DE102006005911A1

DE102006005911A1 - Überwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE102006005911A1
Application number: DE102006005911A
Authority: DE
Inventors: Thomas Gruber-Nadlinger; Armin Bauer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-16
Also published as: EP1984781A1; US8253791B2; CA2641742A1; JP2009526139A; US20090033743A1; WO2007090724A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung von Objekten (O), insbesondere zur Überwachung von Industrieumgebungen, wie beispielsweise Papierfabriken und darin stattfindenden Herstellungs- und/oder Veredelungsprozessen einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn (B), mit einer Überwachungkamera (3), wobei die Kamera (3) mit ihrem Objektiv (4) in einem sich um eine Drehachse (1) drehenden, rotationssymmetrischen Schutzgehäuse (2) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Schutzgehäuse (3) an seinem einen Ende (2.1) auf einer starren Hohlwelle (7) gelagert ist und an seinem koaxial gegenüberliegenden anderen Ende (2.2) ein mitrotierendes Blasrohr (12) aufweist bzw. in dieses übergeht und das Schutzgehäuse (2) einschließlich des Blasrohres (12) mit Druckluft beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung von Objekten, insbesondere zur Überwachung von Industrieumgebungen, wie beispielsweise Papierfabriken und darin stattfindenden Herstellungs- und/oder Veredelungsprozessen einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, mit wenigstens einer Überwachungskamera oder wenigstens einem Sensor, die bzw. der in einem sich um eine Drehachse drehenden Schutzgehäuse angeordnet ist.

Derartige Überwachungseinrichtungen für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen, wie etwa die besagten Papierfabriken, sind notwendig und prinzipiell aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Die dabei verwendeten Schutzgehäuse sind mit aufsetzbaren feststehenden Blasrohren versehen, die den optischen Pfad zwischen einer Kamera und dem gewünschten zu überwachenden Objekt frei von Schmutzpartikeln und Sprühnebeln halten sollen. In sehr rauen Umgebungen, also wo besonders hohe Feuchtigkeits-, Wärme-, und/oder Schmutzbelastungen vorhanden sind, ist oftmals zusätzlich auf das Blasrohr noch ein so genanntes Luftmesser aufgesetzt. Dieses Luftmesser verbessert die Reinhaltung des Blasrohrinneren. Dieses Gehäusesystem ist als so genanntes "WebView-System der Firma Papertech" in Fachkreisen der Papierbranche bekannt.

Die Erfahrung hat allerdings gezeigt, dass trotz Vorsehung von Schutzaufsätzen Partikel und Tropfen in das Blasrohrinnere eindringen können und das Kameraobjektiv bzw. eine davor angebrachte Schutzscheibe verunreinigen können. Außerdem wird durch die genannten Einrichtung nur der optische Pfad zwischen Kamera und Objekt freigehalten, jedoch nicht das Schutzgehäuse selbst. Schmutzanlagerungen auf dem Gehäuseäußeren stellen für spezielle Anwendungen eine potentielle Gefahr dar. Sollte beispielsweise in einer Papierfabrik eine Überwachungskamera über der laufenden Papierbahn angebracht werden, so könnten sich auf dem Gehäuse gebildete Klumpen ablösen, auf die Papierbahn fallen und einen Bahnabriss verursachen, der mit Stillstand der Maschine und daher erheblichen Produktionsausfall verbunden ist. In der Regel müssen deshalb Kameras in solchen Positionen ständig beobachtet und in regelmäßigen Abständen gereinigt werden. Zum einen resultiert daraus ein erhöhter Wartungsaufwand, zum anderen wird dadurch das Anwendungsgebiet nur auf gut zugängliche Stellen begrenzt. Auch ein unbeaufsichtigter Dauerbetrieb der Kamera ist hierbei nicht möglich.

Eine Einrichtung mit einem sich selbstreinigenden Schutzgehäuse ist aus der WO-A1-2005/096091 bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Gehäuse beschrieben, welches domartig ausgebildet und komplett abgeschlossen ist. Das Gehäuse rotiert um die Kamera. Die dabei entstehende Zentrifugalkraft soll für die Schmutz entfernende, bzw. Schmutz abweisende Wirkung sorgen.

