CN1639037A - 卷取纸幅的装置和方法以及为此而用于控制压区载荷的设备 - Google Patents

Abstract

一种卷取纸幅(1)的卷取装置，包括：纸幅卷绕于其上而形成纸卷(4)的卷轴(3)；与纸卷形成压区(5)的支撑元件(2)；和安装在支撑元件处或卷轴处以控制两者之间距离的致动器(24)。根据本发明，该装置具有测量控制设备，该测量控制设备包括发光元件(6)；接收系统和控制单元(10)，发光元件(6)用光照亮纸卷从而在纸卷的柱面(8)上形成一条线(7)；接收系统用于描述该线；控制单元(10)连接到接收系统上并用于分析所描述的线以计算纸卷和支撑元件之间的距离，和当计算的距离偏离预定距离时向致动器发送一个位置修正信号。本发明还涉及这样一种用于控制纸卷和支撑元件之间的距离的测量控制设备和方法。

Description

卷取纸幅的装置和方法以及为此而用于控制压区载荷的设备

技术领域

本发明涉及一种卷取纸幅的卷取装置，包括：

-可旋转安装的卷轴，纸幅卷绕于其上而形成纸卷，

-与纸卷形成压区的支撑元件，以及

-致动器，安装在支撑元件处或卷轴处以控制支撑元件和纸卷之间的距离。

本发明还涉及一种卷取纸幅的方法，包括如下步骤：

-可旋转地安装卷轴，纸幅将要卷绕于其上而形成纸卷，

-安装可与纸卷形成压区的支撑元件，以及

-为了控制支撑元件和纸卷之间的距离，将致动器安装在支撑元件处或卷轴处。

本发明还涉及一种在卷取纸幅的卷取装置中用于测量和控制正在卷取的纸卷和支撑元件之间的距离的设备，该卷取装置包括：

-可旋转安装的卷轴，纸幅卷绕于其上而形成所述纸卷，

-与纸卷形成压区的所述支撑元件，以及

-为了控制支撑元件和纸卷之间的距离而安装在支撑元件处或卷轴处的致动器。

背景技术

在纸机上连续生产纸张的过程中，纸幅被卷取在卷轴上而形成成品纸卷，即原纸卷。为便于原纸卷的后续处理，有必要确保每个原纸卷的形成稳定，并且其形状基本上为圆筒形。确保以纸幅在生产过程中获得的性质例如拉伸性和松密度不会丧失的方式进行卷绕也是很重要的。例如，在卷取克重和密度低的皱纹软纸(被称为高松密度的薄纸)时，希望原纸卷中相邻纸层之间的压力要尽可能地低，且在整个原纸卷中基本恒定。但同时又必须施加足够的压力以防止原纸卷“窜边(telescoping)”或以另外的方式变形。

为了控制卷取，正在卷取的纸卷和支撑元件(例如表面卷筒或环形带)之间通常会形成一个压区。因此，纸卷和支撑元件形成一个供纸幅从中通过的压区。通过控制纸卷和支撑元件之间的线性载荷，即作用在纸卷和支撑元件之间的力的比率，和纸卷的宽度来控制纸卷中相邻纸层之间的压力。

因此，为了获得高质量的纸卷，线性载荷的良好控制是很重要的。通常用力敏元件(例如安置在支撑纸卷的支架和卷取设备的台架之间的测力传感器或压力传感器)来测量线性载荷。但是，该方法具有如下缺陷，即力敏元件中的线性载荷产生的信号有被来自旋转纸卷的摩擦力和惯性力产生的信号淹没的危险。在传统的具有主要系统和次要系统的卷取设备中，尤其困难的是控制主要系统中的线性载荷，以及将纸卷从主要系统传递到次要系统时对线性载荷的控制。

US6,036,137公开了一种利用如下事实的辊式卷纸装置(reel-up)，即使纸卷和表面卷筒形式的支撑元件之间的给定线性载荷与纸卷的径向压痕相关，纸卷在该径向压痕处抵靠所述表面卷筒。该辊式卷纸装置包括具有第一传感器的测量设备，该第一传感器通过测量卷筒的已知位置与纸卷的柱面之间的距离来测量纸卷不断增加的直径。该测量设备还包括第二传感器，第二传感器测量纸卷的轴线和与表面卷筒的轴线有关的已知的第二位置之间的距离。这些测量值被送到控制单元，在控制单元中，纸卷的压痕被计算出来并与预期压痕作对比，该预期压痕对应于最佳的线性载荷。如果测得的压痕和预期压痕之间的偏差太大，则通过在受控制状态下调节表面卷筒的轴线和纸卷的轴线之间的距离来设置预期压痕。US6,036,137中提及的合适的传感器的例子为激光传感器，它用三角测量技术或干涉测量技术来测量所述距离。因此，为了明确地确定纸卷的半径和轴线位置，必须用到两个位置分开的距离感应系统。这是一个缺点，因为为了获得纸卷半径和轴线位置的准确值，这两个系统必须有一个公用的的详细刻度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卷取装置，该装置弥补了上述的缺陷，并且能简单、准确而可靠地计算出正在卷取的纸卷的半径和轴线位置，从而能简单、准确而可靠地控制纸卷和支撑元件之间的距离。

