[发明专利]用于实时网状物制造监控的方法和系统

说明书

一种网状物制造监控系统，用于在网状物制造过程期间监测在移动方向(MD)上运输的网状物(1)的特性，该系统包括：a)辐射源(2，2’)，用于照射所述网状物上的第一点(21)；b)可调谐的第一检测器(31)，用于捕获在信号波长带内的从所述第一点发出的信号辐射；所述信号波长带可调整为至少第一波长带和第二波长带中的一个波长带；c)第二检测器(32)，用于捕获在参考波长带内的从所述第一点发出的参考辐射；d)控制装置(4)，用于交替地将信号波长带调谐到第一波长带和第二波长带，并同时测量两个波长带处的信号。

技术领域

本发明属于网状物制造领域。具体地，本发明涉及根据独立专利权利要求的基于透射、反射和/或吸收测量的用于实时网状物制造监控的系统和方法。

背景技术

网状物制造通常是指可弯曲的、灵活的和/或柔软的材料制成的长薄片的生产和/或加工，特别是通常称为网状物的纸、纸板、纺织品、塑料膜、(薄片)金属、以及有时是金属丝。在生产或加工期间，网状物通常沿移动方向通过滚轴运输。在加工阶段之间，网状物可以作为卷(也称为捆、包和筒)来储存和运输。网状物制造的最终结果通常包括通过切割或在垂直于移动方向的交叉方向上分离而与网状物分离的薄片。使用网状物而不是薄片的一个主要原因是经济性的问题。连续的网状物通常可以比薄片以更快的速度生产和/或加工，而不存在薄片的生产和/或加工固有的起止问题。

在网状物制造过程中，网状物由设备(本文可互换地称为检测器或传感器)监测，其反馈信息用于控制制造。手动或自动过程控制系统可以使用该信息。在高湿度、肮脏、炎热和/或潮湿的环境中工作时，过程控制系统中使用的传感器需要精确测量快速移动、摆动网状物的特性。这种传感器通常安装在测量平台上，当过程网状物在机器方向(MD)上相对快速地移动时，该测量平台在横向机器方向(CD)上扫描传感器。

一个具体的挑战在于，对移动纸张过程的涂布重量和湿度的全宽度薄片测量，以及基于相应的测量结果对对应的网状物制造过程(特别包括速度、执行器、涂布叶片等)的控制。可以以多种方式测量该涂布重量，这些方式包括：

1)使用基重和湿度传感器来测量涂布后的基片的下游和上游，以测量涂布后的薄片。然后干重差(基重减水重)可以用于测量总涂布。

2)使用x射线传感器上下游测量无机材料涂布的过程。

3)使用红外光谱法确定涂布的相关参数。

为了减少机器中的传感器的数量和扫描器的数量，红外线是最有利的技术。也有利于测量施加到上下表面的涂布。

红外光谱传感器是这种控制系统的常用监测设备。这些传感器测量红外辐射在特定波长带的吸收，从而指示特定特性的存在和/或大小。传感器可以测量的特定特征包括诸如水、聚合物、涂层矿物质、纤维素和网状物的其他成分的特性。常见的应用是在制造期间测量移动纸张网状物中水和重量的分数(百分比湿度)。

红外光谱传感器测量利用了水和网状物的其他成分在近红外区域(通常为0.75μm至10.0μm)中对不同波长带的不同吸收。过程控制器将一个或多个参考波长处的红外能量的透射和/或反射的测量结果与一个或多个吸收波长处的透射和/或反射的测量结果进行比较。通常，通过尽可能多的网状物成分针对相对较低的吸收系数来选择参考波长，而针对相对较高的吸收系数来选择吸收波长。多个不同的波长测量结果可以用于确定和/或拒绝其它干扰参数，诸如由于光散射而通过网状物的平均光路长度。

红外辐射传感器，诸如硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)或砷化铟镓(InGaAs)传感器，通常在多个光谱带测量红外能量，使所有测量同时进行，测量结果代表移动的过程网状物的同一区域。同时测量通常需要多个空间分离的传感器，每个传感器检测感兴趣的光谱带中的一个光谱带处的红外能量。由于影响各种红外波长的网状物的特性可以在网状物上的短距离上变化，因此呈现给传感器的网状物区域中的任何差异都可能导致测量误差。简单地将各个传感器彼此接近地放置通常不足以满足精度要求。来自这些传感器的信号可以数学地被组合以产生感兴趣的测量结果。