EP2616587A1 - Verfahren zur regelung des schmutzpunktflächenanteils - Google Patents

Verfahren zur regelung des schmutzpunktflächenanteils

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Publication number
EP2616587A1
EP2616587A1 EP11757302.2A EP11757302A EP2616587A1 EP 2616587 A1 EP2616587 A1 EP 2616587A1 EP 11757302 A EP11757302 A EP 11757302A EP 2616587 A1 EP2616587 A1 EP 2616587A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dirt
camera
fibrous web
web
dot area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11757302.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther Kriechbaum
Armin Bauer
Jürgen KÄSER
Alexander Wohlmuth
Jens Haag
Christian Naydowski
Martin Staiger
Herbert Britz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2616587A1 publication Critical patent/EP2616587A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/004—Methods of beating or refining including disperging or deflaking
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0018—Paper-making control systems controlling the stock preparation

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the Schmutz Vietnamese Type II Schmutztician Type IIIanteils a running fibrous web, in particular a paper, tissue or board web. Dirt spots on or in a fibrous web arise when in the fiber suspension dirt particles such. Color particles are included. The dirt particles may have sizes between 50pm and 500pm, sometimes larger.
  • the optical properties of the end product are significantly improved.
  • dispersers are used to separate the dirt particles from the fibers. Due to the fluctuating quality of the registered raw material, but especially in the use of waste paper of different origin, the efficiency of the disperser changes and there are fluctuations in the optical properties of the fibrous web.
  • the fluctuation of the dirt dot area of the fibrous web is measured.
  • the number of dirt particles also changes. Not all particles of dirt in the suspension find their way into the fibrous web or appear in the paper web, so that not all dirt particles are relevant to product quality.
  • the efficiency of the separation of the dirt particles in the disperser can be adjusted via the energy input or the energy consumption. If the dirt spots are not measured, as on most production plants, a fluctuating product quality must be accepted or the disperser must be operated at a sufficiently high energy input and therefore high energy consumption so that the dirt dot areas do not exceed the maximum permitted value.
  • the object of the invention is to provide a method for controlling the dirt dot surface portion of a fibrous web, with which the production-related fluctuations of the dirt dot surface can be reduced and the optical properties of the fibrous web can be improved.
  • the object is achieved by means of the method with the features of claim 1 and a system according to claim 12.
  • the present invention achieves the object by using a method for controlling the dirt dot surface portion of a moving fibrous web, in particular a paper, tissue or board web, in which an image of a region of the moving fibrous web is taken with at least one camera having at least one Image processing method determines the dirt dot surface portion of the recorded area as a controlled variable and holds a dirt point control the dirt dot area proportion to a predetermined target level.
  • Dirt points in the sense of the invention are dirt particles which can have a great variety of shapes and sizes, such as e.g. granular or disc-shaped, wherein a particle size may have a value between 50 pm to over 500 pm.
  • the position of the illumination or the light source, with respect to the region of the fibrous web in which the image is to be recorded plays a decisive role.
  • the area is illuminated with a light source, so that all dirt spots in the surface area of the fibrous web can be detected by the camera.
  • the light source illuminates the surface of the fibrous web. So are particularly advantageous only visible on the surface dirt particles in the scheme.
  • the second possibility is that the area is illuminated by a light source, so that all dirt spots in the fibrous web are detected. This is particularly advantageous for thin papers in which the dirt particles lying in the middle layer also have a disturbing effect when viewing the eg paper sheet.
  • the camera or the camera system consisting of camera and lighting, can be moved traversing across the entire web width, in the web transverse direction, via fibrous web to control image data over the entire web width to capture. Alternatively, multiple cameras or camera systems can be positioned next to each other across the web width.
  • the resolution of the camera is preferably chosen so that it can detect dirt spots that have a particle size of about 500 pm.
  • the camera must have at least a resolution of 225 pm or at least 50 pm.
  • an image processing method can be used, with which the dirt particles can be classified according to size and type of image analysis. So advantageous manipulated variables can be changed which have direct or indirect influence on the corresponding type of dirt particles.