如本发明所述的卷取装置的特征在于该卷取装置还包括测量控制设备，该测量控制设备包括：

-发光元件，通过用光照亮纸卷而在纸卷的柱面上形成一条光线，

-用于描述该线的接收系统，以及

-控制单元，连接到接收系统上并用于分析所描述的线以计算纸卷和支撑元件之间的距离，和当计算的距离偏离预定距离时向所述致动器发送位置修正信号。

如本发明所述的方法，其特征在于还包括如下步骤：

-用来自发光元件的光照亮纸卷从而在其柱面上形成一条线；

-用接收系统描述该线；

-用连接到接收系统上的控制单元分析该线；

-分析之后，用控制单元计算纸卷和支撑元件之间的距离；以及

-当计算的距离偏离预定距离时，向所述致动器发出位置修正信号。

如本发明所述的设备，其特征在于包括：

-通过用光照亮纸卷而在纸卷的柱面上形成一条光线的发光元件，

-用于描述该线的接收系统，以及

-控制单元，连接到接收系统上并用于分析所描述的线以计算纸卷和支撑元件之间的距离，和当计算的距离偏离预定距离时向所述致动器发送位置修正信号。

根据本发明，用到了如下事实，即所述线的方程包含有与纸卷的半径和轴线位置有关的明确信息。放置发光元件和摄像机并对它们进行调整，使所述线在摄像机内的投影形成一条曲线，如果摄像机和发光元件的位置是已知的，则可以计算出该线的方程。然后，纸卷的半径和轴线位置可根据该线的方程计算出来。

在卷取过程中，纸卷的半径和轴线位置优选是连续计算，且所述信息用于将纸卷定位在与支撑元件相距预期距离的位置处。因此，纸卷和支撑元件之间的线性载荷可以被连续控制。

发光设备优选发出明亮的激光(luminous laser light)。发光元件可以包括激光器棱镜装置(laser-prism arrangement)，该装置发出的光帘形成一道为可见光线的连贯的光迹。或者，发光元件可以包括多个激光器，它们发出的激光束逐点照亮该线。

所述分析优选包括如下步骤：将所描述的线数字化，在所描述的线上确定多个点，根据这些点的相互位置计算该线的方程，并根据该线的方程计算纸卷的半径和轴线位置。为了计算准确，优选沿纸卷的圆周方向尽可能长地延长该线。

附图说明

下面将参照附图更详细地说明本发明。

图1简要示出了部分的辊式卷纸装置和如本发明的第一实施例的测量控制设备。

图2简要示出了部分的辊式卷纸装置和如本发明的第二实施例的测量控制设备。

图3是一种辊式卷纸装置和如本发明的第三实施例的测量控制设备的侧视图。

图4简要示出了一种不同的辊式卷纸装置的部分和如图3所示的测量控制设备。

图5示出了如图1所示的测量控制设备的可行性安装方案。

图6示出了如图1所示的测量控制设备的另一种安装方案。

图7示出了如图1所示的测量控制设备的再一种安装方案。

图8示出了如图1所示的测量控制设备的又一种安装方案。

具体实施方式

下面将参照附图1和2更详细地说明本发明的原理，图1和2简要示出了卷取纸幅1所用的形式为辊式卷纸装置的卷取装置的部分。该辊式卷纸装置包括为表面卷筒2形式的支撑元件，表面卷筒2可旋转地安装在辊式卷纸装置内，且其旋转轴线在辊式卷纸装置的横向(CD)上。表面卷筒2由驱动单元(未示)驱动。该辊式卷纸装置还包括与表面卷筒2平行设置的卷轴3，纸幅1卷绕于其上而形成纸卷4。卷轴3可以由驱动单元(未示)驱动，或通过表面卷筒2的摩擦而发生旋转。在卷取过程的主要阶段，不断变大的纸卷4靠在表面卷筒2上，因此不断变大的纸卷4形成了径向压痕。从而表面卷筒2和不断变大的纸卷4形成压区5，在被卷绕到卷轴3上之前，纸幅1从压区5中穿过。为了控制压区5中的线性载荷，从而也控制不断变大的纸卷4的压痕，该辊式卷纸装置包括致动器23，该致动器23控制表面卷筒2和不断变大的纸卷4之间的轴线距离。

该辊式卷纸装置包括测量控制设备，该测量控制设备包括激光器形式的发光元件6和棱镜，发光元件6发出聚焦的激光束，棱镜使该激光束展开成平的光帘。该激光器-棱镜装置(下面称为线性激光器)被设置在表面卷筒2和纸卷4的上方，并将所述光帘发射到一个平面(下面称为照明平面)内。线性激光器6在照明平面与纸卷4相交的地方照亮纸卷4，并在纸卷4的柱面8上产生可见光线7。换句话说，该线性激光器发射线形的光带(light pattern)到纸卷4上。

