ES2352342T3 - Sistema de inspección óptica para la fabricación de papel de cigarrillo con bandas. - Google Patents
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Abstract
Un puesto de inspección (70) para inspeccionar una cinta (17) que contiene bandas, que comprende: una fuente (78) para generar luz; un conducto (92) para dirigir luz desde la fuente (78); un conjunto de distribución (90) para recibir luz dirigida desde la fuente (78) por el conducto y dirigir la luz sobre y lateralmente a través de una cinta (17) de material para inducir reflexiones desde una superficie de la cinta; una cámara (84) de exploración de línea para recibir dichas reflexiones; una unidad de tratamiento (72)(76) para tratar datos procedentes de la cámara (84) de exploración de línea, determinando la unidad de tratamiento las características de dichas bandas a partir de los datos, en que la unidad de tratamiento (72)(76) determina una o más propiedades de la cinta; dividiendo los datos procedentes de la cámara (84) de exploración de línea en una pluralidad de pistas; y examinar un píxel dentro de cada pista para determinar si el píxel está por encima o por debajo de un umbral dinámico, en que un píxel por encima de dicho umbral dinámico es indicativo de dichas regiones con bandas y un píxel por debajo de dicho umbral dinámico es indicativo de dichas regiones sin bandas.
Description
Sistema de inspección óptica para la fabricación
de papel de cigarrillo con bandas.
El presente invento se refiere en general a un
sistema de inspección óptica para determinar las características de
una cinta o tela continua en movimiento. Más específicamente, el
presente invento se refiere a un sistema de inspección óptica para
determinar las características de una cinta de papel de cigarrillos
en movimiento que contiene bandas o franjas.
Los documentos
US-A-5.417.228 y
US-A-5.474.095 describen papeles de
cigarrillos que comprenden una cinta de base y regiones con bandas
de material complementario. Como se ha ilustrado en la fig. 1, un
cigarrillo ejemplar 7 puede contener dos bandas 5 de material
formadas depositando una capa de pasta celulósica sobre un papel de
cigarrillo 3 de base. Celulón, celulosa microcristalina, lino o
pasta de madera, o amilopectina son algunas de las distintas
sustancias preferidas que han sido usadas para formar las
bandas.
El documento US-5.534.114
describe que las bandas antes descritas pueden ser formadas
modificando una máquina convencional para fabricar Fourdrinier para
depositar capas adicionales de celulosa en alguna etapa en la
producción del papel de base 3 de cigarrillos. Para dar forma
aerodinámica al proceso, las bandas son aplicadas preferiblemente
mientras el papel se está moviendo a velocidades elevadas, tales
como 2,5 m/s. A estas velocidades elevadas, las roturas y otros
factores (tales como aplicadores de banda atascados), pueden dar
como resultado en la producción de una cinta de base que tiene
bandas mal colocadas.
Por ejemplo, como se ha ilustrado en la fig. 2,
las anomalías comunes se plantean cuando la anchura de una banda 1
se desvía de una anchura deseada 12, o la banda se tuerce de modo
que ya no es ortogonal con respecto al borde del papel (como es el
caso con la banda 1). Otras anomalías surgen cuando la separación 2
entre dos bandas se desvía de una anchura de separación deseada 10
(también llamada aquí "separación de bandas"). Además, un
aplicador de banda irregular puede producir una banda con espacios o
una banda que tiene un contraste que es o bien demasiado elevado
(por ejemplo, como en la banda 9) o bien demasiado bajo.
La técnica anterior incluye dispositivos de
inspección de cinta para usar en la fabricación de tejidos,
película, papel y materiales similares. Algunos de estos
dispositivos incluyen una fuente luminosa para proyectar radiación
electromagnética sobre una cinta de material en movimiento. La luz
incide sobre la superficie de la cinta en movimiento, dónde es
reflejada y recibida en un dispositivo detector. Pueden detectarse
cualesquiera anomalías en la cinta en movimiento investigando la
naturaleza de la radiación electromagnética reflejada. Por ejemplo,
un desgarro, un agujerito o una tara o imperfección en la cinta se
manifestarán en sí mismos en una punta en el nivel de señal del
detector (que es atribuido a un aumento o disminución en la
radiación reflejada). Esta punta puede ser vista conectando la
salida del detector a un osciloscopio, como se ha ejemplificado por
el documento US-5.426.509.
Aunque útiles, estos dispositivos son
inadecuados para la tarea de detectar la integridad de las bandas en
papel de cigarrillos. Las bandas formadas en el papel de
cigarrillos a menudo tienen propiedades reflectantes similares al
propio papel de cigarrillos. A menudo, por ejemplo, las bandas están
formadas de material de color blanco que es difícil de distinguir
del papel de cigarrillos de color blanco. Además, el peso base del
papel de cigarrillos puede variar a lo largo de la dirección de
desplazamiento del papel en la máquina de fabricar papel (debido a
la dificultad de mantener una velocidad de aplicación de pulpa
constante). La variación en el peso base del papel influye sobre
sus propiedades reflectantes, confundiendo así las diferencias entre
regiones con bandas y regiones sin bandas, que son bastante sutiles
para empezar. Los dispositivos de la técnica anterior no tienen la
capacidad de interpretar una reflexión desde una cinta de esta
naturaleza. Como se ha mencionado, estos dispositivos están
configurados para examinar una superficie de cinta en cuanto a
desgarros, agujeritos y taras que se manifiestan en sí mismos en
puntas dramáticas en la señal de cámara de vídeo.
También, si la anchura de una banda es demasiado
grande, demasiado pequeña, o está separada de su banda contigua por
más o menos una distancia deseada puede no ser determinada
observando simplemente las propiedades de un único punto en una
cinta de movimiento. En vez de ello, las propiedades de una banda
deberían de ser calibradas determinando la relación espacial entre
diferentes elementos en la cinta.
Las técnicas de reconocimiento de diseño son una
forma de determinar la relación espacial entre diferentes
características en una cinta impresa de material. En una técnica
común, una cámara forma una imagen digital de una parte de una
cinta de material y de la información impresa en ella. La imagen
digital es a continuación comparada con una plantilla previamente
almacenada que representa una parte de cinta libre de error. Las
discrepancias entre la plantilla y la imagen representan una cinta
irregular. Estas técnicas ofrecen exactitud, pero desgraciadamente
implican una gran carga de tratamiento de datos. Estas técnicas son
por ello inadecuadas para detectar las propiedades de bandas sobre
una cinta que puede estar moviéndose a velocidades mayores o iguales
a 2,5 m/s.
Por consiguiente, es un objetivo ejemplar del
presente invento proporcionar un sistema de inspección para detectar
con exactitud las propiedades de bandas contenidas en una cinta de
papel de cigarrillos en movimiento sin retrasar otras etapas en la
fabricación del papel de cigarrillos.
De acuerdo con el invento se ha proporcionado un
puesto de inspección para inspeccionar una cinta que contiene
bandas, que comprende; una fuente para generar radiación
electromagnética; un conducto para dirigir radiación
electromagnética desde la fuente; un conjunto de distribución para
recibir radiación electromagnética dirigida desde la fuente por el
conducto y que dirige la radiación electromagnética sobre y
lateralmente a través de una cinta de material para inducir
reflexiones desde una superficie de la cinta; una cámara de
exploración de línea para recibir las citadas reflexiones; una
unidad de tratamiento para tratar datos procedentes de la cámara de
exploración de línea, determinando la unidad de tratamiento las
características de dichas bandas a partir de los datos. La unidad
de tratamiento determina una o más propiedades de la cinta
dividiendo los datos procedentes de la cámara de exploración de
línea en una pluralidad de pistas o vías y examinando un píxel
dentro de cada pista para determinar si el píxel está por encima o
por debajo de un umbral dinámico, en el que un píxel por encima del
citado umbral dinámico es indicativo de dichas regiones con bandas y
un píxel por debajo del citado umbral dinámico es indicativo de
dichas regiones sin bandas.