Es gibt spezielle Anwendungen, für welche sich dieses beschriebene Konzept nicht eignet, wie beispielsweise den Einsatz über einer laufenden Materialbahn. Papierbahnen in modernen Anlagen laufen bereits mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2000 m/min und mehr, weswegen die Überwachungseinrichtung nicht nahe an die Bahn gebracht werden kann, da sonst produktionsgefährdende, aerodynamische Effekte auftreten würden.

Würde andererseits das beschriebene geschlossene Gehäuse in einem Sicherheitsabstand zur Bahn angebracht, so wäre der optische Pfad zwischen Kamera und Objekt nicht frei von Partikeln oder Sprühnebeln zu halten. Außerdem ist diese Art von Gehäuse im Bereich der Drehachse nicht in der Lage größere klebrige Schmutzpartikel zu entfernen, da die Zentrifugalkräfte zu niedrig sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Überwachung von Objekten zu schaffen, welche ein sich selbstreinigendes Schutzgehäuse aufweist und einen freien optischen Pfad zwischen Kamera bzw. Sensor und einem zu überwachenden Objekt besser als bisher ermöglicht und zudem im Dauerbetrieb einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, dass das Schutzgehäuse an seinem einen Ende auf einer starren Welle gelagert ist und an seinem koaxial gegenüberliegenden anderen Ende ein mitrotierendes Blasrohr aufweist bzw. in dieses übergeht und das Schutzgehäuse einschließlich des Blasrohres mit Druckluft beaufschlagbar ist.

Das rotierende Schutzgehäuse mit Blasrohr hat den Vorteil, dass angelagerte Partikel oder Tropfen durch die Zentrifugalwirkung entfernt werden, bzw. durch sofortige Deflektion beim Auftreffen auf das Schutzgehäuse sich gar nicht erst anlagern können.

Das Blasrohr hat den besonderen Vorteil, dass der optische Pfad zwischen Kamera bzw. Sensor und dem zu überwachenden Objekt jeder Zeit frei von Partikeln und Sprühnebeln bleibt, da durch den Luftstrom sowohl im Blasrohrinneren als auch davor eine Barrierewirkung erreicht wird. Dies macht es wiederum möglich, die Überwachungskamera bzw. wenigstens einen Sensor in einer gewissen Sicherheitsdistanz zum zu überwachenden Objekt zu montieren.

Dadurch ist es auch möglich, eine schnelllaufende Bahn überwachen zu können. Außerdem ist ein unbeaufsichtigter Dauerbetrieb der Überwachungseinrichtung erstmals möglich.

Eine weitere vorteilhafte Lösung besteht darin, dass die Welle als Hohlwelle ausgeführt ist und in die Hohlwelle Versorgungsanschlüsse für die Kamera oder den Sensor bzw. die Sensoren und gewünschtenfalls auch Zufuhrleitungen für die Druckluft aufnimmt. Dadurch ergibt sich eine kompakte und weniger störanfällige Überwachungseinrichtung. Es versteht sich, dass die Druckluft anstelle über die Hohlwelle einzuleiten, auch direkt in das Gehäuse von außen her einleitbar ist.

Die Druckluft lässt sich im Übrigen leicht über Bohrungen, die in das Schutzgehäuse und/oder in die Wandung des Blasrohres eingebracht sind, in das Innere des Blasrohres einleiten. Es ist allerdings auch denkbar, anstelle der Versorgung über die Bohrungen, die Druckluft am inneren Gehäuse vorbeizuführen.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn das Blasrohr sich über seine Länge hinweg in seinem Querschnitt trichterartig erweitert. Die Erweiterung bzw. ein vergrößerter Durchmesser befindet sich in von der Kamera abgewandten Richtung. Anstelle der Trichterform sind auch andere Formen denkbar, wie zum Beispiel eine S-Form.

