对辊子的调设

技术领域

本发明涉及用于调设抽吸辊、尤其是应用于制造或加工纸幅或其他纤维料幅的机器中的抽吸辊的方法和设备。

背景技术

抽吸辊是经穿孔的辊子，在其表面上的若干区域将产生负压，以便留住水分或者使纸幅偏转。这些区域被称为“抽吸区”。抽吸辊的抽吸区通过位于外壳下方的密封条分开。在密封条与辊壳之间形成密闭抽吸区的水润滑膜。抽吸压榨辊是一种特殊类型的抽吸辊。这些抽吸辊与配合元件(通常是对辊)一起形成用于对纤维料幅进行压榨和脱水的压榨压区。

这种抽吸辊以及可调的密封条和规格限制器例如在文献DE 102009 000 371或EP2707544 B1中说明。

密封条的位置，进而是辊壳的其上被施加负压的区域的定位，例如在抽吸压榨辊中是至关重要的，以便能够实现对纸幅的最佳脱水。抽吸箱的定位不正确会造成纤维幅材的干度与在最佳定位时相比低1％～2％点，这意味着压榨效率的巨大损失。

如今，对抽吸箱的调设在机器运行期间通过手动进行并且以目测的方式进行估计：

·借助所作的标记(指向密封条的位置的记号)由操控员转动抽吸箱直至位置大致正确(密封条与绷网之间无法直接对比)；

·对向压区进行的压区脱水喷雾进行鉴别；

·对绷网的卷曲度进行估计；

·对压榨部(如果存在的话)的干度进行区分。如果绷网与辊子的分开

○较早发生→虽然可见压区脱水喷雾，然而预计辊子中仍存在过剩空气和较低的干度；

○较晚发生→压区脱水喷雾不可见并且更明显出现复湿现象。

抽吸区不仅在切线方向上通过密封条限界而且在轴向方向(相对纸幅的横向方向)上也被限界。所谓的规格限制器确保了这种对抽吸区的限界。由于在造纸机上通常生产不同型号的纸张，使得纸幅的宽度例如由于在不同产品中收缩性能不同而略有不同。因而，为了抽吸辊的最佳运行，还必须频繁调设规格限制器。

针对这种调设来说，抽吸区(与纸幅相比)不能过窄，以避免“边缘翻转(Edgeflipping)”，即避免纸幅抬起或折叠。然而抽吸区也不能比纸幅宽，以避免出现过剩空气，这明显增加能耗。

对规格限制器的传统调设通过框条由操控员来执行(螺纹杆，通常标有尺寸)，该框条显示规格限制器的深度。由于该显示无法实现在纸幅与规格限制器的位置之间进行直接对比，使得调设取决于员工的经验。在此，操作员要注意例如纸幅的幅面抖动情况，这预示着，规格限制器进入纸幅程度较大且因而边缘不再有真空。

关于规格限制器，根据文献EP2707544 B1也已知更现代的光学解决方案，这些光学解决方案能够实现在纸幅上对规格限制器的识别。针对这些解决方案需要在辊子中进行介入并且安装电部件，以生成光源。此外，这种系统并不适用于所有纸张/毛毡组合。有些组合“厚”到无法看见光束。

发明内容

本发明任务是改进现有技术的缺陷。

本发明的更特别任务是能够实现对密封条和/或规格限制器在抽吸辊内的可靠且可再现的定位。

本发明任务还在于，便于操作人员对抽吸辊进行最佳的调设。

通过根据权利要求1的方法以及根据权利要求4的设备完全解决这些任务。优选实施方案在从属权利要求中说明。

为了解决该任务建议一种用于调设抽吸辊、尤其是用于制造或加工纤维料幅的机器的抽吸辊的方法，其中，该方法包括如下步骤：

对辊子的外部进行图像记录和/或视频记录，并且将图像记录和/或视频记录传输给计算单元；

-借助计算单元通过对辊子的外部的图像记录和/或视频记录进行图像分析和/或通过采集所嵌入的传感器的数值来获知密封条和/或规格限制器和/或其他不可见的构件的位置的实际值；

-通过在显示屏上将不可见的部件的位置与图像记录和/或视频记录进行叠加呈现出所获知的实际值。

利用这种直接光学呈现内置的部件(否则从外部看不见它们)，使得操作人员现在非常轻松地能够实施对辊子的最佳调设。

此外，当例如密封条定位发生变化以后重新执行该方法时，操作人员直接立即见到所执行的调整的结果。

尽管对于本领域技术人员而言是清楚的，然而在此为了完整起见应当提到，“用于调设抽吸辊的方法”在本申请范围内也被理解为如下这样的方法，其中，通过在显示屏上将不可见的部件的位置与图像记录和/或视频记录进行叠加呈现出所获知的实际值之后，不作改变或者进行调整，这是因为这些构件例如已经准确就位。