También de acuerdo con el invento se ha
proporcionado un método para inspeccionar papel que contiene
regiones con bandas y regiones sin bandas, que incluye las
operaciones de: dirigir luz desde una fuente luminosa lateralmente
a través de una cinta del papel, formando la luz reflexiones cuando
incide sobre una superficie de la cinta; recibir dichas reflexiones
por una cámara; dividir datos procedentes de la cámara de
exploración de línea en una pluralidad de pistas en una unidad de
tratamiento; y tratar los datos en la unidad de tratamiento,
incluyendo una operación preliminar de discriminar dichas regiones
sin bandas de las regiones con bandas examinando un píxel dentro de
cada pista para determinar si el píxel está por encima o por debajo
de un umbral dinámico para determinar si una o más de las
siguientes propiedades es generada; anchura de una o más regiones
con bandas; separación entre uno o más conjuntos adyacentes de
regiones con bandas; contraste de una o más regiones con bandas.
Dicha propiedad o propiedades son comunicadas periódicamente a un
puesto de trabajo de ordenador y se generan informes estadísticos
en dicho puesto de trabajo de ordenador sobre la base de dicha
propiedad o propiedades comunicadas en la operación de
comunicación.
En realizaciones preferidas, el puesto de
inspección incluye un bastidor de montaje que incluye una pluralidad
de fuentes de luz, las fuentes de luz canalizan la luz a través de
un cable de fibra óptica a un conjunto de distribución de luz, el
conjunto de distribución de luz dirige una tira o raya estrecha de
luz a través de la cinta y la tira de luz es reflejada en la
superficie del papel y a continuación recibida por una pluralidad de
cámaras, conteniendo cada una, una agrupación lineal de CCD.
También en realizaciones preferidas, los datos
procedentes de las agrupaciones de CCD son alimentados a una o dos
unidades de tratamiento también montadas en el bastidor. Las
unidades de tratamiento dividen los datos de cada cadena en una
pluralidad de pistas. Un único píxel de cada pista es a continuación
comparado con un umbral dinámico para determinar si la pista
corresponde a una región con bandas o a una región sin bandas.
Vigilando y grabando los píxeles de las sucesivas pistas, las
unidades de tratamiento son capaces de calcular la anchura de las
bandas en la cinta, la separación entre bandas, y el contraste medio
de las bandas. A intervalos periódicos, la información calculada
por las unidades es ensamblada en un paquete Ethernet y transferida
sobre una red Ethernet a un puesto de trabajo del ordenador. El
puesto de trabajo del ordenador agrega a continuación el paquete
con los paquetes recibidos previamente y muestra diferentes
presentaciones estadísticas en resumen para el operador. Por
ejemplo, la presentación puede proporcionar gráficos que ilustran la
anchura de banda, la separación entre bandas, el contraste de
banda, y las anomalías de banda como una función del número de
pistas para el intervalo más reciente. Además, la presentación puede
mostrar estadísticas acumulativas presentando un gráfico de la
anchura de banda, la separación entre bandas y el contraste de banda
en función del tiempo.
Entre otras ventajas, el aparato evalúa con
exactitud las principales anomalías del papel de cigarrillos con
bandas, y presenta oportunamente la información en un formato que
puede ser fácilmente comprendido de un vistazo. Por ejemplo, el
usuario puede ser informado de que un elemento particular en el
aplicador de bandas está atascado observando que un número de
pistas particular está produciendo bandas irregulares. Además, el
usuario puede ser informado de una tendencia general de degradación
en el sistema observando los gráficos compuestos descritos antes, y
tomar así inmediatamente una acción para remediarlo.
El umbral usado para discriminar regiones con
bandas de las regiones sin bandas es ajustado dinámicamente, por
ejemplo sobre la base de promedios móviles de regiones con bandas y
regiones sin bandas inmediatamente precedentes. En una realización,
el umbral representa la media móvil de fondo sin bandas más el mayor
de: (1) un valor constante ajustado (tal como 10 niveles de gris) o
(2) el 50% del promedio móvil de alturas de pico de región con
bandas (dónde las "alturas de pico" corresponden al nivel de
gris de la región con bandas menos el nivel de gris de una región
contigua sin bandas). Ajustando dinámicamente el umbral de esta
manera se acomoda una amplia variedad de tipos diferentes de papel
de cigarrillos y material de banda, y también pueden tenerse en
cuenta cambios en el peso base (y otras propiedades, tales como
composición química, opacidad, etc.) del papel a lo largo de la
dirección de desplazamiento de la máquina de fabricar papel.
Los anteriores, y otros, objetos,
características y ventajas del presente invento podrán comprenderse
más fácilmente con la lectura de la siguiente descripción detallada
en unión con los dibujos en los que:
La fig. 1 muestra un cigarrillo ejemplar que
contiene regiones con bandas;
La fig. 2 muestra una cinta ejemplar de material
de cigarrillo que incluye bandas, algunas de las cuales son
irregulares;
La fig. 3 muestra una máquina ejemplar para
fabricar papel en la que puede emplearse el puesto de inspección del
presente invento;
La fig. 4 muestra una máquina ejemplar de
inspección de papel de acuerdo con el presente invento;
La fig. 5 muestra otra vista de la máquina de
inspección de papel de la fig. 4;
La fig. 6 muestra una vista agrandada de una
cámara empleada en la máquina de inspección de papel de la fig.
4;
La fig. 7 muestra una vista en sección
transversal agrandada del conjunto de distribución de luz empleado
en la máquina de inspección de papel de la fig. 4;
La fig. 8 muestra un sistema eléctrico ejemplar
para usar en unión con la máquina de inspección de papel de la fig.
4;
La fig. 9 muestra una técnica ejemplar para
tratamiento de datos a partir de una cámara de exploración de
línea;
La fig. 10 muestra una forma de onda ejemplar de
nivel de gris de píxel como una función de línea de exploración;
La fig. 11 muestra un algoritmo ejemplar para
determinar distintas propiedades de las bandas formadas en imágenes
por las cámaras de exploración de línea;
La fig. 12 muestra una presentación gráfica
ejemplar de distintas propiedades de las bandas en forma de imágenes
tomadas por las cámaras de exploración de línea;
La fig. 13 es una implantación esquemática de la
caja de cámara, junto con el sistema de distribución de flujo y el
sistema de vigilancia de presión de la realización preferida
mostrada en la fig. 3; y
La fig. 14 es una representación gráfica de
ancho de banda en función del caudal de material añadido
suministrado al aplicador de pasta.
En la descripción siguiente, con propósitos de
explicación y no de limitación, se han descrito detalles específicos
con el fin de proporcionar una comprensión completa del invento.
Sin embargo resultará evidente para un experto en la técnica que el
presente invento puede ser puesto en práctica en otras realizaciones
que salen de estos detalles específicos.
En otros casos, se han omitido descripciones
detalladas de métodos, dispositivos y circuitos bien conocidos de
modo que no oscurezcan la descripción del presente invento con un
detalle innecesario. En las figuras, números similares designan
partes similares.
De acuerdo con aspectos ejemplares, el puesto y
el método de inspección del presente invento están diseñados para
inspeccionar las características del papel de cigarrillos durante su
fabricación. Así, antes de describir el propio puesto de
inspección, es útil describir en primer lugar aspectos ejemplares de
un sistema de fabricación de papel de cigarrillos.
La fig. 3 ilustra una máquina ejemplar para
producir una cinta 17 de material fibroso. Como se ha mostrado
allí, un depósito central 53 de pulpa refinada (tal como lino
refinado o pasta de madera) es entregado a una caja de cabecera 51
por medio de una pluralidad de conductos 50. El hilo 49 de
Fourdrinier transporta la pulpa pastosa desde la caja de cabecera
51 en la dirección de la flecha 54. En este punto, la pulpa tiene un
elevado contenido de humedad. El agua es dejada que drene desde la
pasta, y puede también ser retirada mediante vacío (no mostrado). La
referencia numérica 48 muestra el bucle de retorno de los hilos de
Fourdrinier 49.
