集成式美卓过程质量视觉系统—纸病检测和断纸分析系统，为 Smur_t Kappa 的鲁尔蒙德工厂提供更加清晰的纸病图像。其主要优势在于摄像头自动清理 — 无需操作员手动清洁。通过追踪故障和断纸的源头，PM1的无效时间得以大幅度降低，问题得到更加精确地确定。
        一旦能找到问题，解决起来就简单多了。造纸商在试图找出纸张缺陷和断纸的原因时这句话显得尤其有道理。清晰地认识问题的本源是非常重要的第一步。找到问题之后，确定和解决问题就变得容易多了。
        造纸机纸病检测和断纸监控系统能起到非常重要的作用，可以提供详尽、同步、可视的的纸病图像和断纸事件。如果摄像头和照明灯都保持干净，那么生产过程将正常运行。但是纸幅清晰的图像能在肮脏、纸浆飞溅的造纸环境中保持多久，尤其是纸病众多和断纸频现的湿部？很多情况下，持续的时间并不长。如果操作员需要频繁清理摄像头镜头和照明灯，那么整个系统就会处于失修状态，机器操作员将陷入困窘或漠不关心的状态中，而忽略这种问题。
        1 更少的断纸，更明晰的原因
        由于图像质量会逐渐或有时候快速劣化，很多造纸商对此都感到头疼，包括荷兰 Smur_t Kappa 鲁尔蒙德造纸工厂的员工。工厂决定给 PM1 配制集成式纸病检测和断纸分析系统。持续保持纸幅摄像头和照明灯清洁，无需操作员介入是系统要求的首要目标。4950毫米修剪机可生产中克重的箱纸板。
        运营经理 Wouter Lap 表示：“你可以拥有最佳的系统，但是如果图像不清晰，这个系统将没有用处。”通过安装带摄像头镜头和照明灯盖片自动清理装置的美卓过程与质量监视（美卓 PQV）系统，工厂能完全实现生产目标。图像质量保持稳定，2011 年 2 月系统启用后投资回报好于预期。
        Lap 说：“我们的断纸数量大幅度降低。与安装前10个月相比，安装系统后 10 个月，我们的断纸总数降低了37%。将这个结果仅仅归功于摄像头系统并不公平，但是我相信改善的很大一部分来自于 WIS/WBA 系统的间接帮助。没有摄像头我们将无法实现同样的结果。”
        系统帮助他们更好地确定未知的问题。他补充说：“在安装之前，大约 26% 的断纸原因未明。安装之后，这个数字下降了一半，锐减到14%。同样，判定（断纸原因）的可靠性也获得了改善。” (见图 1)

        图 1 纸幅断纸摄像头和集成式 LED 照明源安装在普通的外壳内，外壳配置有一个喷水冲洗和雨刷器。

        2 维持图像质量
        作为工厂供应商评估过程的一部分，带集成式冲洗和雨刷设备的美卓过程摄像头外壳在3号机上进行了试用，PM3 本身就自带一套摄像头系统。那么，原来的这套系统摄像头就被安装在了美卓PQV 外壳中。过程控制工程师 Bart Stienen报告：“我们没有发现图像质量有任何下降。这个位置的确非常脏，且条件严酷。” 此外，来自 Smur_t Kappa 一个德国工厂的上一代 PQV 系统也证实了无需操作员介入，摄像头也能保持清洁，图像质量也能得到保障。而且，工厂员工也认同使用水进行冲洗比其他设计中使用的压缩空气要便宜很多。优良的图像质量也可以通过选择PQV系统中的数字摄像头得到保证。数字化图像信号不会受到模拟摄像头会遇到的电子干扰和图像歪曲的影响。
        3 集成式系统
        鲁尔蒙德工厂此次购买集成式纸幅检测（WIS）和断纸分析（WBA）系统尚属首次。Stienen 指出：“使用来自一个供应商的一套系统，集成效率更高。如果你有两个独立的系统，同步（卷纸机纸幅检测摄像头和上游断纸摄像头）则会是个很大的问题。在单一系统中CONTROL ENGINEERING China版权所有，摄像头则能够保持彼此联系。这一解决方案现已通过验证。”
        断纸摄像头和纸病检测摄像头使用相同的数字阵列传感装置和相同脉冲LED照明源。借助此高速脉冲和图像捕捉能力，故障图像即使在高速纸幅速度下也能不加歪曲的显示出来。（系统检测到断纸或其他数字事件后，能捕捉和固定住同步图像，让操作员能查看导致故障或纸张断纸的事件顺序，确定根本原因。在1号机上，一个来自网子清洗系统的数字量输入信号可显示出生产过程是否产生了有问题的碎片，以及清理是否有效。
        1号机上的系统包括真空引纸器上的数字化断纸摄像头、第二压榨和施胶机 — 位于传动侧和操作侧。单个摄像头就能监控卷纸机。这些摄像头和集成式 LED 照明源安装在普通的外壳内，外壳配置喷水冲洗和雨刷器。除了卷纸机摄像头之外的所有摄像头都配备有冲洗和擦拭装置www.cechina.cn，该装置使用去离子水 — 与锅炉进水相同。湿部的冲洗循环时间间隔为 5 分钟，干部的间隔为15分钟。冲洗和擦拭效率极高，甚至摄像头都无需触碰。驱动侧进料位置的一个摄像头位于极端肮脏和狭窄的地方，操作员唯恐避之。尽管如此，灯源和镜头上的盖子却依然保持干净（见图2、图3和图4）。

