PL198787B1 - Urządzenie mielące - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie miel ace zawierajace walcar- k e z walcami miel acymi, roboczo po laczon a z zespo lem obrazuj acym do obrazowania po- wierzchni co najmniej jednego walca i do auto- matycznego generowania odpowiadaj acego obrazu powierzchni, znamienne tym, ze zespó l obrazuj acy (25, 32) powierzchni jest zespo lem obrazuj acym równocze snie cala szerokosc robocz a co najmniej jednego walca (1, 2, 3, 4, 5), i jest po laczony z uk ladem przetwarzaj acym (27) obraz do automatycznego przetwarzania i ana- lizowania obrazu powierzchni (26) oraz do ge- nerowania sygna lu reprezentuj acego stan ca lej szeroko sci roboczej co najmniej jednego walca (1, 2, 3, 4, 5). PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie mielące, w którym substancję albo materiał miele się drogą przepuszczania pomiędzy obracającymi się walcami.

Przy mieleniu masy w postaci pasty albo ciasta, takiej jak zawiesina wstępnie zmieszanych składników, znane jest zastosowanie zespołów walców, które mają wypukłe wałki o gładkiej powierzchni. Poprzez mielenie zmniejsza się wielkość cząstek w masie w postaci pasty albo ciasta. Jak będzie wyjaśnione w dalszym tekście, mielenie w takim zespole walców prowadzi się umożliwiając materiałowi przechodzenie przez szczeliny pomiędzy parami obracających się walców, tak że istnieje korelacja pomiędzy szerokością szczeliny i wielkością cząstek. Takie zespoły walców można stosować w związku z przetwarzaniem wszelkiego rodzaju masy w postaci pasty albo ciasta. Zespoły walców o gładkich powierzchniach nadają się na ogół do wszelkiego rodzaju materiału, który jest zdolny do przywierania do walców w taki sposób, że może być on transportowany przez walce i przechodzić od jednego walca do następnego w czasie transportu. W dalszym tekście opis będzie podany w odniesieniu do wytwarzania czekolady jako przykładu.

Przy wytwarzaniu czekolady stosuje się co najmniej jeden proces rafinacji w celu uzyskania drobnych cząstek, przy czym powszechnie stosuje się 5-walcowe urządzenia rafinacyjne. Skuteczność rafinacji określa się niezależnie od tego jak równa warstwa materiału (wstępnej masy czekoladowej), z minimalnymi stratami wydajności, jest obecna wzdłuż walców maszyny.

Konwencjonalny sposób wytwarzania czekolady będzie teraz wyjaśniony bardziej szczegółowo w odniesieniu do pos. 1 przedstawiającej schemat blokowy ilustrujący proces wytwarzania czekolady, na pos. 2a przedstawiono przykład tradycyjnych rolek mielących, z piątą rolką, na pos. 2b - rolkę zastosowaną w układzie refinera według pos. 2a, na pos. 2c - inny pięciorolkowy refiner, w przekroju, na pos. 3 - działanie i parametry robocze rolek mielących, według pos. 2a - 2c.

Na pos. 1 przedstawiono schemat blokowy procesu wytwarzania czekolady. W pierwszym etapie surowiec czekoladowy, to jest składniki, miesza się w mieszarce albo mieszalniku 100. Te składniki i ich względne ilości zależą od rodzaju wytwarzanej czekolady i na przykład w przypadku czekolady mlecznej składają się głównie z cukru, płynu kakaowego, mleka w proszku i składników tłuszczowych. Składniki doprowadza się do mieszarki w procesie nieciągłym, zwykle o wielkości partii około 1,5 tony, przy czym cykl mieszania trwa około 15 minut.

Następnie zmieszane składniki transportuje się za pomocą przenośnika taśmowego albo innego odpowiedniego środka transportującego do wstępnego urządzenia rafinacyjnego 200. Przed wejściem do tego wstępnego urządzenia rafinacyjnego 200 wielkość ziarna albo wielkość cząstek tych składników wynosi od 1,2 do 1,8 milimetra (wielkość cząstek surowego materiału). To wstępne urządzenie rafinacyjne 200 może być wszelkiego rodzaju zespołem walców i jest zwykle 2-walcowym urządzeniem rafinacyjnym. Wstępne urządzenie rafinacyjne 200 zmniejsza wielkość ziarna składników do około 0,2 milimetra, to jest wielkość ziarna zmniejsza się 5-krotnie.

Następnie wstępnie rafinowane składniki można doprowadzać do innej mieszarki albo mieszalnika (nie pokazanego) albo można transportować bezpośrednio do szeregu urządzeń rafinacyjnych 300a do 300f. Zwykle w połączeniu z jednym wstępnym urządzeniem rafinacyjnym 200 znajduje się sześć urządzeń rafinacyjnych 300a do 300f. Możliwe jest jednak także stosowanie każdej innej odpowiedniej liczby urządzeń rafinacyjnych 300a do 300f. Te urządzenia rafinacyjne 300a do 300f są zwykle urządzeniami typu opisanego w dalszym tekście w odniesieniu do pos. 2a i zmniejsza się w nich wielkość ziarna do około 0,02 milimetra. Do transportu pomiędzy wstępnym urządzeniem rafinacyjnym 200 i urządzeniami rafinacyjnymi 300a do 300f przewiduje się przenośnik taśmowy albo inny odpowiedni środek transportowy. Po etapie rafinacji w urządzeniach rafinacyjnych 300a do 300f, w których wielkość ziarna zmniejsza się 10-krotnie, rafinowane składniki, tak zwane płatki, doprowadza się do urządzenia dozującego 400 albo bezpośrednio do konchy.

Urządzenie dozujące 400 porcjuje ciągłą folię składników dostarczonych z urządzeń rafinacyjnych 300a do 300f za pomocą odpowiedniego środka transportowego, takiego jak przenośnik taśmowy, na odpowiednie porcje, które następnie doprowadza się do danej liczby konch 500a do 500c. Do transportu pomiędzy urządzeniem dozującym 400 i konchami 500a do 500c przewiduje się ponownie odpowiedni środek transportowy.

W konchach 500a do 500c folię materiału doprowadzonego z urządzeń rafinacyjnych 300a do 300f, który składa się z wielu indywidualnych cząstek o wielkości około 20 mikrometrów, poddaje

PL 198 787 B1 się obróbce w taki sposób, że tworzy się zawiesina, to jest czekolada. Cykl poddawania obróbce w konchach trwa zwykle 7 godzin albo wię cej.

W dalszym tekście konwencjonalny zespół walców stosowany jako wstępne urządzenie rafinacyjne, a zwłaszcza jako urządzenie rafinacyjne, jest opisany w odniesieniu do pos. 2a, 2b, 2c i 3. Taki zespól walców jest opisany na przykład przez Finke, A.: „Handbuch der Kakao-Erzeugnisse”, Springer-Verlag, Berlin, 1965, albo w podręczniku technicznym firmy Bϋhler Company „SchokoladenFϋnfwalzwerke”, Uzwil, 1991.

Na pos. 2a przedstawiono konwencjonalny zespół walców, który można stosować jako urządzenie rafinacyjne przy wytwarzaniu czekolady. Odnośniki liczbowe 1 do 5 oznaczają walce 1 do 5, które są umieszczone kolejno w określonej odległości pomiędzy każdą ich parą. Numerację stosuje się w taki sposób, że mielony materiał doprowadza się do pierwszego walca, przechodzi on kolejno do następnych walców i jest wyciągany albo usuwany za piątym walcem. Odnośniki liczbowe 6a i 6d oznaczają pierwsze środki uruchamiające. Te pierwsze środki uruchamiające 6a, 6b są uruchamiane statycznie hydraulicznie, dynamicznie hydraulicznie albo pneumatycznie i umożliwiają zmianę położenia walca 1, a przez to szerokość szczeliny pomiędzy walcem 1 i 2, oraz ewentualnie regulują nacisk, z jakim walec 1 jest dociskany do walca 2. Drogą indywidualnego uruchamiania każdego pierwszego środka uruchamiającego 6a i 6b możliwe jest na przykład nastawianie szerokości szczeliny w taki sposób, że szerokość szczeliny pomiędzy walcem 1 i 2 po lewej stronie wymienionych walców jest mniejsza niż szerokość szczeliny pomiędzy wymienionymi walcami 1 i 2 po stronie prawej.

Odnośniki liczbowe 7a i 7b oznaczają drugie środki uruchamiające, które są przewidziane do nastawiania szerokości szczeliny pomiędzy walcem 5 i 4 i ewentualnie nacisku, z jakim walec 5 jest dociskany do walca 4. Podobnie do pierwszego środka uruchamiającego 6a i 6b drugi środek uruchamiający 7a i 7b można uruchamiać indywidualnie i jest on środkiem uruchamianym statycznie hydraulicznie, dynamicznie hydraulicznie albo pneumatycznie. Każdy z wymienionych pierwszych i drugich środków uruchamiających 6a, 6b, 7a i 7b jest połączony z odpowiednim środkiem manipulacyjnym albo nastawczym 8a do 8d do regulacji nastawiania środka uruchamiającego, takim jak nastawcze zawory ciśnieniowe przedstawione na pos. 2a, które są połączone poprzez odpowiednio przewidziane przewody hydrauliczne.

Odnośniki liczbowe 9a do 9d oznaczają odpowiednie środki wskaźnikowe, takie jak manometry, które są odpowiednio przewidziane dla każdego środka manipulacyjnego 8a do 8d i służą do wskazywania stanu i ewentualnie położenia odpowiednio jednego z pierwszych i drugich środków uruchamiających 6a, 6b, 7a, 7b. Środki wskaźnikowe 9a do 9d na pos. 2a są przystosowane do wskazywania ciśnienia płynu hydraulicznego w przewodach do środków uruchamiających 6a, 6b, 7a i 7b. Środki nastawcze 8a do 8d są przyłączone do odpowiedniego hydraulicznego albo pneumatycznego źródła ciśnienia (nie pokazanego).

Na pos. 2c przedstawiono w widoku z boku w przekroju poprzecznym inne pięciowalcowe urządzenie rafinacyjne. Jak widać, ten zespół walców ma trzy środki uruchamiające, to jest cylindry ciśnieniowe 601, 602, 603 dla odpowiednich walców dociskowych 1 i 2, walców 2 i 3 i walców 4 i 5 względem siebie. Można zauważyć, że zespół walców może mieć każdą odpowiednią liczbę środków uruchamiających. Przetwarzana folia jest oznaczona wskaźnikiem liczbowym 22. Co się tyczy szczeliny 120 pomiędzy walcem 1 i 2, która jest szczeliną zasilającą w materiał, to można powiedzieć, ze są znane dwa podstawowe rodzaje układów, a mianowicie szczeliny statyczne i szczeliny dynamiczne. Szczelina statyczna charakteryzuje się tym, że szerokość szczeliny nastawia się na pożądaną specyficzną wartość, a regulację prowadzi się w taki sposób, że utrzymuje się tę pożądaną szerokość szczeliny. Mówiąc inaczej, w reakcji na zmieniające się siły w szczelinie (na przykład na skutek zmian doprowadzanego materiału), nacisk zmienia się utrzymując szerokość szczeliny w zasadzie na stałym poziomie. Z drugiej strony szczelina dynamiczna jest zdolna do „płynięcia”, to jest szerokość szczeliny może zmieniać się w reakcji na zmieniające się siły w szczelinie. W tym przypadku, ponieważ zmiana szerokości szczeliny prowadzi także do zmiennych ilości transportowanego materiału, rzeczywistą grubość folii mierzy się na górnym walcu za pomocą czujnika, a szybkość drugiego walca 2 nastawia się typowo w taki sposób, że przepustowość pozostaje stała.

