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          1. 用于對施加杆進行監測的系統和方法與流程

            文檔序號:19288019發布日期:2019-11-30 00:50
            用于對施加杆進行監測的系統和方法與流程

            本申請是申請日爲2016年6月7日、申請號爲201680032736.4、發明名稱爲“用于對施加杆進行監測的系統和方法”的發明專利申請的分案申請。

            相關申請

            本申請涉及與本申請同時提交的名稱爲“monitoringapplicatorrods(監測施加杆)”(代理人案卷編號:tec-064888)的美國專利申請序列號:14/735716、與本申請同時提交的名稱爲“monitoringmachinewiresandfelts(監測機器網幅和毛氈)”(代理人案卷編號:tec-064269)的美國專利申請序列號:14/735947、與本申請同時提交的名稱爲“monitoringupstreammachinewiresandfelts(監測上遊機器網幅和毛氈)”(代理人案卷編號:tec-064731)的美國專利申請序列號:14/735655、與本申請同時提交的名稱爲“count-basedmonitoringmachinewiresandfelts(基于計數的監測機器網幅和毛氈)”(代理人案卷編號:tec-064732)的美國專利申請序列號:14/735892、以及與本申請同時提交的名稱爲“monitoringoscillatingcomponents(監測振蕩部件)”(代理人案卷編號:tec-064271)的美國專利申請序列號:14/736010,通過引證將這些申請的公開全部結合在本文中。

            本發明總體而言涉及造紙,更具體而言,涉及在造紙過程中監測一個或多個部件。



            背景技術:

            在很多連續加工行業中都使用壓輥,這些行業包括例如造紙、煉鋼、塑料壓延和打印。在造紙的過程中,需要許多階段將流漿箱原料轉化成紙。初始階段是將流漿箱原料(通常稱爲“白水”)沉積在造紙機成型織物(通常稱爲“網幅”)上。沉積之後,一部分白水流動通過成型織物網幅的孔隙而在成型織物網幅上留下液體和纖維的混合物。這種混合物在行業內被稱爲“料幅”,可以通過設備對這種混合物進行處理,該設備進一步減少最終産品的內含水分的量。所述織物網幅連續地支撐纖維料幅並且將該纖維料幅傳送至被稱爲毛氈的另一個織物,該毛氈使該纖維料幅行進通過各種脫水設備,這些脫水設備有效地從所述料幅除去所希望的量的液體。水被從料幅壓榨到濕毛氈中,然後可以在濕毛氈經過抽吸箱時移除。幹毛氈也可以用來支撐纖維料幅通過蒸汽幹燥機。

            多個脫水階段中的一個階段是通過使所述料幅經過一對或者更多對的旋轉輥來實現的,這些旋轉輥形成其一個或者一系列的壓區型壓榨機,在這個過程中,液體通過所述旋轉輥正在施加的壓力而從所述料幅中排出。在所述料幅和毛氈上施加力時,這些輥將導致一些液體被從纖維料幅中擠壓到毛氈中。所述料幅然後可以前進到其它壓榨機或者幹燥設備,這些壓榨機或幹燥設備進一步降低所述料幅中的水分的量。“壓區區域”是兩個相鄰的輥之間的紙幅通過的接觸區域。

            各種網幅和料幅的狀態會導致從料幅去除的液體和其它材料的量發生變化,這轉而會改變在壓區區域中施加至料幅的夾持壓力的量。造紙過程中的其它部件諸如施膠站、塗布站、刮槳刀片和擺動式噴淋器都會影響料幅的特性。軸向沿著輥的均勻壓區壓力在造紙中是有益的,並且有助于水分含量、厚度、片材強度和表面外觀。例如,壓區壓力缺乏均勻性經常會導致紙張質量較差。因而,需要監測造紙過程的各種部件並且說明它們對一個或多個壓區區域處的夾持壓力的潛在影響。



            技術實現要素:

            根據本發明的一個方面,一種與感測輥相關聯的用于收集輥數據的系統包括位于所述感測輥的軸向間隔開的位置處的多個傳感器,其中在所述感測輥的每圈旋轉期間每個傳感器進入所述感測輥和旋轉部件之間的第一壓區的區域。該系統還包括施加站,該施加站包括旋轉軸線基本平行于所述感測輥的旋轉軸線並與所述感測輥形成第二壓區的旋轉施加杆,其中在所述感測輥的每圈旋轉期間每個傳感器進入所述感測輥和所述施加杆之間的所述第二壓區的區域。另外,每個傳感器在進入所述第二壓區的區域時産生相應的傳感器信號,並且所述系統包括用于産生與所述施加杆的每圈旋轉相關聯的周期性發生的起始基准的結構。處理器接收所述周期性發生的起始基准和每個傳感器移動經過所述第二壓區時由每個傳感器産生的所述相應的傳感器信號,並且在接收到所述相應的傳感器信號時,所述處理器操作以:a)確定所述多個傳感器中的産生所述相應的傳感器信號的具體一個傳感器;b)根據在所述相應的傳感器信號産生之時和最近的起始基准之間發生的值,識別多個跟蹤節段中的一個跟蹤節段,其中所述多個跟蹤節段中的每個跟蹤節段分別與不同的值相關聯;以及c)存儲所述相應的傳感器信號以將該相應的傳感器信號與所識別的一個跟蹤節段相關聯。

            所述施加杆的用途是在橫向方向上向施加輥(該施加輥可以包括感測輥)提供均勻塗層,以在第一壓區中擠壓時傳送至料幅。根據塗層的粘性和終端産品,有時既使用帶有凹槽的杆,也使用光滑杆。帶有凹槽的杆具有交替的脊部和谷部,其中每個脊部的外表面與施加輥接觸,以便通過所述施加輥和所述施加杆之間的開口區域或谷部計量正確的塗布量。因此,帶有凹槽的杆的壓力可以由感測輥(當限定該施加杆時)從該接觸直接測量。在某些情況下,在一個或多個脊部與施加輥之間可能存在薄膜或塗層。然而,所感測到的壓力可以被認爲是直接測量的施加杆的壓力。光滑杆也可以具有在朝向感測輥的方向上施加的壓力。然而,在光滑杆和施加輥之間應該總是存在一層塗層。因而,感測輥只能檢測到通過塗層從光滑杆傳遞來的液壓力。這些杆沿著它們的橫向(cd)軸線由多個保持件保持,對于帶有凹槽的杆和光滑杆來說,都可以調節這些保持件以橫跨cd保持壓力。

            帶有凹槽的杆通常用于施加澱粉,並且將這種設備稱爲施膠擠壓機或擠壓杆。光滑杆通常用于塗布,並且將這種設備稱爲杆塗布機或塗布杆。這兩種類型的杆都可以以與施加輥不同的表面速度旋轉。

            根據本發明的一個方面,所述旋轉部件包括配對輥,料幅從上遊方向經過所述第一壓區行進到下遊方向,並且每個傳感器在進入第一壓區的區域時産生相應的傳感器信號。根據不同方面,每個傳感器在進入第二壓區的區域時産生相應的傳感器信號。

            根據本發明的相關方面,所述相應的傳感器信號中的每個傳感器信號包括壓力值。根據本發明的其它方面,所述施加杆包括施膠擠壓杆或塗布杆。

            在本發明的相關方面中,所述處理器接收在所述感測輥的每圈旋轉期間所述多個傳感器中的每個傳感器的相應的傳感器信號,並且在所述感測輥的多圈旋轉期間發生多個所述相應的傳感器信號。對于多個所述相應的傳感器信號中的每一個傳感器信號,所述處理器識別相關聯的施加杆軸向節段及其確定的一個跟蹤節段。

