引言

    造纸业的竞争越来越激烈的现在，吨纸利润率越来越低，原料成本越来越高。提高产量，降低人力成本成为各造纸厂家生存的一个很重要的因素。为此，自动化程度高的高速纸机就越来越被接受。当然，这就要求配置各种高性能的实时的控制和测量系统。

    纸病检测系统（WIS）是在线纸病检测系统，它能实时有效的监测运行中的纸幅上各种纸病，以便于操作人员能及时反应，迅速的找到导致纸病的原因。从而降低了损纸率，提高成品率，减少操作人员的工作量。

工艺要求

    某纸机设计车速450m/min,幅宽3425mm，生产定量10g/m2-30g/m2不等的超薄型的低定量特种纸。设计时要求一套在线纸病检测系统来实时监测运行中纸幅的纸病，对该系统的要求如下：

   1.纸种特殊，可能存在较多比较小的纸病，但这些纸病也必须在监控之中；
   2.为了减少人力成本，操作人员数量有限，且大多时间处在总控室中，但纸病产生时，要快速的提醒操作人员，必须有声光报警提示功能；
   3.为了下一工序人员能直观的掌握卷筒中纸病纵向位置，需要对某些纸病的位置做以标识；
   4.考虑分切要求，在分切时每一卷筒一分为二，以便分切人员能直观掌握纸病纵向位置，需要以纸幅的中间线为准，靠传动侧的纸病在传动侧标识，靠操作侧的纸病在操作侧标识。
   5.不同类型的纸病使用不同的颜色标识。

系统结构

图1系统结构图

    如图1所示，该系统是由CCD相机、机架、光源、纸病标识设备、报警单元、编码器、相机处理器、IO卡以及基于Windows系统服务器组成。

硬件组成

1.机架

    机架是由高速成像相机、可以升降的光源支架组成。工作示意图如图2

图2相机工作示意图

    6个相机以横向方向一致排开，对准纸页下发光光源，时刻扫描以纵向方向穿过的纸页，并同时把拍摄的成像数据通过光纤传输到位于机柜室中的控制柜（CSU）。
    在相机正式投入之前需要对相机进行成像校准。这包括对准和聚焦两步，这两步均可以通过服务器上的应用平台来观察。如图3、4

图3对准信号

图4 纸边聚焦图

2.图像信息处理单元（CSU）

    CSU是图像处理的核心部分，是由处理卡，网卡、CPU卡等组成。它通过光纤接受来自相机的信息，并进行处理，再通过以太网把图像数据传送给服务器。

3.报警单元

    根据需要，Honeywell提供了两套声光报警单元来对操作人员进行纸病提醒功能，一套安装在相机架上，一套安装在控制室里，当纸病出现时，通过多色声光报警功能来提醒操作人员有纸病出现，以便第一时间找到产生纸病的原因。我们可以在纸病定义平台上来定义不同纸病对应不同的报警色。

4.编码器

    为了精确的测量纸幅运行速度，准确定位纸病的位置，我们采用4096PPR高精度编码器。

5.纸病标识设备（color marker）

    纸病标识设备的功能是：当定义的纸病出现时，该设备立马在对应的位置的纸边进行颜料标识或打码标识，以方便下一道工序的人员处理纸病。
    颜料标志是对纸病出现的地方喷上颜色，不同的纸病可以盆不同的颜色，具体几种颜色，可以根据需要来选择或定义。这种标识的方法可以直观的看到纸病出现的位置。
    打码标志是对纸病出现的地方打上不同的编码，在复卷或分切时，安装在复卷或分切机上的解码器会自动的读出纸病，便于操作人员或机器自动来处理由纸病的纸幅。
    结合实际，本套系统选择三种颜料标识的方法。其结构图如下