Na pos. 2b przedstawiono w widoku w przekroju poprzecznym walec 12, który można stosować jako jeden z walców 1 do 5 w zespole walców przedstawionym na Fig. 11a albo 11c. Walec 12 stanowi pusty wewnątrz bęben 13, który jest wykonany w taki sposób, że jego średnica w środku bębna jest nieznacznie szersza niż średnica po bokach bębna. Jest to tak zwana „wypukłość”. Bęben 13 pokazany na pos. 2b zawiera ponadto żeberka chłodzące 14 do polepszania chłodzenia bębna 13, które

PL 198 787 B1 prowadzi się za pomocą wody chłodzącej, którą doprowadza się i odprowadza z wnętrza bębna zamkniętego ślepymi nakrętkami 15a (po stronie silnikowej) i 15b (po stronie wodnej), które stanowią integralny odlew z bębnem 13 albo są do niego przymocowane, jak przedstawiono na Fig. 11b, śrubami 16a do 16d. Wnętrze walca może być jednak także i gładkie. Odnośnik liczbowy 17 oznacza oś, która ma otwory, przez które woda chłodząca może być doprowadzana i odprowadzana z wewnętrznej części bębna 13. Regulację temperatury prowadzi się drogą nastawiania ilości wody wpływającej do walca (przy czym woda ma daną temperaturę) i kontrolowania temperatury wody wypływającej. Jak widać na pos. 2b, wymieniony walec 12 ma szerokość W po obróbce maszynowej, która wynosi zwykle około 1800 mm, a całkowita długość walca 12 wynosi zwykle około 2000 mm. Średnica walca 12 wynosi zwykle około 40 centymetrów. Walec 12 można stosować jako każdy jeden z walców 1 do 5, pokazanych na pos. 2a. Szerokość robocza, to jest szerokość pokryta przetwarzanym materiałem, jest na ogół mniejsza niż szerokość po obróbce maszynowej, to jest szerokość, wzdłuż której walec jest dociskany do innego walca (patrz podniesiona część, która ma szerokość W na pos. 2b).

W dalszym opisie dział anie zespołów walców opisanych w odniesieniu do pos. 2a do 2c bę dzie opisane w odniesieniu do pos. 3.

Po lewej stronie figury przedstawiono diagram pokazujący obroty na minutę, z jakimi obraca się każdy z wymienionych walców 1 do 5 przedstawionych w środkowej części pos. 3. Jak pokazano, pomiędzy pięcioma walcami znajdują się odpowiednie szczeliny od pierwszej do czwartej. Po prawej stronie pos. 2 przedstawiono grubość poddanej maszynowej obróbce folii w postaci ciasta albo pasty, po przejściu przez szczelinę pierwszą do czwartej, która zmniejsza się stopniowo od około 100 do

44,5 μm pomiędzy walcami 1 i 2, do 26,7 μm pomiędzy walcami 2 i 3, do 19,1 μηι pomiędzy walcami, 3 i 4 i do 13,3 μm po czwartej przerwie pomiędzy walcami 4 i 5 (w przypadku, gdy zespół walców stosuje się jako urządzenie rafinacyjne przy wytwarzaniu czekolady według sposobu przedstawionego na pos. 1). Oczywiście te wartości są tylko przykładami. Jak pokazano strzałkami na walcach 1 do 5, kolejne walce mają przeciwne kierunki obracania się i mielony materiał transportuje się do góry przy różnych szybkościach i kierunkach obrotu.

Rafinowane składniki albo cząstki doprowadza się do walca 1, który obraca się z prędkością około 30 obrotów na minutę w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Wielkość cząstek i wielkość ziarna doprowadzonego materiału wynosi typowo od 0,1 do 0,2 milimetra w przypadku, gdy zespół walców opisany za pomocą pos. 1a i 1b stosuje się jako urządzenie rafinacyjne przy wytwarzaniu czekolady. Dalszy walec 2, który obraca się z prędkością około 90 obrotów na minutę w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara, zabiera folię z walca 1 i transportuje ją do drugiej szczeliny. W tym punkcie wielkość cząstek zmniejsza się do około 50 mikrometrów. Walec 3 obracający się zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara z prędkością około 150 obrotów na minutę zabiera folię z walca 2 i doprowadza ją do trzeciej szczeliny. Ten proces powtarza się w taki sam sposób na następnych walcach, tak że grubość folii, a przez to i wielkość cząstek składników zmniejsza się stopniowo do około 20 μm. Należy mieć na uwadze, że przerwa nastawia bezpośrednio grubość folii, lecz średnia wielkość cząstek w folii jest parametrem oddzielnym. Oczywiście pomiędzy tymi dwoma parametrami istnieje korelacja. Na koniec folia jest zabierana z walca 5 za pomocą odpowiedniego środka zdejmującego (nie pokazanego), takiego jak ostrze usuwające, i jest doprowadzana do środka transportowego (nie pokazanego) w celu odtransportowania do następnego etapu procesu.

Na ogół przy wytwarzaniu czekolady zwykle dotychczas było konieczne, aby operator nadzorował linię zawierającą kilka zespołów walców i mógł to czynić w tym samym czasie tylko w przypadku jednej maszyny. Operator obserwował wzrokowo stopień pokrycia każdego walca, porównywał swoje spostrzeżenia z nastawieniem maszyn z pulpitu sterowniczego i regulował te nastawienia zgodnie ze swoim doświadczeniem.

Na skutek tego, że operator urządzenia rafinacyjnego albo wstępnego urządzenia rafinacyjnego nastawia drogą doświadczenia parametry robocze urządzenia rafinacyjnego, takie jak temperatura walców (a dokładniej, temperatura wody chłodzącej na wylocie jest rzeczywistym parametrem kontrolnym stosowanym do nastawiania szybkości przepływu wody chłodzącej do walca), szerokość szczelny pomiędzy walcami, nacisk, z jakim walce dociskają się do siebie, albo siła w pierwszej szczelinie (szczelinie zasilającej), trudno było powtarzać proces. Zwłaszcza że poszczególne parametry nie są na ogół zależne od siebie, ponieważ zmiana temperatury prowadzi także do zmiany nacisku wskutek tego, że materiał walców rozszerza się albo kurczy ze zmianą temperatury. Mówiąc inaczej, szerokość szczeliny można nastawiać także drogą nastawiania temperatury. Zatem ponieważ w takim urządzeniu rafinacyjnym istnieje wiele współzależnych nastawianych parametrów, to doświadczenie musiało

PL 198 787 B1 być nabywane w ciągu długiego okresu treningu. Utrudnia to zastępowanie operatora w przypadku jego choroby albo nieobecności. Także na skutek tego, że operator nie był zwykle jedynym odpowiedzialnym za jedno urządzenie rafinacyjne, lecz często za więcej niż 5, to nie mógłby kontrolować stanu maszyny i folii w sposób ciągły, lecz tylko w pewnych przedziałach czasowych, oraz nie mógłby reagować natychmiast na błędy albo zmiany w maszynie albo folii. Na koniec na skutek tego, że zmiana wymienionych wyżej parametrów daje pierwszy wynik po około 10 minutach, to konieczny był długi proces prób i błędów dla ustalenia odpowiednich parametrów roboczych.

W celu przezwyciężenia tych problemów nowoczesne urządzenia rafinacyjne są typowo urządzeniami zamkniętymi, tak że nie jest możliwa żadna obserwacja folii, a regulację maszyny prowadzi się stosując szczelinę dynamiczną oraz określoną procedurę rozruchową. Procedura rozruchowa zmienia nastawne parametry od pewnych wartości wyjściowych do pewnych wartości roboczych zgodnie z programem przystosowanym do przetwarzanego materiału. Gdy już raz osiąga się wartości robocze, to osiągi maszyny i jakość produkcji pozostają stałe.

Znane jest uzupełnianie takich zamkniętych urządzeń rafinacyjnych czujnikami do automatycznego kontrolowania niektórych parametrów procesowych. Z dokumentu patentowego nr WO 94/10530 jest znany na przykład sposób automatycznego pomiaru grubości materiału w postaci ciasta na ruchomej powierzchni, gdzie ruchomy zamontowany wałek pomiarowy układa się na warstwie i, gdy powierzchnia pokryta warstwą przesuwa się dalej, odległość, o jaką wałek przemieszcza się pod kątami prostymi do kierunku ruchu powierzchni, określa się za pomocą czujnika.

Chociaż takie automatyczne zespoły walców pracują automatycznie, to są one ograniczone pod względem swojej zdolności do reagowania na nieprzewidziane zmiany, na przykład składu przetwarzanej masy. Na przykład, przy produkcji czekolady, nawet stosunkowo niewielkie zmiany zawartości tłuszczu w mieszalniku mają stosunkowo duży wpływ na konsystencję masy w urządzeniu rafinacyjnym. Jako środek reagujący na zmiany znane urządzenia rafinacyjne mają tylko dynamiczną szczelinę zasilającą.

Ponadto znane zespoły walców są związane z problemem polegającym na tym, że kontrolowanie stanu części maszyny, które są podatne na zużycie ścierne, wymaga zatrzymania maszyny i wyjęcia odpowiedniej części w celu jej zbadania. Taka przerwa procesu produkcyjnego jest oczywiście kosztowna, a z drugiej strony, jeżeli część stosuje się zbyt długo, to wtedy zmniejszenie jakości produkcji i możliwa awaria całej maszyny mogą być nawet jeszcze bardziej kosztowne i trudno jest znaleźć właściwą równowagę pomiędzy tymi dwoma sprzecznymi interesami.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0123015 A jest znane urz ądzenie do regulowania i kontrolowania grubości folii czekoladowej wytworzonej na zespole walców. W układzie stosuje się urządzenie kolorymetryczne do oznaczania barwy folii czekoladowej w celu oznaczenia z jednej strony grubości folii i jednocześnie w celu umożliwienia wykrywania przerwy w folii czekoladowej, przy czym wymieniona przerwa wskazuje się potencjalnie destrukcyjne złe działanie. Jeżeli wykrywa się takie potencjalnie destrukcyjne złe działanie, to maszynę wyłącza się. Optyczne urządzenie wychwytujące może być urządzeniem kolorymetrycznym, które jako wskaźnik transmitancji daje wartość numeryczną, co odpowiada barwie pomiędzy czernią i bielą. Autorzy tej referencji stwierdzają, że rozpoznali, iż istnieje proporcjonalna relacja pomiędzy grubością folii czekoladowej i jej barwą. Głowica do analizy optycznej może być zamontowana na szynie, tak że może poruszać się tam i z powrotem na szerokości kontrolowanego walca. Jednak w tym samym czasie urządzenie wychwytujące może zawsze obserwować tylko ograniczony obszar. Optyczne urządzenie wychwytujące jest pokazane w stanie zamontowanym na końcowym walcu zespołu walców. W tej referencji wspomina się także, że optyczne urządzenie wychwytujące można sprzęgać z mikroprocesorem, uzyskując w ten sposób automatyczny system regulacji.

