CN112763573B - 一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法及系统，经过对待测物样本多轮往返检测后，得到多幅横幅曲线做相应的计算处理后得到补偿曲线，使用补偿曲线直接对实测曲线增加或削减进行补偿，无需增加任何其他器件，检测过程完全基于原有设备，成本更低；计算过程简单，将环境因素和装置的性能直接反映在补偿曲线上，不仅可以补偿检测装置上方或下方检测窗口水平方向的变化扰动，即使上下方传感器底板不平行，本方法也能很好地予以补偿；只需要做一次补偿，即可按需求对所需QCS上定量、水分、灰分、非接触式厚度等物理量都能进行同时补偿，且能取得不错的效果。
Description
技术领域
本发明涉及纸张质量检测技术领域，具体涉及一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法及系统。
背景技术
在造纸、薄膜、无纺布等卷材生产领域，纸张检测扫描装置(QCS)用来在线监测卷材的定量、水分、灰度、厚度等物理量。纸张检测扫描装置(QCS)测量是否准确，对指导生产具有十分重要的参考意义。纸张检测扫描装置(QCS)是一台在线监测设备，横跨卷材，载有传感器的测量小车在卷材上来回往返运动，达到对卷材进行全幅检测的目的。
检测得到的横幅曲线，可以反映卷材在横幅方向上的被测量变化趋势。在实际应用中发现，纸张检测扫描装置(QCS)最终测量得到的横幅曲线，总会包含一些干扰因素，比如小车运动过程中，由于导轨精度等原因，或者架体长时间使用，本体老化等原因造成形变，会造成小车上下头距离在运动中产生变化，这些干扰因素会造成测量精度的下降，反映到测量结果上，会造成横幅曲线失真。
对于这些干扰，较为常规的补偿方法是通过在上下小车上增加电涡流传感器，通过电涡流传感器测量上下头之间的距离，由此对测量结果进行补偿。这种方式可以在一定程度上对横幅曲线的失真进行补偿，但是，这个方法也有一些缺点：
a.电涡流传感器有温漂，温漂会造成测量结果有比较大的波动，特别是室内外气温温差较大时，它带来的扰动会使得补偿效果大打折扣。
b.基于其测量原理，电涡流传感器只能在上下头底板平行情况下进行补偿，如果形变导致某处不再平行，电涡流传感器的补偿反而成了扰动。
c.增加电涡流传感器，也会造成成本的上升。
d.只能对定量等距离敏感的传感器进行补偿，对灰分、厚度、水分等补偿效果不佳。
发明内容
为解决上述技术问题，本方案提供一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法及系统。
本发明通过下述技术方案实现：
本方案提供一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，所述补偿方法适用于纸张的非接触式物理量检测，包括步骤：
S1.初始化纸张检测扫描装置后，在纸张检测扫描装置上检测窗口和下检测窗口之间固定放置待测物样本；
S2.纸张检测扫描装置对固定放置的待测物样本进行N趟往返扫描测量后得到N幅横幅曲线；
S3.对由S2得到的N幅横幅曲线进行补偿计算得到一幅补偿曲线；
S4.使用补偿曲线对实际测量的横幅曲线进行补偿。
进一步优化方案为，待测物样本需完全覆盖上检测窗口或下检测窗口。
进一步优化方案为，横幅曲线以物理量为纵坐标，以待测物位置为横坐标。
进一步优化方案为，所述非接触式的物理量包含：定量、厚度、水分、灰分。
进一步优化方案为，N的范围为：3～50。
进一步优化方案为，当检测纸张的定量时，N的范围为：15～50；
当检测纸张的厚度时，N的范围为：15～50；
当检测纸张的水分时，N的范围为：3～30；
当检测纸张的灰分时，N的范围为：3～30。
根据非接触式的物理量的特性，针对不同的物理量设置最合适的取值范围，进行测试时直接在上述范围内取值即可，既保证补偿的精度又能提高补偿的效率。
进一步优化方案为，当检测纸张的水分时，待水分进入稳态后N值才能开始计数。
进行水分补偿时要考虑到水分蒸发的情况。
进一步优化方案为，补偿计算具体过程包括：
将N幅横幅曲线Pi(i＝1...N)中相同的点进行逐点累加得到和曲线Psum；
令和曲线Psum逐点除以N得到平均值曲线Pavg，
对平均值曲线Pavg上所有点求平均值记为Avg,
用平均值曲线Pavg上的每个点都减去Avg，得到平均值为0的横幅曲线，此横幅曲线作为补偿曲线。
基于上述纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，本发明还提供一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿系统，所述补偿系统适用于纸张的非接触式的物理量检测，包括：
固定放置在纸张检测扫描装置上检测窗口和下检测窗口之间的待测物样本；