照明平面的法线方向与辊式卷纸装置的加工方向MD大致形成直角，且与纸卷4的轴向形成大约90°角，即照明平面的法线方向与横向(CD)基本一致。这样，线7就描述了一段圆弧，根据其曲率半径可以计算出不断变大的纸卷4的半径，且该圆弧的曲率中心对应于纸卷4的轴线位置。因此，线7包含关于纸卷4的半径和轴线位置的信息，只要表面卷筒2的半径和轴线位置已知，根据所述信息就可以计算出纸卷4的压痕。

测量控制设备包括接收系统或测光设备。在所示的实施例中，接收系统的形式是再现光学系统(reproducing optical system)，它包括摄像机9。测量控制设备还包括连接到摄像机9上的控制单元10，该控制单元10包括图像分析仪。摄像机9与线性激光器6相隔一定的距离，并且二者对齐，从而使其光轴与所述照明平面形成15°至45°的夹角。从而摄像机9将线7描述为曲线。只要摄像机9的位置和准线已知，则图像分析仪可根据所描述的线7计算出纸卷4的半径和轴线位置。只要表面卷筒2的半径和轴线位置已知，控制单元10就能计算出纸卷4和表面卷筒2之间的距离，表面卷筒2形成纸卷4的压痕。控制单元10将计算出的纸卷4和表面卷筒2之间的距离与纸卷4和表面卷筒2之间预定的预期距离作比较，预期距离对应于纸卷4的预期压痕。如果计算的距离偏离预期距离，则控制单元10就向所述的致动器发送距离修正信号，然后致动器移动卷轴3，使其与表面卷筒2更近或更远，从而获得预期压痕。

在卷取过程中，纸卷4的半径不断增大。为了让测量控制设备保持预期的压痕，纸卷4的轴线需要以受控的方式移动远离表面卷筒2。纸卷4的轴线远离表面卷筒2的移动速度在卷取过程的早期阶段需相对较高，这是因为纸卷4的半径在早期阶段相对较小。但是，在卷取过程的后期阶段，移动速度需相对较低，因为纸卷4的半径相对较大。

优选地，控制单元10还计算不断变大的纸卷4的圆周速度，即用图像分析仪计算出的半径乘以纸卷4的旋转速度或卷轴3的驱动单元(未示)的旋转速度，纸卷4的旋转速度由卷轴3的驱动单元获得。如果计算出的圆周速度偏离预期的圆周速度，则控制单元10就向驱动单元发送修正圆周速度的信号，然后该驱动单元调节旋转速度，以获得预期的圆周速度。

优选地，线性激光器6在整个卷取过程中照亮不断变大的纸卷4，从而可以连续地控制纸卷4的压痕和圆周速度。

在早期，所描述的线7优选在控制单元10的图像分析仪中被数字化，或者在摄像机9中就已经被数字化，然后在图像分析仪中以数字形式进行连续处理。所述图像分析仪优选包括用于该处理过程的微处理器。计算线7的方程的算法优选包括如下步骤：沿线7确定多个均匀分布的点，之后，根据这些点的相对位置以已知的方式计算线7的曲率半径和曲率中心。可知从精确的角度出发，线7应该尽可能地长。线性激光器6能照亮纸卷4的半个圆周，并且线7一般应沿纸卷4的圆周方向尽可能地延长。由于线7描述的是一段弧，因此为了明确限定曲率半径和曲率中心，在算法中至少要用到三个点。但是，优选用更多的点以增加精确度。也可以借助图像分析仪用其他已知的算法来确定曲线的曲率半径和曲率中心。

在另一种方法中，光帘也照亮表面卷筒2，从而在表面卷筒2的柱面12上产生第二可见光线11。换句话说，线性激光器也发射线形的光带到表面卷筒2上。在这种情况下，对摄像机9进行调整，以便既描述第一线7又描述第二线11。在图像分析仪中用与上述同样的方法计算出线7、11的曲率半径和曲率中心。然后，控制单元10计算出表面卷筒2和纸卷4之间的距离，之后计算出纸卷4的压痕。在这一过程中，无需事先知道表面卷筒2的半径或轴线位置，即可直接得到纸卷4的压痕。