       图 2 喷水头使用去离子水，与锅炉的进水相同。

        图 3 冲洗和擦拭循环湿部为 5 分钟，干部为 15 分钟。

        轴式卷纸机前方的 WIS 梁上有 4 个摄像头，这些摄像头涵盖整个纸幅CONTROL ENGINEERING China版权所有，能提供足够高的分辨率，用以检测出最小尺寸的缺陷。这个梁上能方便地装上更多摄像头，以满足未来更高的分辨率要求。梁单面配置摄像头，光源相互紧邻，位于纸张的上侧。这种反射式测量装置能解决纸张上表面的缺陷，对工厂来说非常重要。

        图 4 驱动侧进料位置的一个摄像头位于极端肮脏的地方，操作员唯恐避之。尽管如此，灯源和镜头上的盖子却依然保持干净。

        在试运行过程中，故障的类别通过在线类神经网络图像分析软件确定，来自芬兰的美卓员工则负责对软件进行远程操作。这个软件能确定纸病或一组纸病的形状、对比和结构质量类型。在造纸商的帮助下，我们使用常用精准的造纸术语对这些故障进行分类。在这项服务的帮助下，客户不再需要学习图像分析的详情，只需查看普通故障的定义即可。故障分类库可随时间增长（见图 5）。

        图 5 轴式卷纸机前方的 WIS 梁上有 4 个摄像头，这些摄像头涵盖整个纸幅CONTROL ENGINEERING China版权所有，能提供足够高的分辨率，用以检测出最小尺寸的缺陷。这个梁单面有摄像头，光源相互紧邻，位于纸张的上侧。

        4 重量下降，断纸减少： 效果显著！
        对于造纸商来说www.cechina.cn，系统的故障检测能力作为新型工具，可解决顽固的或重复出现的问题CONTROL ENGINEERING China版权所有，有时候问题的起因无法预料。诊断不是基于猜测，而是基于事实。PM1 和 PM2 的生产主管 Frans Jetten 说：“在第一天我们就发现了切边水针存在问题。而在使用该系统前，我们从来没有遇到过。在安装系统之前，我们认为污渍来自于干燥部，但后来我们发现污渍来自湍流分配器和流浆箱箱之间。”调整分配器气垫上的冲洗顺序可控制纤维凝集问题。
        这套集成式系统也能缩短操作员的学习曲线。“操作员方面的改进缩短了操作时间，让机器运行变得更有效率。我们很开心能获得成果之一是，以往我们的机器会出现重复性断纸，而现在不会了，因为问题从一开始就得到了解决。”Jetten 表示（见图 6）。

        图 6 Frans Jetten（左）和机器操作员 Hans van Rosmalen。这套集成式系统也能缩短操作员的学习曲线。

        断纸损失时间的减少同时，纸机能生产出的纸的定量也相对减少。“很多更高定量的纸都转到了PM3生产。现在，PM1 的平均纸张定量更轻，同时断纸损失时间也下降了。效果惊人!”Jetten 表示。
        纸病检测能力也帮助工厂减少了下游完成工段问题，让客户感到满意。这些客户主要是 Smur_t Kappa 的纸箱工厂。Jetten 说：“现在，我们能够对发货提供 100% 检查。新系统可以让他们对正在形成的问题快速做出反应。如果你先消除小问题，那么通常就会避免发生大问题。如果问题出现，系统数据库中会记录带卷纸机编号的故障，这样我们就可以追溯客户投诉的来源。Lap表示这种对故障的关注已经产生了一些积极的效果。他介绍：“客户投诉实现了大幅降低。” （见图 7）

        图 7 从左至右： Frans Jetten、Bart Stienen 和 Wouter Lap。