有利的实施方案在从属权利要求中说明。

因此可以有利的是，方法附加地包括如下步骤：

-提供密封条和/或规格限制器和/或其他不可见的构件的位置的目标值。

-借助计算单元比较实际值和目标值。

-在显示屏上呈现出目标-实际比较结果。

附加地可以设置的是，方法附加地包括如下步骤：

-根据目标-实际比较结果获知用于调设抽吸辊的建议；

-在显示屏上显示出该建议。

就设备方面而言，该任务通过一种用于调设抽吸辊、尤其用于制造或加工纤维料幅的机器的抽吸辊的设备来解决，该设备包括用于记录图像记录和/或视频记录的摄像头、计算单元以及显示屏，其中，摄像头与计算单元联系，使得摄像头能够将图像记录和/或视频记录传输给计算单元。根据本发明，该设备被设立成用于执行根据本发明一个方面的方法。

所提出的方法包括所谓的增强现实(AR)的方面。

在现实虚拟连续体中(源自Paul Milgram等人，1994年)，增强现实(augmentedreality，AR)和增强虚拟(augmented virtuality)是所谓的混合现实(mixed reality)的一部分。虽然专家们很少使用增强虚拟这一术语，但增强现实和混合现实，很少见地还有增进现实(Enhanced Reality)在大多数情况下是同义词。与其中用户完全沉浸在虚拟世界中的虚拟现实相比，在增强现实中在前景还呈现了附加信息。对于视觉模式来说，这导致对定位确定(跟踪)和校准提出更高的要求。

AR系统(简称ARS)被理解为构建增强现实应用所需的技术组成部分的系统：摄像头、跟踪器、支持软件等。

文献大多采用Azuma提出的增强现实术语(

-虚拟现实与现实彼此组合(部分叠加)。

-实时互动。

-真实和虚拟对象物彼此以三维方式关联。

来源：维基百科(

目前，抽吸箱的调设是一项基于造纸工人经验的任务。在这种调设中，纸张干度受到1％～2％的影响。由于没有系统可以显示绷网的分开部与密封条的位置之间的直接对比，使得造纸工人必须结合目视观察(例如压区脱水喷雾)间接找到正确的调设。在本发明中，造纸工人应该有能力识别到密封条的位置，并可以将其与绷网的定位直接比较。在此，在理想情况下，将密封条的位置以虚拟的方式投影到毛毡上，也就是在显示屏上，例如通过应用程序进行显示。

除了抽吸箱的调设之外，本发明一个实施方案还可以同样测定抽吸辊的规格限制器相对于纸幅的定位。因此，同样可以利用该系统执行对这些部件的调设，而无需在辊子内引入附加系统。对于因为光照强度不够而无法从如在EP2707544 B1中的光学系统受益的操作员而言这是特别有利的。

为了在调设时尽量给操作员提供支持，并且明显简化过程，应用程序还可以提供来自PLC/QCS的实时数据，例如纸幅含水量、水分横向分布、压榨负荷、真空度等。借助实时数据的直接反馈，旨在便于操作员结合应用程序更容易找到正确的调设。

同样可以设置的是，例如针对机器的特定运行状态或者针对每个辊子存储所作的调设。借助这些“定位存储”，使得操作员可以执行更改，并且无问题地轻松重新找到原本的定位。尤其是针对排除故障，这是明显的附加值。

该解决方案的主要重点是，借助有建设性的介入(AR投影)来鉴别抽吸辊的抽吸区的边界，以便在机器中对该边界进行最佳调设。可以将便携式计算机(如手机、平板电脑、AR护目镜)用作为造纸工人的界面，其通过图像识别来识别出辊子上的特定的独特点或者可能的标记(它们充当应用程序的输入)。该解决方案分为2个功能。

主要重点是将抽吸辊的不可见的构件以虚拟的方式投影到外部环境上，以便因而可以确定准确且直接的定位，而无需对这些定位进行假想估计或推断(这总是不准确的)：

1.“抽吸箱定位(Suction box positioning)”-例如基于抽吸箱上所作的标记。AR工具将标识(例如彩色线条)投影至辊壳/绷网/纸幅上，从而能够识别出区域“A”(辊子绷网的分开部)并且可以调设抽吸箱。(投影在此通常被实施为虚拟投影，即被实施为在作为手机显示屏或类似物的界面上所投影的元素的图示)-作为支持地可以在AR应用中实施“红绿灯系统(Ampel System)”，从而借助该应用确定最佳的调设；

2.“毛边定位(Edge deckle positioning)”-通常基于辊子的规格限制器的螺纹杆的显示，AR应用将标识投影在辊壳/绷网/纸幅上。借助该工具，造纸工人可以结合纸幅直观调设规格限制器。

借助有摄像头和屏幕可供使用的小型计算机(例如智能手机、平板电脑或AR眼镜)的支持可以将不可见的部件以虚拟的方式投影到抽吸辊上。详细的中间步骤如下列出：

根据本发明一个方面的实施方案例如可以是如下方法：

1.利用计算机或摄像头对辊子进行图像记录/视频记录

·在此，对辊子的外部进行图像记录/视频记录；

·计算机例如可以是手机、平板电脑或AR眼镜；

2.获知密封条、规格限制器和/或其他不可见的构件的位置(实际值)