  • the dirt dot area fraction is expediently maintained at a predefinable desired level by correspondingly changing one or more manipulated variables.
  • At least the energy input into the disperser is preferably controlled or regulated in order to keep the dirt dot area proportion at a predefinable desired level.
  • the introduction of chemicals into the suspension can be controlled or regulated in order to keep the dirt dot area proportion at a predefinable desired level.
  • At least one dirt particle area component determined online is input into a controller for regulating the dirt dot area and the soil dot area component is maintained at the predetermined desired level by appropriately controlling or regulating one or more control variables.
  • the adjustment of the manipulated variables can be done automatically or manually. For example, a Note with the request to change the energy entry in the PLS appear.
  • a plant according to the invention for producing a fibrous web comprises at least one soil point control with which the soil dot area proportion is kept at a predefinable desired level.
  • the at least one camera or camera system is mounted in the area of the raw paper.
  • the at least one camera or camera system is integrated in the Web Inspection System and / or arranged before the reeling.
  • a further embodiment of the invention further provides that the at least one camera can also be used for the formation measurement.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the relationship between dirt and points and energy entry Disperger
  • FIG. 1 shows a diagram for depicting the relationship between dirt spots and energy input disperser.
  • the dirt spots are detected on or in the fibrous web as already described and determined by means of an image processing method of Schmutztician Designanteil in mm 2 / m 2 .

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Schmutzpunktflächeanteils einer laufenden Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Tissue-oder Kartonbahn, wobei eine Bildaufnahme eines Bereichs der laufende Faserstoffbahn mit wenigstens einer Kamera erfolgt, die mit wenigstens einer Bildverarbeitungsmethode den Schmutzpunktflächeanteil des aufgenommenen Bereichs als Regelgröße ermittelt und mittels einer Schmutzpunktregelung der Schmutzpunktflächenanteil auf einemvorgebbaren Sollniveau gehalten wird.

Description

Verfahren zur Regelung des Schmutzpunktflächenanteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Schmutzpunktflächeanteils einer laufenden Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Tissue- oder Kartonbahn. Schmutzpunkte auf bzw. in einer Faserstoffbahn entstehen, wenn in der Fasersuspension Schmutzpartikel wie z.B. Farbepartikel enthalten sind. Die Schmutzpartikel können Größen zwischen 50pm und 500pm, teilweise auch größer, aufweisen.
Durch die Abtrennung der Schmutzpartikel, z.B. bei der Altpapieraufbereitung, werden die optischen Eigenschaften des Endproduktes deutlich verbessert.
Im Papierherstellungsprozess werden sogenannte Disperger eingesetzt, um die Schmutzpartikel von den Fasern abzutrennen. Aufgrund der schwankenden Qualität des eingetragenen Rohstoffs, vor allem aber bei der Verwendung von Altpapier unterschiedlicher Herkunft, ändert sich der Wirkungsgrad des Dispergers und es kommt zu Schwankungen der optischen Eigenschaften der Faserstoffbahn.
Zur Bewertung der optischen Eigenschaften wird unter anderem die Schwankung der Schmutzpunktfläche der Faserstoffbahn, üblicherweise angegeben in mm2 Schmutz- punkte pro m2 Bahnfläche, gemessen.
Aus dem Stand der Technik sind Regelungen zur Altpapieraufbereitung und Flotation bekannt, z.B. aus der W02008/034953 A1 ; W02007/122290 A1 . Bei beiden genannten Veröffentlichung werden in der Suspension befindliche Schmutzpunkte online, im Bereich der Stoffaufbereitung, gemessen und anhand der gemessenen Daten der Aufbereitungs- oder Flotationsprozesses beeinflusst bzw. geregelt. Die dabei verwendeten Messgeräte sind teuer und wartungsintensiv. Da auch nur ein gewisser Anteil der Schmutzpartikel in der Faserstoffbahn als Schmutzpunkt erscheint, ist mit den bekannten Regelungen der Schmutzpunktflächeanteil einer Faserstoffbahn nicht zu regeln.