在图2所示的实施例中，发光元件的形式为一组激光器13。激光器13被设置在一条线上并被定向，以使它们的激光束限定与上述照明平面一致的照明平面。

因此，第一组激光器13a沿线7逐点照亮纸卷4，而第二组激光器13b沿线11逐点照亮表面卷筒2。换句话说，第一组激光器13a发射第一光带到纸卷4上，而第二组激光器13b发射第二光带到表面卷筒2上，所述的第一和第二光带分别具有沿着线7和11的多个发光点的形状。线7、11上的发光点14、15用摄像机9进行描述。根据这些点14、15的相对位置，控制单元10的图像分析仪用已知的方法计算曲率半径和曲率中心，之后计算出纸卷4的压痕和圆周速度，以分别构成到所述致动器和驱动单元的任何控制信号的基础。该实施例的优点是，一组激光器通常比技术上更复杂的激光器-棱镜装置便宜。

为了能如上所述计算出纸卷4的压痕和圆周速度，需要对摄像机9进行定位和定向的调整，从而使其将线7、11描述成曲线。换句话说，摄像机9的位置必须与照明平面分开。如果将摄像机9设置在照明平面内，那么线7、11在摄像机9内的投影会是直线，并且图像分析仪将无法计算所述的曲率半径或曲率中心。

原则上，只要满足关于所描述的线的曲率的再现要求，则该测量方法与照明平面和摄像机的调整无关。但是为了避免所描述的线的几何形状以及曲率半径和中心的计算变得不必要的复杂，优选对发光元件进行调整，以使照明平面的法线方向与加工方向基本成直角。因此照明平面的法线方向可以与横向成0-90°的夹角，并且摄像机的光轴也可以与照明平面成0-90°的夹角。例如，如图1和2所述，发光元件和摄像机的另外一种调整方式是对发光元件进行调整，从而使照明平面与横向成45°角，并对摄像机进行调整，从而使其光轴与照明平面的法线方向一致。

如果发光元件包括一组激光器，则不需将这些激光器设置成使它们的激光束限定单个平面(即扁平的表面)。在激光束限定了某种形式的曲面的情况下，理论上也可以确定纸卷的曲率半径和中心。但是在这种情况下，计算会相对复杂。

图3是借助于表面卷筒2卷取纸幅1所用的辊式卷纸装置的侧视图。该辊式卷纸装置包括主要系统和次要系统。主要系统包括下降臂33，用于收集来自卷轴库22的卷轴3。主要系统还包括主臂21，用于接收来自下降臂33的卷轴3’，在主臂21中，卷轴3’被加速到与表面卷筒2相同的圆周速度，并向着表面卷筒2移动，从而使纸幅1被卷绕到卷轴3’上。次要系统包括第二支架23，致动器24可使第二支架23在加工方向(MD)上沿导轨25移动。卷绕之后，卷轴3’从主臂21被传送到第二支架23，驱动单元(未示)在此处驱动卷轴3”，从而形成纸卷4。该辊式卷纸装置包括与上面结合图2所述的设备相似的设备，即其中的发光元件包括一组激光器27的设备。这些激光器27尽可能地被结合到一个相同的位置，例如它们可以如此放置，以至于实际上可以认为它们是从一个相同的位置发射激光束。每个激光束与纸卷4的轴向形成45°角。因此这些激光束限定了一个照明平面，其法线方向与纸卷4的轴向成45°角，且与加工方向(MD)成直角。这些激光束分别沿纸卷4和表面卷筒2的柱面8、12上的线逐点照亮纸卷4和表面卷筒2。换句话说，激光器27发射第一光带到纸卷4的柱面8上，并发射第二光带到表面卷筒2的柱面12上。当纸卷4在第二支架23上时和当纸卷4在主臂21上时，被激光束覆盖的角状区域足够这些激光束照亮纸卷4。该设备还包括摄像机9和控制单元(未示)，摄像机9的光轴与照明平面的法线方向一致，而控制单元以上述的方式描述和分析所述线。控制单元被连接到致动器24上，以保持纸卷4的预期径向压痕，或纸卷4和表面卷筒2之间预期的线性载荷，二者是等价的。为了保持纸卷4的预期旋转速度，控制单元还被连接到第二支架23的驱动单元上。

如本发明所述的方法也适于多个辊式卷纸装置，其中支撑元件是不同于表面卷筒的元件。图4展示了这样一种辊式卷纸装置，其中支撑元件是环形带28，未支撑部分29在两个辊30、31之间运行。在卷取纸幅时，纸卷4和未支撑部分29形成供纸幅从中穿过的压区5。设置与图3中的测量系统相似的测量系统，用于计算纸卷4的半径和位置。如果辊30、31的位置已知，则为了控制压痕，控制单元就可以计算由纸卷4产生的带28的未支撑部分29的压痕。

发光元件和描述光学系统(depicting optical system)相对于纸卷可以以各种方式放置。图5示出了发光元件(在这种情况下是线性激光器6)和摄像机9可能的放置方式。线性激光器6和摄像机9在辊式卷纸装置的横向上沿一条线并排放置在纸卷4和表面卷筒2上方的台架(未示)中。图6示出了另外一种放置方式，其中线性激光器6和摄像机9在纸卷4和表面卷筒2上方的台架(未示)内被置于辊式卷纸装置的一侧。测量控制设备可以有一个独立的台架。或者，线性激光器和摄像机可以放在支撑辊式卷纸装置各部分的台架内。图7和8展示了这样的例子，其中线性激光器6和摄像机9放置在支撑辊式卷纸装置的卷轴库22的其中一根梁32上。

