WO2002097192A1 - Dispositif de surveillance - Google Patents

Description

明細書

技術分野

本発明は、 連続的に流れてくる帯状の対象物を監視する監視装置に関 するもので、 例えば抄紙機の紙の流れを監視する監視装置に関するもの である。 背景技術

従来抄紙機では、 操業中に操作員が定期的に巡回監視し、 運転状況を 確認することで、 機械の安定操業を図っている。 紙切れが発生したこと を検知するために、 例えば走行紙の表側に配置した赤外線の照射器と、 走行紙の裏側に配置した検出器とで構成された紙切れ検知センサを、 機 械に取付けている。 紙が切れたときには、 検出器が赤外線を検知し、 紙 が切れたことを認識できる。

このような紙切れ検知センサでは、 切れたことは判っても、 その原因 は把握できない。 このため、 近年では、 カメラと光源を機械周りに取付 けて状態を監視すると共に、ビデオやディジタルメモリにそれを記録し、 断紙時の状態を再生することが行われている。 こうして、 操作員は原因 をつかむことができる。 しかし、 この方法では、 紙が切れた状態を記録 した場面を再現するのみで、 断紙 （紙切れ） を未然に防ぐことはできな かった。 最近では、 抄紙機が高速化の一途をたどっており、 生産効率を 上げるべく断紙等のトラブル発生を最小限に抑えることが重要である。 上記不具合点を解消するための方法が、 例えば特開 2 0 0 0— 1 5 4 4 8 9号に開示されている。 この方法は、 抄紙機内でロールにより走行 する紙の紙面を挟んで一方に光源、 他方に複数のカメラをそれそれ配設 しておき、 走行紙を透過した光源からの光を複数のカメラで撮影し、 走 行紙のロールからの剥離点の変動量を定量的に把握して抄紙機の異常を 監視するものである。

しかしながら、 監視付近においてミス トの多量発生等で撮影環境が悪 い場合には、 上記方法が走行紙の紙幅全域における剥離点を複数のカメ ラでモニタリングすることから、 全幅における剥離点の変動量を把握す るのが困難となる。 また、 監視部分にスペースがあまりない場合には、 走行紙の紙面の両側に監視機材を設置することから、 実際に設置するの は困難である。 より鮮明な画像を得られる透過光で監視する点では優れ るものの、 実際的には不都合な点があった。 発明の開示

本発明は、 かかる状況に鑑みてなされたものであり、 設置環境が悪く てもより確実に紙の走行異常を検知して該走行異常を防止すると共に、 断紙を未然に防止できる監視装置を提供することを目的とする。 更に、 連続的に流れてくる帯状の対象物の走行異常を防止することを目的とす る。

本発明は、 かかる課題を解決するためになされたものであり、 連続し て流れてくる帯状の対象物の側端面に光源からの光を当てて反射させて、 その反射光による上記対象物を撮影し、それを画像処理することにより、 上記対象物の走行経路に係わる変動量を定量的に監視することを特徴と する。

本発明は、 例えば抄紙機の断紙し易い場所を監視する場合に適用でき る。 すなわち、 抄紙機内の走行紙に光源からの光を当てて、 その反射光 による上記走行紙を撮影し、 その画像を画像処理することにより、 上記 走行紙のロールからの剥離点の変動量を定量的に監視して上記抄紙機の 異常を診断する。

本発明の具体的な構成は、 抄紙機内でロールにより走行する紙の側端 面に光を当てる発光手段と、 上記紙の側端面に反射した上記発光手段の 光を撮影する撮影手段と、該撮影手段の画像を処理する画像処理手段と、 該画像処理手段の処理結果に基づいて上記紙の上記ロールからの剥離点 の変動量を定量的に監視して上記抄紙機の異常を診断する診断手段とで ある。