Niedogodność układu zamkniętego polega na tym, że optyczne urządzenie wychwytujące może obserwować tylko ograniczony obszar w tym samym czasie nawet wtedy, gdy urządzenie może poruszać się po szynie. Ponadto umieszczenie optycznego urządzenia wychwytującego na szynie jest mechanicznie złożone i powoduje skłonność do złego działania, zwłaszcza na skutek odkładania się na częściach ruchomych materiału pochodzącego z procesu wytwarzania.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie urządzenia mielącego, które umożliwia obserwację całych walców mielących.

Urządzenie mielące zawierające walcarkę z walcami mielącymi, roboczo połączoną z zespołem obrazującym do obrazowania powierzchni co najmniej jednego walca i do automatycznego generowania odpowiadającego obrazu powierzchni, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zespół obra6

PL 198 787 B1 zujący powierzchni jest zespołem obrazującym równocześnie całą szerokość roboczą co najmniej jednego walca i jest połączony z układem przetwarzającym obraz do automatycznego przetwarzania i analizowania obrazu powierzchni oraz do generowania sygnału reprezentującego stan całej szerokości roboczej co najmniej jednego walca.

Korzystnie, zespół przetwarzający obraz powierzchni stanowi zespół do generowania sygnału sterującego na podstawie obrazu powierzchni oraz jest połączony z układami regulującymi dostarczając im sygnał sterujący do ustawiania parametrów roboczych walcarki, takich jak temperatura przynajmniej jednej rolki i naciski odpowiadające wzajemnemu dociskowi walców między sobą.

Korzystnie, zespół obrazujący stanowi kamera do skanowania liniowego skanująca obraz w postać licznych pikseli rozmieszczonych w przynajmniej jednej linii, przy czym każdy z licznych pikseli przedstawia pole obrazowanej powierzchni i posiada wartość piksela odpowiadającą fizycznej charakterystyce powierzchni.

Korzystnie, kamera liniowa stanowi zespół do obrazowania powierzchni na jednej rolce walcarki i jest połączona z układem sterującym do sterowania częstotliwością skanowania liniowego tej kamery liniowej na podstawie szybkości obrotowej jednego z walców.

Korzystnie, kamera liniowa ma kierunek linii skanowania równoległy do osi obrotu jednego z walców.

Korzystnie, kamera liniowa ma długość linii skanowania równą obrabianej szerokości dla jednego walca.

Korzystnie, układ przetwarzający zawiera zespół do wstępnego rozpoznania wzoru na obrazie powierzchni i do generowania sygnału sterującego na podstawie wyniku rozpoznania wzoru.

Korzystnie, układ przetwarzający zawiera zespół do porównywania obrazu powierzchni z zapamiętanymi obrazami i do wyznaczenia sygnału sterującego na podstawie największego podobieństwa zapamiętanego obrazu z obrazem powierzchni.

Korzystnie, układ przetwarzający zawiera sieć newralgiczną utworzoną przez liczne neurony.

Korzystnie, architektura sieci newralgicznej zawiera przynajmniej dwa poziomy i neurony przynajmniej dwóch poziomów są połączone ze sobą zgodnie z zadanym schematem połączeń.

Korzystnie, urządzenie zawiera zespół usuwający do usuwania masy z ostatniego z licznych walców, a zespół obrazujący do obrazowania powierzchni na ostatnim walcu, zawiera układ wyświetlacza do wskazywania pogorszenia zespołu usuwającego i/lub jednej z licznych rolek, przy czym, generujący sygnał sterujący dla układu wyświetlacza na podstawie obrazu powierzchni, układ przetwarzający jest połączony z układem wyświetlacza.

Korzystnie, zespół obrazujący jest połączony z układem detekcji grubości folii generujący sygnał grubości związanego z grubością folii na jednej rolce, z układem określającym pole folii do określenia pola pokrycia masą folii na rolce i układem przeliczeniowym do obliczania objętości masy folii na podstawie sygnału grubości i sygnału pola.

Korzystnie, zespół obrazujący zawiera układ detekcji grubości folii stanowiący układ wytwarzający obraz krawędzi masy pokrywającej jedną z rolek względem tła, i krawędzi samego walca i generujący sygnał grubości na podstawie porównania tych dwóch krawędzi.

Korzystnie, zespół obrazujący reaguje na promieniowanie w zakresie podczerwieni.

Korzystnie, układ przetwarzający zawiera procesor analizy walca do analizy stanu przynajmniej jednego z walców na podstawie obrazu powierzchni generowanego przez zespół obrazujący i do generowania sygnału stanu walca.

Korzystnie, układ przetwarzający zawiera układ do przetwarzania obrazu pokrycia całkowitej szerokości roboczej i do dodatkowego przetwarzania obrazów powierzchni pokrytych przez mieloną masę i/lub obrazów bądź powierzchni nie pokrytych przez mieloną masę i/lub obrazów poprzecznych krawędzi mielonej masy.

Korzystnie, zespół obrazujący jest oddalony od przynajmniej jednego walca.

Przedmiot ten rozwiązano poprzez dostarczenie urządzenia mielącego zawierającego rolki mielące, zawierające liczne rolki do mielenia masy, środki obrazowania do zobrazowania powierzchni na przynajmniej jednej ze wspomnianych rolek i do generowania obrazu powierzchni, gdzie wspomniane środki obrazowania umieszczono w taki sposób, że obrazowany region obejmuje całą szerokość roboczą przynajmniej jednej rolki, i środki do przetwarzania obrazu, dla przetwarzania obrazu wspomnianej powierzchni.

Oznacza to, że może być zobrazowana przynajmniej szerokość pokryta przez przetwarzany materiał (tzn. szerokość robocza) lub większa szerokość (tzn. szerokość maszynowa), co obejmuje

PL 198 787 B1 dodatkowe regiony peryferyjne rolki, które nie są pokryte materiałem. W wyniku równoczesnego obrazowania regionu pokrywającego całą szerokość roboczą można uzyskać istotną informację, ponieważ obserwuje się nie tylko stan przetwarzanego materiału i powierzchni rolki w jednym miejscu lecz na całej powierzchni roboczej w danym momencie. Zgodnie z obecnym wynalazkiem do rolek dodano środki obrazowania. Pokazuje się powierzchnię rolki, co oznacza obrazowanie warstwy na rolce lub w pewnych miejscach braku pokrycia rolki pokazuje się powierzchnię rolki. Mo ż na dodatkowo pokazywać tło wraz z powierzchnią. Obraz uzyskany za pomocą środków obrazowania można zastosować w licznych celach. Zgodnie z korzystnym przyk ł adem wynalazku obraz ten słu ż y jako podstawa do generowania sygnału sterującego, podawanego ze sprzężeniem zwrotnym na rolki w celu kontrolowania parametrów roboczych rolek. Zgodnie z innym przykładem w połączeniu z powyższym przykładem obraz przetwarza się dla uzyskania sygnału przedstawiającego stan jednej lub kilku części rolki ulegającej zużyciu, co dotyczy również noża usuwającego na ostatniej rolce. Obecny wynalazek można zatem uznać za wysoce uniwersalny, ponieważ obrazowanie może odbywać się podczas przetwarzania materiału, podczas biegu bez materiału (w tym przypadku między rolkami nie występuje nacisk) lub w czasie postoju maszyny. Można uzyskać informacje o stanie ruchowym maszyny. W stanie pełnego obciążenia podczas przetwarzania materiału można uzyskać informacje dotyczące regulacji rolek oraz monitorowania stanu części maszyny. W tym ostatnim przypadku monitorowanie jest możliwe bez potrzeby demontażu części w celu wykonania przeglądu.

Ponieważ zbieranie informacji odbywa się na podstawie przetwarzania obrazu, tzn. w sposób bezstykowy, samo monitorowanie nie powoduje zużycia części.

Należy zauważyć, że określenie „obrazowanie” ma na celu przedstawienie ogólnej informacji w postaci obrazu na podstawie dowolnego rodzaju promieniowania odbitego lub pochodzą cego z obrazowanego przedmiotu. Określenie „obraz” oznacza techniczne przedstawienie odebranego promieniowania. Korzystnie, jest to promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie widzialnym lub w zakresie podczerwieni, a obraz jest reakcją elektronicznej kamery, choć obecny wynalazek nie ogranicza się do takich korzystnych przykładów.

Środkami zobrazowania mogą być proste urządzenia optycznie czułe, umieszczone w pobliżu monitorowanej powierzchni lub urządzenie posiadające odpowiednie elementy optyczne, (na przykład układ soczewek) do umieszczenia w odległości od monitorowanej powierzchni. Korzystnie stosuje się kamerę (np. kamera liniowa CCD), którą można umieścić na tyle daleko od monitorowanej powierzchni, aby nie następowało uciążliwe kondensacyjne osiadanie materiału podczas procesu na elementach optycznych. Upraszcza to konserwację, z zachowaniem zalety równoczesnego obrazowania całej szerokości roboczej. Należy zaznaczyć, że choć typowe urządzenia skanujące przemiatają kolejno punkty obrazu, to jednak przy skanowaniu z szybkością większą od szybkości obrotowej można uzyskać zobrazowanie całej szerokości roboczej równocześnie.

Zgodnie z korzystnym przykładem obecnego wynalazku sygnał sterujący do regulacji parametrów roboczych wspomnianych rolek dostarcza się na podstawie procesu rozpoznania wzoru, wykonywanego na uchwyconym obrazie.

Ustalono, że pewne wzory na powierzchni warstwy, na przykład otwory warstwie rozmieszczone od siebie w pewnej odległości lub mniejsza szerokość warstwy oznaczają pewne błędy lub wadliwe ustawienia parametrów roboczych maszyny. Takie wzory z otworami w pewnej odległości od siebie wskazują na przykład na nierównomierne zużycie rolek, a mniejsza szerokość oznacza wywieranie nadmiernego nacisku, lub zbyt wysoką temperaturę rolek.

Obecny wynalazek nie ogranicza się jednakże do oceny wyglądu powierzchni warstwy. Oprócz wyciągania wniosków odnośnie rozróżnienia pomiędzy pokrytymi i nie pokrytymi powierzchniami możliwa jest również ocena wyglądu obszarów pokrytych i nie pokrytych, jako takich. Przykładowo, w pierwszym etapie procesu przetwarzania obrazu moż na analizować wzór pokrycia, jak opisano powyżej, a w drugim można analizować pokryte i nie pokryte powierzchnie. Przykładowo, właściwości optyczne pokrytych powierzchni umożliwiają wyciągnięcie wniosków odnośnie stanu przetwarzanego materiału, a właściwości optyczne nie pokrytych powierzchni umożliwiają wyciągnięcie wniosków odnośnie stanu rolek lub urządzeń pomocniczych, jak na przykład noże do usuwania z rolki przetwarzanego materiału.

Innymi słowy, choć obrazowanie przynajmniej szerokość roboczą, a przetwarzanie obrazu może dotyczyć pełnej szerokości, przetwarzanie to może dodatkowo zawierać obserwację pewnych wybranych części obrazu. Kolejnym przykładem jest dodatkowa obserwacja poprzecznych krawędzi przetwarzanego materiału. Mianowicie, szerokość robocza (tzn. szerokość, nad którą przetwarza się mate8

PL 198 787 B1 riał) będzie mniejsza od szerokości maszyny, ponieważ pokrycie całej szerokości maszyny materiałem prowadziłoby do wyciskania materiału na bokach w wyniku nacisku między sąsiednimi rolkami. Obserwacja i analiza kształtu krawędzi materiału może mogą posłużyć jako dodatkowa podstawa do kontrolowania pracy.

