表面,成像装置能够将经光源5照射的纸幅成像并传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块6,所述成像装置包括线扫描图像传感器13和编码器14,所述线扫描图像传感器13位于纸幅背向光源5的一侧,编码器14连接于后引纸辊4的轴上并将后引纸辊4角速度测量结果传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块6,纵切光标位置解析及偏差计算模块6通过计算与比对后得出纸幅偏差位置信息并传输给纠偏主控模块7,纠偏主控模块7控制前纠偏辊2和后纠偏辊3在垂直纸幅的平面内其沿轴向发生同步偏转,纸幅16经过前引纸辊I引入紧紧的缠绕于前纠偏辊2和后纠偏辊3上最终通过后引纸辊4送出,光源5将后引出辊和后纠偏辊3之间的纸幅照亮,成像装置将经过照亮的纸幅内的纵切光标17位置成像并传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块6,安装在纸幅另一面的线扫描图像传感器13在纸幅运动过程中逐线扫描拍摄区纸幅图像,并将获得的线扫描像素值通过千兆以太网实时发送到纵切光标位置解析及偏差计算模块6,纵切光标位置解析及偏差计算模块6根据编码器14发来的信号折算出纸幅线速度,与线扫描图像传感器13行扫描频率一起,经计算获得纸幅数字图像,利用图像灰度差值算法,对该数字图像进行计算处理,获取到纵切光标在图像上的位置坐标,就是纵切光标实际测量位置,纵切光标位置解析及偏差计算模块6中设置了纵切光标位置设定值,设定值减去实际测量值获得纵切光标位置误差,除此以外还可以使用摄像头等成像工具,此为本领域技术人员根据本专利很容易想到的,属于本专利的等同替换,纵切光标位置解析及偏差计算模块6经过计算与标准位置比对得出纸幅宽度方向的偏移量信息并将该信息传信于纠偏主控模块7,纠偏主控模块7控制前纠偏辊2和后纠偏辊3发生轴线偏转,就使得缠绕于前纠偏辊2和后纠偏辊3圆周外侧的纸幅宽度方向的两侧受到的张紧力发生变化,这样纸幅就向张紧力小的一端偏移,实现了纸幅宽度方向位置的调整。
[0023] 所述纠偏主控模块7控制前纠偏辊2和后纠偏辊3的沿纸幅运动方向的轴线间夹角的结构为:设有纠偏电机驱动模块8、纠偏直线电机9和纠偏框架10,所述纠偏主控模块7传信于纠偏电机驱动模块,纠偏电机驱动模块控制纠偏直线电机9正反运动方向,所述纠偏框架10包括固定框11和运动框12,所述前纠偏辊2和后纠偏辊3平行固定于运动框12架上,所述运动框12沿前纠偏辊2和后纠偏辊3轴线方向的一端与固定框11铰接,运动框12沿前纠偏辊2和后纠偏辊3轴线方向的另一端与纠偏直线电机9动力输出端铰接,所述纠偏直线电机9的固定端与固定框11固连,纠偏直线电机9接收到控制信号后,发生直线运动,进而带动运动框12相对固定框11发生旋转,进而带动前纠偏辊2和后纠偏辊3发生轴向偏转,当然该结构没有运动框12,而是前纠偏辊2和后纠偏辊3轴向两端分别与固定框11和纠偏直线电机9的动力输出端铰接,或者采用气缸或油缸替代纠偏直线电机9,当然除了此种结构外还可以是旋转电机直接带动固定有前后纠偏辊3的运动框12沿前纠偏辊2和后纠偏辊3轴向发生转动,此都为本领域技术人员根据本专利很容易想到的等同替换结构,属于本专利的保护范围。
[0024] 所述纠偏框架10上还设有位置传感器,所述位置传感器能够检测到运动框12相对固定框11的倾斜角度及位置,并传信于纠偏电机主控模块,位置传感器用于检测纠偏机械框架的运动架极限位置并反馈给纠偏电机主控模块。防止机械框架的运动架出现卡死现象。
[0025] 所述纠偏电机驱动模块8包括滤波电容、整流桥堆和第一晶闸管,接收所述纠偏主控模块7发出的脉冲宽度调制(PffM)信号的第一晶闸管与滤波电容电连接输出可变直流电压实现电机动作快慢控制,所述整流桥堆中设有第二、三晶闸管组成的第一信号通道以及由第四、五晶闸管组成的第二信号通道,所述第一信号通道和第二信号通道分别接收纠偏主控模块7发出的控制信号实现纠偏直线电机9正反运动控制,纠偏电机主控模块发来的PffM信号,控制第一晶闸管动作,输出可变直流电压,经滤波电容滤波后驱动纠偏直线电机9动作,偏差越大、输出电压越大,纠偏直线电机9动作越快;相反偏差越小则纠偏直线电机9动作越慢。根据偏差正负值,纠偏电机主控模块发出两路控制信号,控制整流桥堆中的第二、三、四、五晶体管交替通断,实现纠偏直线电机9正反运动控制。
[0026] 所述光源5为宽度介于1cm-1OOcm之间的LED光源5。
[0027] 所述线扫描图像传感器13外侧设有温控散热装置。