上記発光手段および上記撮影手段は機械側のみに設置することができ る。

本発明は、 特に、 ミス トの発生等、 監視部分の撮影環境が悪い場合に も適用できる。 この場合には、 撮影手段の受光窓の汚れを防止する手段 を設けるのが好ましい。 また、 この場合の発光手段における光源は、 メ 夕ルハライ ド光源を用いるのが好適である。

正常時における対象物の変動量に基づいて、 異常診断条件を予め設定 しておくのが良い。 この異常診断条件が種々の環境条件に影響される場 合には、 その環境条件の変化に伴って、 異常診断条件を変更することが 好ましい。 例えば、 診断手段において異常を診断する条件は、 紙の坪量 及びドロ一量により変更可能にしておく。

また、 異常と診断し判定した時には、 正常となるように自動制御する ように構成するのが最適である。 すなわち、 上記異常を診断したときに はその結果により ドロー量を調整する調整手段を更に備えることで、 紙 切れを防ぐ。

なお、 ここにいう坪量とは、 1 m²の紙 1枚当たりの重量をいい、 ドロ —量とは、 抄紙機の各部間の紙匹の張りの程度をいい、 抄紙機各セクシ ョンの駆動ロール間の速度差により決まるものである。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の一実施形態に係る監視装置を適用する抄紙機のプレ スパ一トを概略的に表した側面図である。

図 2は、 図 1のプレスパートにおけるセン夕一ロール出口の拡大図で ある。

図 3は、 本発明の一実施形態に係る監視装置のシステムブロック図で ある。

図 4の （a ) は、 図 2のセン夕一ロール出口付近に監視装置を設置し た状態を示す平面図であり、 （b ) は、 その正面図である。

図 5の （a ) は、 カメラボックスの縦断面図、 （b ) はカメラボックス を観察窓側から見た正面図である。

図 6は、 画像処理装置により得られた剥離点の変動を表すグラフであ り、 縦軸が基準からの変動量、 横軸が時間 （ s ) である。 発明を実施するための最良の形態

次に、 本発明に係る監視装置の実施の形態について図面に基づいて説 明する。

本発明の一実施形態に係る監視装置を抄紙機に適用した場合について 説明する。 この場合、 監視装置は、 抄紙機の運転状況を監視する。

抄紙機は大まかに分けると、 ス トックインレッ ト、 金網部 （ワイヤパ —卜）、 圧搾部 （プレスパート） 及び乾燥部 （ ドライパート） からなつて おり、 そのほかに通常、 光沢機 （カレンダ一パート） 及び卷取機 （リー ルパート） を備えている。 一例として長網式抄紙機の場合について抄紙 工程を概説する。 精選されたパルプ液は、 ス トックインレッ トから無端 状の金網 （エン ドレスワイヤ） の上に噴射される。 吸水箱 （サクシヨン ボックス） で脱水されるとともに、 隙間 （スライス） を通って、 一定の 厚さになる。 プレスパートでは、 プレスロールと共にフェルトが回転し ており、水をしぼると同時に紙の面を平滑にする（紙匹の形成）。その後、 乾燥部で加熱乾燥される。 光沢機では、 紙面を平滑にして光沢を出す。 最後に、 ウェブを卷取機で卷取る。

次に、 監視装置が配設されるプレスパートについて説明する。 図 1に 示す本実施形態のプレスパートは、 1番プレス （ 1 P ) から 4番プレス ( 4 P ) までの 4段のプレスを有しており、 セン夕一ロール 2、 プレス トップロール 1 4、 プレスボトム口一ル 1 5、 サクシヨン口ール 1 6及 びペーパーロール 4が備えられている。これらのロール 2、 1 4〜 1 6、 4とフェルト 1 7とにより湿紙 1が矢印 Aの方向に搬送される。 この湿 紙 1は、 ワイヤパー卜で形成された紙匹がプレスパートに移送されたも のである。 フェルト 1 7は矢印 Bの方向に移動している。 なお、 センタ —ロール 2を洗浄するために、 その近傍にシャワー （図示省略） が設置 されている。