El conjunto 99 de aplicación de la banda está
situado a lo largo del trayecto de transporte de la pasta. El
conjunto 99 incluye generalmente un bastidor que aloja una cinta de
acero 101 perforada sin fin 101, que es guiada por la rueda motriz
27, la rueda de guiado 29, y la rueda seguidora 46.
El fondo del conjunto 99 incluye una caja de
cámara 103 que contiene un depósito de pasta suministrada desde el
tanque de día 14 a través de una bomba y sistema de control 17
mediante conductos 15. El flujo de pasta a través de los conductos
15 es mantenido en niveles apropiados por un sistema de distribución
de flujo que comprende una serie de bombas (no mostradas) en unión
con un sistema de vigilancia de presión (no mostrado).
La pasta es distribuida a través de las
perforaciones 105 en la cinta sin fin 101 cuando pasa a través de
la parte inferior de la caja de cámara. La cinta se está moviendo
cuando la pasta es dispensada, compensando por ello el movimiento
de la cinta que de mueve por debajo de la caja de cámara. De acuerdo
con realizaciones ejemplares, la cinta es movida a una velocidad de
5 m/s para compensar hilo Fourdrinier que se mueve a una velocidad
de 2,5 m/s. Como resultado de esta compensación, la caja de cámara
aplica las bandas (por ejemplo, bandas 34) de modo que sean
ortogonales a los bordes de la cinta 17. Si las bandas no son
completamente ortogonales, el ángulo o velocidad del conjunto 99 de
aplicación de bandas puede ser ajustado. Alternativamente, puede
desearse una aplicación de bandas no ortogonal. Aquellos interesados
en otros detalles que se refieren al conjunto 99 de aplicación de
bandas son dirigidos al documento
US-A-5.534.114.
El papel con bandas pasa a continuación a través
de uno o más rodillos de prensado 24 que extraen tanta agua fuera
del papel como sea posible mediante presión mecánica. El agua
restante puede a continuación ser evaporada fuera del papel
haciendo pasar el papel sobre la superficie de uno o más rodillos de
secado 20. Estas técnicas de eliminación de la humedad son
convencionales en la técnica y así no serán descritas en mayor
detalle. Además, los expertos en la técnica apreciarán que pueden
usarse otras técnicas de eliminación de la humedad para reemplazar
o suplementar las técnicas antes identificadas, tales como el uso
convencional de una cinta de fieltro para eliminar la humedad del
papel.
De acuerdo con aspectos ejemplares del presente
invento, el puesto de inspección del presente invento está
posicionado preferiblemente agua abajo de los rodillos de secado 20,
justo antes de que el papel sea enrollado sobre el carrete final 32
de papel. Más específicamente, en la realización ejemplar mostrada
en la fig. 3, el puesto de inspección está posicionado sobre el
rodillo 30, que sigue al rodillo 31, en una posición indicada por
la línea A-A. El rodillo 30 puede ser un tubo de
acero inoxidable estacionario que tiene un diámetro de seis
pulgadas. Los expertos en la técnica reconocerán que el puesto de
inspección puede ser situada en una variedad de posiciones aguas
abajo del conjunto de aplicación de banda 99, o puede emplearse más
de una puesto de inspección para inspeccionar la cinta de papel.
Se ha mostrado en la fig. 4 una puesto de
inspección ejemplar 70 para usar en conexión con la máquina que
hace papel de la fig. 3. A modo de descripción, el puesto de
inspección incluye un bastidor 80 que corta la cinta de papel
cuando pasa sobre el rodillo 30 aguas abajo del cable Fourdrinier
49. El puesto de inspección 70 incluye ocho fuentes de luz, una de
las cuales está indicada por 78. Las fuentes luminosas están
conectadas por cableado de fibra óptica 92 a un conjunto de
distribución de luz 90, que extiende la anchura lateral del rodillo
30. El conjunto 90 de distribución de luz dirige la luz sobre el
papel en una línea estrecha cuando el papel pasa sobre el rodillo
30. La luz es reflejada especularmente por el papel y recibida por
una o más de dieciséis cámaras que extienden a lo largo de la
cinta, una de las cuales está indicada por 84. Cada cámara puede
ser posicionada individualmente por medio del mecanismo de ajuste
86, que fija de forma ajustable las cámaras (por ejemplo, 84) a una
barra 82 colocada en la parte superior del bastidor 80. La
información procedente de las cámaras es transferida a través de
las líneas eléctricas (no mostradas) al circuito de tratamiento
situado en los recintos 72 y 76. Más específicamente, el recinto 72
incluye el circuito de tratamiento que revisa las cuatro fuentes
luminosas más a la izquierda y las ocho cámaras más a la izquierda.
El recinto 76 contiene el circuito de tratamiento que da servicio a
las cuatro fuentes luminosas restantes situadas más a la derecha y
a ocho cámaras. De acuerdo con realizaciones ejemplares, cada grupo
de ocho cámaras vigila un segmento lateral de 1,5 m del papel en el
rodillo 30. Así, el puesto completo 70 vigila una cinta que tiene
una anchura total de 3 m. Además, el puesto de inspección es de
construcción modular; pueden añadirse ajustes adicionales de
módulos de luz y cámara para integrar el puesto en máquinas de
fabricación de papel que tienen anchuras laterales mayores.
La fig. 5 muestra una sección transversal del
sistema de inspección óptica mostrado en la fig. 4. En una
realización ejemplar, la fuente luminosa 78 incluye una lámpara
halógena de 200 vatios (aunque pueden usarse otras fuentes
luminosas). La luz blanca generada por ella es alimentada a través
de un cable de fibra óptica 92 a un extremo delantero 102 de fibra
óptica, que dispersa lateralmente la luz blanca. La luz dispersada
es a continuación focalizada por una lente de barrilete 104 sobre
el papel 17 que pasa sobre el rodillo 30. La luz es reflejada desde
el papel 17 y recibida por la cámara 84, que incluye una agrupación
lineal de CCD. El ángulo \theta que forma la luz reflejada con
relación a la normal del rodillo 30 puede ser escogido para
maximizar la detección de las bandas.
En una realización ejemplar, el ángulo \theta
es igual aproximadamente a 55 grados. Las señales procedentes de la
agrupación de CCD son después de ello alimentadas a una unidad de
ordenador (por ejemplo, unidades 72 o 76) para análisis.
Puede encontrarse una descripción aún más
detallada del conjunto de cámara 84 y del conjunto 90 de
distribución de luz en las figs. 6 y 7, respectivamente. La fig. 7
muestra una sección transversal del conjunto 90 de distribución de
luz. El conjunto incluye una extremo delantero óptico 102, que
dispersa lateralmente la luz blanca. La luz dispersada es a
continuación focalizada por una lente de barrilete 104 en el papel
17 para formar una tira estrecha iluminada a través del papel.
El extremo delantero 102 y la lente de barrilete
104 están emparedados entre dos placas 144 que extienden sobre la
longitud del rodillo. El conjunto 90 de distribución de luz es
alimentado con luz mediante cables de fibra óptica (uno de los
cuales está indicado por 92) desde las fuentes de luz (una de las
cuales está indicada por 78). A modo de ejemplo, un conjunto de
lente de barrilete producido por Fostec puede ser usado para el
conjunto 90 de distribución de luz.
Como se ha mostrado en la fig. 6, la cámara
incluye un alojamiento que contiene la agrupación lineal de CCD. El
alojamiento está unido al mecanismo de ajuste 86 que permite al
operador ajustar tanto el azimut como la elevación de la cámara
mediante los elementos 130 y 132, respectivamente. El mecanismo de
ajuste incluye una placa 134 que permite que el conjunto de cámara
84 sea unido al miembro elevado 82 del bastidor 80 (como se ha
ilustrado en las figs. 4 y 5). A modo de ejemplo, puede usarse una
cámara producida por EG & G Reticon para la cámara 84.