            在又一個相關方面中,所述施加杆包括具有相應的索引值:1,2,···,n的n個軸向節段;施加杆旋轉周期包括具有相應的索引值:1,2,···,m的m個跟蹤節段,從而有(n×m)個唯一排列,這些唯一排列能通過包括相應的軸向節段索引值和相應的跟蹤節段索引值的二元組來識別。可以將相應的平均壓力值與(n×m)個唯一排列中的每個排列相關聯,所述相應的平均壓力值中的每個都基于之前收集的與所述第二壓區有關的壓力讀數。

            在本發明的另一個相關方面中,與所述施加杆相關聯的所述多個跟蹤節段包括如下之一:a)位于所述施加杆上的多個圓周節段;或b)所述施加杆的周期的多個時間節段。

            根據本發明的另一個方面,一種與感測輥相關聯的用于收集輥數據的方法包括提供位于所述感測輥的軸向間隔開的位置處的多個傳感器,其中在所述感測輥的每圈旋轉期間每個傳感器進入所述感測輥和旋轉部件之間的第一壓區的區域。該方法還包括提供施加站,該施加站具有旋轉軸線基本平行于所述感測輥的旋轉軸線的旋轉施加杆,該旋轉施加杆與所述感測輥形成第二壓區,從而在所述感測輥的每圈旋轉期間每個傳感器進入所述第二壓區的區域,其中每個傳感器在進入所述第二壓區的區域時産生相應的傳感器信號。該方法還包括産生與所述施加杆的每圈旋轉相關聯的周期性發生的起始基准;和接收所述周期性發生的起始基准和每個傳感器産生的所述相應的傳感器信號。在接收到所述相應的傳感器信號時:a)確定所述多個傳感器中的産生所述相應的傳感器信號的具體一個傳感器;b)根據在所述相應的傳感器信號産生之時和最近的起始基准之間發生的值,識別多個跟蹤節段中的一個跟蹤節段,其中所述多個跟蹤節段中的每個跟蹤節段分別與不同的值相關聯;以及c)存儲所述相應的傳感器信號以將該相應的傳感器信號與所識別的一個跟蹤節段相關聯。

            附圖說明

            盡管說明書以具體指出並清楚地要求保護本發明的權利要求書作出結論,但是認爲從如下結合附圖所做的詳細描述將更好地理解本發明,在附圖中,相同的附圖標記標識相同的元件。

            圖1是根據本發明的原理的壓區型壓榨機的示意性端視圖,示出了被夾持在壓輥之間的料幅的形成,該壓區型壓榨機的壓區寬度由字母“nw”表示。

            圖2是根據本發明的原理的感測輥的側面正視圖,示出了放置一行傳感器。

            圖3圖示出了根據本發明的原理的在感測輥的每圈旋轉中感測輥和配對輥的旋轉如何能夠改變與傳感器一致地進入壓區區域的配對輥的圓周節段。

            圖4a和圖4b圖示出了根據本發明的原理的從傳感器收集x傳感器讀數將如何與配對輥的不同圓周節段相關聯的表。

            圖5是示出了根據本發明的原理的具體監測系統和紙張處理生産線的基本架構的示意圖。

            圖6、7和8描繪了根據本發明的原理的能夠針對配對輥的各種軸向節段和圓周節段計算的不同值的矩陣。

            圖9a圖示出了根據本發明的原理的示例性造紙過程或系統構造,其中各種圓圈中的每個圓圈代表有助于推進材料料幅通過該系統或過程的旋轉部件(例如,輥、毛氈等)。

            圖9b圖示出了根據本發明的原理的施加站。

            圖9c和圖10圖示了關于圖9b的施加站的細節。

            圖11a1至圖12b示出了根據本發明的原理的模擬數據組,該數據組代表以與施加杆的旋轉周期時間同步的方式收集和平均多個不同軸向位置處的不同壓區處的壓力讀數。

            圖13是根據本發明的原理的時間同步數據的示例性方法的流程圖。

            具體實施方式

            在優選實施方式的如下詳細描述中,對形成該描述的一部分的附圖進行參照,在這些附圖中以例示方式而不是限制方式示出了可以實踐本發明的具體優選實施方式。將理解,在不脫離本發明的精神和範圍的情況下可以利用其它實施方式並且進行修改。

            本申請涉及如下申請中的每個申請:2014年5月2日提交的名稱爲“methodandsystemassociatedwithasensingrollandamatingrollforcollectingrolldata(與感測輥和配對輥相關聯的用于收集輥數據的方法和系統)”的美國專利申請序列號14/268,672、2014年5月2日提交的名稱爲“methodandsystemassociatedwithasensingrollandamatingrollforcollectingdataincludingfirstandsecondsensorarrays(包括第一和第二傳感器陣列的與感測輥和配對輥關聯的用于收集輥數據的方法和系統)”的美國專利申請序列號14/268,706、以及2014年5月2日提交的名稱爲“methodandsystemassociatedwithasensingrollincludingpluralitiesofsensorsandamatingrollforcollectingrolldata(與包括多個傳感器的感測輥和用于收集輥數據的配對輥相關聯的方法和系統)”的美國專利申請序列號14/268,737,通過引證將這些申請的公開全部結合在本文中。

            如圖1中所示,感測輥10和配對輥11限定壓區12,該壓區12接收纖維料幅16諸如紙幅以向料幅16施加壓力。可以預見的是,在一些情況下,連續的帶狀毛氈可以支撐該料幅,從而該毛氈和料幅進入壓區12內。感測輥10包括內部基礎輥20和外部輥包覆物22。如圖2中所示,一組24傳感器26至少部分地布置在輥包覆物22中。該組24傳感器26可以沿著圍繞輥10的整個長度以單個回轉而盤旋的線布置以限定螺旋形圖案,這種螺旋狀圖案是用于輥包覆物的一般傳感器幾何布置。然而,該螺旋形圖案僅僅是一個示例,可以預見其中至少一個傳感器布置在沿著圓周的任意位置的每個軸向位置(要在該位置處收集數據)的任何布置。每個傳感器26能夠例如測量當該傳感器進入輥10和11之間的壓區12的區域時施加在該傳感器上的壓力。具體而言,一組24傳感器26可以例如在沿著感測輥10的不同軸向位置或節段處定位在感測輥10中,其中這些軸向節段優選具有相等尺寸。在圖示的實施方式中,有十四個軸向節段,在圖2中標記爲1至14,每個節段中都具有位于其中的一個傳感器26。還可以預見到,一組24傳感器26可以被線性地布置,從而限定一行傳感器,也就是說,所有傳感器都駐留在相同的圓周位置。本領域技術人員將容易地認識到,也可以設置多于十四個或少于十四個的軸向節段,同時在感測輥上定位對應相等數量的軸向間隔開的傳感器。而且,在如下描述中,可以將每個傳感器26稱爲例如壓力傳感器,但是也可以預見其它類型的傳感器,諸如例如溫度傳感器。