Twórcy ustalili, że poprzez uzyskanie równomiernego pokrycia rolek podczas wytwarzania uzyskuje się znaczną poprawę jakości wyrobu. Choć wiadomo, że szerokość szczeliny i średnia wielkość ziarna w wyrobie korelują się wzajemnie, twórcy ustalili, że równomierne pokrycie rolek materiałem (zwłaszcza ostatniej rolki) prowadzi do zwiększenia średniej wielkości ziarna oraz do szerszych rozkładów, tzn. rozkładów o większym odchyleniu średnim. Celem mielenia jest jednakże uzyskanie zadanej wielkości średniej ziarna, przy małej odchyłce od średniej wartości, i tym samym uzyskanie określonej jakości. W konsekwencji, korzystny przykład wykonania obecnego wynalazku obejmuje zastosowanie środków obrazowania i sprzężenia zwrotnego w taki sposób, aby uzyskać równomierne pokrycie.

Wynalazek umożliwia korzystne monitorowanie jakości przetwarzanego materiału i równocześnie stanu samego urządzenia. Możliwe jest równoczesne zastosowanie procesu automatycznej kontroli detekcji defektów, i tym samym umożliwienie wymiany lub naprawy części, przed wystąpieniem poważniejszych uszkodzeń, co mniejsza czas przestoju maszyny. Przedmiot wynalazku w przykładach wykonanie jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykład urządzenia mielącego według obecnego wynalazku, fig. 2 - schemat blokowy układu sterowania dla urządzenia pokazanego na fig. 1, fig. 3 - inny przykład urządzenia mielącego zgodnie z obecnym wynalazkiem, fig. 4 - przykłady kolejnych linii obrazów uzyskanych z kamery skanowania liniowego w urządzeniu według fig. 3, w sposób schematyczny, fig. 5a do 5e - przykładowe wzory warstwy proszku na ostatniej rolce refinera uzyskane przy wytwarzaniu czekolady, jak podano w odniesieniu do pos. 2a, fig. 6 działanie części rozpoznania wzoru według fig. 3, zawierającej sieć newralgiczną, w sposób przykładowy, fig. 7a - działanie neuronu w sieci newralgicznej, w sposób schematyczny, fig. 7b - architekturę sieci newralgicznej według innego przykładu wykonania, w sposób schematyczny, fig. 8 - następny przykład wykonania urządzenia mielącego według wynalazku, fig. 9a - sposób zobrazowania części rolki umożliwiający uzyskanie informacji o grubości warstwy transportowanej na tej rolce, fig. 9b - obraz uzyskany w układzie pokazanym na fig. 9a, w sposób schematyczny.

Na Figurze 1 przedstawiony został pas przenośnika 20, służący do transportu lub przenoszenia przetwarzanego materiału do walcarki 19. W poniższym opisie przyjęto, że walcarka 19 jest ogólnie typu opisanego w odniesieniu do pos. 2a i jest stosowana jako walcarka - rafiner do produkcji czekolady w procesie typu opisanego w odniesieniu do pos. 1. Należy zauważyć, że niniejszy wynalazek nie jest ograniczony do stosowania w połączeniu z walcarką - rafinerem lub do produkcji czekolady. Produkcja czekolady jest jednak korzystnym zastosowaniem niniejszego wynalazku.

Odbiornik materiału 21 jest przystosowany do odbierania przetwarzanego materiału, dostarczanego z pasa przenośnika 20 i do dostarczania go do pierwszego walca 1. Walcarka - rafiner 19, pokazana na fig. 1 jest pięciowalcową walcarką, zawierającą walce 1 - 5. Konstrukcja walców jest podobna do opisanej w odniesieniu do pos. 2b.

Folia 22 jest folią ciastową przypominającą pastę, zawierającą liczne indywidualne cząsteczki, przeznaczone do walcowania. Można zauważyć, że chociaż fig. 1 schematycznie pokazuje, że materiał usuwany z ostatniego walca 5 jest w postaci arkusza, płatki opuszczające walec 5 podczas wytwarzania czekolady mają ogólnie konsystencję proszku. W przypadku produkcji np. czekolady mlecznej, przetwarzana masa będzie przemieszaną zawiesiną, zawierającą roztwór kakaowy, składniki tłuszczowe, mleko w proszku i cząsteczki cukru.

Proszkowa folia 22 jest pobierana z ostatniego walca 5 przy pomocy zespołu usuwającego 23, takiego jak nóż usuwający.

Jak widać na fig. 1, przetwarzana folia 22 może być składowana lub - jako opisano w odniesieniu do pos. 1 - może być bezpośrednio transportowana do kolejnego etapu produkcji przy pomocy pasa przenośnika (nie pokazany).

Zespół obrazujący 25, służący do pozywania powierzchni przesuwanej folii 22, przetwarzanej przez wspomniane walce 1 - 5, przy czym zespół obrazujący 25 wytwarza obraz 26 powierzchni folii 22. Rejon powierzchni folii 22 przedstawiany przez zespól obrazujący 25 jest wskazywany na fig. 1 linią 23a. W przedstawionym przypadku, zespół obrazujący 25 jest przystosowane w ten sposób, że przedstawiany rejon obejmuje całą szerokość roboczą walca 5 przed zdjęciem folii 22 z walca 5 przy pomocy

PL 198 787 B1 zespołu usuwającego 23. Inaczej mówiąc, ten rejon powierzchni folii 22 ma przynajmniej długość L i okreś loną szerokość i.

Układ przetwarzający 27 służy do przetwarzania obrazu 26, wytwarzanego przez zespół obrazujący 25. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1, układ przetwarzający 27 obraz 26 jest przystosowany do analizy stanu powierzchni folii 22 na podstawie obrazu 26 powierzchni 24. Analiza ta prowadzi do generowania sygnału sterującego 28, który jest dostarczany do układu regulującego 29, który, z kolei, regulują parametry robocze walcarki - refinera 19 na podstawie analizy sygnału sterującego 28.

Korzystnie, zespół obrazujący 25 jest kamerą elektroniczną, na przykład kamerą CCD. Ogólnie, zespół obrazujący 25 może być po prostu linią urządzeń optycznych, rozmieszczonych w pobliżu monitorowanej powierzchni 24 lub urządzeniem zawierającym odpowiednie składniki optyczne (np. układ soczewek), pozwalające na umieszczenie w pewnej odległości od monitorowanej powierzchni 24. Korzystnie, stosowany jest rodzaj kamery (np. linowa kamera CCD), który może zostać umieszczony dostatecznie daleko od monitorowanej powierzchni 24, tak że osadzanie parującego materiału z procesu produkcyjnego na elementach optycznych jest zaniedbywalne. Upraszcza to obsługę, a jednocześnie ma tę zaletę, że umożliwia jednoczesne obrazowanie i obserwowanie całej szerokości roboczej. Jak już zauważono, chociaż typowe urządzenie skanujące pobiera kolejno punkty obrazu, jeśli szybkość skanowania jest dostatecznie większa niż szybkość obracania obserwowanego walca, wówczas cala szerokość robocza jest obrazowana jednocześnie.

Układ przetwarzający 27 obraz 26 jest korzystnie komputerem, wyposażonym w odpowiedni program, zaś układ regulujący 29 zawiera odpowiednie urządzenia elektryczne, które reagują na sygnał sterujący 28, takie jak np. silniki elektryczne do regulacji zaworów ciśnienia lub do regulacji przepływu wody chłodzącej.

Parametry robocze kontrolowane przez układ regulujący 29 obejmują temperatury jednego lub więcej spośród licznych walców 1 - 5 i ciśnienie, z którym odpowiednie walce 1 - 5 są dociskane jeden do drugiego.

W celu kontrolowania temperatur odpowiednich spoś ród licznych walców 1 - 5, kontrolowane są ilość wody chłodzącej i/lub temperatura wody chłodzącej, dostarczanej do wewnętrznej części danego walca 1 - 5, jak opisano w odniesieniu do pos.. 2b.

W celu regulacji ciś nienie z którym odpowiednie spoś ród walców 1 - 5 są dociskane jeden do drugiego, układ regulujący 29 jest np. połączony z układem manipulacyjnym 8a, 8b, 8c i 8d, jak opisano w odniesieniu do pos. 2a i współpracuje z nimi. Układ regulujący 29 może być zrealizowany jako silnik elektryczny wyposażony w mikrosterownik do sterowania silnikiem elektrycznym według sygnału sterującego 28. Silniki elektryczne mogą zostać dostosowane tak, że zmieniają stan układów manipulacyjnych 8a do 8e. Jeśli pierwsze i drugie zespoły napędowe 6a, 6b, 7a, 7b są napędzanymi hydraulicznie taranami hydraulicznymi, układy manipulacyjne 8a do 8d są zaworami i silnik elektryczny zmienia lub reguluje stopień otwarcia zaworów.

Poniżej, zostanie opisane podstawowe działanie układu walcującego pokazanego na fig. 1, w odniesieniu do fig. 2.

Pas przenośnika 20 dostarcza przetwarzany materiał do odbiornika materiału 21, który dostarcza materiał do pierwszego walca 1. Następnie jest realizowany proces oczyszczania materiału, jak opisano w odniesieniu do pos. 3. Jak pokazano w etapie S1 na fig. 2, zespół obrazujący 25 obrazuje rejon lub pole na powierzchni 24 przetwarzanej folii 22.

Jak widać w etapie S2 na fig. 2, zespół obrazujący 25 generuje obraz 26 powierzchni 24. Etapy S1 i S2 w zespole obrazującym 25 są wykonywane przez skanowanie rejonu powierzchni 24 folii 22 na walce 5 przy pomocy układu optycznego, podczas działania walcarki - refinera 19 i zamiany obrazu 26 na postać cyfrową. Obraz 26 uzyskany przez zespół obrazujący 25 może być związany z dowolnym odpowiednim rodzajem promieniowania, ale zespół obrazujący 25 korzystnie jest wrażliwe na widzialny i/lub podczerwony zakres widma elektromagnetycznego. Czułość w widmie podczerwieni jest szczególnie korzystne, ponieważ rozkład temperatury wzdłuż walca zawiera wartościowe informacje odnoszące się do stanu walca i przetwarzanej masy. Takie informacje nie mogły być wcześniej uzyskiwane przez pracowników, gdyż ludzkie oko nie jest wrażliwe w tym zakresie. Również, przy pomocy niniejszego wynalazku możliwe jest jednoczesne wytwarzanie obrazów z dwóch lub więcej oddzielnych rejonów widma w celu uzyskania w ten sposób i opracowania danych zawierających różne rodzaje informacji.

PL 198 787 B1

Obraz 26 powierzchni 24 przekształcony w postać cyfrową jest następnie dostarczany do układu przetwarzającego 27.

Jak wskazano w etapie S3 algorytmu przedstawionego na fig. 2, układ przetwarzający 27 obraz 26 analizuje następnie stan powierzchni 24 ilustrowanej folii 22 na podstawie dostarczonego obrazu 26 powierzchni 24. Następnie, w etapie S4, układ przetwarzający 27 generuje sygnał sterujący 28, który wskazuje stan powierzchni 24 ruchomej folii 22. Stan powierzchni 24 odnosi się np. do tego, czy folia 22 pokrywa całą szerokość roboczą walca 5, lub czy występują np. twory lub przerwy w folii 22.