Las señales eléctricas generadas por las
agrupaciones CCD de la cámara (tales como 84) son alimentadas a los
circuitos de tratamiento contenidos por una de las unidades 76 o 72.
Más específicamente, como se ha mostrado en la fig. 8, la unidad 76
incluye dos módulos de ordenador 162 y 163, que incluyen
preferiblemente procesadores Pentium^{TM} (no mostrados). Cada
módulo de ordenador incluye varias placas de procesador de
exploración de línea conectadas a él para el tratamiento de datos
recibidos desde las cámaras de exploración de línea. En la
realización mostrada en la fig. 9, el módulo de ordenador 162 tiene
dos placas de procesador 164 conectadas a él y el módulo de
ordenador 163 incluye otras dos placas de procesador 166 conectadas
a él. Cada placa de procesador da servicio a dos cámaras. Como se
describirá en mayor detalle a continuación, las unidades 76 y 72
determinan la presencia de bandas y calculan información estadística
perteneciente a las bandas. Esta información estadística es
transmitida a intervalos periódicos a través de una interfaz
Ethernet (no mostrado) sobre la línea 199 a una caja de unión de
señales 200. La caja de unión, a su vez, canaliza los datos desde
las unidades 76 y 72 a un puesto de trabajo de ordenador separado
150 (no mostrado en las figs. 3 o 4). La unidad 72 tiene una
construcción idéntica a la unidad 76. La unidad 72 incluye dos
módulos de ordenador, 170 y 171. El módulo de ordenador 170 tiene
dos placas 172 de procesador de exploración de línea conectadas a
él, y el módulo de ordenador 171 tiene otras dos placas de
procesador 174 conectadas a él.
Como las lámparas (por ejemplo, 78) y otros
componentes del puesto 70 pueden generar calor durante su
funcionamiento, las unidades electrónicas 76 y 72 incluyen unidades
de acondicionamiento de aire 190 y 192, respectivamente.
Alternativamente, las unidades electrónicas 76 y 72 pueden ser
enfriadas con aire acondicionado desde un sistema de aire
acondicionado separado (no mostrado). Una red interconectada de
conductos (no mostrada) puede canalizar también el aire a presión a
las cámaras (por ejemplo, 84). El aire a presión enfría las cámaras
y también ayuda a mantener las cámaras libres de residuos que de
otra forma se asentarían sobre las cámaras y degradaría su
rendimiento. Las fuentes de corriente 176 y 178 proporcionan
corriente a los diferentes componentes del sistema 70. La conexión
específica de los componentes eléctricos resultará evidente
fácilmente para los expertos en la técnica, y así no necesita ser
descrita en detalle.
Además de los datos procedentes de la cámara de
exploración de línea, la caja de unión encamina señales desde un
sensor 202 de rotura de papel, nueva entrada 204 de rollo, y un
codificador 206 o tacómetro (no mostrado en las figs. 3 o 4). El
sensor 202 de rotura de papel incluye un sensor de infrarrojos
situado junto a la cinta de movimiento en algún punto a lo largo
del hilo 49 (con referencia a la fig. 3). Como sugiere el nombre,
este sensor proporciona una señal activa alta o baja cuando la cinta
es interrumpida por alguna razón, tal como una rotura. La nueva
entrada 204 de rollo es un botón que el usuario aprieta para señalar
el comienzo de un recorrido de producción. Esta entrada puede ser
usada para informar al puesto de trabajo 150 para que comience a
acumular estadísticas para un nuevo recorrido de producción. El
botón puede esta situado físicamente en el puesto de trabajo 150 o
cerca de él.
El codificador es un dispositivo que vigila la
velocidad de la cinta de movimiento, y proporciona por ello un
marco de referencia por el que la salida de la cámara puede ser
correlacionada con la anchura real de bandas y la separación entre
bandas. De acuerdo con una realización ejemplar, el codificador
incluye un collarín que está montado sobre un rodillo en la máquina
de fabricar papel, en unión con un sensor magnético cercano. El
collarín incluye inserciones magnéticas unidas a él. Cuando el
collarín es hecho girar, las inserciones llegan a estrecha
proximidad al sensor, al producirse lo cual el sensor genera un
impulso. La tasa de impulsos procedentes del sensor está
relacionada con la velocidad de rotación del rodillo, y a su vez, la
velocidad de la cinta que se mueve sobre el rodillo.
El puesto de trabajo 150 incluye una CPU 156, un
módem 154 y una interfaz de Ethernet 152. La salida del puesto de
trabajo puede ser canalizada a una baliza tricolor 74 (que se
describirá posteriormente), a un ordenador remoto mediante una
línea de teléfono 75, una impresora 77 y/o una pantalla de
presentación 79. La transferencia de información mediante el módem
154 a un ordenador remoto permite que un técnico situado a distancia
realice evaluación diagnóstica desde un lugar alejado. Un puesto de
trabajo industrial InterColor^{TM} puede ser usado para el puesto
de trabajo 150.
El tratamiento de los datos procedentes de las
cámaras de exploración de línea por las unidades de tratamiento 76
y 72 puede ser comprendido por referencia a las figs. 9 a 11. Como
se ha mostrado en la fig. 9, cada cámara (por ejemplo, 84) incluye
una agrupación lineal de CCD 210. Por ejemplo, la cámara puede
emplear una agrupación de CCD de 1024x1 que se extiende sobre una
parte de la cinta de 190 mm. La resolución ejemplar de la agrupación
en la dirección lateral a través del rodillo 30 es 0,2 mm. Además,
la agrupación de CCD es expuesta a una velocidad que permite que el
ordenador muestre información a una resolución de 0,2 mm en la
dirección longitudinal. Así, la agrupación muestra efectivamente
elementos que tienen una dimensión espacial sobre el papel de 0,2
mm x 0,2 mm. Por consiguiente, cada elemento de la agrupación de CCD
incluye un valor indicativo de la magnitud de la reflexión
detectada en una parte de 0,2 mm x 0,2 mm de la cinta en
movimiento.
Los datos procedentes de cada agrupación lineal
son después de ello convertidos de forma analógica a digital en un
convertidor A/D 212 y almacenados en la memoria 214 de una de las
unidades de tratamiento 76 o 72. La unidad de tratamiento divide a
continuación los datos procedentes de cada agrupación en una serie
de pistas contiguas (por ejemplo, un total de 32 pistas en una
realización). Para facilitar la descripción, cada pista mostrada en
la fig. 9 comprende 6 elementos de píxel contiguos, aunque cada
pista incluirá típicamente mucho más píxeles. La magnitud de cada
píxel es cuantificada en uno de, por ejemplo, 255 niveles
diferentes.
Durante cada exposición, un único píxel
procedente de cada pista es comparado con un umbral dinámico. Los
píxeles por encima del umbral establecido son indicativos de
regiones con bandas de la cinta, mientras los píxeles por debajo del
umbral establecido son señalados como regiones sin bandas.
Durante la siguiente exposición, son expuestos
los siguientes píxeles contiguos en la pista, y se repite la
comparación. Por ejemplo, en un instante arbitrario indicado el
quinto píxel en cada pista es comparado con el umbral dinámico (por
ejemplo, véase la fila más inferior de las pistas indicada como
"línea t_{0}"). En la siguiente exposición, el sexto
elemento es comparado con el umbral (por ejemplo, véanse las filas
de las pistas indicadas como "línea t_{1}"). Después de
esto, el sistema continuará de nuevo en la dirección opuesta,
escogiendo el quinto píxel para compararlo con el umbral en la línea
t_{2}. Así, el píxel escogido para su comparación con el umbral
varía en un trayecto serpenteante, como se ha indicado generalmente
por la fig. 9.
De acuerdo con otra realización, el píxel
inspeccionado no es hecho avanzar en cada línea. En su lugar, en
esta realización, la unidad de tratamiento puede insistir en cada
píxel durante un número prescrito de líneas (por ejemplo,
correspondiente a 30 mm), después de lo cual avanzará a un píxel
adyacente siguiente. La comparación de un sólo píxel de cada pista
mejora la velocidad de tratamiento sin degradar significativamente
el rendimiento.