因此，发光元件和摄像机就可以以各种不同的方式放置。但是，正如上面所说的那样，这么做的条件是定位和调整发光元件和摄像机使得发光元件沿纸卷柱面上的线照亮纸卷，也可以沿表面卷筒柱面上的线照亮表面卷筒，并且由摄像机描述的线是曲线。只要满足这些要求，发光元件和摄像机就可以如图5-8所示的那样放在纸幅的宽度之内。或者，发光元件和摄像机也可以放在辊式卷纸装置的宽度之外，此处干扰测量控制设备的灰尘较少；或甚至可以放在辊式卷纸装置所处的建筑物的天花板上。

可以认为，本发明可以与传统技术结合起来。例如，可根据本发明计算出纸卷的半径，而纸卷的轴线位置则可以用传统的位置传感器测量，优选是连接到控制单元的位置传感器。

测量控制设备应该优选是用可见光操作，优选是可见的激光。但是可以认为，本发明不仅仅局限于在可见波长范围(即390-770纳米)内操作的发光元件以及接收或再现的光学系统。也可以使用在紫外、红外或其他波长范围内操作的测量系统。但条件是，电磁波应具有如下的物理性质，即可以检测纸卷柱面上的区别线(distinct line)。因此，概念“光”和“光学”在此不应被解释为仅与可见的电磁波有关。

上面已经结合辊式卷纸装置对本发明做了说明，但是应该理解，本发明也可以适用于各种类型的卷取装置，其中在纸幅的卷取过程中，例如在复卷机中压区载荷受到控制。

Claims (61)

1、一种卷取纸幅(1)的卷取装置，包括：

-可旋转安装的卷轴(3)，纸幅(1)卷绕于其上以形成纸卷(4)，

-与纸卷(4)形成压区(5)的支撑元件(2，28)，以及

-致动器(24)，安装在支撑元件(2，28)处或卷轴(3)处以控制支撑元件(2，28)和纸卷(4)之间的距离，

其特征在于，该卷取装置还包括测量控制设备，该测量控制设备包括：

-发光元件(6，13，27)，通过用光照亮纸卷(4)而在纸卷(4)的柱面(8)上形成一条线(7)，

-用于描述该线(7)的接收系统，以及

-控制单元(10)，连接到所述接收系统并用于分析所描述的线(7)以计算纸卷(4)和支撑元件(2，28)之间的距离和在所计算的距离偏离预定距离时向所述致动器(24)发送位置修正信号。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收系统包括摄像机(9)，对其进行定位和调整以将所述线(7)描述为曲线。

3、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，根据对所描述的线(7)的所述分析，控制单元(10)计算不断变大的纸卷(4)的半径和轴线位置。

4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，支撑元件(2，28)设置在辊式卷纸装置中已知的位置处，以及控制单元(10)用于根据所计算的纸卷(4)的半径和轴线位置以及支撑元件(2，28)的已知位置计算纸卷(4)和支撑元件(2，28)之间的距离。

5、如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述支撑元件是表面卷筒(2)，且

-发光元件(6，13，27)用于用光照亮表面卷筒(2)，从而也在表面卷筒(2)的柱面(12)上形成一第二线(11)，

-对摄像机(9)进行定位和调整，以将所述第二线(11)描述为曲线，

-控制单元(10)用来分析所描述的第二线(11)以计算表面卷筒(2)的半径和轴线位置，和

-控制单元(10)用于根据所计算的纸卷(4)和表面卷筒(2)的半径和轴线位置，计算不断变大的纸卷(4)和表面卷筒(2)之间的距离。

6、如权利要求3至5中任意一项所述的装置，其特征在于，控制单元(10)用来：计算纸卷(4)的圆周速度，即用不断变大的纸卷(4)的半径乘以纸卷(4)的旋转速度；比较计算出的圆周速度和预期的圆周速度；如果计算出的圆周速度偏离预期的圆周速度，则向卷轴(3)的驱动单元发送修正旋转速度的信号。

7、如权利要求1至6中任意一项所述的装置，其特征在于，根据对纸卷(4)的柱面(8)上的所描述的线(7)进行的所述分析，控制单元(10)用来：使所描述的线(7)数字化；在线(7)上确定多个点；根据这些点的相对位置计算线(7)的方程；和根据线(7)的方程计算纸卷(4)的半径和轴线位置。

8、如权利要求1至7中任意一项所述的装置，其特征在于，对发光元件(6，13)进行调整，以使其发出的光在一个平面内。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，对发光元件(6，13)进行调整，以使所述平面的法线方向与该装置的加工方向基本成直角。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，对发光元件(6，13)进行调整，以使所述平面的法线方向与纸卷(4)的轴向成15°至45°的间隔的夹角。