纸张检测扫描装置对固定放置的待测物样本进行N趟往返扫描测量后得到N幅横幅曲线；
补偿计算模块用于对由S2得到的N幅横幅曲线进行补偿计算得到一幅补偿曲线；
补偿模块基于补偿曲线对实际测量的横幅曲线进行补偿。
进一步优化方案为，所述物样本需完全覆盖上检测窗口或下检测窗口。
本发明工作原理：本发明方法对固定装设的待测物样本进行多次检测扫描后获得多幅横幅曲线，每次检测扫描中待测物样本的性能和物理量是固定的，而检测得到横幅曲线的差异就是需要补偿的部分，在经过多轮往返检测后，对多幅横幅曲线做相应的计算处理后得到补偿曲线，使用横纵坐标相同的补偿曲线直接对实测曲线增加或削减进行补偿。
相比于现有技术在检测扫描装置上增加电涡流传感器进行实时干扰检测然后再进行相应的补偿，本方案提供的横幅曲线干扰补偿方法无需增加任何其他器件，检测过程完全基于原有设备，成本更低；计算过程简单。基于电涡流传感器测量原理，电涡流传感器只能在上下检测窗口底板平行情况下进行补偿，如果形变导致某处不再平行，电涡流传感器的补偿反而成了扰动；而根据横幅曲线干扰补偿工作原理可以得到，本方法和系统不仅可以补偿检测装置上方或下方检测窗口(传感器)水平方向的变化扰动，即使上下方传感器底板不平行，本方法也能很好地予以补偿。
增加电涡流传感器进行实时干扰检测然后再进行相应的补偿的方法存在温漂，温漂会造成测量结果有比较大的波动，特别是室内外气温温差较大时，它带来的扰动会使得补偿效果大打折扣，且针对设备产生的老化形变、启动预热等问题都不能及时监测补偿，而本方案只需在检测前重新求取补偿曲线Pavg0即可，本方案将环境因素和装置的性能直接反映在补偿曲线上，简单易用，效果好。只需要一次补偿操作，即可对所需QCS上定量、水分、灰分、非接触式厚度等传感器都能进行补偿，且能取得不错的效果。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提供的纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法及系统，在经过对待测物样本多轮往返检测后，对多幅横幅曲线做相应的计算处理后得到补偿曲线，使用补偿曲线直接对实测曲线增加或削减进行补偿，无需增加任何其他器件，检测过程完全基于原有设备，成本更低；计算过程简单，将环境因素和装置的性能直接反映在补偿曲线上，不仅可以补偿检测装置上方或下方检测窗口(传感器)水平方向的变化扰动，即使上下方传感器底板不平行，本方法也能很好地予以补偿。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法流程示意图；
图2是检测扫描装置结构示意图；
图3为待测纸张位置-补偿前定量横幅曲线图；
图4为待测纸张位置-补偿后定量横幅曲线图；
图5为待测纸张位置-补偿前水分横幅曲线图；
图6为待测纸张位置-补偿后水分量横幅曲线图。
在附图中：
1-检测扫描架，2-移动检测窗口，21-上检测窗口，22-下检测窗口，3-待测物样本。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，所述补偿方法适用于纸张的非接触式物理量检测，包括步骤：
S1.初始化纸张检测扫描装置后，在纸张检测扫描装置上检测窗口和下检测窗口之间固定放置待测物样本；
S2.纸张检测扫描装置对固定放置的待测物样本进行N趟往返扫描测量后得到N幅横幅曲线；
S3.对由S2得到的N幅横幅曲线进行补偿计算得到一幅补偿曲线；
S4.使用补偿曲线对实际测量的横幅曲线进行补偿。
待测物样本需完全覆盖上检测窗口或下检测窗口。
横幅曲线以物理量为纵坐标，以待测物位置为横坐标。
所述非接触式的物理量包含：定量、厚度、水分、灰分。
N的范围为：3～50。
当检测纸张的定量时，N的范围为：15～50；
当检测纸张的厚度时，N的范围为：15～50；
当检测纸张的水分时，N的范围为：3～30；
当检测纸张的灰分时，N的范围为：3～30；
当检测纸张的水分时，待水分进入稳态后N值才能开始计数。
进行水分补偿时要考虑到水分蒸发的情况。
补偿计算具体过程包括：
将N幅横幅曲线Pi(i＝1...N)中相同的点进行逐点累加得到和曲线Psum；
令和曲线Psum逐点除以N得到平均值曲线Pavg，
对平均值曲线Pavg上所有点求平均值记为Avg,
用平均值曲线Pavg上的每个点都减去Avg，得到平均值为0的横幅曲线，此横幅曲线作为补偿曲线。
实施例2
基于上述纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，本发明还提供一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿系统，(纸张检测扫描装置结构如图2所示)所述补偿系统适用于纸张的非接触式的物理量检测，包括：
固定放置在纸张检测扫描装置上检测窗口21和下检测窗口22之间的待测物样本3；