Następnie, jak widać w etapie S5 na fig. 2, układ regulujący 29 reguluje parametry robocze, takie jak temperatura odpowiedniego spośród walców 1 - 5 i/lub ciśnienie, z którym odpowiednie walce, np. walce 4 i 5, są dociśnięte jeden do drugiego, na podstawie sygnału sterującego 28. Temperatura odpowiedniego spośród walców 1 - 5 może być regulowana przez ustalenie ilości wody chłodzącej dostarczanej do wewnętrznych części walców 1 - 5, jak już opisano w odniesieniu do pos. 2b.

Etapy S1 do S5 mogą być powtarzane z odpowiednia częstością powtarzania lub mogą być wykonywane w sposób ciągły.

Zespół obrazujący 25 może być dostosowany tak, że pobiera określoną liczbę obrazów liniowych, odpowiadających kolejnym rejonom folii 22, przy czym każdy z rejonów pokrywa całą szerokość roboczą W walca 5 i określona długość folii 22. Określona liczba obrazów liniowych jest następnie łączona w porządku chronologicznym w celu utworzenia linowego zobrazowania, pokazującego określoną długość folii 22 na całej szerokości roboczej W walca 5. Alternatywnie, zespół obrazujący 25 powierzchnię 24 folii 22 może zostać przystosowany tak, że poza całą szerokością roboczą W, obrazuje również rejon mający np. postać kwadratu, który jest szczególnie interesujący dla jakości folii 22, na przykład jej część boczna.

Niniejszy wynalazek umożliwia znaczną redukcję kosztów produkcji np. czekolady, ponieważ nie jest potrzebny pracownik do monitorowania walcarki - refinera 19, dzięki czemu czas pracy może zostać wydłużony. Również, niniejszy wynalazek umożliwia monitorowanie i regulowanie pokrycia walca 1 - 5, czego urządzenia automatyczne według dotychczasowego stanu techniki nie umożliwiały. Zatem, jakość produktu wyjściowego (średnia wielkość cząsteczek i średnie odchylenie rozmiaru cząsteczek) mogą zostać poprawione w odniesieniu do dotychczasowych urządzeń. Ponadto, ponieważ niniejszy wynalazek umożliwia detekcje problemu, takiego jak zużyty walec w walcarce - refinerze 19 w począ tkowym etapie dzię ki cią g ł emu monitorowaniu powierzchni 24 folii 22, moż na zredukować czas postoju urządzenia.

Figura 3 przedstawia drugi przykład wykonania urządzeń walcujących według niniejszego wynalazku. Układ walcarki - refinera 19 pokazany na fig. 3 jest podobny do układu opisanego w odniesieniu do pierwszego przykładu wykonania, poza tym, że pokazana jest część podtrzymująca 30, służąca do podtrzymywania czwartego 4 i piątego walca 5 walcarki 19. Część podtrzymująca 30 jest dostarczona w celu podtrzymywania osi walców 4 i 5. Podobna część podtrzymująca 30 może zostać dostarczona do każdej pary walców 1 - 5. Część podtrzymująca 30 jest utworzona w kształcie litery U, przy czym wytrzymałość części 30a części podtrzymującej 30 jest taka, że siła, z jaką walec 5 i walec 4 są dociśnięte jeden do drugiego może być zmieniana przez regulowanie siłowników 31a i 31b. Siłowniki 31a i 31b mogą np. być siłownikami pneumatycznymi lub elektrycznymi.

W przykł adzie wykonania z fig. 3, zespół obrazujący 25 jest elektryczną kamerą skanowania linowego, na przykład przedstawioną kamerą liniową CCD 32. Kamera liniowa CCD 32 jest przystosowana tak, że pobiera obraz 26 liniowy powierzchni 24 folii 22, który odpowiada rejonowi powierzchni 24 folii 22, mającemu określoną szerokość i długość równą lub większą niż szerokość robocza walca 5. Można zauważyć, że rejestrowane jest albo promieniowanie emitowane przez obrazowany rejon i/lub odbite promieniowanie. Można zastosować odpowiednie środki oświetlające (nie pokazane). Liniowa kamera CCD 32 jest utworzona przez linię CCD ustawioną równolegle do osi obrotu walca 5 lub równolegle do osi obrotu innego odpowiedniego spośród walców 1 - 4. Jednakże, obrazowanie jest korzystnie wykonywane w odniesieniu do ostatniego walca 5, ponieważ dostarcza to najlepsze informacje o całym procesie. Obrazowanie liniowe, które jest odczytywane z linii CCD w liniowej kamerze CCD 32 zawiera pewną liczbę punktów obrazu 26. Liczba punktów obrazu odpowiada rozdzielczości linii CCD. Każdy z punktów obrazu 26 obrazuje odpowiedni rejon powierzchni 24 folii 22. Inaczej mówiąc, jeśli np. linia CCD, mająca rozdzielczość 1800 punktów obrazu jest użyta i linia ta jest wyposażona w odpowiedni układ soczewek (nie pokazany) do obrazowania rejonu folii 22, który ma długość odpowiadającą szerokości roboczej walca 5, tj. np. 1800 mm i szerokość 1 mm, każdy z punktów obrazu 26 odpowiada polu powierzchni folii 22, mającemu szerokość i długość 1 mm.

PL 198 787 B1

Każdy z punktów obrazu 26 ma wartość punktu obrazu, która odpowiada fizycznym charakterystykom odpowiedniego elementu powierzchni, mającego szerokość np. 1 mm i długość 1 mm w powyższym przykładzie. Liczba możliwych wartości punktów obrazu 26 i ich rodzaj mogą zostać wybrane według szczególnych wymagań i żądań danej szczególnej sytuacji. Na przykład, w najprostszym przypadku, punkty obrazowe będą miały dwie wartości (czarny lub biały), ale możliwe jest również dostarczenie więcej możliwych wartości, na przykład odpowiednią liczbę odcieni szarości lub kolorów dla reprezentacji na monitorze CRT (z lampą kineskopową). Należy zauważyć, że każda z wartości punktów obrazowych odpowiada danej właściwości fizycznej, zależnie od rodzaju promieniowania użytego do obrazowania. Na przykład, przy użyciu promieniowania elektromagnetycznego w widmie widzialnym, wartość punktu obrazowego odpowiada widocznej właściwości folii 22 (po pokazaniu człowiekowi), takiej jak rzeczywisty kolor lub odcień szarości. Jeśli zostanie użyte promieniowanie podczerwone, wartości punktów obrazu będą jednak odpowiadały rozkładowi ciepła, tak że reprezentacja na monitorze będzie w tak zwanych fałszywych kolorach lub fałszywych odcieniach szarości.

Linia CCD jest urządzeniem ze sprzężeniem ładunkowym i obraz liniowy, który jest odczytywany jest szeregiem wartości napięć i prądów. Każda z tych wartości wskazuje optyczne charakterystyki odpowiedniego pola, skanowanego przez dany punkt obrazu. Wartości te są przyjmowane za wartości punktu obrazu i zależą od rodzaju CCD. Optycznymi charakterystykami mogą być np. kolor danego rejonu lub rozkład ciepła, jak opisano powyżej.

Układ sterujący 33 linia CCD jest dołączony do liniowej kamery CCD 32 i do zespołu detekcji obrotów 34 w celu monitorowania obrotów walca 5.

Zespół detekcji obrotów 34 jest np. utworzony przez środki detekcji optycznej, na przykład diodę laserową w połączeniu z odbiornikiem optycznym, który detekuje pola na boku walca 5 mające różne właściwości odbijające, jak przerywacz wiązki. Zespół detekcji obrotów 34 określa w ten sposób cyklicznie punkt startowy, tak że znana jest pozycja walca.

Zespół detekcji obrotów 34 dostarczają sygnał do układu sterującego 33 sterujących linią CCD, wskazujący szybkość obrotów walca 5. Układ sterujący 33 linią CCD jest przystosowany do generowania sygnału, który jest dostarczany do liniowej kamery CCD 32, co steruje częstotliwością rejestrowania obrazu z linii CCD w liniowej kamerze CCD 32, tak że powierzchnia 24 folii 22 jest obrazowana w sposób ciągły. Jest to realizowane na podstawie prędkości obrotów walca 5. Częstotliwość skanowania jest po prostu dostatecznie dużą wielokrotnością prędkości obrotów, co zapewnia, że cała szerokość robocza jest obrazowana jednocześnie.

Jeśli np. przyjmiemy układ z fig. 1, w którym walec 5 ma średnicę 40 centymetrów, prędkość przesuwania folii 22 zdejmowanej z walca 5 jest równa w przybliżeniu 1257 milimetrów na obrót. Odpowiednio, układ sterujący 33 linia CCD steruje linią CCD w liniowej kamerze CCD 32 tak, że rejestruje ona 1257 obrazów liniowych na obrót. W ten sposób zapewnione jest, że kolejne obrazy liniowe odpowiadają kolejnym polom na folii 22 bez przerw między nimi, tak że cała powierzchnia 24 folii 22 jest obrazowana lub skanowana.

Obraz liniowy jest dostarczany do układu przetwarzającego 27 obraz 26, zawierającego część rozpoznawania szablonów 35.

Część rozpoznawania szablonów 35 jest przystosowana do rozpoznawania przynajmniej jednego określonego szablonu w obrazie liniowym powierzchni 24 folii 22. Należy zauważyć, że obraz liniowy może zawierać tylko jedną linie, ale również liczne kolejno rejestrowane liniowe obrazy, które zostały wpisane do środków buforowych (nie pokazane), a następnie dostarczone do układu przetwarzającego 27 obraz 26.

Układ przetwarzający 27 obraz 26 wykonuje następnie analizę na podstawie rozpoznanego szablonu. W odpowiedzi na analizę są generowane odpowiednie sygnały sterujące 281, 282 i 283. Sygnał 283 jest dostarczany do układu detekcji pogorszenia jakości 36, które są, a kolei, połączone z układem wyś wietlacza 37, który może np. być wyświetlaczem ciekłokrystalicznym (LCD) lub pojedynczym LCD. Układ detekcji pogorszenia jakości 36 jest przystosowany do uaktywniania układu wyświetlającego 37 na podstawie sygnału sterującego 283.

Sygnały sterujące 281 i 282 są dostarczane do układów regulacji temperatury 38 i do układów regulacji ciśnienia 39. Układy regulacji ciśnienia 39 są przystosowane do sterowania i/lub regulowania siłowników 31a i 31b na podstawie sygnału sterującego.

Układy regulacji temperatury 38 mogą zostać wykonane w postaci zaworów odpowiednio rozmieszczonych na osi walców 5 i 4, które sterują przepływem wody chłodzącej do walców 5 i 4.

PL 198 787 B1

Układy regulacji temperatury 38 mogą zostać wykonane również przez zastosowanie środków grzewczych lub chłodzących, służących do regulowania temperatury wody chłodzącej, dostarczanej do wewnętrznej części walców 4 i 5, albo samodzielnie, albo w połączeniu z powyżej zaworami do dostarczania wody chłodzącej.