            因爲在造紙過程中具有均勻壓區壓力是有利的,所以正確地計算並顯示壓區壓力曲線也是有益的,這是因爲基于不精確計算的壓區壓力曲線對旋轉輥進行的任何修正或調整都一定會加劇任何操作問題。有三個主要變化性測量。壓區壓力曲線具有可被稱爲橫向變化性的變化性,這是因爲該變化性是橫跨壓區的每個橫向方向位置的平均壓力的變化性。另一種類型的變化性代表在單行傳感器中的每個位置處的高速測量的變化性。該變化性代表造紙過程中的其它設備的變化性,包括配對輥即被夾持至感測輥的輥的旋轉變化性。壓區曲線中的第三變化性包括位于輥的每個橫向位置處的下面討論的多個傳感器的變化性。該變化性代表感測輥在其旋轉通過其多個感測位置時的“旋轉變化性”,並且並且不能被檢測到,除非每個位置都使用多個傳感器。

            在包覆輥中嵌入單組傳感器的一個好處是測量實時壓力曲線並且(使用例如內部液壓缸)來調整載荷壓力和輥凸度或輥曲率以實現平坦壓力曲線。作爲單組傳感器的替換方案,在感測輥上可以包括兩個群組或陣列的傳感器,如在更早參照的美國專利申請序列號14/268,706中更充分地描述的那樣,通過引證將該申請完全結合在本文中。感測輥可以例如被分成14個軸向節段。第一和第二群組的傳感器分別至少部分地布置在輥包覆部中。第一群組傳感器中的每個傳感器位于感測輥的14個軸向節段中的一個軸向節段中。同樣,第二群組傳感器中的每個傳感器位于感測輥的14個軸向節段中的一個節段中。第一群組傳感器中的每個傳感器具有來自于第二群組的、位于感測輥的相同軸向節段中的對應傳感器。第一群組傳感器可以沿著圍繞輥的整個長度以單圈盤繞的線布置以限定螺旋形圖案。以類似方式,第二群組傳感器可以沿著圍繞輥的整個長度以單圈盤繞的線布置以限定螺旋形圖案。第一和第二群組傳感器可以彼此分開180度。每個傳感器測量其進入壓區的區域時施加在該傳感器上的壓力。可以預見,第一和第二群組傳感器可以線性地布置,從而限定間隔開近似180度的第一和第二行傳感器。還可以想到各種另選構造的群組傳感器。例如,可以將群組傳感器螺旋形地布置成行,該行圍繞輥的整個長度成兩圈螺旋。

            典型地,感測輥10和配對輥11的尺寸不同,即它們在徑向上和圓周上具有不同尺寸。每個輥可以在整個軸向維度上在圓周上具有尺寸變化。此外,當輥旋轉時,從中心軸線到外表面的距離(徑向尺寸)對于位于相同旋轉角處的每個軸向位置來說都可能變化,即使對于每個軸向位置來說圓周尺寸相同也可能這樣。

            例如,這些輥周期性地研磨,其結果是在直徑方向與制造規格發生小的任意變化。此外,一個或多個輥可能發生滑移,這導致感測輥表面以與配對輥表面不同的速度行進。因此,兩個輥具有精確相同的旋轉周期或具有精確一致的周期十分罕見。

            因而,當感測輥10和配對輥11相對于彼此行進多圈時,具體傳感器26不會總是與配對輥11的、在之前旋轉中與該具體傳感器26一起進入壓區12的區域中的圓周部分相同的圓周部分一起進入所述壓區12的區域。可以利用該行爲來産生與配對輥11的表面對應的數據圖。不同的平均壓力矩陣(每個都是在不同的時間段收集和構建的)可以彼此進行比較以調查它們從彼此變化多少。不同數據圖之間的變化性可以表示配對輥11的可能問題,諸如輥表面的不規則性、軸承磨損和輥撓曲。傳感器數據的變化性分析還可以表示上遊或下遊處理處理設備例如上遊輥、上遊成型網幅、上遊毛氈、上遊塗布站或下遊輥的可能問題。

            感測輥10和配對輥11都可以被分成14個軸向節段。感測輥10上的所有軸向節段都可以具有相同長度,或者可以具有不同長度,並且配對輥11上的所有軸向節段也可以具有相同長度,或者可以具有不同長度。在圖示實施方式中,假定感測輥10上的所有軸向節段都具有相同長度,並且配對輥11上的所有軸向節段都具有相同長度。感測輥10上的軸向節段可以與配對輥11上的軸向節段對准。此外,配對輥11可以被分成各個圓周節段,諸如例如,22個圓周節段,所有節段都具有基本相同尺寸。

            圖3圖示出了在感測輥10的每圈旋轉中,感測輥10和配對輥11的旋轉如何能夠改變與傳感器一致地進入壓區區域的配對輥11的圓周節段。圖3是作爲來自于感測輥10的1到23的一系列位置快照提供的,這些位置快照還對應于感測輥10的22圈旋轉和配對輥11的23圈旋轉。圖3的最左側部分示出了開始位置(即,在該位置收集第一傳感器讀數),而最右側部分代表在收集第一傳感器讀數之後感測輥10的22圈旋轉之後兩個輥10和11的位置。在該開始位置,配對輥11的圓周節段#1與傳感器26a一起位于壓區12的區域中。在該示例中,配對輥11比感測輥10略快地旋轉,從而在從開始位置起的完整一圈之後的第二位置快照處,傳感器26a再次位于壓區12的區域中,但是配對輥11已經旋轉成使得圓周節段#2位于壓區12的區域中。圖3的值僅僅是作爲示例選擇的,以利用具體編號舉例說明本發明的操作原理。根據圖3的示例值,當感測輥已經完成22圈旋轉時,配對輥11已經完成23圈旋轉。因而,在從開始位置起21圈旋轉之後(即,圖3的位置#22),感測輥10的傳感器26a已經能夠收集22個傳感器讀數(假定該傳感器在開始位置收集讀數),並且已經“看到”配對輥11的圓周的所有部分。因此,22個圓周節段可以被選擇爲圓周節段的示例數量。本領域技術人員將認識到,配對輥11可以分成更多個圓周節段,但是這將花費感測輥10的多于22圈的旋轉來從傳感器26a收集數據,該數據對應于不同圓周節段中的每個節段。

            配對輥的周期是感測輥的周期的整數比將比較罕見。因此,在這些輥之間不太可能保持固定不變圖案,並且這將傾斜于使下面討論的跟蹤節段的采樣均等。

            在圖示的實施方式中,因爲該一個傳感器26a與配對輥11的不同圓周節段共同地進入壓區12的區域,所以由于由配對輥11引起的壓力變化,由該一個傳感器26a測量的壓區壓力可能在順序的輥旋轉過程中變化。本發明的方面設想了將來自組24的每個傳感器26的讀數或信號隨著時間進行繪圖,以便察看對于每個傳感器來說壓力讀數或信號如何由于每個傳感器與配對輥11的不同圓周節段共同地進入壓區12的區域而變化。如以上指出的,所繪制的數據可以用來確定配對輥11的可能問題,並且如下面更充分地描述的,除了感測輥10和配對輥11之外,涉及到與上遊或下遊處理設備有關的可能問題,也可以進行數據收集。

            因而,本發明想到了使用傳感器26來測量旋轉變化性,當來自傳感器26的壓力信號或讀數與配對輥位置時間同步時由配對輥11的高速旋轉産生該旋轉變化性。爲了測量旋轉變化性,配對輥11必須對待測量的壓區12中的壓力具有一些影響。對所感測的壓區壓力的主要影響將可能是直接壓靠在感測輥10上的配對輥11的影響。然而,還有可能使傳感器測量與上遊輥同步,所述的上遊輥形成另一個壓區並影響料幅的含水量和厚度,這會影響由感測輥10看到的壓區壓力。此外,由于下遊壓區中的輥(未示出)可能拉動料幅並且致使料幅張力發生變化,還可以將傳感器測量與這些輥同步。將使用感測輥10和配對輥11來舉例說明本發明的原理,然而,所有原理都適用于上遊和下遊的處理設備,諸如上遊輥和下遊輥、上遊塗布站、上遊成型網幅或上遊毛氈。