Los elementos de píxel marcados con una "X"
indican un valor de píxel por encima del umbral. Así, se ha visto
que una banda ha comenzado en la línea t_{3}.
De acuerdo con una realización ejemplar, el
umbral usado para detectar una región con bandas y una región sin
bandas varía para acomodar cambios en el papel de base, el material
de banda, o en el entorno de medición. Por ejemplo, como se ha
mostrado en la fig. 10, una forma de onda ejemplar de nivel de gris
de píxel en función de la línea explorada muestra las
perturbaciones locales que representan transiciones desde regiones
sin bandas de fondo (por ejemplo como en regiones NB_{1},
NB_{2}, NB_{3}, NB_{4} y NB_{5}) a regiones con bandas (por
ejemplo como en regiones B_{1}, B_{2}, B_{3}, B_{4} y
B_{5}). La forma de onda también muestra un cambio global en que
la línea de base general de estas perturbaciones locales ondula
lentamente. Por ejemplo, la ondulación global está en su punto más
bajo alrededor de la línea de exploración 1000, y en su punto más
alto alrededor de la línea de exploración 2000. Esta ondulación
global es fundamentalmente debida a cambios en el peso base del
papel causado por la aplicación desigual de pulpa por la máquina de
fabricar papel. El presente invento toma este fenómeno en cuenta
ajustando el nivel de umbral (T) de modo que siga generalmente la
línea de base de la forma de onda cambiante.
Una técnica para variar dinámicamente el nivel
de umbral es descrita como sigue. Generalmente, el nivel de umbral
en cualquier momento dado es una función de los niveles de gris de
la región o regiones con bandas inmediatamente precedentes, y los
niveles de gris de la región o regiones sin bandas inmediatamente
precedentes. En una realización, el umbral representa un promedio
móvil de fondo sin bandas previo (por ejemplo un promedio de
NB_{1}, NB_{2}, etc.) más el mayor de (1) una constante de
ajuste (tal como 10 niveles de gris), o (2) el 50% del promedio
móvil de alturas de picos de las regiones con bandas (por ejemplo un
promedio de las alturas de B_{1}, B_{2}, etc.). Por ejemplo,
considérese la región con bandas B_{3}. El umbral usado para
discriminar esta región con bandas es determinado calculando en
primer lugar el nivel de fondo medio de las regiones sin bandas
NB_{2} y NB_{3}. Después de ello, se determina un valor de
altura de pico medio calculando la media de las alturas de las
regiones con bandas B_{1} y B_{2}. La "altura" de una
región con bandas corresponde generalmente a la diferencia en nivel
de gris de píxel entre la región con bandas y una región sin bandas
subsiguiente. Al hacer esta medición, puede usarse un único nivel de
gris para representar el nivel de gris de la región con bandas (tal
como el máximo nivel de gris), o puede ser usado una media de
niveles de gris dentro de la región con bandas. Similarmente, puede
usarse un único nivel de gris para representar el nivel de gris de
una región sin bandas subsiguiente, o puede usarse una media de
niveles de gris dentro de la subsiguiente región sin bandas.
Después de calcular las alturas de los picos de esta manera, la
mitad de la media de las alturas de los picos (por ejemplo desde
B_{1} a B_{2}) es comparada con el valor preajustado. El mayor
de los dos es añadido al nivel de fondo medio (calculado antes) para
derivar el valor de umbral. Por ejemplo, la media de las alturas de
B1 y B2 es aproximadamente de 30 niveles de gris, cuya mitad es 15
niveles de gris. Si el valor preajustado es ajustado a valores de 10
niveles de gris, entonces el algoritmo seleccionará 15 como el
valor que ha de ser añadido al fondo medio. Sin embargo, si se
encuentra una serie de picos más cortos (tales como B_{5}),
entonces el algoritmo se basará en el valor preajustado (por ejemplo
de 10 niveles de gris) para discriminar regiones de bandas de
regiones sin bandas. El valor preajustado es preferiblemente
ajustado al menos lo bastante alto para que el ruido en la región
sin bandas no sea malinterpretado como el comienzo de la región con
bandas.
Será fácilmente evidente para los expertos en la
técnica que la ventana seleccionada para calcular la media móvil de
alturas de pico y niveles de región sin bandas no necesita ser
restringida a dos regiones de bandas y dos regiones sin bandas,
respectivamente. Un umbral más suave puede ser obtenido ampliando la
ventana. Además, los niveles de umbral antes descritos dependen del
tipo de papel y del material de banda usado, así como del entorno
operativo; los valores específicos citados antes son totalmente
ejemplares.
La tarea real de determinación de las
características puede ser comprendida con referencia al diagrama de
flujo de la fig. 11. El análisis comienza en la operación S2,
seguido por la determinación de si es el momento de informar de
datos desde las unidades de tratamiento 76 y 72 al puesto de trabajo
150 sobre la red Ethernet 199 (operación S4). En una realización
ejemplar, el tratamiento realizado por las unidades 76 y 72 es
informado cada medio segundo. Sin embargo, cuando se acaba de
comenzar el análisis, los resultados de esta pregunta serán
respondidos de manera negativa, y el sistema avanzará a la operación
S6. En la operación S6 se determina si el píxel de una pista está
por encima del umbral dinámico. Para facilitar la descripción, la
operación S6 está encuadrada en el contexto de una sola pista de
una única agrupación lineal procedente de una sola cámara. Sin
embargo, debería recordarse que el sistema incluye una pluralidad,
por ejemplo 16, cámaras constituidas de modo similar, cada una con
sus propias agrupaciones lineales y la salida de cada agrupación
está dividida en una pluralidad de pistas. Así, la comparación
mostrada en la operación S6 es repetida en la actualidad muchas
veces para diferentes pistas y diferentes cámaras. Preferiblemente,
las unidades de tratamiento realizan los cálculos para diferentes
cámaras en paralelo para mejorar la velocidad de tratamiento.
Si se ha determinado en la operación S6 que la
magnitud del píxel está por encima de un umbral dinámico, entonces
el algoritmo avanza a la operación S8, donde la presencia de un
píxel de banda y su contraste son grabados. Si el píxel previo en
la línea previa no era un píxel de banda (como se ha determinado en
la operación S10), entonces la línea actual representa el comienzo
de una banda. Esto correspondería a la línea t_{3} mostrada en la
fig. 9, ya que la línea previa en t_{2} contenía un píxel por
debajo del umbral dinámico. Es por ello posible en este instante
determinar si la separación entre la banda actual y la última banda
encontrada (si es apropiado) está dentro de las tolerancias
prescritas (operaciones S12 y S14). Si la separación entre bandas
es o bien demasiado larga o bien demasiado corta, este hecho es
registrado en la operación S16, después de lo cual el algoritmo
avanza a la siguiente línea en la operación S32.
Si, por el otro lado, el píxel examinado en la
operación S6 está por debajo del umbral dinámico entonces este
hecho es grabado o registrado en la operación S18. A continuación se
determina si el píxel previamente examinado en la línea previa fue
un píxel de banda (operación S20). Si es así, esto marca el final de
una banda, y es posible determinar el contraste medio de la banda y
la anchura de la banda (operación S22). Se determina si estos
valores están fuera de las tolerancias prescritas (operaciones
S24-S30). Si es así, estas anomalías son grabadas y
el algoritmo avanza a la siguiente línea en la operación S32.
Supóngase que, en este instante, se ha
determinado que ha transcurrido medio segundo (en la operación S24).
Esto hace que las unidades de procesador 76 y 72 entren en su modo
de informe. Como se ha mostrado en la fig. 11, las unidades
calcularán el número de bandas en la pista sobre la última mitad de
un segundo (operación S34), la media y la desviación estándar para
ancho de banda, separación entre cintas y contraste de bandas
(operación S36), el fondo de media mínima y máxima para la pista
(operación S40) y el número total de anomalías (por ejemplo ancho
de banda, separación y contraste fuera de tolerancias) (operación
S40). Esta información es reunida en un paquete que es enviado al
puesto de trabajo 150 (operación S42), y a continuación los
distintos contenidos son repuestos a cero (en la operación S44).