Auf dem Weg von der Suspensionsaufbereitung bis zur fertigen Faserstoffbahnober- fläche ändert sich zudem die Anzahl der Schmutzpartikel. Nicht alle in der Suspension befindliche Schmutzpartikel finden den Weg in die Faserstoffbahn oder erscheint in der Papierbahn, so dass nicht alle Schmutzpartikel für die Produktqualität relevant sind. Die Effizienz der Abtrennung der Schmutzpartikel im Disperger kann über den Energieeintrag bzw. den Energieverbrauch eingestellt werden. Werden die Schmutzpunkte nicht gemessen, wie an den meisten Produktionsanlagen, muss eine schwankende Produktqualität in Kauf genommen werden oder aber der Disperger muss bei genügend hohem Energieeintrag und damit hohem Energieverbrauch gefahren werden, damit die Schmutzpunktflächen den maximal erlaubten Wert nicht überschreitet.
Dadurch, dass der Disperger meist mit konstantem Energieeintrag gefahren wird und der Energieeintrag auch bei Anpassungen an die äußeren Bedingungen sicherheits- halber immer mit einem höheren Energieeinsatz und damit mit einem besseren Schmutzpartikelabscheidegrad gefahren wird, kommt es zu einem erhöhten Energieverbrauch.
Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Regelung des Schmutzpunktflä- cheanteils einer Faserstoffbahn bereitzustellen, mit dem die produktionsbedingten Schwankungen der Schmutzpunkfläche reduziert und die optischen Eigenschaften der Faserstoffbahn verbessert werden kann.
Die Aufgabe wird mittels des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie einer Anlage nach Anspruch 12 gelöst. Die vorliegenden Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass ein Verfahren zur Regelung des Schmutzpunktflächeanteils einer laufenden Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Tissue- oder Kartonbahn verwendet wird, bei dem eine Bildaufnahme eines Bereichs der laufende Faserstoffbahn mit wenigstens einer Kamera erfolgt, die mit wenigstens einer Bildverarbeitungsmethode den Schmutzpunktflächeanteil des aufgenommenen Bereichs als Regelgröße ermittelt und über eine Schmutzpunktregelung den Schmutzpunktflächenanteil auf einem vorgebbaren Sollniveau hält.
Schmutzpunkte im Sinne der Erfindung sind Schmutzpartikel, die die verschiedensten Formen und Größen aufweisen können, wie z.B. kornförmig oder scheibenförmig, wobei ein Partikelmaß einen Wert zwischen 50 pm bis über 500 pm haben kann.
Dabei stellt die Position der Beleuchtung bzw. der Lichtquelle, in Bezug auf den Bereich der Faserstoffbahn, in dem die Bildaufnahme erfolgen soll, eine entscheiden- de Rolle.
Nach einem ersten Aspekt wird der Bereich mit einer Lichtquelle beleuchtet, so dass alle Schmutzpunkte im Oberflächenbereich der Faserstoffbahn von der Kamera erfasst werden können.
Vorzugsweise indem die Lichtquelle auf die Oberfläche der Faserstoffbahn leuchtet. So gehen besonders vorteilhaft nur die auf der Oberfläche sichtbaren Schmutzpartikel in die Regelung ein. Die zweite Möglichkeit ist, dass der Bereich mit einer Lichtquelle durchleuchtet wird, so dass alle Schmutzpunkte in der Faserstoffbahn erfasst werden. Dies ist vor allem bei dünnen Papieren von Vorteil, bei denen auch die in der Mittelschicht liegenden Schmutzpartikel beim betrachten des z.B. Papierblattes störend wirken. Die Kamera oder das Kamerasystem, bestehend aus Kamera und Beleuchtung, kann zur Regelung traversierend über die gesamte Bahnbreite, in Bahnquerrichtung, über Faserstoffbahn bewegt werden, um Bilddaten über die gesamte Bahnbreite zu erfassen. Alternativ können mehrere Kameras oder Kamerasysteme nebeneinander, über die Bahnbreite gesehen, positioniert werden.