Przy obrazowaniu na podstawie promieniowania podczerwonego, korzystne jest użycie układu chłodzącego dla walca, który umożliwi regulowanie temperatury pewnych części walca. Dokładniej, można zastosować walec, który ma liczne linie zasilania w wodę chłodzącą, przy czym każda linia prowadzi do różnych części walca i każda linia ma swój własny zawór sterujący. Zatem, kiedy rozkład temperatury, wskazywany przez obraz w podczerwieni pokazuje, że jedna część wymaga większego chłodzenia, zaś inna mniejszego, wówczas przepływ wody chłodzącej może odpowiednio wyregulowany. W ten sposób wynalazek nie tylko umożliwia dostarczenie równego pokrycia walców, ale również równego rozkładu temperatury. To również prowadzi do lepszej jakości produktu wyjściowego.

Poniżej zostanie opisane, działanie urządzenia walcującego według drugiego przykładu wykonania niniejszego wynalazku.

W działaniu, przetwarzany materiał jest dostarczany do walca 1 walcarki lub walcarki - refinera 19 (pas przenośnika 20 jak pokazano na fig. 1 został pominięty dla przejrzystości rysunku). Następnie wykonywany jest proces oczyszczania, jak opisano w odniesieniu do pos. 3, tak że na walcu 5 powstaje folia 22, zawierająca indywidualne cząsteczki o żądanej wielkości. Następnie, folia 22 jest zdejmowana z walca 5 przez zespół usuwający 23. Zespół detekcji obrotów 34 detekuje pola o różnych charakterystykach odbicia na oku walca 5 i w konsekwencji detekuje pozycje obrotu walca 5 i generuje sygnał do ukł adu sterują cego 33 kontrolują cego linię CCD, wskazują c pozycję walca 5. Układ sterujący 33 kontrolujący linię CCD generuje następnie sygnał sterujący do liniowej kamery CCD 32, określając częstotliwość skanowania linii CCD zainstalowanej w kamerze liniowej CCD 32.

Przykłady szablonów zostaną omówione w odniesieniu do fig. 4 i 5.

Figury 4a i 4b przedstawiają schematycznie obrazy powierzchni folii 22, składające się z kolejno rejestrowanych obrazów liniowych, które są uporządkowane jeden za drugim w porządku chronologicznym, przy czym każdy zawiera 1800 punktów obrazu. Liczby rozmieszczone w poziomie odpowiadają numerom punktów obrazu.

Przyjęto, że biały punkt obrazu, taki jak punkty w środku obrazu z fig. 4a, odpowiada wolnej od wad powierzchni folii w rejonie odpowiadającym danemu punktowi obrazu, podczas gdy szary punkt obrazu, wskazuje błąd na powierzchni folii, taki jak otwór lub liczne indywidualne cząsteczki, które są zgrupowane. Liczne inne błędy, takie jak otwory, zgrupowane cząsteczki, pola z cząsteczkami mającymi niewłaściwy rozmiar cząsteczek, lub pola z brudnymi cząsteczkami, mogą zostać zidentyfikowane dzięki ich różnym charakterystykom optycznym.

Korzystnie niniejszy wynalazek jest stosowany do ustalania pokrycia materiału na walcu, tak że biały punkt obrazu na figurze odpowiada obecności materiału na walcu, zaś szary punkt obrazu - na brak pokrycia. Te dwa stany są zwykle łatwe do identyfikowania i rozróżnienia przy przetwarzaniu obrazu, ponieważ rejon pokryty jest zwykle matowy i ciemny, podczas gdy pole niepokryte odsłania metal walca, tj. jasna i odbijającą powierzchnię.

Stwierdzono, że szczególne szablony w takim obrazie powierzchni wskazują na stan przetwarzania i parametry robocze walcarki - refinera 19.

Na przykład szablon pokazany na Fig. 4a, w którym brakuje pokrycia na końcach, wskazuje stan przetwarzania, w którym temperatura walców 4 i 5 jest zbyt duża i/lub siła, z jaką walce 4 i 5 są dociśnięte jeden do drugiego, jest zbyt duża.

Szablon wskazany przez oznacznik litrowy F na Fig. 4b pokazuje otwory w powierzchni folii 22, występujące w pewnej odległości jeden od drugiego, co wskazuje, że część jednego z walców 4 lub 5 nie jest wyśrodkowana. Jest to znak, że odpowiedni walec jest zużyty i musi zostać zmieniony.

Oznacznik literowy I wskazuje błędny szablon, sygnalizujący, że walce nie mają właściwej temperatury, tj. są zbyt zimne lub zbyt gorące.

W konsekwencji, identyfikacja określonych szablonów, czy są wzdłuż linii poziomej, linii pionowej lub są dwuwymiarowe, może zostać użyta jako informacja do generowania odpowiednich sygnałów sterujących.

Figury 5a do 5e przedstawiają reprezentacje końcowego walca 5 walcarki pięciowalcowej i noża usuwającego. Na figurach czerń wskazuje pokrycie, zaś biel wskazuje metal walca. W celu uproszczenia opisu, niepokryte brzegi nie są pokazane na figurach. Fig. 5a przedstawia idealną folię 22, przy czym parametry robocze walcarki 19 są właściwie dobrane. Wynikiem jest pełne pokrycie. Fig. 5b

PL 198 787 B1 przedstawia stan przetwarzania walcarki 19, w której walce są zbyt zimne, co prowadzi do powstania przerywanego szablonu na całej długości walca. Przerwy odpowiadają szarym punktom obrazu pokazanym na fig. 4a i 4b, które określano jako błąd w powierzchni folii 22. Fig. 5c i 5d przedstawiają powierzchnię 24 folii 22, kiedy walce są za silnie dociśnięte. Szablony te pokazują błędne części na bokach walca, przy czym walce na fig. 5c jest zbyt silnie dociśnięty z lewej strony, zaś walce na fig. 5d z prawej strony. Błędny szablon pokazany na 5e sygnalizuje zużyty nóż usuwający i charakteryzuje się połączeniem przerw i błędnych części z boku walca.

Można zauważyć, że chociaż obraz powierzchni 24 na walcu jest rejestrowany przed usunięciem masy z walca przez nóż usuwający, zużycie noża usuwającego prowadzi do niekompletnego usuwania, tj. materiał pozostaje na walcu, co, z kolei, prowadzi do powstawania charakterystycznych szablonów.

Obraz liniowy zarejestrowany liniowa kamera CCD 32 jest przekazywany do układu przetwarzającego 27 obraz 26 zawierającego część rozpoznawania szablonów 35. Część rozpoznawania szablonów 35 rozpoznaje lub identyfikuje odpowiednie szablony, opisane w odniesieniu do fig. 4 i 5a do 5e i są generowane sygnały sterujące 281, 282, 283 na podstawie rozpoznanego szablonu.

W przypadku gdy przeanalizowany sygnał wskazuje szablon pokazany na fig. 5e, ukł ad detekcji pogorszenia jakości 36 generuje sygnał ostrzegawczy do układu wyświetlającego 37, tak że wskazuje on pogorszenie jakości noża usuwającego.

Układ detekcji pogorszenia jakości 36 może zostać również przystosowany do generowania sygnału do układu wyświetlacza 37, jeśli szablon wskazany przez oznacznik literowy F na fig. 4 zostanie rozpoznany przez część rozpoznawania szablonów 35, tak że układ wyświetlacza 37 wskaże operatorowi pogorszenie jakości walca 5 lub wskaże operatorowi, że walec 5 musi zostać wymieniony. W przypadku gdy szablony opisane w odniesieniu do fig. 5c i 5d zostaną rozpoznane przez część rozpoznawania szablonu 35, układ przetwarzający 27 wygeneruje odpowiedni sygnał sterujący do układu regulacji ciśnienia 39, tak że układ regulacji ciśnienia 39 zmieni o określoną wielkość siłę, z którą walce 4 i 5 s ą dociś nię te jeden do drugiego.

W przypadku gdy część rozpoznawania szablonu 35 rozpozna szablon podobny do opisanego w odniesieniu do fig. 5b i układ przetwarzający 27 wygeneruje sygnał do układu regulacji temperatury 38 w zwią zku z rozpoznanym szablonem, ukł ad regulacji temperatury 38 zmieni o okreś loną wielkość ilość wody chłodzącej dostarczanej do walców 3 i/lub 4 i/lub 5 i/lub temperaturę wody chłodzącej.

Opisane powyżej działanie pozwala na automatyczne ustalanie parametrów roboczych walcarki 19 bez interwencji operatora. Oprócz tego, możliwy jest serwis urządzenia przed wystąpieniem poważnych problemów, ponieważ nawet najmniejsze wskazanie zużycia może zostać rozpoznane i przekazane operatorowi.

Poniżej, część rozpoznawania szablonu 35, opisana w odniesieniu do fig. 3, zostanie opisana dokładniej w odniesieniu do Fig. 6. Część rozpoznawania szablonu 35 może zostać przystosowana do ustawiania określonej liczby obrazów liniowych zarejestrowanych w kolejnych momentach w porządku chronologicznym w celu utworzenia obrazu powierzchni i w celu rozpoznania licznych szablonów we wspomnianym obrazie powierzchni. Jednakże, należy zauważyć, że część rozpoznawania szablonu 35 może zostać również przystosowana do rozpoznawania szablonów przez analizę tylko jednego obrazu liniowego na raz.

Ogólnie, możliwe jest, że rozpoznawanie szablonu w układzie przetwarzającym 27 jest wykonywane w dowolny, odpowiedni sposób. Na przykład, możliwe jest przystosowanie sposobu statystycznego, w którym określone szablony są zapamiętane, zeskanowane obrazy są porównywane ze wspomnianymi zapisanymi szablonami i wartość podobieństwa jest wyliczana dla każdego porównania, tak że zapisany szablon, posiadający największe podobieństwo jest identyfikowany jako zeskanowany szablon.

Jest jednak korzystne zastosowani sposobu rozpoznawania szablonu, wykorzystującego sieci neuronowe, ponieważ pozwala to na szybsze przetwarzanie obrazu niż wspomniany powyżej sposób statystyczny. Część rozpoznawania szablonu 35 pokazana schematycznie na fig. 6 zawiera zatem sieć neuronową zawierającą liczne neurony. Taka architektura sieci neuronowej może zostać zaimplementowana przy pomocy programu dla odpowiedniego procesora. Oznaczniki liczbowe 401 do 406 wskazują pierwszą warstwę neuronów, które są połączone z drugą warstwą neuronów 41. Neurony 401 do 406 i 41 są uczone przez wprowadzanie obrazu liniowego lub obrazu powierzchni, zawierającego określona liczbę obrazów liniowych jako sygnału wejściowego. Jak pokazano na fig. 6, obraz powierzchni złożony z trzech linii odpowiednio złożonych z sześciu punktów obrazu, jest wprowadzany

PL 198 787 B1 do sieci neuronowej, zawierającej neurony 401 do 406 i 41. W szczególności, punkt obrazu 1 linii 1 do 3 jest wprowadzany do neuronu 401, punkt obrazu 2 linii od 1 do 3 jest wprowadzany do neuronu 402, punkt obrazu 3 linii od 1 do 3 jest wprowadzany do neuronu 403, punkt obrazu 4 linii od l do 3 jest wprowadzany do neuronu 404, punkt obrazu 5 linii od 1 do 3 jest wprowadzany do neuronu 405, zaś punkt obrazu 6 linii od 1 do 3 jest wprowadzany do neuronu 406.