El puesto de trabajo agrega entonces esta
información con la información previamente transmitida para
proporcionar un resumen estadístico de la operación del conjunto 99
de aplicación de bandas (de la fig. 3). Esta información es
presentada en el panel de presentación 300 como se ha ilustrado en
la fig. 12. El panel 300 incluye un primer subpanel 302 que recoge
el ancho de banda en función del número de pista para el último
intervalo de informe. Un subpanel 304 ilustra la separación entre
cintas en función del número de pista para el último intervalo de
informe. Un subpanel 306 ilustra el contraste de banda en función
del número de pista para el último intervalo de informe.
Finalmente, el subpanel 308 ilustra el número de anomalías de banda
(agregado de separación entre bandas, ancho de banda, y anomalías
de contraste) en función del número de pista para el último
intervalo de informe. Los subpaneles 302, 304 y 306 contienen una
línea media que indica los valores medios del ancho de banda,
separación entre bandas y contraste de bandas sobre el intervalo de
informe de medio segundo. Las otras dos curvas que se encuentran
por encima y por debajo de las curvas medias indican las lecturas
de más y menos 3\sigma. La curva media puede ser mostrada en
verde, mientras que las curvas de 3\sigma están mostradas en rojo
de modo que puedan ser distinguidas más fácilmente.
Además del resumen de pista actual, el puesto de
trabajo 150 proporciona el resumen estadístico del rendimiento del
conjunto 99 de aplicación de banda desde el comienzo de
funcionamiento. Notablemente, el subpanel 310 ilustra el ancho de
banda compuesto (por ejemplo el ancho de banda medio) en función del
tiempo. El subpanel 312 ilustra la separación entre bandas
compuesta 312 en función del tiempo. El subpanel 314 muestra el
contraste de banda compuesto en función del tiempo. Finalmente, el
subpanel 320 muestra el número de anomalías de banda en función del
tiempo. Así, con los subpaneles de la derecha, es posible observar
cualesquiera tendencias de degradación. Con los subpaneles de la
izquierda, es posible observar puntos específicos en la extensión
lateral de la cinta que están produciendo bandas, separación entre
bandas o contrastes de bandas fuera de tolerancias, que pueden ser
causadas por aplicadores de pulpa atascados.
Además de estos gráficos, el puesto de trabajo
150 presenta información de estado 316 relativa a la longitud del
rollo, la velocidad de la cinta (desde el codificador o un
tacómetro) y una ID de muestra (que el usuario introduce antes de
etiquetar el recorrido). Todos los datos anteriores pueden ser
almacenados para un análisis adicional en tiempo no real. El
recorrido esta indexado por el número de ID.
El software de interfaz del puesto de trabajo
150 incluye adicionalmente rutinas para vigilar los parámetros del
sistema para determinar el estado del sistema. Cuando se ha
detectado una anomalía, la interfaz del operador presentará un
mensaje que identifica la causa más probable de la anomalía. En el
panel 317 mostrado en la fig. 12, el mensaje indica que las
lámparas están funcionando actualmente. El software también controla
una baliza tricolor que puede estar montada en cualquiera de
distintas posiciones, tal como en el puesto de trabajo 150. La
baliza destella en color rojo para indicar un fallo del sistema, en
amarillo para indicar un modo de inspección inhibido, y en verde
para indicar un modo de inspección activo.
Las mediciones de la dimensión de la banda
pueden también ser usadas para controlar la aplicación de las
bandas, como se describirá continuación. Más específicamente, con
referencia a la fig. 13 como se ha descrito previamente, la pasta
procedente del depósito de día 14 es entregada al sistema de
distribución y control de flujo 17 por una bomba de circulación
principal 715. Preferiblemente, la presión de salida desde la bomba
de circulación principal 715 es controlada por una disposición
apropiada 740 tal como una válvula de control de presión 742 y un
caudalímetro 744 de tal modo que la pasta sea entregada al bucle de
flujo (circuito de alimentación) 754 del sistema de distribución 17
a una presión y caudal deseados, preferiblemente del orden de
aproximadamente 350 KPa a 500 KPa, más preferiblemente de
aproximadamente 400 KPa, y en la realización preferida,
preferiblemente del orden de 15 l/min., a 40 l/min., más
preferiblemente a aproximadamente 20 l/min.
El sistema 17 de distribución de flujo será
descrito a continuación adicionalmente con referencia a las dos
primeras de una mayor pluralidad de bombas dosificadoras 750 de modo
que se evite la duplicación innecesaria de descripción y
designaciones.
El sistema 17 de distribución de flujo comprende
preferiblemente una pluralidad de bombas dosificadoras 750 (por
ejemplo 750a y 750b), que están controladas operativamente cada una
por sus conexiones 752 (por ejemplo 752a y 752b) al controlador
765, de tal modo que señales procedentes del controlador 765 pueden
controlar la velocidad de cada bomba (y por ello el caudal)
individual y selectivamente. Cada una de las bombas dosificadoras
750a, y 750b están comunicadas individualmente cada una con la bomba
de circulación principal 715 a través del circuito de flujo 754. El
extremo de descarga de cada una de las bombas 750a y 750b están
conectados (comunicados) a uno de los puertos de alimentación 796
(por ejemplo 796a y 796b) a través de uno de la pluralidad de
conductos 15, respectivamente, de tal modo que preferiblemente cada
bomba dosificadora 750 entrega de forma singular la pasta a uno de
los puertos de alimentación asociados 796. Esta disposición es
replicada a lo largo de toda la pluralidad de bombas dosificadoras
750 de modo que cada uno de los puertos de alimentación individuales
796 a lo largo de la longitud de la caja 103 de la cámara está
conectado con una de las bombas dosificadoras 750. Por
consiguiente, las bombas 750a y 750b están comunicadas a los puertos
de alimentación 796a y 796b a través de las tuberías 15a y 15b
respectivamente.
Mediante tal disposición, una señal procedente
del controlador 765 a la primera bomba dosificadora 750a podría
establecer una velocidad de la bomba en la bomba dosificadora 750a
que entrega un caudal controlado desde la bomba dosificadora 750a
al primer puerto de alimentación 796a bajo un caudal individual,
posiblemente diferenciado a partir de los caudales entregados por
las otras bombas dosificadoras 750b-z a los otros
puertos de alimentación 796b-z.
Las señales de control procedentes del
controlador 765 están basadas en el tratamiento de señales recibidas
desde cada uno de los sensores de presión 760 del sistema 762 de
vigilancia del flujo. Con el propósito de mayor claridad y para
evitar una duplicación innecesaria de descripción y de
designaciones, el sistema 762 de vigilancia de flujo será descrito
con referencia al primer y segundo sensores de presión 760a y
760b.
Cada sensor de presión 760 (por ejemplo 760a y
760b) está comunicado con uno de los puertos de presión 794 a través
de un conducto 762 (por ejemplo 762a y 762b, respectivamente). Cada
uno de los sensores de presión (por ejemplo 760a y 760b) está
comunicado con el controlador 765 a través de conexiones eléctricas
((por ejemplo 764a y 764b, respectivamente).
Tal disposición es repetida para cada uno de los
sensores de presión 760 de tal modo que cada uno de los puertos de
presión 794a a 794z es comunicado con un sensor de presión 760 que
envía una señal indicativa de una presión estática local en la caja
103 de la cámara al controlador 765.
En la realización preferida, el número de
puertos de alimentación 796 es de doce (12) y los puertos de presión
794 son veinticuatro (24). Por consiguiente, se han dispuesto pares
de puertos de presión 794 junto a cada puerto de alimentación 796
(desde luego, sujeto a la separación vertical entre los puertos de
alimentación 796 y los puertos de presión 794).