プレスパートのセン夕ーロール部においては、 湿紙 1がフェルト 1 7 から分離され、 更に、 図 2に示すように、 湿紙 1がセン夕ロール 2の表 面から剥離点 3で離れ（剥離）、ペーパーロール 4を介して次工程へと移 送されていく。 この剥離点 3では、 湿紙 1がフェルト 1 7等によって支 持されていないため （オープン ドロ一）、 断紙 （紙切れ） が最も起こ り易 い場所になっている。 すなわち、 剥離点 3の監視は、 断紙を防止して安 定稼動する上で重要な要素である。 本発明の一実施形態に係る監視装置 は、 この剥離点 3付近の挙動変化を監視する。 ここにいう剥離点 3は、 セン夕一ロール 2から湿紙 1の幅方向紙端が離れた点をいう。

監視装置の各構成物について図 3ないし図 5を用いて説明する。 図 3 に示すように、監視装置は、 カメラ 5、 画像処理装置 6、 モニタ T V 7、 計算機 8および光源 9を備えている。

カメラ 5は画像処理装置 6と接続されており、 画像処理装置 6は、 モ 二夕 T V 7及び計算機 8と接続されている。 光源 9は、 本実施形態では メタルハライ ド光源 （metal hal ide lamp) を用いている。 このメタルハ ライ ド光源は、 金属蒸気とハロゲン化物の解離生成物との混合物中の放 電によって発光する高輝度放電ランプで、 波長分布のフラッ トな強力な 光源である。 このメ夕ルハライ ド光源を用いることにより、 湿紙 1が白 いという特徴を生かして、 画像処理において周辺の機器との分離を良く することができる。

図 4の （ a ) および （b ) に示すように、 カメラ 5は、 光源 9と同じ 位置に配設されており、 光源 9の発光面やカメラ 5のレンズはいずれも 湿紙 1の側端面 1 aに向けられている。 すなわち、 光源 9が湿紙 1の側 端面 1 aに光 9 aを当てて、 カメラ 5は反射した光 9 bを捕らえる。 こ のカメラ 5は、 図 5の （ a ) および （b ) に示すように、 カメラボック ス 1 0に完全に覆われている。 このカメラボックス 1 0は、 カメラ 5の レンズ側 5 aに透明部材の観察窓 1 0 aが設けられているので、 カメラ 5はカメラボックス 1 0内でも外部の光を捕らえることができる。

観察窓 1 0 aの外面に汚れ防止のためのコーティングが施されており- さらに以下に示す機構により観察窓 1 0 aの汚れを防止している。 すな わち、 カメラボックス 1 0の観察窓 1 0 aの上側に、 開口部 1 1 aを有 するカバ一 1 1が取付けられている。 このカバー 1 1の内部には空気 1 2が連続的に供給され、 これにより、 観察窓 1 0 aの外面に、 上から下 へと流れる空気層すなわちエアカーテン 1 2 aが形成される。 このエア —カーテン 1 2 aは、 観察窓 1 0 aの外面にミス ト等が付着しないよう にするので、 ミス トによるカメラ 5の撮影障害を除去または減少するこ とができる。 上述したように本実施形態では、 コーティ ングとエアカー テン 1 2 aにより ミス ト付着防止や付着したミス ト除去を行っているが、 本発明はこれに限られず、 例えば観察窓 1 0 aの外面に付着したミス ト をワイパー （図示省略） で払拭する構成にしてもよく、 また、 観察窓 1 0 aを回転させて生じた遠心力により付着したミス トを除去するような 構成にしてもよい。 カメラ 5は超小型カラー C C Dカメラであり、 この ため、 カメラボックス 1 0の外形寸法は小さくでき、 設置スペースが少 なくてすみ、 スペース的に厳しい場所でも設置できるとともに、 観察窓 1 0 aも小さくなるので、 ミス トの付着による汚れの割合を低くするこ とができる。