Die sich vorteilhafter Weise nach unten öffnende Form des Blasrohrs hat den Vorteil, dass eindringende Partikel und Tropfen, die sich an der Wand und auf der Kameraschutzscheibe bzw. dem Kameraobjektiv oder auf dem oder den Sensoren absetzen, durch die dann ebenfalls nach unten gerichtete Komponente der Zentrifugalkraft aus dem Blasrohrinneren leichter entfernt werden können.

Eine weitere zweckmäßige Lösung kann darin bestehen, die Kamera zusätzlich noch in einem stationären inneren und abgedichteten Gehäuse anzuordnen. Die Kamera ist dadurch noch besser geschützt, hat aber den Nachteil, dass Kondensate sich bei Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen bilden können. Durch die Anordnung des besagten Blasrohres kann daher unter Umständen auf das innere Gehäuse verzichtet werden.

Es ist auch denkbar, das innere Gehäuse nicht abzuschirmen, sondern dieses offen zu gestalten und unter Überdruck zu setzen.

Ebenso ist es nicht notwendig, die Kamera durch eine rotierende Glasscheibe, wie bei manchen Ausführungen des Standes der Technik, abzudecken, da die Blasluft des erfindungsgemäßen Blasrohres einfallende Partikel sehr sicher von der Kameraobjektivscheibe oder dem Sensorobjektiv und der trichterartigen Blasrohrwand ablenkt.

Es ist alternierend aber dennoch möglich, das Blasrohr an seinem zum rotierenden Gehäuse zeigenden Ende mit einer Glasscheibe- bzw. -Platte zu verschließen.

Die Überwachungskamera bzw. ein vorgesehener Sensor kann koaxial zum inneren Gehäuse und/oder zum äußeren Schutzgehäuse angeordnet sein. Die Einrichtung ist dadurch einfacher montierbar.

Die verwendete Druck- bzw. Blasluft wird auch dazu verwendet, die im Gehäuse befindlichen Einrichtungen, wie Kamera, Sensor und Motor zu kühlen. Es ist deshalb denkbar, vorgekühlte Druckluft zu verwenden.

In bestimmten Fällen kann es sinnvoll sein, die Kamera bzw. Sensor exzentrisch innerhalb des rotierenden Schutzgehäuses anzuordnen. Durch die außerhalb der Drehachse auftretenden höheren Fliehkräfte kann eine zusätzliche Reinigungswirkung erzielt werden.

Auch die zur Rotation des Schutzgehäuses und des Blasrohres vorhandene Antriebseinrichtung kann zentrisch oder auch exzentrisch zur Drehachse angeordnet sein und richtet sich insbesondere nach den jeweiligen Platzverhältnissen und der Art des Antriebes.

Beispielsweise lässt sich auf einfache Weise ein elektrisch betriebener Außenläufermotor einsetzen. Ebenso zweckmäßig kann die Anordnung von Windflügeln als Antrieb eingesetzt werden, die durch Strömungseffekte betrieben werden.

Das heißt, die Antriebseinrichtung kann auf hydraulischem, elektrischem oder pneumatischem Weg arbeiten.

Als Antriebseinrichtung kann aber auch wie sinngemäß vorstehend dargelegt, eine durch Druckluft betriebene Turbine vorgesehen sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Oberflächen des rotierenden und zweckmäßig als rotationssymmetrisches Teil gefertigten Schutzgehäuses mit einer Antihaft-Beschichtung und/oder mit der Ableitung von Verschmutzungen dienenden Elementen, wie beispielsweise Rinnen versehen sind. Dadurch kann eine gewünschte Richtung des abgehenden Schmutzes erzielt werden.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse aus einem nicht korrodierenden Material befertigt ist.