Następnie, sygnały wyjściowe z neuronów 401 do 406 jest wprowadzany do neuronu 41 drugiego poziomu, który, z kolei, generuje sygnał wynikowy. Sieć neuronowa uczona przy pomocy obrazu powierzchni pokazanego na fig. 6 zawsze generuje sygnał wynikowy, jeśli zostanie wprowadzony obraz powierzchni, mający podobny szablon jak obraz nauczony. Inaczej mówiąc, jeśli - po nauczeniu - ten sam obraz powierzchni jak pokazany na Fig. 6 zostanie wprowadzony do neuronów 401 do 406, neuron drugiego poziomu 41 wygeneruje sygnał wynikowy. Jeśli dowolny inny obraz powierzchni zostanie wprowadzony do sieci neuronowej okazanej na fig. 6, neuron drugiego poziomu 41 nie wygeneruje sygnału wynikowego.

W szczególnoś ci, nauka polega na ustaleniu specyficznych parametrów roboczych (np. zbyt wysoka temperatura) lub użyciu części (walca lub noża usuwającego) w określonym stanie (np. zużytego do określonego stopnia), użycie wynikowych szablonów jako sygnałów wejściowych i ustalenie odpowiedniego sygnału sterującego dla wspomnianych, specyficznych parametrów roboczych lub części jako sygnału wynikowego, związanego z odpowiednim szablonem.

Poniżej zostanie opisane dokładniej uczenie neuronów w odniesieniu do fig. 7a, pokazującej model neuronu. Model neuronowy można znaleźć w publikacji internetowej Martina Milera na stronie http:\\zsw.e-technik.uni-stuttgart.de (9.10.1998).

Figura 7a przedstawia model neuronu 42. Przychodzące sygnały e1 do en są odpowiednio mnożone z wagą W1. do Wn przy pomocy mnożników 431 do 43n. Kolejne wejście +1+, które jest również mnożone z wagą W0 przy pomocy mnożnika 430 jest połączeniem do tzw. neuronu włączonego, który stale generuje wartość plus 1 i który służy do kompensowania przesunięcia neuronu 42. Waga W0 może być również zwana „progiem uaktywniania” lub „progiem” neuronu 42. Sygnały wejściowe e1 do en są dodawane przy pomocy sumatora 44, zawartego w neuronie 42 i są następnie wprowadzane jako sieć wejściowa do nieliniowej funkcji przeniesienia lub funkcji uaktywnienia f, wskazywanej przez oznacznik liczbowy 45.

Wybór funkcji przeniesienia istotnie określa zachowanie całej sieci. Jako funkcję przeniesienia 45, można użyć dowolną liniową lub nieliniową funkcję, funkcję sinusoidalną lub po prostu funkcje progową. Jednakże, korzystnie stosowany jest tangens hiperboliczny. Następnie sygnał wyjściowy o jest generowany do następnej komórki.

Uczenie neuronu składa się z szukania optymalnego zestawu wag W0 do Wn dla sygnałów wejściowych e1 do en i +1, tak że generowany jest żądany sygnał wyjściowy. Inaczej mówiąc, wagi W0 do Wn muszą zostać tak ustalone, aby żądany sygnał wyjściowy o został wygenerowany, jeśli określone czynniki wejściowe e1 do en zostaną wprowadzone do neuronu. We wszystkich innych przypadkach, sygnał wyjściowy o musi być inny niż żądane sygnały wyjściowe.

Figura 7b przedstawia drugi przykład sieci neuronowej, która może zostać użyta w części rozpoznawania szablonów 35. Taka sieć neuronowa jest opisana w publikacji internetowej Martina Mϋllera na stronie http:\\zsw.e-technik.uni-stuttgart.de (9.10.1998). Przedstawiona architektura tej sieci neuronowej według drugiego przykładu jest realizowana przez połączenie licznych neuronów w szczególny sposób. Taka architektura sieci neuronowej może zostać zaimplementowana przez program dla odpowiedniego procesora.

Architektura sieci pokazana na fig. 7b zawiera pierwszy poziom z Ni pojedynczymi neuronami 460 do 46i, drugi poziom z Nj neuronami 470 do 47i o trzeci poziom z Nk neuronami 480 do 48k. Jeśli założymy, że obraz powierzchni opisany w odniesieniu do fig. 4 jest wprowadzony do tej sieci neuronowej, wejście xT jest macierzą 22x17. Inaczej mówiąc, jeśli ten obraz jest sygnałem wejściowym sieci neuronowej mającej 17 neuronów pierwszego poziomu, wektor wejściowy wprowadzany do każdego z tych neuronów będzie 22-wymiarowy.

Jak pokazano na fig. 7b, każdy neuron pierwszego poziomu 460 do 46i jest połączony z każdym neuronem drugiego poziomu 470 do 47j. Każdy z neuronów drugiego poziomu 470 do 47j jest, z kolei, połączony z każdym ze wspomnianych neuronów trzeciego poziomu 480 do 48k. Jak wskazano przez Wij i Wjk, każde wejście odpowiedniego neuronu jest ważone odpowiednią wagą, która jest określona podczas uczenia sieci. Sygnał wyjściowy każdego z neuronów trzeciego poziomu 400 do 40a tworzy czynnik wyjściowy lub macierz op.

PL 198 787 B1

Należy zauważyć, że możliwe jest również wprowadzanie tylko co drugiego lub co trzeciego punktu obrazu powierzchni jako wejścia do sieci neuronowej w celu zmniejszenia liczby danych. Korzystnie, obraz powierzchni jest podzielony na określoną liczbę równych przyrostów wzdłuż szerokości walca E, a następnie wprowadzony do odpowiedniej liczby neuronów.

Jeśli taka sieć neuronowa jest nauczona, tj. wagi Wij i Wjk są odpowiednio ustalone, tak że sieć rozpoznaje np. szablony opisane w odniesieniu do Fig. 4 i 5a - 5e, czynnik wyjściowy op wskazuje, czy obraz powierzchni z jednym z tych szablonów jest wprowadzony jako wektor wejściowy lub macierz x^p (należy zauważyć, że dla przejrzystości tylko Wij i Wjk są przedstawione. Jednakże, każda z linii połączeń, pokazana między neuronami, zawiera środki ważące, takie jak mnożnik). Zatem sieć neuronowa może rozpoznawać odpowiednie szablony.

Uczenie sieci neuronowej może zostać wykonane według licznych algorytmów uczenia lub szkolenia, takich jak algorytm propagacji wstecznej.

Zastosowanie sieci neuronowej pozwala korzystnie uprościć przetwarzanie licznych danych z dużą szybkością po nauczeniu sieci.

Figura 8a przedstawia trzeci przykład wykonania środków walcujących według niniejszego wynalazku. Ten przykład wykonania odpowiada drugiemu przykładowi wykonania, poza tym, że są dodatkowo dostarczony układ detekcji grubości folii 60, układ określający pole folii 63 i układ przeliczeniowy 64. Układ określający pole folii 63 odbiera obraz liniowy generowany przez liniową kamerę CCD 32 jako sygnał wejściowy. Pole folii jest określone przez zliczanie punktów obrazu odpowiadających powierzchni folii bez otworów i/lub innych błędów w obrazie liniowym. Inaczej mówiąc, punkty obrazu wskazujące otwór w powierzchni folii nie są zliczane.

Odpowiednio, możliwe jest dokładnie określić pole przetwarzanej folii bez otworów i/lub nieprawidłowych części folii. Układ określający pole folii 63 może zostać przystosowany do ciągłego sumowania pola folii w ciągle rejestrowanych obrazach liniowych w celu wysłania na koniec zsumowanej powierzchni przetwarzanej folii, jeśli działanie walcarki 19 zostanie zatrzymane.

Jednakże, układ określający pole folii 63 może również zostać przystosowany do wygenerowania powierzchni folii o określonej długości przetwarzanej folii, tj. po przeanalizowaniu określonej liczby obrazów liniowych.

Można zauważyć, że chociaż fig. 8 przedstawia układy 62 i 64 jako oddzielne, jest to zrobione dla przejrzystości i w praktycznych zastosowaniach, układy 62 i 64 są włączone do układu przetwarzającego 27, np. jako implementacje programowe.

W wyniku tego, ż e, jak już opisano powyż ej w odniesieniu do Fig. 3, każ dy punkt obrazu liniowego odpowiada określonemu fragmentowi obrazowanej powierzchni, określenie pola folii może być wykonane po prostu przez zliczenie liczby punktów obrazu i przemnożenie jej przez pole powierzchni obrazowanej przez każdy punkt obrazu.

Układ określający pole folii 62 generuje sygnał powierzchni reprezentujący powierzchnię folii do układu przeliczeniowego 64. Układ przeliczeniowy 64 odbiera drugi sygnał wejściowy 61 z układu detekcji grubości folii 60, związanego z piątym walcem 5. Drugi sygnał 61 jest sygnałem grubości, wskazującym lub odzwierciedlającym grubość folii 22.

Układ przeliczeniowy 64 oblicza objętość przetwarzanej folii lub folii przetwarzanej przez określony czas na podstawie sygnału grubości 61 i sygnału powierzchni.

Korzystnie układ detekcji grubości folii 60 są również zintegrowany w układzie przetwarzającym 27, tak że układ pokazany na fig. 3 w rzeczywistości zawiera zarówno układ określający pole powierzchni folii jak i układ detekcji grubości folii. Zostanie to wyjaśnione poniżej w odniesieniu do fig. 9a i 9b.

W celu umoż liwienia okreś lania gruboś ci folii okrywają cej walec 5, zakres obserwacji kamery liniowej 32 musi być taki, aby powstały obraz zawierał rejon 700, obejmujący krawędź 220 folii 22 pokrywającej walec 5 względem tła 600 i krawędź 550 samego walca 5. Jest to pokazane na fig. 9b, który pokazuje walec 5 linią przerywaną 550, która jest ogólnie krzywą uformowaną w łuk, przetwarzany materiał folii 22, krawędź 220 materiału folii 22 i tło 600. Różnica między krawędziami 220 i 550 jest pokazana jako zakreskowana powierzchnia. Sygnał grubości czyli drugi sygnał wejściowy 61 jest generowany na podstawie porównania wspomnianych dwóch krawędzi 220 i 550. Obraz na fig. 9b przedstawia część szerokości roboczej walca.

Identyfikacja krawędzi 220 i 550 może zostać zrealizowana w dowolny odpowiedni lub pożądany sposób.

Krawędź 220, która zaznacza granicę między masą folii 22 i tłem 600, może, np. być zidentyfikowana przez dobranie odpowiedniego tła, tak że obraz rejonu 700 reprodukuje rejony tła 600 i folii 22

PL 198 787 B1 w różny sposób. Na przykład, przy obrazowaniu w zakresie widzialnym widma, kolor lub odcień tła powinien być dobrze odróżniany od koloru lub odcienia masy i walca. Przy wykonywaniu obrazowania w podczerwieni, temperatura tła powinna znacznie ró ż nić się od temperatury masy folii 22 i walca 5.