Die Auflösung der Kamera ist vorzugsweise derart gewählt, dass sie Schmutzpunkte erfassen kann, die eine Partikelgröße von ca. 500 pm aufweisen. Für höhere Qualitätsstufen muss die Kamera mindestens eine Auflösung von 225 pm oder von mindestens 50 pm aufweisen.
Zur weitern Verbesserung der Regelung kann eine Bildverarbeitungsmethode verwendet werden, mit der die Schmutzpartikel nach Größe und Art bildanalytisch Klassifiziert werden können. So können vorteilhaft Stellgrößen geändert werden die direkten oder indirekten Einfluss auf die entsprechende Art der Schmutzpartikel haben. Der Schmutzpunktflächenanteil wird zweckmäßigerweise durch entsprechendes Ändern einer oder mehrerer Stellgrößen auf einem vorgebbaren Sollniveau gehalten.
Dabei wird bevorzugt zumindest der Energieeintrag in den Disperger entsprechend gesteuert oder geregelt, um den Schmutzpunktflächenanteil auf einem vorgebbaren Sollniveau zu halten.
Alternativ kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder zusätzlich zumindest auch der Chemikalieneintrag in die Suspension entsprechend gesteuert oder geregelt werden, um den Schmutzpunktflächenanteil auf einem vorgebbaren Sollniveau zu halten.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des Verfahrens wird in einem Regler zur Regelung der Schmutzpunktfläche zumindest ein online bestimmter Schmutzpunktflächenanteil eingegeben und es wird über den Regler der Schmutz- punktflächenanteil, durch entsprechendes Steuern oder Regeln einer oder mehrerer Stellgrößen, auf dem vorgegebenen Sollniveau gehalten. Die Verstellung der Stellgrößen kann dabei automatisch oder aber auch manuell erfolgen. So kann z.B. ein Hinweis mit der Aufforderung zur Änderung des Energieeintrags in der PLS erscheinen.
Um die Qualität der Regelung weiter zu verbessern können auch weitere Prozesspa- rameter berücksichtigt werden. So ist es vorteilhaft in der Regelung die Temperatur und/oder die Stoffdichte zu berücksichtigen.
Eine erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung einer Faserstoffbahn umfasst zumindest eine Schmutzpunktregelung mit der der Schmutzpunktflächenanteil auf einem vorgebbaren Sollniveau gehalten wird.
Dabei ist die mindestens eine Kamera oder Kamerasystem im Bereich des Rohpapiers angebracht. Zweckmäßigerweise ist die mindestens eine Kamera oder Kamerasystem im Web Inspection System integriert und/oder vor der Aufrollung angeordnet.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner vor, dass die mindestens eine Kamera auch für die Formationsmessung verwendbar ist.
Vorteile der vorliegenden Erfindung sind:
- Ermittlung des Schmutzpunkanteils an der Papierbahn mit einem Bildverarbeitungssystem ist billiger als eine Messung in der Suspension.
- Es werden nur die Schmutzpartikel erfasst, die im Produkt oder auf der Produktober- fläche die optischen Eigenschaften beeinträchtigen.
- Verbesserte Bewertungsmöglichkeit hinsichtlich der Partikelgröße und hinsichtlich der Partikelart.
Nachfolgend ein Diagramm zur näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt in schematischer Darstellung:
Figur 1 ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses zwischen Schmutz- punkten und Energieeintrag Disperger
In der Figur 1 ist ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses zwischen Schmutzpunkten und Energieeintrag Disperger dargestellt.
Von einem Kamerasystem, das auf das fertige Rohpapier gerichtet ist, werden die Schmutzpunkte auf oder in der Faserstoffbahn wie bereits beschrieben erfasst und mittels einer Bildverarbeitungsmethode der Schmutzpunktflächeanteil in mm2 /m2 ermittelt.