なお、 このミス トは、 上述したようにセン夕一ロール 2を洗浄するた めのシャワー （図示省略） により発生するが、 それ以外に、 セン夕一口 —ル 2に設けた ドク夕 （図示省略） により ミス トが発生するため、 カメ ラ 5を用いた剥離点監視にとってミス ト対策は重要である。

本実施形態では、 カメラ 5と光源 9との組合せを機械側に配置してい るが、 本発明はこれに限られず、 機械側と操作側の両方に配置して両側 端面をモニタリングするようにしてもよい。 なお、 機械側と操作側の両 方に配置した場合でも、 一方のカメラに他方の光源からの光が入ること が懸念されるが、 湿紙 1の幅は一般的に数メートルあることから、 他方 の光源の光の影響を受けない。

次に、 このようにして得られた画像の処理について説明する。 カメラ 5により得られたカラ一画像は画像処理装置 6で解析され、 不要な線が 削除される。 すなわち、 カラー画像からグリーン成分を用いてモノクロ 画像を抽出し、 ノィズ成分除去をした後に空間フィル夕を用いて湿紙 1 の側端面を強調し 2値化する。 画像内ロール部分はマスク画像として登 録し、 マスク画像を除去した 2値化画像から側端面 1 aの剥離点の折れ を抽出する。この画像処理はシンプルでかつ有効なアルゴリズムであり、 高速に画像処理でき、 側端面変動の周波数分析も実施できる。

画像処理後はモニタ T V 7 (図 3参照） に出力される。 モニタ T V 7 の画像は、 操作員が目視で監視する場合と同じ視点となるので、 操作員 にとつて違和感がなく、 ォペレ一タフレンドリ一である。

次に、 上述した処理により得られたグラフについて図 6を用いて説明 する。 なお、 同図は、 縦軸が基準からの変動量、 横軸が時間 （ s ) をそ れそれ示している。

湿紙 1の剥離点 3は、 同図に示すように変動しており、 このグラフに より変動の様子が把握できる。 したがって、 剥離点 3の変動量や剥離点 変動周期の許容値 （異常診断条件） を、 計算機 8 (図 3参照） に設定す ることができる。 これらの異常診断条件の設定に際し、 紙の坪量やドロ 一量により適宜変更することができる。 なお、 本実施形態では、 計算機 8に、 剥離点の変動量を定量的に監視して上記抄紙機の異常を診断する 機能 （診断手段） を持たせているが、 計算機 8とは別に診断手段を設け ても良い。 こうして、 断紙に至るマシン異常を予め予測することができ る。 また、 異常事態が発生したときには、 例えばアラーム等を発して操 作員に異常事態を知らせることもでき、 断紙に至らないように、 ドロー 量を変更することができる。すなわち、ドロー量を変更することにより、 そのプロファイルの形を整えるようにプレスパートを制御することがで きる。 剥離点の変動量は、 断紙予測をする上で重要であり、 断紙を未然 に防止することができる。 なお、 ドロ一量の調整は、 計算機 8に接続し た調整手段 （図示省略） により自動制御するように構成しても良い。 加えて、 剥離点の変動量の大きさにより、 フェルト等の用具の交換時 期を特定することが可能になる。 フェルト交換直後は、 ドローが一定な らば、 脱水状態が悪く、 剥離点は変動する。 ドローを変えることで一定 の剥離位置に剥離点を制御する。 2ないし 3日でフェルトがなじみ、 脱 水状態が良くなるので、 ドロ一を変えて剥離位置を所定位置にする。 こ の状態で運転すると、 ある時期から脱水状態が悪くなり、 剥離点が変動 する。 そして、 一般的には早めに用具交換となってしまう。 そこで、 交 換したフェルトの汚れや表面状態を定量分析して、 ドロ一量と剥離点変 動量とともに、 データペース化することにより、 紙の品質と用具費等の 経済的条件の両方を考慮した適切な交換時期を特定することができるよ うになる。