Odnośnie określania krawędzi 550, należy rozważyć, że krawędź ta jest ogólnie pokryta masą folii 22. Jednym sposobem określenia krawędzi 550 w danym obrazie 700 jest wykonanie próbnego przebiegu bez masy i zarejestrowanie krawędzi 550 do późniejszego użytku, tak że przy analizie obrazu, środki przetwarzające obraz będą określały krawędź 220 bezpośrednio z obrazu, a następnie porównają ją z zapisana krawędzią 550. Alternatywnym sposobem ustalania krawędzi 550 jest wykorzystanie faktu, że ogólnie zawsze są części walca o zmiennej powierzchni, które nie są pokryte przez masę 22, np. punkty 51 i 52 pokazane na fig. 9b. Układy przetwarzające obraz są więc rozmieszczone tak, aby identyfikowały wspomniane punkty, które nie są pokryte (np. na podstawie charakterystycznych szablonów na dolnej części obrazu 700 lub z różnicy temperatury między pokrytym a niepokrytym walcem) i rejestrowanie ich jako części krawędzi 550 w celu złożenia, po pewnym czasie, całej krawędzi 550 z fragmentów. Proces ten może obejmować interpolację i ekstrapolację. Korzystnie oba sposoby są łączone, przez rozpoczęcie z początkową, zapisaną krawędzią 550, która jest następnie modyfikowana w czasie przez identyfikowani niepokrytych części w punktach 51, 52, jeśli niepokryte części wskazują, że rzeczywista krawędź nie pokrywa się już z zapisaną. Ponownie mogą zostać zastosowane interpolacja i ekstrapolacja.

Wspomniany powyżej sygnał grubości jest generowany na podstawie porównania między krawędziami 220 i 550. Jak wskazano na fig. 9b, grubość warstwy folii 22 nie jest ogólnie stała, ale raczej jest wartością, która zmienia się z długością walca i w czasie. Różne są możliwości uzyskania wartości wskazującej na grubość folii. Korzystnie, środki przetwarzania obrazu określają pole powierzchni między dwiema krawędziami (zakreskowane na fig. 9b) i obliczają wartość wskazującą na grubość na podstawie wspomnianego pola powierzchni, na przykład przez podzielenie przez długość zobrazowanego walca w celu wytworzenia wartości średniej grubości.

Kamera 32 może zostać umieszczona w dowolny odpowiedni sposób, tak aby automatycznie wytwarzała obraz pokrywający rejon 700, np. przy zastosowaniu kamery z liniowym skanowaniem, przy czym częstotliwość skanowania musi być tak duża, aby liczba linii odpowiadająca rejonowi 700 mogła być skanowana szybko w porównaniu z częstotliwością obracania walca 5.

Przez określenie zarówno sygnałów sterujących dla walcarki i odpowiednich urządzeń ostrzegawczych (np. układ detekcji pogorszenia jakości na fig. 8) i jednocześnie możliwość określenia przerobu, a wszystko przy pomocy jednego urządzenia obrazującego, niniejszy wynalazek dostarcza bardzo elastyczną i wydajną walcarkę.

W powyższych przykładach wykonania, przetwarzanie obrazu polega na wyciąganiu wniosków z ogólnego widoku obrazu całej szerokości roboczej. Jednakż e, niniejszy wynalazek nie jest ograniczony do analizy wyglądu całej powierzchni folii. Przetwarzanie obrazu może dodatkowo obejmować obserwację pewnych wybranych części obrazu. Mianowicie, poza wyciąganiem wniosków przez rozróżnianie między powierzchniami pokrytymi i niepokrytymi, możliwa jest również analiza widoku pokrytych powierzchni i/lub niepokrytych powierzchni. Na przykład, w pierwszym etapie w środkach przetwarzania obrazu schemat pokrycia może być analizowany jak opisano w powyższych przykładach wykonania, zaś w drugim dodatkowym etapie, pola identyfikowane jako pokryte mogą być analizowane same i pola identyfikowane jako niepokryte mogą być analizowane same. Dla przykładu, specyficzne właściwości optyczne pokrytych rejonów umożliwiają wyciąganie wniosków odnoszących się do stanu przetwarzanego materiału, zaś specyficzne właściwości optyczne niepokrytych powierzchni umożliwiają wyciąganie wniosków odnoszących się do stanu walca lub urządzeń peryferyjnych, takich jak nóż tnący do usuwania przetworzonego materiału z walca.

Innym przykładem takiej dodatkowej obserwacji jest analiza poprzecznych krawędzi przetwarzanego materiału. Mianowicie, szerokość robocza (tj. szerokość na której materiał jest przetwarzany) jest mniejsza niż całkowita szerokość walca, ponieważ okrycie całej szerokości walca materiałem spowoduje wyciśnięcie materiału poza walce w wyniku działania sił między sąsiednimi walcami. Obserwacja i analiza kształtu poprzecznych krawędzi przetwarzanego materiału może również zostać użyta jako dodatkowa podstawa do sterowania procesem.

Zatem, ogólnie etap S3 opisany w odniesieniu do fig. 2 może obejmować pewną liczbę podetapów, tak że środki przetwarzania obrazu są przystosowane do przetwarzania obrazu obejmującego całą szerokość roboczą i do dodatkowego przetwarzania obrazów rejonów pokrytych przez walcowaPL 198 787 B1 ną masę i/lub obrazów rejonów nie pokrytych przez walcowaną masę i/lub obrazów poprzecznych krawędzi walcowanej masy.

Według innego korzystnego przykładu wykonania, który może zostać połączony ze wszystkimi powyższymi przykładami wykonania, środki obrazowe i środki przetwarzania obrazu są przystosowane w taki sposób, że inny sposób monitorowania walcarki może być wykonywany. W tym sposobie, walcarka jest uruchamiana bez materiału, tj. walce są obracane, ale materiał nie jest dostarczany i przenoszony. W tym przypadku nie jest przykładana siła do walców. Następnie obraz wygenerowany przez środki obrazowe jest przetwarzany w środkach przetwarzających w taki sposób, że powierzchnia obracanego walca jest analizowana. W ten sposób możliwe jest uzyskanie w sposób automatyczny informacji o powierzchni walca i informacji o stanie dynamicznym wspomnianego walca w jednym pomiarze, bez konieczności demontażu walca z walcarki. Należy rozumieć, że ten dodatkowy aspekt czyni walcarkę według niniejszego wynalazku jeszcze bardziej elastyczną i wydajną.

Claims (17)

1. Urządzenie mielące zawierające walcarkę z walcami mielącymi, roboczo połączoną z zespołem obrazującym do obrazowania powierzchni co najmniej jednego walca i do automatycznego generowania odpowiadającego obrazu powierzchni, znamienne tym, że zespół obrazujący (25, 32) powierzchni jest zespołem obrazującym równocześnie całą szerokość roboczą co najmniej jednego walca (1, 2, 3, 4, 5), i jest połączony z układem przetwarzającym (27) obraz do automatycznego przetwarzania i analizowania obrazu powierzchni (26) oraz do generowania sygnału reprezentującego stan całej szerokości roboczej co najmniej jednego walca (1, 2, 3, 4, 5).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół przetwarzający (27) obraz (26) powierzchni (24) stanowi zespół do generowania sygnału sterującego (28) na podstawie obrazu (26) powierzchni (24) oraz jest połączony z układami regulującymi (29, 38, 39, 31a, 31b, 6a, 6b, 7a, 7b) dostarczając im sygnał sterujący do ustawiania parametrów roboczych walcarki (19), takich jak temperatura przynajmniej jednej rolki (1, 2, 3, 4, 5) i naciski odpowiadające wzajemnemu dociskowi walców (1, 2, 3, 4, 5) między sobą.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół obrazujący (25, 32) stanowi kamera do skanowania liniowego (32) skanująca obraz (26) w postać licznych pikseli rozmieszczonych w przynajmniej jednej linii, przy czym każdy z licznych pikseli przedstawia pole obrazowanej powierzchni i posiada wartość piksela odpowiadającą fizycznej charakterystyce powierzchni.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że kamera liniowa (32) stanowi zespół do obrazowania powierzchni na jednej rolce (5) walcarki (19) i jest połączona z układem sterującym (33) do sterowania częstotliwością skanowania liniowego tej kamery liniowej (32) na podstawie szybkości obrotowej jednego z walców (5).

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że kamera liniowa (32) ma kierunek linii skanowania równoległy do osi obrotu jednego z walców (5).

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że kamera liniowa (32) ma długość linii skanowania równą obrabianej szerokości L dla jednego walca (5).

7. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że układ przetwarzający (27) zawiera zespół do wstępnego rozpoznania wzoru na obrazie (26) powierzchni (22) i do generowania sygnału sterującego (28) na podstawie wyniku rozpoznania wzoru.

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że układ przetwarzający (21) zawiera zespół do porównywania obrazu powierzchni (26) z zapamiętanymi obrazami i do wyznaczenia sygnału sterującego (28) na podstawie największego podobieństwa zapamiętanego obrazu z obrazem powierzchni.

9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że układ przetwarzający (27) zawiera sieć newralgiczną utworzoną przez liczne neurony (401 do 406, 42, 460 do 46i, 470 do 47j, 480 do 48k).

10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że architektura sieci newralgicznej zawiera przynajmniej dwa poziomy i neurony (40i do 406, 42, 460 do 46i, 470 do 47j, 480 do 48k) przynajmniej dwóch poziomów są połączone ze sobą zgodnie z zadanym schematem połączeń.

11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera zespół usuwający (23) do usuwania masy z ostatniego (5) z licznych walców (1, 2, 3, 4, 5), a zespół obrazujący (25, 32) do obrazowania powierzchni na ostatnim walcu (5), zawiera układ wyświetlacza (37) do wskazywania pogorsze18

PL 198 787 B1 nia zespołu usuwającego (23) i/lub jednej z licznych rolek (1, 2, 3, 4, 5), przy czym, generujący sygnał sterujący dla układu wyświetlacza (37) na podstawie obrazu (26) powierzchni (24), układ przetwarzający (27) jest połączony z układem wyświetlacza (37).

12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół obrazujący (25, 32) jest połączony z ukł adem detekcji grubości folii (60) generujący sygnał gruboś ci (61) związanego z grubością folii (22) na jednej rolce (5), z układem określającym pole folii (63) do określenia pola pokrycia masą folii (22) na rolce (5) i układem przeliczeniowym (64) do obliczania objętości masy folii (22) na podstawie sygnału grubości (61) i sygnału pola.

13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że zespól obrazujący (25, 32) zawiera układ detekcji grubości folii (60) stanowiący układ wytwarzający obraz krawędzi masy pokrywającej jedną z rolek (5) względem tła (600), i krawędzi samego walca (5) i generujący sygnał grubości (61) na podstawie porównania tych dwóch krawędzi.

14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół obrazujący (25, 32) reaguje na promieniowanie w zakresie podczerwieni.

15. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że układ przetwarzający (27) zawiera procesor analizy walca do analizy stanu przynajmniej jednego z walców (1, 2, 3, 4, 5) na podstawie obrazu powierzchni (26) generowanego przez zespół obrazujący (25, 32) i do generowania sygnału stanu walca.

16. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że układ przetwarzający (27) zawiera układ do przetwarzania obrazu pokrycia całkowitej szerokości roboczej i do dodatkowego przetwarzania obrazów powierzchni pokrytych przez mieloną masę i/lub obrazów bądź powierzchni nie pokrytych przez mieloną masę i/lub obrazów poprzecznych krawędzi mielonej masy.

17. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół obrazujący (25, 32) jest oddalony od przynajmniej jednego walca.