纸张检测扫描装置载着固定放置的待测物样本3沿扫描框架进行N趟往返扫描测量后得到N幅横幅曲线，纸张检测扫描装置与纸张相对静止；
补偿计算模块用于对由S2得到的N幅横幅曲线进行补偿计算得到一幅补偿曲线；
补偿模块基于补偿曲线对实际测量的横幅曲线进行补偿。
所述待测物样本需完全覆盖移动检测窗口2的上检测窗口21或下检测窗口22。
实施例3
使用实施例1或实施例2提供的技术对某纸张的定量和进行补偿，取待测纸张样本进行测量、补偿计算得到一幅补偿曲线，对各非接触式的物理量进行对应的补偿：
未进行补偿前的横幅曲线(待测纸张位置-定量横幅曲线图如3所示)，补偿前的2Sigma值为0.52、当前值为69.53、最大值为69.55、最小值为68.37、差值为1.17、平均值为68.82；补偿后的横幅曲线(待测纸张位置-补偿后的定量横幅曲线图如4所示)，待测纸张A位置的2Sigma值为0.21、当前值为68.73、最大值为68.85、最小值为68.26、差值为0.59、平均值为68.54，精度提升了59.6％。
未进行补偿前的横幅曲线(待测纸张位置-卷取水分横幅曲线图如5所示)，补偿前的2Sigma值为0.25、当前值为0.00、最大值为4.77、最小值为4.24、差值为0.53、平均值为4.45；补偿后的横幅曲线(待测纸张位置-补偿后的卷取水分横幅曲线图如6所示)，待测纸张A位置的2Sigma值为0.03、当前值为0.00、最大值为4.37、最小值为4.28、差值为0.09、平均值为4.34，精度提升了88％。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，所述补偿方法适用于纸张的非接触式的物理量检测，其特征在于，包括步骤：S1.初始化纸张检测扫描装置后，在纸张检测扫描装置上检测窗口和下检测窗口之间固定放置待测物样本；S2.纸张检测扫描装置对固定放置的待测物样本进行N趟往返扫描测量后得到N幅横幅曲线；S3.对由S2得到的N幅横幅曲线进行补偿计算得到一幅补偿曲线；补偿计算具体过程包括：
将N幅横幅曲线Pi(i=1...N)中相同的点进行逐点累加得到和曲线Psum；
令和曲线Psum逐点除以N得到平均值曲线Pavg， 对平均值曲线Pavg上所有点求平均值记为Avg,
用平均值曲线Pavg上的每个点都减去Avg，得到平均值为0的横幅曲线，此横幅曲线作为补偿曲线；
S4.使用补偿曲线对实际测量的横幅曲线进行补偿；
所述非接触式的物理量包含：定量、厚度、水分、灰分。
2.根据权利要求1所述的一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，其特征在于，待测物样本需完全覆盖上检测窗口或下检测窗口。
3.根据权利要求1所述的一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，其特征在于，所述横幅曲线以物理量为纵坐标，以待测物位置为横坐标。
4.根据权利要求1所述的一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，其特征在于，N的范围为：3~50。
5.根据权利要求4所述的一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，其特征在于，当检测纸张的定量时，N的范围为：15~50；
当检测纸张的厚度时，N的范围为：15~50；
当检测纸张的水分时，N的范围为：3~30；
当检测纸张的灰分时，N的范围为：3~30。
6.根据权利要求4所述的一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，其特征在于，当检测纸张的水分时，待水分进入稳态后N值才能开始计数。
7.一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿系统，所述补偿系统适用于纸张的非接触式的物理量检测，其特征在于，用于实现如权利要求1所述的一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿方法，包括：固定放置在纸张检测扫描装置上检测窗口和下检测窗口之间的待测物样本；纸张检测扫描装置对固定放置的待测物样本进行N趟往返扫描测量后得到N幅横幅曲线；补偿计算模块用于对由S2得到的N幅横幅曲线进行补偿计算得到一幅补偿曲线；补偿模块基于补偿曲线对实际测量的横幅曲线进行补偿。
8.根据权利要求7所述的一种基于纸张检测扫描装置的横幅曲线干扰补偿系统，其特征在于，所述待测物样本需完全覆盖上检测窗口或下检测窗口。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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