Nachzutragen ist, dass das Gehäuse auch nicht- rotationssymmetrisch ausgeführt sein kann, dafür aber Anbauten vorgesehen sein können, die Unwuchten ausgleichen.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden.
Es zeigen:
1: eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung
2: eine zweite Ausführungsform der Erfindung In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit demselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer ersten Ausführungsform eine vertikal angeordnete und in vertikal nach unten zeigender Richtung wirkende Überwachungseinrichtung mit einem um eine Drehachse 1 rotationssymmetrischen Schutzgehäuse 2. In diesem Schutzgehäuse 2 ist eine Überwachungskamera 3 mit ihrem Objektiv 4 (könnte aber anstelle der Kamera auch wenigstens einen Sensor enthalten) ebenfalls auf derselben Drehachse 1 angeordnet. Zusätzlich ist die hier verwendete Kamera 3 in einem abgesiegelten, inneren Gehäuse 5 untergebracht. Wenigstens ein Versorgungsanschluss 6 für die Kamera 3 ist durch eine hier verwendete starre Hohlwelle 7 zur Kamera 3 geführt.
Es soll angemerkt werden, dass die Stromversorgung über Schleifkontakte erfolgen könnte und die Kamera auch ferngesteuert betrieben werden könnte. Deshalb wäre auch eine starre Vollwelle einsetzbar. Zudem könnte auch ein im Gehäuseinneren angebrachter Ventilator für die Luftansaugung sorgen.
Das Schutzgehäuse 2 ist mit seinem einen Ende 2.1 auf der wie gesagt, hier verwendeten starren Hohlwelle 7 drehend gelagert. Als Lager ist ein Kugellager 8 vorgesehen. Als Schutz für das Lager 8 ist auf das Schutzgehäuse 2 eine die Hohlwelle 7 umgreifende Schutzkappe 9 aufgesetzt.
Das Schutzgehäuse 2 lässt sich von einer Antriebseinrichtung 10, d.h. hier von einem elektrischen Motor 10a und Zahnrädern 11 in Rotation versetzen. Dadurch entstehen hohe Zentrifugalkräfte. Mit Hilfe von Druckluft, die über wenigstens einen Versorgungsanschluss 13 in das Innere des Schutzgehäuses 2 eingeleitet wird und den besagten Zentrifugalkräften können angelagerte Partikel oder Tropfen entfernt werden bzw. können durch sofortige Deflektion beim Auftreffen auf das Schutzgehäuse 2 sich dort erst gar nicht anlagern.
An das andere Ende 2.2 des Schutzgehäuses 2 ist ein trichterartiges Blasrohr 12 montiert, das über Bohrungen 14 mit der Druckluft aus dem Gehäuse 2 versorgt wird. Das Blasrohr 12 öffnet sich nach unten hin. Mit anderen Worten: das Blasrohr erweitert sich in vorteilhafter Weise über seine gesamte Länge hinweg in seinem Querschnitt. Die Erweiterung bzw. ein vergrößerter Durchmesser befindet sich in vom Objektiv 4 der Kamera 3 abgewandten Richtung. Die sich vorteilhafter Weise nach unten öffnende Form des Blasrohrs 12 hat den Vorteil, dass eindringende Partikel und Tropfen, die sich an der Wand und auf einer vorhandenen Kameraschutzscheibe bzw. dem Kameraobjektiv absetzen, durch die dann ebenfalls nach unten gerichtete Komponente der Zentrifugalkraft aus dem Blasrohrinneren leichter entfernt werden können.
In 1 ist erkennbar, dass das Blasrohr 12 mit dem Schutzgehäuse 2 mittels Schraubverbindungen 15 verbunden ist.
Mit der Anordnung des Blasrohres 12 erreicht man, dass der optische Pfad (siehe Pfeil P) zwischen Überwachungskamera 3 und dem mit Strichlinien angedeuteten zu überwachenden Objekt O, was im Beispiel eine schnelllaufende Papierbahn B sein soll, ständig frei von Partikeln und Sprühnebeln bleibt. Durch den Luftstrom L wird sowohl im Inneren des Blasrohres 12 als auch davor eine Barrierewirkung erreicht. Dies macht es wiederum möglich, die Überwachungskamera 3 in einer gewissen Sicherheitsdistanz a zum zu überwachenden Objekt zu montieren, so dass die schnelllaufende Bahn B unbeaufsichtigt und im Dauerbetrieb beobachtet werden kann.
Es soll noch erwähnt sein, das die Hohlwelle 7 auch den Versorgungsanschluss 13 für die Druckluft aufnimmt.
Die innere und die äußere Oberfläche des Schutzgehäuses 2 können zusätzlich mit einer Antihaft-Beschichtung versehen sein, beispielsweise mit Teflon, um den Schmutz abweisenden Effekt zu verstärken.
Außerdem besteht die Möglichkeit auf der Gehäuseoberfläche bestimmte Formen, wie etwa Rinnen, ein- oder auch anzubringen, um die Richtung des abgehenden Schmutzes zu steuern. Dies ist allerdings nicht in der Figur dargestellt.
Eine weitere Ausführungsvariante ist in 2 gezeigt. Die Ausführung entspricht grundsätzlich jener gemäß 1. Deshalb sollen hier nur die Unterschiede erläutert werden. Bei 2 wird anstelle des Elektromotors 10 aus 1 ein pneumatischer Antrieb (durch Druckluft angetriebener Propeller bzw. Turbine 16) verwendet. Eine Druckluftzufuhr 17 für den Antrieb der Turbine 16 und eine Druckluftversorgung 13 für das Gehäuse 2 sollten hierbei getrennt gesteuert werden.
Nachzutragen ist noch, dass sich die Antriebseinrichtung 10 und 16 für das Schutzgehäuse 2 im Inneren des Gehäuses 3 befinden und dadurch wenig schmutz- und störanfällig sind.