11、如权利要求1至10中任意一项所述的装置，其特征在于，发光元件(6)包括激光器和棱镜，二者用来发出一致的光帘，该光帘照亮纸卷(4)的柱面(8)上的线(7)。

12、如权利要求1至10中任意一项所述的装置，其特征在于，所述发光元件包括一组激光器(13，27)，该组激光器用来发出激光束，所述激光束逐点照亮纸卷(4)的柱面(8)上的线(7)。

13、如权利要求1至12中任意一项所述的装置，其特征在于，发光元件(6，13，27)和摄像机(9)设置在纸幅(1)的宽度范围内。

14、如权利要求1至12中任意一项所述的装置，其特征在于，发光元件和摄像机设置在纸幅(1)的宽度范围外。

15、一种卷取纸幅(1)的方法，包括如下步骤：

-可旋转地安装卷轴(3)，纸幅(1)将要卷绕于其上而形成纸卷(4)，

-安装可与纸卷(4)形成压区(5)的支撑元件(2，28)，以及

-将致动器(24)安装在支撑元件(2，28)处或卷轴(3)处，以控制支撑元件(2，28)和纸卷(4)之间的距离，

其特征在于，还包括如下步骤：

-利用发光元件(6，13，27)发出的光照亮纸卷(4)，且在纸卷(4)的柱面(8)上形成线(7)；

-用接收系统描述所述线(7)；

-用连接到该接收系统的控制单元(10)分析所述线(7)；

-基于该分析，用控制单元(10)计算纸卷(4)和支撑元件(2，28)之间的距离；以及

-当计算出的距离偏离预期距离时，向所述致动器(24)发送位置修正信号。

16、如权利要求15所述的方法，其特征在于，用摄像机(9)将线(7)描述为曲线。

17、如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，基于所述分析，用控制单元(10)计算纸卷(4)的半径和轴线位置。

18、如权利要求17所述的方法，其特征在于，当已知支撑元件(2，28)的位置时，根据纸卷(4)的计算出的位置和支撑元件(2，28)的已知位置，通过控制单元(10)限定纸卷(4)和支撑元件(2，28)之间的距离。

19、如权利要求16或17所述的方法，其特征在于如下步骤，当支撑元件是表面卷筒(2)时：

-用发光元件(6，13，27)发出的光照亮表面卷筒(2)形式的支撑元件，以在其柱面(12)上形成第二线(11)；

-用摄像机(9)将第二线(11)描述为曲线；

-用控制单元(10)对第二线(11)进行分析，，控制单元(10)基于该分析来计算表面卷筒(2)的半径和轴线位置；以及

-根据所计算出的纸卷(4)和表面卷筒(2)的半径和轴线位置，由控制单元(10)限定纸卷(4)和表面卷筒(2)之间的距离。

20、如权利要求17至19中任意一项所述的方法，其特征在于：

-计算纸卷(4)的圆周速度，即用纸卷(4)的计算出的半径乘以纸卷(4)的旋转速度；

-比较计算出的纸卷(4)的圆周速度和预期的圆周速度；以及

-如果计算出的圆周速度偏离预期的圆周速度，则向卷轴(3)的驱动单元发送修正旋转速度的信号。

21、如权利要求16至20中任意一项所述的方法，其特征在于，通过如下步骤分析纸卷(4)的柱面(8)上的线(7)：

-使所描述的线(7)数字化，

-在线(7)上确定多个点，

-根据这些点的相对位置计算线(7)的方程，和

-根据线(7)的方程计算纸卷(4)的曲率半径和曲率中心。

22、一种用在卷取纸幅(1)的卷取装置中的设备，用于测量和控制正在卷绕的纸卷(4)和支撑元件(2，28)之间的距离，该卷取装置包括：

-可旋转安装的卷轴(3)，纸幅(1)卷绕于其上而形成所述纸卷(4)，

-与纸卷(4)形成压区(5)的所述支撑元件(2，28)，以及

-为了控制支撑元件(2，28)和纸卷(4)之间的距离而安装在支撑元件(2，28)处或卷轴(3)处的致动器(24)，

其特征在于，该设备包括：

-发光元件(6，13，27)，用于通过光照亮纸卷(4)以在纸卷(4)的柱面(8)上形成光线(7)，

-用于描述该线(7)的接收系统，以及

-控制单元(10)，连接到所述接收系统并用于分析所描述的线(7)以计算纸卷(4)和支撑元件(2，28)之间的距离，以及当计算出的距离偏离预定距离时向所述致动器(24)发送位置修正信号。

23、如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述接收系统包括摄像机(9)，其被定位并调整好用于将线(7)描述为曲线。