このように、 剥離点の位置、 その変動幅や変動周期は、 ドロー、 抄紙 機、 用具の汚れ、 原料変化等と強い相関関係があるので、 安定操業支援 や断紙原因の特定化ができる。 近年の抄紙機高速化のニーズに伴い、 機 械的な安定性に加え、 操業プロセスや汚れに対する運転管理が重要にな つてきており、 本発明はこのニーズに確実に対応できる。 産業上の利用可能性

本発明に係る監視装置は、 連続して流れてくる帯状の対象物の側端面 に光源からの光を当てて反射させて、 その反射光による上記対象物を撮 影し、 その画像を画像処理することにより、 上記対象物の走行経路に係 わる変動量を定量的に監視するので、 対象物の走行変化を常に把握する ことができ、 精度良い監視を行うことができる。

また、 本発明に係る監視装置は、 抄紙機内でロールにより走行する紙 の側端面に光を当てる発光手段と、 上記紙の側端面に反射した上記発光 手段の光を撮影する撮影手段と、 該撮影手段の画像を処理する画像処理 手段と、 該画像処理手段の処理結果に基づいて上記紙の上記ロールから の剥離点の変動量を定量的に監視して上記抄紙機の異常を診断する診断 手段とを備えたので、 走行紙の走行経路の変化を常に把握することがで き、 精度良い監視を行うことができる。 上記発光手段および上記撮影手段を機械側のみに設置すると、 操作側 に設置しなくてすむので、操作員の目視ゃ操作の邪魔となることはなく、 使い易くなり操作性を向上させることができる。

上記撮影手段の受光窓の汚れを防止する手段を更に設けると、 撮影障 害を除去または減少させることができ、良好な画像を得ることができる。 上記発光手段における光源としてメタルハライ ド光源を用いると、 画 像処理において周辺の機器との分離を良くすることができ、 撮影環境が 悪い場合でも精度良い監視を行うことができる。

上記診断手段において異常を診断する条件は、 紙の坪量及びドロー量 により変更可能にすると、 診断の精度が向上し、 最適な監視を行うこと ができる。

上記異常を診断したときにはその結果により ドロー量を調整する調整 手段を更に備えると、 プロファイルの形を整えることにより紙切れを防 止し、 プレスパート等を制御することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 連続して流れてく る帯状の対象物の側端面に光源からの光を当 てて反射させて、 その反射光による上記対象物を撮影し、 その画像を画 像処理することにより、 上記対象物の走行経路に係わる変動量を定量的 に監視することを特徴とする監視装置。

2 . 抄紙機内でロールにより走行する紙の側端面に光を当てる発光 手段と、 上記紙の側端面に反射した上記発光手段の光を撮影する撮影手 段と、 該撮影手段の画像を処理する画像処理手段と、 該画像処理手段の 処理結果に基づいて上記紙の上記ロールからの剥離点の変動量を定量的 に監視して上記抄紙機の異常を診断する診断手段とを備えたことを特徴 とする監視装置。

3 . 上記発光手段および上記撮影手段を機械側のみに設置したこと を特徴とする請求項 2に記載の監視装置。

4 . 上記撮影手段の受光窓の汚れを防止する手段を更に備えたこと を特徴とする請求項 2に記載の監視装置。

5 . 上記発光手段における光源としてメタルハライ ド光源を用いた ことを特徴とする請求項 2に記載の監視装置。

6 . 上記診断手段において異常を診断する条件は、 紙の坪量及びド ロー量により変更可能なことを特徴とする請求項 2ないし 5のいずれか 1項に記載の監視装置。

7 . 上記異常を診断したときにはその結果により ドロー量を調整す る調整手段を更に備え、 それにより紙切れを防ぐことを特徴とする請求 項 6に記載の監視装置。