1: Drehachse
2: Schutzgehäuse
2.1: ein Ende
2.2: anderes Ende
3: Überwachungskamera, Sensor
4: Objektiv
5: inneres Gehäuse
6: Versorgungsanschluss
7: Welle, Hohlwelle
8: Kugellager
9: Schutzkappe
10: Antrieb
11: Zahnräder
12: Blasrohr
13: Versorgungsanschluss
14: Bohrung
15: Schraubverbindung
16: Turbine
a: Sicherheitsdistanz
B: Papierbahn
O: Objekt
L: Luftstrom
P: optischer Pfad

Claims

Einrichtung zur Überwachung von Objekten (O), insbesondere zur Überwachung von Industrieumgebungen, wie beispielsweise Papierfabriken und darin stattfindenden Herstellungs- und/oder Veredelungsprozessen einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn (B), mit einer Überwachungskamera (3) oder wenigstens einem Sensor, welche bzw. welcher in einem sich um eine Drehachse (1) drehenden Schutzgehäuse (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (3) an seinem einen Ende (2.1) auf einer starren Welle (7) gelagert ist und an seinem koaxial gegenüberliegenden anderen Ende (2.2) ein mitrotierendes Blasrohr (12) aufweist bzw. in dieses übergeht und das Schutzgehäuse (2) einschließlich des Blasrohres (12) mit Druckluft beaufschlagbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) hohlzylindrisch ausgebildet ist und wenigstens einen Versorgungsanschluss (6) für die Kamera oder den Sensor (3) und gewünschtenfalls auch wenigstens einen Versorgungsanschluss (13, 17) für die Druckluft aufnimmt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über Bohrungen (14) die Druckluft in das Innere des Blasrohres (12) einleitbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blasrohr (12) sich in seinem Querschnitt trichterartig erweitert.
Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera oder der Sensor (3) zusätzlich in einem stationären inneren, abgedichteten Gehäuse (5) angeordnet ist.
Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera oder der Sensor (3) koaxial zum inneren Gehäuse (5) und/oder Schutzgehäuse (2) angeordnet ist.
Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera oder der Sensor (3) exzentrisch innerhalb des Schutzgehäuses (2) angeordnet ist.
Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (10) zentrisch zur Drehachse (1) angeordnet ist.
Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (10) exzentrisch zur Drehachse (1) angeordnet ist.
Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (10) auf hydraulischem, elektrischem oder pneumatischem Weg arbeitet.
Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebseinrichtung (10) eine durch Druckluft betriebene oder von außen beblasene Turbine (16) vorgesehen ist.
Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen des Schutzgehäuses (2) mit einer Antihaft-Beschichtung und/oder mit der Ableitung von Verschmutzungen dienenden Elementen, wie beispielsweise Rinnen versehen sind.