            繼續圖3的示例,配對輥11可以具有旋轉特性,該旋轉特性例如産生正弦壓力圖案,該正弦壓力圖案爲約8磅每平方英寸(psi)峰值到峰值。在圖4a和4b的圖示示例中,爲了開始,當圓周節段#1位于壓區12的區域中時,該壓力圖案爲0。圖4a和4b圖示出了從傳感器26a收集51個傳感器讀數將如何與配對輥11的不同圓周節段相關聯。左列402爲分配給傳感器讀數的順序號,中間列404代表根據以上描述的正弦圖案的來自于傳感器26a的壓力讀數值。每個壓力讀數值都通過將該值與配對輥11的圓周節段中的、當感測該壓力讀數時位于壓區12的區域中的一個圓周節段相關而與配對輥11的旋轉周期時間同步。

            表征周期性差異的一個方便方式就是使用測量時間節段(例如,在圖示實施方式中爲22個時間節段)方面的差的測量單位。每個時間節段的長度爲配對輥周期除以預定時間節段的數目。如下面討論的,該預定數目的時間節段可以對應于預定數目的配對輥圓周節段。可以將感測輥10的周期描述爲小于/大于配對輥11的周期的x個時間節段。例如,根據圖3,感測輥10可以具有比配對輥11的周期大1.0個配對輥時間節段的周期(同等地,配對輥11可以具有比感測輥的周期小1.0個配對輥時間周節段的周期)。在這樣的示例中,當感測輥10進行一整圈旋轉時,配對輥11將進行比一整圈多1.0個配對輥時間節段的量的旋轉,這是因爲配對輥10具有比感測輥10小的周期。

            如上所述,配對輥周期的22個時間節段可以對應于圍繞配對輥11的22個圓周節段。因而,即使在概念級別將配對輥11的周期分成多個時間節段,該構思也可以對應于配對輥11的物理圓周,其中配對輥周期的各個時間節段也對應于圍繞配對輥11的圓周節段。因而,以“時間節段”單位測量的感測輥10和配對輥11之間的旋轉周期差正好可以被容易地認爲是“圓周節段”單位。在下面描述本發明的至少一些實施方式中,爲了幫助理解本發明的示例實施方式的方面,提供了對“圓周節段”的參照。然而,本領域技術人員將認識到,也可以利用“時間節段”和配對輥周期性,而不脫離本發明的範圍。“圓周節段”和“時間節段”也可以被一般地稱爲“跟蹤節段(或追蹤節段)”,該術語“跟蹤節段”涵蓋與配對輥11和如下描述的其它周期性部件相關的兩種類型的節段。

            如上所述,爲組24的每個傳感器26捕獲類似于圖4a和圖4b的數據。因而,當每個傳感器26到達壓區12的區域並且感測壓力讀數時,位于與該傳感器對應的軸向位置並且位于配對輥11的22個圓周節段中的一個圓周節段處的具體配對輥外表面部分也將位于壓區12中。確定位于壓區12中的配對輥節段可以以各種不同方式完成。一種方式涉及利用每次配對輥11完成一圈時發射的觸發信號對22個配對輥節段中的具體一個進行索引;自從最後觸發信號起的時間段可以用來確定22個節段中的哪個節段(相對于索引節段測量)位于壓區12中。例如,如果觸發信號的每次發射之間的時間爲220ms,則每個時間節段爲10.0ms,這對應于22個配對圓周節段中的一個配對輥圓周節段。在觸發信號之後30ms發生的由位于壓區區域中的傳感器26産生的壓力信號將被分配給時間節段3,這是因爲從發生觸發信號之時到産生該壓力信號之時將有三個10.0ms節段經過例如該壓區區域。

            在圖5中,可以存在處理器903,該處理器903能夠産生實時壓區曲線。另外,處理器903還能夠接收與配對輥11的旋轉有關的觸發信號。如剛剛描述的,配對輥11的一些圓周節段或位置907可以被索引或編碼,從而使得在信號發生器900每次確定配對輥11的節段907完成另一個滿圈旋轉時該信號發生器900都檢測編碼節段907並産生觸發信號901。當配對輥11旋轉成使得圓周位置或節段907與信號發生器900的檢測器部分對准時,則可以將22個圓周節段中的碰巧位于壓區區域中的一個圓周節段任意地標記爲第一圓周節段,從而可以相對于該第一節段對其它圓周節段進行編號。可以將配對輥11的該具體旋轉位置認爲是基准位置。當配對輥11旋轉時,其旋轉位置將相對于該基准位置變化,並且該變化的量確定22個圓周節段中的哪個圓周節段將位于壓區區域中。因而,基于配對輥11相對于該基准位置的旋轉位置,能夠確定當具體傳感器26産生壓力信號時22個圓周節段中的哪個圓周節段位于壓區區域中。因而,圖5示出了用于監測造紙産品質量的一個具體系統的總體架構。圖5的系統包括如上所述的處理器903,該處理器903限定了評估並分析輥11的操作的測量和控制系統。該處理器903包括接收輸入數據、通過計算機指令對該數據進行處理並且産生輸出數據的任何裝置。這樣的處理器可以是手持裝置、膝上型電腦或筆記本式計算機、台式計算機、微計算機、數字信號處理器(dsp)、主機、服務器、其它可編程計算機裝置或它們的任意組合。處理器903還可以使用諸如現場可編程門陣列(fpga)之類的可編程邏輯裝置實現,或者另選地實現爲專用應用集成電路(asic)或類似裝置。處理器903可以計算並顯示在之前收集期結束時計算的實時平均壓力曲線。例如,來自傳感器26的壓力測量值可以從位于感測輥10上的發射器40發送到無線接收器905。然後可以將這些信號傳送到處理器903。可以預見,除了計算實時平均壓力曲線之外,處理器903還可以使用該實時平均壓力曲線來自動地調整凸度和加載機構以實現平坦壓力曲線。凸度和加載機構也可以由操作員利用由實時平均壓力曲線提供的信息來手動調整。

            還有確定配對輥11的位置的其它方式。一種方式是使用高精度轉速計,該轉速計將輥11的旋轉分成多個分區,可能爲440個分區。在該示例中,每個時間節段將爲位于高精度轉速計上的20個位置。在本發明中包括確定配對輥位置的所有方法。

