进入现代社会,强大的造纸工业已经成为工业强国的标志之一。正是由于纸张消费量受到全社会各个领域的直接和间接影响,无论是文化载体、生活必需品、包装材料,还是科技、国防、农业等,造纸工业无疑是面向众多行业的一项基础原材料工业,也是一个国家经济发展的重要指标之一。
对于造纸生产过程而言,纸张的质量无疑直接影响着下游的印刷过程和终端消费者的品牌形象。但由于造纸前期工艺的原因,不可避免会给最终的纸张质量带来各种影响因素,因此需要进行严格的质量检测,同时也要满足高速的纸张生产效率。对此,通过高速、可靠的工业相机检测技术,能够大大提高检测水平,并最终提升纸业生产的效率和质量。
纸张缺陷带来质量挑战
造纸工业在纸张生产过程中的主要工艺过程有:制浆、网部纸张成型、压榨脱水、烘干干燥、涂布、压光、卷绕、复卷、切纸等。在这些造纸生产环节中,由于环境、生产线等各方面因素的影响,不可避免会产生各种质量问题,典型的质量问题包括黑斑、亮斑、褶皱、孔洞、烂边等,这些纸张供给印刷企业,极有可能对印刷机造成一定伤害。为此,在造纸的生产过程中,应当采取一定的技术措施检测并剔除缺陷纸张,保证产品的品质。
其次,除了对纸张成品质量的检测,同时往往还需要通过对纸张缺陷进行类别判别,即对缺陷的有效特征如形式、大小、结构、位置等精确分类,从而追溯缺陷的形成原因,最终为质量控制和产品评级提供真实准确的数据。
当然, 纸张的高速动态生产过程和比较严苛的生产环境也是对检测系统的一些挑战。
独具慧眼,洞察缺陷
堡盟CX.I系列VCXG-15M.I工业相机构成了纸张表面缺陷检测系统的重要核心。
通过这一工业CCD相机、高亮LED线性聚光光源组成的纸病在线检测的成像系统,可以及时准确的反应缺陷纸张的图片、形状、尺寸以及位置等具体信息。其基本原理是:运用多个与车速同步的高分辨率线阵CCD相机对经光源反射或透射的纸幅进行逐行扫描,并实时将所捕获图像转化为电信号传输至计算机工作站。计算机工作站运用图像处理算法对纸幅图像进行处理,分析出各种纸病的图像特征信息,以多种形式输出,满足用户不同需求。
在实际应用中,多个VCXG-15M.I工业相机组成线阵,悬挂在纸张上方的桥梁上,以覆盖整个纸张的宽度。为了满足高速动态检测要求,每台相机传感器的全宽只有100 px,以获得高的帧率,如100+ fps.
VCXG-15M.I工业相机会将拍摄的图片拼接在一起。但至关重要的是,所有被拼接的图片必须都是在同一时刻拍摄的。通过PTP精确时间同步协议,就能将所有相机的时间戳进行同步。在图像拼接时,时间戳有助于确定那些同一时间拍摄的图片。将其中的一台相机作为主站,其他的相机都会跟主站进行同步。当然网络中的其他设备也可以作为主站,例如一个时钟。所有的从站相机都可以通过网络进行同步,这样可以避免使用外部触发线缆,降低成本。
图注:在已知缺陷的情况下,造纸企业最终可以对纸卷各部分的质量了如指掌。然后根据这些信息进行相应的裁剪。
另外,由于造纸环境中存在较多的飞絮,如果相机不作防护,一段时间后相机便无法正常工作。所以VCXG-15M.I工业相机采用了具有IP65/67防护等级的相机保护外壳,有效保护相机不受飞絮或者其他过程脏污的干扰。
通过堡盟工业相机,在检测缺陷的同时,同样可以对整个纸张生产过程进行监控。例如,圈纸筒的速度非常快,机器中有任何堵塞都会造成很长的停机时间。而通过过程监控相机,则可以监测机器上的关键部位,识别卷筒上的间隙,以缩短停机时间,并且所拍摄图片可以被保存成视频,以便回放并查看问题的原因。
图注:通过时间戳同步,主站相机获得与光源同步的触发信号,从站相机根据主站相机的时钟,同步自身的触发频率。
图注:一个系统中可以有64台相机
通过堡盟CX.I系列工业相机,不但可以高效地对纸张进行质量控制和精确分类,杜绝次品流向客户和分析缺陷成因,而且可以对生产过程进行监控,大大缩短停机时间,为造纸过程提供了一双双明察秋毫的“慧眼”。
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