·该步骤可以通过(实时)图像识别(例如识别辊子上的(多个)标记)和/或所嵌入的传感器来进行(更多信息参见以下部分：错误！无法找到参照源)；

3.输入针对辊子的参考值和/或目标值

·用于所获知的参数的参考值可以从数据库中下载(通过ID标签的支持改进了应用的可用性)和/或由用户填补；

4.结合实际值和目标值对不可见的部件的位置与理想状态进行对比；这可以要么是延时地完成要么是实时地完成。

5.结合所获知的实际值(步骤2)和参考值(步骤3)，将图像记录/视频记录与不可见的部件的位置进行叠加。可以用于此的是例如可以看到：错误！无法找到参照源的图示。这可以要么是延时地完成要么是实时地完成。

6.可以显示出带有目标-实际对比(例如借助红绿灯系统)的显示，以便在调设抽吸箱/规格限制器时给用户以支持；

7.(可选地)：操作员对辊子(密封条或规格限制器)进行调整；该方面可以要么在同时观察AR图像且试探趋近期望状态时实时地完成，要么通过如下方式延时地完成，即，对当前状况进行审定，然后执行更改并重新审定状况。

8.(可选地)：重复步骤1-6；

9.(可选地)：重复步骤1-8，直至操作员对目标-实际对比感到满意为止。

这些解决方案的特殊优点是：

-能直接对比绷网与密封条的位置，这对抽吸箱的调设而言是新颖的；

-无需在抽吸箱中进行介入，这提高了解决方案的稳健性并且降低了维护成本；同样，辊子内也不安装可能发生故障的系统。

-通过在AR应用的显示中使用“红绿灯系统”，使得经验不足的用户有可能独自执行调设。

-对定位的存储帮助了造纸工人针对各种不同的运行状态或辊子快速地调设出理想定位。

-PLS或QCS的实时数据给操作员提供支持以在调设时找到理想的调设。

-抽吸箱和规格限制器的调设将明显更快、更简单和更可靠。

以下说明了另外的可行的变型方案。在此，各种不同的变型方案可以单独地应用或以组合方式应用。

变型方案1：

应用的两种功能被分开观察(对抽吸箱的调整和对规格限制器的调设)。显示由经投影的彩色线构成，其呈现了密封条和/或规格限制器的位置。对应用的输入结合图像处理进行-识别辊子上所作的标记和规格限制器的螺纹杆的深度。

变型方案2：

除了将图像识别作为针对应用的输入之外，仪器(例如手机、平板电脑、AR眼镜)还可以依靠安装在辊子上的传感器。例如：

-“抽吸箱定位(Suction box positioning)”

○通过利用例如编码器识别抽吸箱相对装配定位的相对角度；

○通过利用例如加速度传感器识别抽吸箱的绝对角度；

-“毛边定位(Edge deckle positioning)”-借助被装入在螺纹杆上的编码器识别规格限制器的位置。

变型方案3：

使用户有通过AR应用看到密封条或规格限制器的投影的可能性。代替在图4中简单位定位线的呈现地，也能采用替选的呈现，例如：

-在抽吸箱上投影出代表整个抽吸区的面连同规格限制器和限界抽吸区的密封条一起；

-投影出抽吸箱的CAD模型，以便看到所有内部的部件并且能够实现直接对比。

附图说明

以下结合示意图进一步阐述本发明。在此，本发明不局限于这些实施方案。

图1示出所获知的实际值的可能的图示；

图2a、2b、2c示出或获知的实际值的替选的图示。

具体实施方式

图1示出具有显示屏3的计算单元2，其例如适用于本发明的实施方案。在此，向计算单元2传输抽吸辊1的所记录的图像或视频。计算单元2可以通过对辊子外部的图像记录和/或视频记录进行图像分析和/或通过采集所嵌入的传感器的数值来获知不可见的内部配件(例如密封条或规格限制器)的位置。因此，例如可以在图像上识别出用于调设规格限制器的通常标有尺寸的螺纹杆并进行评估，这允许了获知规格限制器的定位。类似地可以在辊子的盖部处设置光学标记，由此借助图像分析能确定这些密封条的定位。

此外有可能的是，计算单元与其中存储了相关抽吸辊的信息的另外的数据库相连。对抽吸辊的鉴别例如可以通过ID标签实现。该ID标签要么可以直接根据所记录的图像或视频能被光学识别出。然而，替选或附加地，也可以应用其他标签，例如RFID标签。一般而言优点是，该标签也能直接被计算单元，例如移动电话或平板电脑读取。

图1中示范性性简要绘出，作为虚线的两个密封条的定位与抽吸辊1的所记录的图像或视频在计算单元2的显示屏3上如何叠加。

图2a、2b和2c示出配件在抽吸辊的图像上的替选的图示。因此，例如可以在图2a中同时显示密封条和规格限制器。图2b示范性示出了由密封条和规格限制器形成的抽吸区。

图2c旨在指明，还可以在显示屏3上示出更广泛的信息。在显示屏中，来自CAD系统的数据、与抽吸辊的内部结构的相关细节与辊子的图像进行叠加。原则上，在此，可以在特殊部位处显示出便于操作人员进行调设的多种信息。