            在有14個軸向布置的傳感器26(其中可以使用從1到14的軸向節段索引值唯一地指代每個傳感器26)並且在配對輥11上有22個圓周節段(或時間節段)(使用從1到22的跟蹤節段索引值唯一地指代每個圓周節段)的示例環境中,有由傳感器號和圓周節段號(或時間節段號)構成的對的308(即,22×14=308)個唯一排列,其中每個排列可由包括相應軸向節段索引值和相應跟蹤節段索引值的二元素組來標識。在圖示的實施方式中,傳感器號還對應于配對輥軸向節段。因此,可以認爲所收集的數據爲如圖6所描述的22×14矩陣。圖6中的每行代表22個配對輥圓周節段(或時間節段)中的一個圓周節段或時間節段,而每列代表14個軸向布置的傳感器26中的一個傳感器,因而每個單元代表可能的308個排列的中一個排列。每列還對應于位于與分配給該列的傳感器26對准並對應的軸向位置處的配對輥外表面部分。每個單元代表傳感器號(或軸向節段號)和具體配對輥圓周節段(或時間節段)的組合。例如,單元100代表將與一壓力讀數有關的值,當傳感器號14(限定組24的1至14個傳感器中的14號傳感器)與位于與傳感器號14對應的軸向位置和配對輥圓周節段號1(或時間節段號1)處的配對輥外表面部分共同地進入壓區12的區域時發生該壓力讀數。因而,矩陣的每個單元代表不同的軸向節段號(例如,1至14)和圓周節段號(例如,1至22)(或時間節段1至22)的所有可能排列組合當中的唯一排列。存儲在具體矩陣元素中的值由此與可能的軸向節段號和圓周節段號(或時間節段)的一個具體排列相關聯。

            圖6的矩陣例如可以爲“計數”矩陣,其中每個單元代表具體傳感器和位于與該傳感器對應的軸向位置和具體配對輥圓周節段處的具體配對輥外表面部分共同地位于壓區12的區域中以獲取壓力讀數值的次數。圖7示出了類似尺寸的矩陣(例如,22×14),但是該矩陣單元中的值與圖6的不同。單元200仍然代表與傳感器號14(或者配對輥11的1至14個軸向節段中的軸向節段14)和圓周節段1有關的值,但是在該示例中,該值爲在感測輥10多圈旋轉過程中由用于該圓周節段的傳感器獲得的壓力讀數(例如,磅/英寸2)的累加總數。因此,傳感器號14每次偶然與配對輥圓周節段號1一起進入壓區12的區域,都將所獲得的壓力讀數值與已經存在于單元200中的內容求和。圖7的矩陣中的308個單元中的每個單元都針對它們各自相關的傳感器和節段以類似方式計算。

            從圖6和圖7的矩陣,可以計算圖8中描繪的平均壓力矩陣。例如,單元100包括與傳感器號14(或配對輥11的軸向節段14)和圓周節段號1相關的壓力讀數的數量,而單元200包括所有這些壓力讀數的總數或總和。因而,將單元200除以單元100爲共同地進入壓區12的區域中的傳感器號和配對輥圓周節段號的具體排列提供平均壓力值。

            結果,圖8的矩陣代表針對每個具體傳感器號和配對輥圓周節段號感測的平均壓力值。收集這種數據的時間長度確定在這種計算中使用多少不同的壓力值。

            在圖4a和圖4b中闡述的數據爲模擬數據。

            來自傳感器26的原始壓力讀數或壓力信號可能受到系統中移動材料料幅16的各種部件的影響。具體地說,圖8的平均壓力矩陣中的平均值與和配對輥11同步的變化性有關。然而,還可能有與配對輥11不同步的其它變化性分量,例如圖2中所示的橫向方向(cd)上的變化性。通過針對平均壓力矩陣的每列計算平均值來捕獲該cd變化性的一個測量。因而,圖8的平均壓力矩陣還可以包括代表列平均值的行302。14列中的每列都可以具有能夠被一起平均以針對該列計算平均值的22個單元。單元304爲平均壓力矩陣的第二列的22個單元中的平均值。

            填充圖6、7、8的矩陣的壓力讀數的各個收集期可能由于與感測輥10通信的數據獲取系統的數據緩沖器和電池壽命限制而太短以致于不能構建健壯且完整的矩陣。在這種情況下,通過在開始新的收集期時不將矩陣(即,計數和和矩陣)歸零或者通過將以事後分析(posthoc)方式收集的單獨矩陣組合來組合連續的收集期。因而,只要配對輥的同步得以保持,就可以停止並重新開始收集,而不會丟失數據保真度。具體而言,將被時間間隙分開的多個收集期組合對于幫助構成這些矩陣來說可能是有益的。例如,如果兩個輥之間的周期差更接近于2.001個而不是1.0個時間/圓周節段,則收集將具有這樣的趨勢,即在短時期內僅僅收集偶數編號的時間/圓周節段(即,偶數編號的節段是那些從開始節段偏移偶數個節段的那些節段),直到已經經過了足夠時間而將該收集移動到奇數編號的時間/圓周節段。將被長時間延遲分開的收集期組合可以有助于將收集偏移,從而使得對于所有不同的時間/圓周節段都更均勻地捕獲數據,這是因爲沒有配對輥的周期將與收集期之間的任意時間間隙有關的這種預期。

            圖1的壓榨機可以位于作爲現代紙張處理操作的一部分的不同部件的鏈或串行序列內的多個不同位置。圖9a圖示出了根據本發明的原理的示例性過程和系統構造,其中各種圓圈當中的每個圓圈都代表有助于推進料幅904通過該過程/系統的旋轉部件(例如,輥)。該過程開始于流漿箱902,其中在絲網906上分布纖維漿,該絲網906允許液體從該漿容易地排出。從絲網906,料幅904行進至第一濕毛氈站908,該第一濕毛氈站908具有有助于將料幅904幹燥的毛氈909。毛氈909是被布置成圍繞多個輥940以圈環圖案(或圈環模式)行進的連續帶。在圖9a的示例中,有四個輥940。毛氈909入其中一個輥940與感測輥918之間的壓榨區域916。感測輥918可以與圖1的感測輥10類似地操作。濕毛氈站908的下遊是另一個濕毛氈站910,該濕毛氈站910具有其自身的圍繞另一組四個輥941以圈環圖案或圈環模式行進的毛氈911。還有第二壓榨區域920,該第二壓榨區域具有壓榨輥922,在圖示的實施方式中,該壓榨輥922不是感測輥。最後一個濕毛氈站912具有圍繞另一組四個輥942以圈環圖案或圈環模式行進的毛氈913。毛氈913在第三壓榨區域924中被其中一個輥942和第二感測輥926壓榨。毛氈909、911、913在它們各自的壓榨區域916、920、924中被擠壓到料幅內,以從料幅904吸收液體。這樣,在經過濕毛氈站908、910、912之後,料幅904變得更幹。“更幹”是指料幅904中的纖維按纖維重量計算在濕毛氈站之後比之前具有更高百分比。然而,可以在料幅904在圖9a的過程中進一步向下遊前進之前通過單獨的幹燥器914進行附加幹燥。

            圖9a的過程或系統包括施加站或塗布站950,在該施加站或塗布站950,能夠將施加材料施加至料幅904的一側或兩側。在圖9a的圖示示例中,施加站950影響料幅904的兩側。在左側,第一施加輥952行進經過溝槽954,該溝槽954保持粘附至施加輥952的包覆物的第一施加材料。第一施加輥952和第一施加杆956形成壓區958,該壓區958改變位于施加輥952的包覆物上的第一施加材料的厚度。第一施加輥952與第二施加輥962限定壓區970。在右側,第二施加輥962行進經過溝槽964,該溝槽964保持粘附至第二施加輥962的包覆物的第二施加材料(該第二施加材料可以或不可以與溝槽954中的第一材料不同)。第二輥962和第二施加杆966形成壓區968,該壓區968改變位于輥962的包覆物上的第二施加材料的厚度。當第一和第二輥952和962上的第一和第二施加材料進入壓區970時,第一和第二施加輥952和962將第一和第二施加材料擠壓到料幅904內。第一和第二施加材料可以包含傳統的液體紙張表面施膠組合物。此外,第一和第二施加材料中的一個或兩者都可以包括傳統的塗布組合物。在美國專利no.7,018,708、no.7,745,525、no.8,361,573、no.7,815,770、no.7,608,166、no.7,736,466、no.7,967,953、no.8,372,243、no.8,758,565、no.7,828,935、no.7,608,338、no.8,007,920、no.8,586,279、no.8,586,280、no.8,574,690、no.8,758,886、no.8,382,946、no.7,582,188、no.8,123,907、no.8,652,593、no.8,697,203、no.8,652,594、no.8,012,551、no.8,440,053、no.8,608,908、no.8,795,796和no.8,586,156中公開了示例施加材料。通過引用將它們的公開結合在本文中。