24、如权利要求22或23所述的设备，其特征在于，基于对所描述的线(7)进行的所述分析，控制单元(10)被布置成用来计算纸卷(4)的半径和轴线位置。

25、如权利要求24所述的设备，其特征在于，支撑元件(2，28)被设置在辊式卷纸装置中已知的位置处，且所述控制单元(10)用来根据所计算出的纸卷(4)的半径和轴线位置以及支撑元件(2，28)的已知位置计算纸卷(4)和支撑元件(2，28)之间的距离。

26、如权利要求23或24所述的设备，其特征在于，当支撑元件是表面卷筒(2)时：

-发光元件(6，13，27)被设置成用光照亮表面卷筒(2)，也在表面卷筒(2)的柱面(12)上形成第二线(11)，

-对摄像机(9)进行定位和调整，以将所述第二线(11)描述为曲线，

-控制单元(10)用来分析所描述的第二线(11)以计算表面卷筒(2)的半径和轴线位置，以及

-控制单元(10)用来根据所计算出的纸卷(4)和表面卷筒(2)的半径和轴线位置来计算不断变大的纸卷(4)和表面卷筒(2)之间的距离。

27、如权利要求24至26中任意一项所述的设备，其特征在于，控制单元(10)通过用不断变大的纸卷(4)的半径乘以纸卷(4)的旋转速度来计算纸卷(4)的圆周速度，比较计算出的圆周速度和预期的圆周速度，如果计算出的圆周速度偏离预期的圆周速度，则向卷轴(3)的驱动单元发送修正旋转速度的信号。

28、如权利要求22至27中任意一项所述的设备，其特征在于，基于对纸卷(4)的柱面(8)上的所描述的线(7)进行的所述分析，控制单元(10)被设置成：使所描述的线(7)数字化；在线(7)上确定多个点；根据这些点的相对位置计算线(7)的方程；和根据线(7)的方程计算纸卷(4)的半径和轴线位置。

29、如权利要求22至28中任意一项所述的设备，其特征在于，对发光元件(6，13)进行调整，以使其发出的光在一个平面内。

30、如权利要求29所述的设备，其特征在于，对发光元件(6，13)被调整成使所述平面的法线方向与该装置的加工方向基本成直角。

31、如权利要求30所述的设备，其特征在于，对发光元件(6，13)被调整成使所述平面的法线方向与纸卷(4)的轴向成15°至45°的间隔的夹角。

32、如权利要求22至31中任意一项所述的设备，其特征在于，所述发光元件(6)包括激光器和棱镜，二者用来发出一致的光帘，所述光帘照亮纸卷(4)的柱面(8)上的线(7)。

33、如权利要求22至31中任意一项所述的设备，其特征在于，所述发光元件包括一组激光器(13，27)，它们用来发出激光束，所述激光束逐点照亮纸卷(4)的柱面(8)上的线(7)。

34、如权利要求22至33中任意一项所述的设备，其特征在于，所述发光元件(6，13，27)和摄像机(9)设置在纸幅(1)的宽度范围内。

35、如权利要求22至33中任意一项所述的设备，其特征在于，所述发光元件和摄像机设置在纸幅(1)的宽度范围外。

36、一种卷取纸幅的卷取装置，该装置包括：

-可旋转的卷轴，其被构造成将纸幅接收于其上而形成纸卷；

-支撑元件，与不断变大的纸卷相邻，该支撑元件与不断变大的纸卷之间限定有压区；

-致动器，用于控制不断变大的纸卷和支撑元件之间的压区载荷；

-发光元件，用于发射光带到不断变大的纸卷的一部分上；

-测光设备，用于接收来自不断变大的纸卷的光带反射；以及

-控制单元，其与所述测光设备相连，并用于根据来自不断变大的纸卷的光带反射，确定表示不断变大的纸卷和支撑元件之间的压区载荷的值，

其中，所述控制单元构造成与所述致动器相联系，通过移动所述致动器而在不断变大的纸卷和支撑元件之间形成预期的压区载荷。

37、如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述控制单元用来根据从不断变大的纸卷接收到的光带反射计算不断变大的纸卷的半径和不断变大的纸卷的旋转轴线的位置。

38、如权利要求36所述的装置，其特征在于，代表不断变大的纸卷和支撑元件之间的压区载荷的值是支撑元件陷入到不断变大的纸卷内的压痕。

39、如权利要求36所述的装置，其特征在于，该支撑元件被定位到该装置中预定的位置处，且该控制装置被构造成根据基于从不断变大的纸卷接收到的光带反射而计算的不断变大的纸卷相对于支撑元件的预定位置的半径和轴线位置来确定代表压区载荷的值。

40、如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述支撑元件是卷筒，发光元件构造成发出第二光带到卷筒的表面上，所述测光设备构造成接收来自卷筒的第二光带的反射，且根据在从不断变大的纸卷接收的光带的反射的基础上计算出的相对于所计算出的卷筒的半径和轴线位置的不断变大的纸卷的半径和轴线位置，该控制单元确定代表压区载荷的值。