Dabei ist es sinnvoll alle Schutzpunkte in oder auf der Faserstoffbahn zu erfassen, die eine Größe von >50 pm haben, da diese mit dem menschlichen Auge gerade noch erkannt werden können. Liegt der ermittelte Wert des Schmutzpunktflächenanteils im Bereich des Arbeitspunktes 1 ist der Schmutzpunktanteil zu groß und der Energieeintrag in den Disperger muss erhöht werden, um die Produktqualität, den tolerierbaren Wert an Schmutzpunkten, wieder zu erreichen. Liegt der ermittelte Wert des Schmutzpunktflächenanteils im Bereich des Arbeitspunktes 2 ist der Schmutzpunktanteil unnötig klein und der Energieeintrag in den Disperger kann verringert werden.
Bezugszeichenliste
1 Arbeitspunkt 1
2 Arbeitspunkt 2
3 Tolleranzwert
4 Schmutzpunkte
5 Energieeintrag Disperger

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Regelung des Schmutzpunktflächeanteils einer laufenden Faserstoff bahn, insbesondere einer Papier-, Tissue- oder Kartonbahn,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Bildaufnahme eines Bereichs der laufende Faserstoffbahn mit wenigstens einer Kamera erfolgt, die mit wenigstens einer Bildverarbeitungsmethode den Schmutzpunktflächeanteil des aufgenommenen Bereichs als Regelgröße ermittelt und über eine Schmutzpunktregelung der Schmutzpunktflä- chenanteil auf einem vorgebbaren Sollniveau gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bereich mit einer Lichtquelle beleuchtet wird, um so alle Schmutzpunkte im Oberflächenbereich der Faserstoffbahn zu erfassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bereich mit einer Lichtquelle durchleuchtet wird, um so alle Schmutzpunkte in der Faserstoffbahn erfassen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüch 1 - 3
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kamera oder Kamerasystem traversierend in Querrichtung über Faserstoffbahn bewegt wird oder mehrere Kameras oder Kamerasysteme, vorhanden sind, um Bilddaten über die gesamte Bahnbreite zu erfassen.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kamera die Schmutzpunkte erfasst, die eine Partikelgröße von min- destens 500 pm, mindestens 225 pm oder insbesondere mindestens 50 pm aufweisen.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bildverarbeitungsmethode anhand bildanalytischer Klassifizierungsverfahren die Schmutzpunkte nach Größe und Art klassifiziert.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass die Reglung des Schmutzpunktflächenanteils durch entsprechendes Ändern einer oder mehrerer Stellgrößen auf einem vorgebbaren Sollniveau gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet,
dass als Stellgröße zumindest der Energieeintrag in den Disperger entsprechend geändert wird, um den Schmutzpunktflächenanteil auf einem vorgebbaren Sollniveau zu halten.
9. Verfahren nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet,
dass als Stellgröße zumindest der Chemikalieneintrag in die Suspension entsprechend geändert wird, um den Schmutzpunktflächenanteil auf einem vorgebbaren Sollniveau zu halten.
10. Verfahren nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet,
dass die Regelung automatisch oder manuell, durch einen Hinweis zur Änderung einer Regelgröße, erfolgt.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet,
dass die Regelung weitere Prozessparameter, insbesondere die Temperatur und/oder die Stoffdichte, berücksichtigt.
12. Anlage zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, bei der nach einem der vorangehenden Ansprüche über eine Schmutzpunktregelung der Schmutzpunktflächenanteil auf einem vorgebbaren Sollniveau gehalten wird.
13. Anlage nach Anspruch 12
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Kamera oder Kamerasystem im Bereich des Rohpapiers angebracht ist.
14. Anlage nach Anspruch 12
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Kamera oder Kamerasystem im Web Inspection System integriert und/oder vor der Aufrollung angeordnet ist.
15. Anlage nach Anspruch 12 bis 14
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Kamera auch für die Formationsmessung verwendbar ist.
EP11757302.2A 2010-09-17 2011-09-14 Verfahren zur regelung des schmutzpunktflächenanteils Withdrawn EP2616587A1 (de)

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