            施加杆956、966可以是施膠擠壓杆或塗布杆。施膠擠壓杆典型地具有間隔開的凹槽,凹槽之間具有脊部,所述脊部接觸施加輥的包覆物(施膠擠壓杆被擠壓到該包覆物內),在所述脊部和施加輥之間可具有薄的潤滑膜。凹槽有助于橫跨輥的包覆物以均勻方式分布施加材料(例如,施膠組合物)。塗布杆典型地將不會接觸其面對的輥的包覆物,相反,塗布杆通過擠壓在位于輥的包覆物上的施加材料的塗層上而間接地擠壓到相對的輥內。塗布杆有助于在輥上産生施加材料的塗層,該塗層具有均勻厚度。舉例來說,可以施加施膠組合物以減少液體滲透過最終生産的紙張産品的速率,參見之前提到的美國專利no.8,382,946。例如,塗層可以包括這樣的材料,該材料在其所施加的一側上使産品的紋理和/或顔色發生變化。本領域技術人員將認識到,在不脫離本發明的範圍的情況下,可以向料幅904的一側或兩側施加各種施膠材料和塗布材料。此外,本領域技術人員將認識到,有各種各樣不同的具體方式將施膠組合物或塗布材料在由擠壓杆或塗布杆計量之前粘附至輥的包覆物。本發明的實施方式想到了利用這些技術中的任何技術,而不會脫離本發明的範圍。

            圖9b示出了根據本發明的原理的施加站的細節。通過示例的方式描述左側的第一施加輥952,但是相同的特征同樣也屬于右側的第二施加輥962。在本發明的各種方面中的許多方面的如下討論中,可能只描述施加站950的單側,但是該描述同樣適合于站950的兩側。

            輥952在順時針方向上旋轉通過第一施加材料980的槽954,該第一施加材料980在與第一施加杆956相遇之前變成粘附至第一施加輥952的第一施加材料982的一部分。在該示例中,第一施加杆956(例如,塗布杆或施膠杆)在順時針方向上旋轉並且與第一施加輥952形成壓區958。第一施加杆956還可以被構造成也在逆時針方向上旋轉。如更早提到的那樣,如果第一施加杆956是施膠擠壓杆,則其將具有帶有凹槽的外表面並且具有通常接觸第一施加輥952的外表面的脊部。如果第一施加杆956是具有光滑表面的塗布杆,則其通常將以距離第一施加輥952的外表面的小距離騎跨在塗布材料982上面,從而使其不直接接觸第一施加輥952的外表面。在圖9b所示的實施方式中,第一施加杆956是塗布杆。在該實施方式中,第一施加杆956有助于在軸向方向上均勻地分布材料982,並且與第一施加輥952限定壓區958,從而使得第一施加材料984在經過壓區958之後具有基本均勻厚度。第一施加輥952繼續旋轉,從而使得相對均勻的施加材料984進入限定在第一和第二輥952和962之間的壓區970。輥952和962被構造成爲壓榨站或擠壓站,從而將進入壓區970的材料984擠壓到料幅904內。在圖9b中,該示例施加站950還包括與第二施加杆966形成壓區968的第二施加輥962。因此,第二施加材料981的一部分985能夠粘附至第二施加輥962並且通過第二施加杆966均勻地分布到進入壓區970的區域的第二施加材料的均勻塗層986內,以被擠壓到料幅904內。

            第一施加輥952可以是類似于以上描述的感測輥110的感測輥。參見圖9c,施加輥952可以具有例如100個軸向間隔開的傳感器26b,這些軸向間隔開的傳感器26b對應于第一施加杆956的100個不同的軸向節段951。這樣,可以如圖9c所示圍繞感測輥952的外表面布置多個傳感器26b。圖9c和圖10示出了關于圖9b的施加站950的細節。具體而言,圖9c從俯視視角描述了輥952和962以及第一施加杆956。在圖9c中還包括壓區970的假想剖視圖,以表明存在有第一施加材料984、料幅904和第二施加材料986。在圖9b和9c中,第一施加杆956以示例方式被示出爲塗布杆,這是因爲其具有光滑連續的外表面994,並且與第一施加輥952限定壓區958,壓區958沿著或基本沿著感測輥952的整個長度延伸。因爲圖9c中的視角,看起來似乎第一施加杆956和第一施加輥952在壓區958處接觸,然而,如圖9b所示,在杆956和輥952之間有一層第一施加材料984。在操作中,壓力(例如通過杆保持器(未示出))沿著第一施加杆956的長度基本均勻地施加。如果第一施加杆956例如是施膠壓榨杆或計量杆,則該擠壓杆的脊部將沿著壓區958的整個長度與感測輥952基本接觸,並且每個凹槽將限定擠壓杆和感測輥952之間的距離。在任一種情況下,第一施加杆956的表面在壓區958處都有利地距離第一施加(或感測)輥952的外表面均勻的距離。在圖示實施方式中,第一施加輥952可以包括軸向等距間隔開的100個傳感器26b。

            在之前描述配對輥11時,將配對輥11分段成14個軸向節段,以與感測輥10的每個傳感器26a對應。類似地,如上所述,可以將第一施加杆956分段成100個軸向節段951,這100個軸向節段951均與第一施加輥952上的一個傳感器26b對應。

            第一施加杆956(在圖示實施方式中,與施加輥952的大約30英寸的直徑相比,該第一施加輥956可以具有大約5/8英寸的直徑953)通常由位于一端的第一驅動馬達990和位于另一端的第二驅動馬達992驅動,第一驅動馬達990和第二驅動馬達992被同步以使第一施加杆956圍繞其中心軸線以恒定轉速均勻地旋轉。施加輥典型地可以以每秒大約3圈的速度旋轉,而施加杆可以典型地以大約每分鍾60到90圈的速度旋轉。然而,認爲由這些驅動馬達施加在第一施加杆956上的不相等的旋轉力可能導致撓曲和扭轉響應,該撓曲和扭轉響應致使距離第一施加杆956的表面(例如,擠壓杆的谷部或凹槽或者施加杆端的外表面)的距離沿著壓區958的長度不均勻。另外,隨著第一施加杆956的一些部分的磨損,第一施加杆956的一些圓周節段在與其它圓周節段相比時可能具有不同的徑向尺寸(在從杆的中心軸線測量時)。發生這些情況的結果是,材料984的塗層的均勻性可能有缺陷,並且導致擠壓到料幅904內的材料量不同,由此影響最終生産的紙張産品的均勻性和質量。檢測可以表示材料984的塗層發生不均勻性的操作條件對于改善施加站諸如站950的操作會是有益的。