Se ha considerado que el invento puede ser
fácilmente puesto en práctica incluso con un número mayor de puertos
de presión 794 y puertos de alimentación 796 o bastante inferior a
los mismos. En una realización alternativa, los puertos de
alimentación 796 son seis (6) y los puertos de presión 794 son doce
(12). El invento puede funcionar incluso con un número menor. El
número total de puertos de alimentación 796 dependerá de la longitud
de la caja 103 de la cámara, siendo establecida la separación entre
puertos de alimentación adyacentes 796 en menos de aproximadamente
600 mm, y preferiblemente de aproximadamente 300 mm.
Preferiblemente, la caja 103 de la cámara es
hecha funcionar en estado totalmente lleno e incluye una válvula
766 de alivio de presión en la parte de extremidad de la caja 103 de
la cámara. Una caja de limpieza 742 limpia la pasta extraña
procedente de la cinta perforada 101 en un lugar justo aguas abajo
de la caja 103 de pasta. La válvula 766 de alivio de presión está
prevista como una precaución contra un incremento indeseado de la
presión de fluido dentro de la caja 103 de la cámara.
Las bombas dosificadoras 750 son preferiblemente
un tipo de bomba de cavidad progresiva, tal como un Modelo de la
Serie NEMO/NE de Nezsch Incorporated de Exton, Pennsylvania. Un
conjunto de otras bombas igualmente adecuadas podría ser usado en su
lugar.
Debido a que el flujo de la corriente de fluido
que emana desde cada orificio 105 de la cinta cuando del orificio
105 pasa a lo largo de la parte inferior de la caja 103 de la cámara
es proporcional a la presión diferencial a través del orificio 105,
es imperativo que la presión de fluido sea establecida y a
continuación mantenida tan uniformemente como sea posible a lo
largo del trayecto completo de cada orificio 105 a lo largo de la
parte inferior de la caja 103 de la cámara. La operación lógica de
control preferida para su ejecución por el controlador 765 es hacer
funcionar el sistema 17 de distribución de flujo en respuesta al
sistema 762 de vigilancia de presión de tal modo que se consiga la
uniformidad en las corrientes de descarga desde cada orificio 103
cuando se desplazan a lo largo de la parte inferior de la caja 103
de la
cámara.
cámara.
Para mantener la presión uniforme, el
controlador 765 está configurado preferiblemente para ejecutar un
operativo de control de lógica fuzzy que es predicado por las reglas
siguientes:
1. El flujo total de pasta a la caja 103 de la
cámara será mantenido en un caudal total objetivo, grande;
2. Todas las bombas dosificadoras 750 serán
hechas funcionar inicialmente a la misma velocidad/caudal para
entregar el caudal total deseado;
3. Debido a que las bombas dosificadoras 750 se
confundirán operativamente entre sí, se realizarán ajustes en la
presión localmente con un pequeño subconjunto solamente del número
total de bombas, tal como una o dos bombas dosificadoras 750 en un
instante (u opcionalmente de una a cinco o más, dependiendo del
tamaño de la cámara y/o del número de bombas dosificadoras).
4. No se realizará ajuste si la variación en las
lecturas de presión a lo largo de la caja 103 de la cámara cae
dentro de un nivel predeterminado, aceptable (o umbral);
5. Se realizará un ajuste local en la presión
(ajustando la velocidad de la bomba de una bomba dosificadora
seleccionada 750) solamente al producirse una demostración de que el
estado local causante (una perturbación de baja o alta presión más
allá del umbral predeterminado) ha persistido durante un período de
tiempo predeterminado;
6. Que el grado de ajuste será escalado con
relación a la magnitud de la perturbación de tal modo que la
detección de una perturbación persistente a pequeña escala,
necesitará un pequeño ajuste y la detección de una perturbación
persistente a gran escala necesitara un gran ajuste; y
7. Incluso después de un ajuste, no tendrán
lugar ajustes adicionales hasta después de que el estado persista
durante un periodo de tiempo predeterminado como se ha descrito en
la operación 5.
El controlador 785 ejecuta preferiblemente
operaciones que se inician con el ajuste del caudal total de que en
la realización preferida puede ser del orden de 20 l/min., o 23
l/min., de pasta para una máquina de fabricar papel dimensionada
típicamente y una consistencia de stock dada. Máquinas mayores
pueden requerir mayores caudales.
Con referencia ahora también a la fig. 14, se ha
descubierto que con tales máquinas de fabricar papel de cigarrillos
el ancho de banda (es decir la dimensión de material añadido como
medida en el sentido de dirección a lo largo del trayecto de
alimentación de la cinta de papel) es directamente proporcional al
caudal total grande de material añadido a la pasta que es entregada
a la caja 103 de pasta para una consistencia de pasta dada. Tal
relación es ejemplificada por la representación gráfica en la fig.
14 de ancho de banda en función de caudal cuando es establecido a
partir de datos recogidos durante el funcionamiento de una máquina
de fabricar papel a escala completa.
Por consiguiente, se ha descubierto que la
salida indicativa de ancho de banda del sistema 70 de inspección
óptica puede ser utilizada para controlar el ancho de banda en el
producto de papel comunicando el mismo con el controlado 765 de la
bomba y el sistema de control 17 y configurando el controlador 765
para ajustar las velocidades de la bomba de las bombas
dosificadoras 750 en respuesta a variaciones de ancho de banda
detectados como es detectado por el puesto de inspección 70.
Preferiblemente, mediciones de píxel
individuales de ancho de banda desde cada pista de inspección son
sumadas a través de la cinta de papel completa (u opcionalmente,
una parte predeterminada a través de la cinta de papel) e
integradas durante preferiblemente un período de tiempo de un minuto
para establecer así un promedio con lecturas "R". Otros
periodos de tiempo podrían ser seleccionados en su lugar.
Sin embargo el método preferido de establecer
una lectura R utiliza aproximadamente 700.000 determinaciones
inmediatas en tiempo real de ancho de banda de modo que se minimicen
los efectos de perturbaciones menores en las determinaciones de
ancho de banda y den peso a cambios persistentes.
Las lecturas minuto a minuto Ri antes
mencionadas son preferiblemente comunicadas a continuación al
controlador 765 de la bomba y al sistema de control 17 (u otro
dispositivo electrónico programado de manera adecuada) para
análisis y ejecuciones de control, utilizando preferiblemente Rangos
de Control de Control de Proceso Estadístico ("SPC") conocido.
Preferiblemente el controlador 765 está configurado para capturar y
comparar lecturas recientes de Ri que recibe desde el puesto de
inspección 70 a límites analíticos que están basados en las
desviaciones estándar del proceso ("sigma") como se ha
establecido a partir de la distribución experimentada históricamente
de las lecturas R.
La comparación y la necesidad para un ajuste de
control son determinadas preferiblemente como sigue:
(a) si una única lectura inmediata Ri es mayor
que +3 sigma o -3 sigma alejada del valor objetivo, se realizará la
corrección del caudal del aplicador de pasta;
(b) si una serie de lecturas inmediatas Ri cae
en el rango de +2 a +3 sigma o alternativamente cae en el rango de
-2 a -3 sigma, la corrección del caudal al aplicador de pasta será
realizada solamente si 2 de 3 lecturas inmediatas consecutivas en
funcionamiento Ri permanecen dentro del rango antes mencionado;
(c) si una serie de lecturas inmediatas Ri cae
en el rango de +1 a +2 sigma o alternativamente cae en el rango de
-1 a -2 sigma, la corrección de caudal al aplicador de pasta será
realizada si solamente 4 de 5 lecturas inmediatas consecutivas en
funcionamiento permanecen dentro del rango antes mencionado; y
(d) si una serie de lecturas inmediatas Ri cae
en el rango de +1 a -1 sigma, no se realizará corrección del caudal
al aplicador de pasta.