[0028] 所述纠偏主控模块7为可编程序控制器(PLC),还设有主控模块人机界面15,所述纵切光标位置解析及偏差计算模块6与纠偏电机主控模块之间设置有心跳信号,该心跳信号传信于纠偏电机主控模块,所述纠偏电机主控模块能够通过主控模块人机界面15发出声光报警信号,该装置用于检测纵切光标位置解析及偏差计算模块6与纠偏电机主控模块之间通信是否正常;通信异常或纠偏框架10机械卡死时,纠偏电机主控模块会通过主控模块人机界面15发出声光报警信号,同时显示、记录报警内容,所述人机界面可以支持手动和自动切换,手动调节纠偏机械框架动作,具有手动对中、手动向左移动纸幅、手动向右移动纸幅操作功能,通过所述主控模块人机界面15,可由一台工业控制计算机或任何支持与PLC通信的HMI设备实现,对整个纠偏系统进行参数设置、检测及控制数据显示、报警提示、纠偏手动操作、数据记录、运行数据历史查询,其中参数设置包括:安装编码器14的后引纸辊4的直径、线扫描图像传感器13的图像分辨率及行扫描频率、纵切光标位置设定值;检测及控制数据显示包括:纵切光标位置实际测量值、纠偏机械框架角度、纠偏误差;报警提示包括:电机到极限位报警、纠偏机械框架到极限位报警、图像获取异常报警、纠偏系统异常报警;纠偏手动操作包括纠偏操作手动自动切换、手动左移纠偏、手动右移纠偏、手动居中;数据记录包括:记录所有参数及检测结果到数据库,可查询纠偏系统运行历史数据。
[0029] 所述前纠偏辊2和后纠偏辊3均为空心辊。
[0030] 所述纵切光标位置解析及偏差计算模块6由一台嵌入式计算机设备或工业用个人计算机实现,同时记录纵切光标实际测量位置、设定位置、纠偏直线电机9调节过程信息。
[0031] 本发明不仅可用于钞票纸生产过程中纸幅纠偏,也可应用于任何根据嵌入在纸幅内的特殊标记位置实现纸幅自动纠偏的纸张生产过程中。

Claims (9)

1.一种纸幅自动纠偏装置,其特征在于:包括前引纸辊(I)、前纠偏辊(2)、后纠偏辊(3)、后引纸辊(4)、光源(5)、成像装置、纵切光标位置解析及偏差计算模块(6)和纠偏主控模块(7),所述纸幅由前引纸辊(I)引入,依次经过前纠偏辊(2)和后纠偏辊(3),并最终由后引纸辊⑷引出,所述前纠偏辊⑵和后纠偏辊⑶将纸幅张紧,所述光源(5)照射于后纠偏辊(3)和后引纸辊(4)之间的纸幅表面,成像装置能够将经光源(5)照射的纸幅成像并传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块¢),所述成像装置包括线扫描图像传感器(13)和编码器(14),所述线扫描图像传感器(13)位于纸幅背向光源(5)的一侧,编码器(14)连接于后引纸辊(4)的轴上并将后引纸辊(4)角速度测量结果传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块¢),纵切光标位置解析及偏差计算模块(6)通过计算与比对后得出纸幅偏差位置信息并传输给纠偏主控模块(7),纠偏主控模块(7)控制前纠偏辊(2)和后纠偏辊(3)在垂直纸幅的平面内其沿轴向发生同步偏转。
2.如权利要求1所述的纸幅自动纠偏装置,其特征是:所述纠偏主控模块(7)控制前纠偏辊(2)和后纠偏辊(3)在垂直纸幅的平面内其沿轴向发生同步偏转的结构为:设有纠偏电机驱动模块(8)、纠偏直线电机(9)和纠偏框架(10),所述纠偏主控模块(7)传信于纠偏电机驱动模块,纠偏电机驱动模块控制纠偏直线电机(9)正反运动方向,所述纠偏框架(10)包括固定框(11)和运动框(12),所述前纠偏辊(2)和后纠偏辊(3)平行固定于运动框(12)架上,所述运动框(12)沿前纠偏辊(2)和后纠偏辊(3)轴线方向的一端与固定框(11)铰接,运动框(12)沿前纠偏辊(2)和后纠偏辊(3)轴线方向的另一端与纠偏直线电机(9)动力输出端铰接,所述纠偏直线电机(9)的固定端与固定框(11)固连。
3.如权利要求2所述的纸幅自动纠偏装置,其特征是:所述纠偏框架(10)上还设有位置传感器,所述位置传感器能够检测到运动框(12)相对固定框(11)的倾斜角度及位置,并传信于纠偏电机主控模块。
4.如权利要求2所述的纸幅自动纠偏装置,其特征是:所述纠偏电机驱动模块(8)包括滤波电容、整流桥堆和第一晶闸管,接收所述纠偏主控模块(7)发出的脉冲宽度调制信号的第一晶闸管与滤波电容电连接输出可变直流电压实现电机动作快慢控制,所述整流桥堆中设有第二、三晶闸管组成的第一信号通道以及由第四、五晶闸管组成的第二信号通道,所述第一信号通道和第二信号通道分别接收纠偏主控模块(7)发出的控制信号实现纠偏直线电机(9)正反运动控制。
5.如权利要求1所述的纸幅自动纠偏装置,其特征是:所述光源(5)为宽度介于1cm-1OOcm 之间的 LED 光源(5)。
6.如权利要求1所述的纸幅自动纠偏装置,其特征是:所述线扫描图像传感器(13)外侧设有温控散热装置。
7.如权利要求1、3或5所述的纸幅自动纠偏装置,其特征是:所述纠偏主控模块(7)为可编程序控制器,还设有主控模块人机界面(15),所述纵切光标位置解析及偏差计算模块(6)与纠偏电机主控模块之间设置有心跳信号,该心跳信号传信于纠偏电机主控模块,所述纠偏电机主控模块能够通过主控模块人机界面(15)发出声光报警信号。
8.如权利要求1所述的纸幅自动纠偏装置,其特征是:所述前纠偏辊(2)和后纠偏辊(3)均为空心辊。
9.如权利要求1所述的纸幅自动纠偏装置,其特征是:所述纵切光标位置解析及偏差计算模块¢)由一台嵌入式计算机设备或工业用个人计算机实现。
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