41、如权利要求36所述的装置，其特征在于，根据在从不断变大的纸卷接收的光带的反射的基础上计算出的不断变大的纸卷的半径，所述控制单元计算所述不断变大的纸卷的圆周速度和所述不断变大的纸卷的旋转速度，将该圆周速度和预期的圆周速度作比较，并根据该圆周速度与预期的圆周速度的偏差控制不断变大的纸卷的圆周速度。

42、如权利要求36所述的装置，其特征在于，控制单元构造成在所述光带上确定多个点，并根据这些点确定不断变大的纸卷的曲率半径和中心。

43、如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述发光元件构造成基本发光于一个照明平面中。

44、如权利要求43所述的装置，其特征在于，所述发光元件被构造成使照明平面的法线方向基本垂直于该装置的加工方向，该加工方向垂直于不断变大的纸卷的纵向。

45、如权利要求44所述的装置，其特征在于，所述发光元件被构造成使照明平面的法线方向与不断变大的纸卷的纵向成约15°至45°之间的角。

46、如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述发光元件是激光器-棱镜，其具有激光器用来向棱镜发射激光束，而棱镜构造成使所述激光束展开以形成朝向不断变大的纸卷的一致的光帘并照亮不断变大的纸卷的大致圆柱形表面上的一条线，以形成所述的光带。

47、如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述发光元件为多个激光器，每个激光器构造成向不断变大的纸卷的表面发射一束光。

48、如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述发光元件和测光设备定位在纸幅宽度内。

49、如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述发光元件和测光设备定位在纸幅宽度外。

50、如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述发光元件构造成将光引导至基本垂直于不断变大的纸卷的纵向的照明平面内，且测光设备的光轴相对于所述照明平面成一角度，从而使测光设备相对于所述照明平面成一角度地接收由不断变大的纸卷反射的光。

51、如权利要求36所述的装置，其特征在于，所述发光元件构造成将光引导至与不断变大的纸卷的纵向成钝角的照明平面内，且测光设备的光轴基本垂直于不断变大的纸卷的纵向方向，从而使测光设备相对于所述照明平面成一角度地接收由不断变大的纸卷反射的光。

52、一种控制不断变大的纸卷和支撑元件之间的压区载荷的方法，该方法包括：

-旋转卷轴以将纸幅接收于其上而形成不断变大的纸卷，不断变大的纸卷和支撑元件限定一压区；

-发出光带到不断变大的纸卷的表面上；

-接收来自不断变大的纸卷的光带反射；

-根据光带反射确定代表不断变大的纸卷和支撑元件之间的压区载荷的值；以及

-调节不断变大的纸卷和支撑元件之间的相对距离，以控制压区载荷。

53、如权利要求52所述的方法，其特征在于，还包括根据从不断变大的纸卷接收到的光带反射计算不断变大的纸卷的半径和不断变大的纸卷的轴线位置。

54、如权利要求53所述的方法，其特征在于，还包括：

-发射第二光带到支撑元件上；

-接收来自支撑元件的第二光带的反射；和

-根据第二光带的反射确定支撑元件的位置；

其中根据支撑元件的位置及不断变大的纸卷的半径和轴线位置计算代表压区载荷的值。

55、如权利要求52所述的方法，其特征在于，还包括：

-根据基于从不断变大的纸卷接收到的光带反射计算出的不断变大的纸卷的半径和不断变大的纸卷的旋转速度，计算出不断变大的纸卷的圆周速度；

-比较该圆周速度和预期的圆周速度；和

-根据该圆周速度与预期的圆周速度的偏差，调节不断变大的纸卷的圆周速度。

56、如权利要求52所述的方法，其特征在于，所述的确定步骤包括：在所述光带上确定多个点，和根据这些点确定不断变大的纸卷的曲率半径和中心。

57、如权利要求52所述的方法，其特征在于，所述发射步骤包括将光基本发射到一个照明平面内。

58、如权利要求52所述的方法，其特征在于，所述发射步骤包括将光发射光到所述照明平面中，从而使照明平面的法线方向基本垂直于该装置的加工方向，该加工方向垂直于不断变大的纸卷的纵向方向。

59、如权利要求52所述的方法，其特征在于，所述发射步骤包括将光发射到所述照明平面中，从而使所述照明平面的法线方向与不断变大的纸卷的纵向成约15°至45°之间的角。

60、如权利要求52所述的方法，其特征在于，所述发射步骤包括将光发射到基本垂直于不断变大的纸卷的纵向方向的照明平面中，而所述接收步骤包括相对于所述照明平面成一角度地接收由不断变大的纸卷反射的光。

61、如权利要求52所述的方法，其特征在于，所述发射步骤包括将光发射到与不断变大的纸卷的纵向方向成钝角的照明平面内，所述接收步骤包括在基本垂直于不断变大的纸卷的纵向方向的平面内接收由不断变大的纸卷反射的光。

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