Una vez que el controlador determina que ha de
realizarse una corrección, lo hace ajustando las velocidades de las
bombas (y por ello los caudales) de todas las bombas dosificadoras
750 igualmente de tal modo que se consigue el cambio de caudal
total deseado. Se ha encontrado que con el tamaño de la máquina, las
especificaciones del proceso, las condiciones operativas y el
equipo de la realización preferida, cada ajuste hacia arriba o
hacia abajo de 0,4 litros de pasta añadida compensará un movimiento
de desplazamiento del objetivo de 0,1 mm en lecturas de anchura de
banda, (basado en la única lectura en la situación (a) anterior
(siendo la lectura más de 3 sigma), o el promedio de las tres
lecturas en la situación de (b) anterior, o el promedio de las 5
lecturas en la situación (c) anterior).
Para acomodar los cambios en las velocidades de
la bomba de las bombas dosificadoras 750, una parte de aguas arriba
del circuito de alimentación 754 a las bombas 751 está provista con
un sensor de presión 797 o similar, cuyas lecturas son usadas por
el controlador 765 para ajustar la válvula de control 742 en
respuesta a cambios en las demandas de flujo de las bombas
dosificadoras 750.
Por ejemplo, si una sola lectura Ri procedente
del puesto de inspección 70 está más de +3 sigma separada de la
media y su valor indica que es necesario un ajuste de 0,8 l/min.,
entonces todas las bombas dosificadoras serán deceleradas en una
cantidad igual de tal modo que la suma de los caudales reducidos sea
igual al objetivo de -0,8 l/min. Ello a su vez significa que el
circuito de flujo 754 que conduce a las bombas dosificadoras 750
necesita un caudal menor entregado al mismo en esa misma cantidad,
así la válvula de control 742 es abierta para desviar una parte
mayor de la salida de la bomba de alimentación principal de nuevo al
depósito de día 14. Si en su lugar, fueran aceleradas las bombas
dosificadoras, el controlador 765 cerraría la válvula de control 742
en respuesta a lecturas de presión en el sensor de presión 797.
A modo de ejemplo no limitativo, se ha
encontrado que con el esquema estadístico anterior, cuando se hace
funcionar la realización preferida para producir un ancho de banda
de 5,7 mm y en un estado de "control estadístico", la
desviación estándar sobre el promedio de anchura es igual a 0,3 mm y
esa anchura de banda podría ser vigilada y controlada de manera
efectiva, sin producir inestabilidades en la caja 103 de pasta y sin
interrumpir las operaciones del controlador 765 en el mantenimiento
de la presión uniforme a lo largo de la caja 103 de pasta como se ha
descrito previamente.
Las realizaciones ejemplares antes descritas
están destinadas a ser ilustrativas en todos los aspectos, en vez
de restrictivas, del presente invento. Así el presente invento es
capaz de muchas variaciones en la puesta en práctica detallada que
pueden ser derivadas a partir de la descripción contenida aquí por
un experto en la técnica. La totalidad de tales variaciones y
modificaciones se considera que están dentro del marco del presente
invento según se ha definido por las reivindicaciones
siguientes.
A modo de ejemplo, el presente invento ha sido
descrito en el contexto de la detección de bandas situadas sobre un
papel de cigarrillos. Pero el presente invento se extiende a la
detección de cualquier información conformada sobre material a modo
de láminas. Por ejemplo, el presente invento puede ser usado para
detectar bandas en otros papeles, incluyendo papeles preparados
para propósitos de seguridad, tales como papel moneda, certificados,
bonos negociables al portador, etc.
Claims (12)
1. Un puesto de inspección (70) para
inspeccionar una cinta (17) que contiene bandas, que comprende: una
fuente (78) para generar luz; un conducto (92) para dirigir luz
desde la fuente (78); un conjunto de distribución (90) para recibir
luz dirigida desde la fuente (78) por el conducto y dirigir la luz
sobre y lateralmente a través de una cinta (17) de material para
inducir reflexiones desde una superficie de la cinta; una cámara
(84) de exploración de línea para recibir dichas reflexiones; una
unidad de tratamiento (72)(76) para tratar datos procedentes de la
cámara (84) de exploración de línea, determinando la unidad de
tratamiento las características de dichas bandas a partir de los
datos, en que la unidad de tratamiento (72)(76) determina una o más
propiedades de la cinta; dividiendo los datos procedentes de la
cámara (84) de exploración de línea en una pluralidad de pistas; y
examinar un píxel dentro de cada pista para determinar si el píxel
está por encima o por debajo de un umbral dinámico, en que un píxel
por encima de dicho umbral dinámico es indicativo de dichas regiones
con bandas y un píxel por debajo de dicho umbral dinámico es
indicativo de dichas regiones sin bandas.
2. Un puesto de inspección según la
reivindicación 1ª, en el que el conjunto de distribución (90)
incluye una lente de barril alargada (104) para dirigir la luz sobre
la cinta (17).
3. Un puesto de inspección según la
reivindicación 1ª o 2ª, en el que la cámara (84) de exploración de
línea incluye una disposición de CCD lineal (210).
4. Un puesto de inspección según la
reivindicación 1ª, 2ª o 3ª que incluye al menos otra fuente (78)
conectada al conjunto de distribución (90) por otro conducto y que
incluye al menos otra cámara (84) para recibir reflexiones.
5. Un puesto de inspección según cualquier
reivindicación precedente, en el que dicho umbral dinámico es
calculado como una función de un promedio móvil de valores de nivel
de gris dentro de una o más regiones sin bandas y un promedio móvil
de valores de nivel de gris dentro de una o más regiones con
bandas.
6. Un puesto de inspección según cualquier
reivindicación precedente, en el que la unidad de tratamiento
(72)(76) está configurada para determinar una o más de las
siguientes propiedades de la cinta: la separación entre regiones con
bandas adyacentes sobre la cinta (17); la anchura de las regiones
con bandas; y el contraste de regiones con bandas.
7. Un puesto de inspección según la
reivindicación 6ª, en el que la unidad de tratamiento (72)(76)
transfiere periódicamente dichas una o más propiedades determinadas
a un puesto de trabajo de un ordenador que acumula dichas una o más
propiedades con propiedades previamente transferidas para generar
presentaciones estadísticas.
8. Un puesto de inspección según la
reivindicación 7ª, en el que el puesto de trabajo informa de dichas
una o más propiedades como una función de dicha pluralidad de
pistas.
9. Un puesto de inspección según la
reivindicación 7ª u 8ª, en el que el puesto de trabajo informa de
dichas una o más propiedades en función del tiempo.
10. Un puesto de inspección según la
reivindicación 7ª, 8ª o 9ª, en el que el puesto de trabajo informa
de algunas identificadas de dichas una o más características que no
satisfacen tolerancias prescritas.
11. Un método para inspeccionar papel que
contiene regiones con bandas y regiones sin bandas, que incluye las
operaciones de: dirigir luz desde una fuente luminosa (78)
lateralmente a través de una cinta (17) del papel, formando la luz
reflexiones cuando incide sobre la superficie de la cinta; recibir
dichas reflexiones por una cámara (84); dividir datos procedentes de
la cámara (84) de exploración de línea en una pluralidad de pistas
en una unidad de tratamiento (72)(76); y tratar los datos en la
unidad de tratamiento (72)(76), incluyendo una operación preliminar
de discriminación de dichas regiones sin bandas de dichas regiones
con bandas examinando un píxel dentro de cada pista para determinar
si el píxel está por encima o por debajo de un umbral dinámico para
generar una o más de las siguientes propiedades: anchura de una o
más regiones con bandas; separación entre uno o más conjuntos
adyacentes de regiones con bandas; contraste de una o más regiones
con bandas; comunicar periódicamente dicha una o más propiedades al
puesto de trabajo del ordenador; y generar en dicho puesto de
trabajo de ordenador informes estadísticos sobre la base de dichas
una o más propiedades comunicadas en dicha operación de
comunicación.
comunicación.
12. Un método según la reivindicación 11ª, en el
que dicho umbral dinámico es calculado como una función de un
promedio móvil de valores de nivel de gris dentro de una o más
regiones sin bandas, y un promedio móvil de valores de nivel de gris
dentro de una o más regiones con bandas.
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