            例如,在壓區958的、其中第一施加杆956可能從第一施加輥952“擡離”從而導致在壓區958的對應軸向位置或區域比壓區958的其它位置存在更多施加材料的軸向位置中,在杆被擡離的這些軸向位置處比沒有發生“擡離”的軸向位置可能産生更低壓力讀數。相反,在壓區970的其中比其它壓區位置存在更多施加材料的軸向位置中,過多材料將導致比不存在過多材料時産生更高的壓力讀數。如果將施加材料在壓區970的軸向位置處的存在看成是表示在料幅的具有對應軸向位置的對應區域或部分處料幅的水分含量,則在壓區970的該軸向位置處感測的壓力讀數與具有對應軸向和圓周位置的對應料幅部分的水分含量相關。換言之,料幅904的具有更高水分含量的部分將導致更高壓力讀數。然而,對于在壓區958的不同位置處感測的壓力讀數,壓力讀數和更多施加材料的存在反向相關,從而在存在更多施加材料的軸向位置處發生更低壓力讀數。

            這種壓力讀數變化可以用來識別第一施加杆956和第一施加輥952的相互作用可能存在問題。結果,操作員可以將第一施加杆956替換爲更大尺寸的杆或者可以改變第一施加杆956的轉速。其它可能的修正動作可以包括分析驅動馬達990、992之間的同步性或者調節將第一施加杆956壓靠在第一施加輥952上的保持器(未示出)。

            如下面將進一步討論的,在材料塗層984被施加至第一施加輥952的壓區958的區域處或者在由第一和第二施加輥952和962(通過該第一和第二施加輥952和962將材料塗層984施加至料幅904)限定的壓區970的區域中獲得的壓力讀數例如可以用來確定輥952的表面上的材料塗層984的均勻性。材料塗層984在壓區970的區域1006中被擠壓到料幅904內,參見圖10。

            還需要注意,由與第二施加輥962相關聯的壓力傳感器在由第二輥962和第二施加杆966限定的壓區968的區域處獲取的壓力讀數可以用來確定第二輥962的表面上的第二材料塗層材料981的均勻性。

            圖10圖示了類似于圖1的感測輥10和配對輥11以對齊關系布置的第一施加杆956和第一施加/感測輥952。感測輥952和第一施加杆956形成壓區958,並且在圖示實施方式中,位于感測輥952的對應軸向節段處的每個傳感器26b、100在感測輥952每轉一圈都經過壓區958的區域一次。在第一施加杆956上,索引或編碼位置1004被定位成使得每次其相鄰于信號發生器900a,都産生時間基准信號,該時間基准信號被傳送到處理器903a。因而,第一施加杆956每轉一圈,都將産生新的時間基准信號。此外,在第一施加/感測輥952上可以包括無線收發器40a以將傳感器讀數信息傳送至處理器903a。第一施加杆956具有可以被分成50個圓周節段1002a-1002ax的圓周(在圖10中,只有4個這種節段被明確地標記爲1002a、1002v、1002y、1002ax)。

            因而,如圖10所示,可以設置處理器903,該處理器903能夠産生實時壓區曲線。另外,處理器903a還能夠接收由與第一施加杆956的旋轉相關的時間基准信號限定的觸發信號。如剛剛描述的,第一施加杆956的一些圓周節段或位置1004可以被索引或編碼,從而使得信號發生器900a檢測到編碼節段1004並且在信號發生器900a每次確定第一施加杆956的節段1004完成另一整圈旋轉時産生觸發或時間基准信號。當第一施加杆956旋轉成使得圓周位置或節段1004與信號發生器904的檢測器部分對准時,則可以將50個圓周節段1002a至1002ax當中碰巧位于壓區958的區域中的一個圓周節段任意地標記爲第一圓周節段,從而可以相對于該第一節段對其它圓周節段進行編號。第一施加杆956的該具體旋轉位置可以被認爲是基准位置。當第一施加杆956旋轉時,其旋轉位置將相對于該基准位置發生變化,並且該變化的量確定50個圓周節段1002a至1002ax中的哪個圓周節段將位于該壓區區域中。因而,基于第一施加杆956相對于該基准位置的旋轉位置,可以在具體傳感器26b産生壓力信號時確定50個圓周節段1002a-1002ax中的哪個圓周節段位于該壓區區域內。

            如關于配對輥11和感測輥10所描述的,當第一施加/感測輥10上的每個傳感器26b位于壓區958的區域中時從相應的傳感器26b獲得的每個傳感器讀數值可以與多個圓周節段1002a至1002ax中的同時也位于壓區958的區域內的一個圓周節段相關聯。可以在一段時間上收集位于第一施加/感測輥952的所有軸向節段處的所有傳感器的這些壓力讀數值以建立壓區958的壓區曲線。

            在第一施加/感測輥952上有100個軸向布置的傳感器26b(每個傳感器26b都可以使用從1到100的軸向節段索引值來唯一地指代)並且在第一施加杆956上有50個圓周節段(或時間時間,每個圓周節段或時間節段都可以使用從1到50的跟蹤節段索引值來指代)的示例實施方式中,有由傳感器號和圓周節段號(或時間節段號)構成的對的5,000(即,50×100=5,000)個唯一排列,其中每個排列可以由包括相應軸向節段索引值和相應跟蹤節段索引值構成的二元組標識。在圖示實施方式中,傳感器號也與擠壓杆軸向節段951對應。因此,類似于圖6所描述的,所收集的數據可以認爲是50×100矩陣。50×100矩陣的每行代表50個施加杆圓周節段(或時間節段)中的一個,每個列代表100個軸向布置的傳感器26b中的一個,因而每個單元代表可能的5,000個排列中的一個。由于傳感器號對應于施加杆軸向節段951,每個列也對應于施加杆軸向節段,即施加杆的位于與分配給該列的傳感器26b對准和對應的軸向位置處的外表面部分。每個單元代表傳感器號(或軸向節段號)和具體施加杆圓周節段(或時間節段)的組合。因而,類似于圖6的矩陣,矩陣的每個單元代表來自于不同軸向節段號(例如,1至100)和圓周節段號(例如,1至50)(或者時間節段1至50)的所有可能排列當中的唯一排列。存儲在具體矩陣元素中的值由此與可能的軸向節段號和圓周節段號(或時間節段)的一個具體排列相關聯。類似于圖6的矩陣,該矩陣例如可以是“計數”矩陣,其中每個單元代表具體傳感器和位于與該傳感器對應的軸向位置和具體杆圓周節段處的具體施加杆外表面部分共同地位于壓區958的區域內以獲取壓力讀數值的次數。

            因而,類似于如何計算圖7的“和”矩陣和圖8的“平均值”矩陣,可以使用從第一施加/感測輥952和施加杆956針對壓區958收集的數據來計算類似的矩陣。“平均值”矩陣提供這樣的數據,該數據能夠揭示對于一杆軸向節段來說在一個或多個杆跟蹤節段處與其它軸向節段相比或與用于該具體杆軸向節段的其它杆跟蹤節段相比周期性地發生的壓力增加或減小。這種壓力變化的發生可以表示第一施加杆956的操作問題。

            類似地,使用從第一施加/感測輥952和第二施加輥962針對壓區970收集的數據可以計算“計數”矩陣、“和”矩陣和“平均值”矩陣,其中這些數據與第一施加杆956的旋轉周期進行時間同步。同樣,該“平均值”矩陣也提供了這樣的數據,該數據能夠揭示對于一杆軸向節段來說在一個或多個杆跟蹤節段處與其它杆軸向節段相比或與用于該具體杆軸向節段的其它杆跟蹤節段相比周期性發生的壓力增加或減小。這種壓力變化的發生可以表示第一施加杆956的操作問題。

            結果,可以生成一個矩陣,該矩陣代表在壓區958處針對每個具體傳感器號和擠壓杆圓周節段號或擠壓杆基于時間的跟蹤節段感測的平均壓力值。另選地或者另外,可以生成第二矩陣,該第二矩陣代表在壓區970處針對擠壓杆的每個具體傳感器號和跟蹤節段號感測的平均壓力值。收集這種數據的時間長度確定了在這種計算中使用多少不同壓力讀數。

            因而,壓區970處的壓力讀數可以與第二施加/感測輥962、第一施加杆956或第二施加杆966中的一個或多個時間同步。壓區958處的壓力讀數可以與第一施加杆956時間同步,並且壓區968處的壓力讀數可以與第二施加杆966時間同步。例如,關于圖10描述的實施方式碰巧使第一施加/感測輥952和第一施加杆956限定壓區958。然而,返回來參照圖9b,還有第二施加杆966,該第一施加杆966不與第一施加/感測輥952形成壓區。相反,第二施加杆966與第二施加輥962形成壓區968。該第二施加輥962也可以是感測輥,或者它可以是沒有壓力傳感器的配對輥。壓區970的各個軸向區域處的壓力讀數仍然受到向第二施加輥962施加第二施加材料部分986所涉及的第二施加杆966的影響。因而,即使第二施加杆966和第一施加/感測輥952彼此不形成壓區,但是由第一施加/感測輥952在壓區970處感測到的壓力讀數仍然可以使用以上描述的技術與第二施加杆966的旋轉周期進行時間同步。因而,由第一感測輥952的傳感器在壓區970處獲取的壓力讀數的變化可以用來識別第二施加杆966和第二施加輥962的相互作用可能存在問題。

            圖11a1至12b示出了模擬數據組,該模擬數據組代表以與第一施加杆956的旋轉周期時間同步的方式收集和平均化多個不同軸向位置處壓區958、970處的壓力讀數。繼續以上描述的示例實施方式,第一施加杆956可以將其旋轉周期分段成50個跟蹤節段(參見圖10,1002a至1002ax)。這些跟蹤節段可以是如上所述的第一施加杆956的物理圓周節段,或者對應于第一施加杆956的旋轉周期的基于時間的節段。另外,第一施加/感測輥952可以包括與第一施加杆956的100個軸向節段對于的100個軸向間隔開的傳感器26b(如圖9c所示)。第一施加杆956的100個軸向節段951中的每個軸向節段還與第一施加/感測輥952的相應軸向節段對應。

            因此,可以構件5000個單元的矩陣,該矩陣具有用于跟蹤節段號(例如,1至50)和軸向節段號(例如,1至100)的每個排列的單元。壓力讀數數值在壓區958的區域中由100個傳感器26b中的每個傳感器感測。對于每個壓力讀數,基于來自信號發生器900a的基准信號來識別50個跟蹤節段中的一個跟蹤節段,並且將壓力讀數數值與5000個單元的矩陣中的合適單元相關聯。如上所述,收集一段時間的數據,以捕捉每個單元的多個壓力讀數,從而可以計算每個單元的平均壓力讀數。

            如上所述,這些跟蹤節段可以是第一施加杆956的物理圓周節段或與第一施加杆956的旋轉周期的基于時間的節段相對應。當使用基于時間的節段時,第一施加杆956的一些圓周節段或位置1004可以被索引或編碼,從而使得信號發生器900a檢測所編碼的節段1004並且每次信號發生器900a確定第一施加杆956的節段1004完成另一個整圈旋轉時産生起始基准信號。當第一施加杆956旋轉而使得圓周位置或節段1004與所述信號發生器900a的檢測器部分對准時,可以産生起始基准信號,從該起始基准信號去測量或索引50個隨後發生的時間節段(第一施加杆956的旋轉周期已經被分段成50個時間節段)。因此,與起始基准信號的産生同時開始的第一時間節段可以被認爲是基准時間節段。隨著所述第一施加杆956旋轉,自基准時間節段出現起發生的時間節段的數量將取決于自基准起始信號産生起發生的時間量。因此,基于在壓區970的區域處感測的壓力讀數和最近的起始基准信號之間發生的時間節段的數量,可以確定所述50個基于時間的跟蹤節段中的哪個跟蹤節段將與該壓力讀數相關聯。

            圖11a1-11a2描繪了在壓區958收集的並且與第一施加杆956的旋轉時間同步的、用于5000個單元的矩陣的每個單元的平均壓力值的模擬矩陣。每行1102與第一施加杆956的跟蹤節段中的一個跟蹤節段相對應,並且每列1104與100個傳感器26b中的一個傳感器(或等同地,100個軸向節段951中的一個軸向節段)相對應。因此,每個單元1106對應于軸向節段號和跟蹤節段號的唯一排列,其中該單元的值提供在壓區958處用于該軸向節段號和跟蹤節段號的具體排列的平均壓力讀數。在圖11a1-11a2中,該單元值碰巧以磅每平方英寸(psi)測量,並且爲了簡略,只描繪了100個傳感器位置的頭5個和最後的5個。

            傳感器26b也旋轉經過壓區970,並且因此可以收集代表壓區970處的壓力曲線的壓力讀數。可以以基本類似于剛剛描述的方式收集這些壓力讀數,不過這些壓力讀數是在壓區970處感測的而不是在壓區958處感測的(或除了壓區958之外還在壓區970處感測)。

            因此,可以構建另選的或附加的5000個單元的矩陣,該矩陣具有用于跟蹤節段號(例如,1至50)和軸向節段號(例如,1至100)的每個排列的單元。壓力讀數值由100個傳感器26b中的每個傳感器在壓區970的區域中感測。對于每個壓力讀數,根據來自于信號發生器900a的基准信號識別50個跟蹤節段中的一個跟蹤節段,並且該壓力讀數值與附加的5000個單元的矩陣中的合適單元相關聯。如上所述,收集一段時間的數據以捕獲每個單元的多個壓力讀數從而可以計算每個單元的平均壓力讀數。

            不同于以上描述的關于圖3的配對輥和感測輥的行爲,收集在壓區970的區域感測的各種壓力從而使得這些壓力與不形成或不限定壓區970的旋轉元件同步。換言之,爲每個軸向節段感測的壓力讀數與不限定壓區970的第一施加杆956的旋轉周期同步。更具體地說,第一施加杆956的旋轉周期可以被分段成多個相繼發生的時間節段,這些時間節段例如可以根據基准信號的産生而被索引,從而使“第一”時間節段與基准信號産生之時相對應,並且相繼索引的時間節段與從基准信號産生之時起相繼發生的時間節段相對應。因此,在軸向位置處,由于當位于該軸向節段處的傳感器進入壓區的區域時感測每個具體壓力讀數,該壓力讀數可以與一個索引時間節段相關聯。更具體地說,該壓力讀數可以與由一時間量索引的特定時間節段相關聯,從基准信號産生並且傳感器進入壓區的區域之時起發生所述時間量。

            結果,在軸向節段處,當第一施加輥952上的、位于該同一軸向節段處的傳感器進入壓區970的區域並且感測壓力讀數時,第一施加杆956可以有位于壓區958的區域中的一個具體圓周節段。因此,當感測到壓區970的區域的傳感器讀數時,第一施加材料的第一部分碰巧位于壓區970的區域,這會影響壓力讀數;並且第一施加材料984的第二部分碰巧與第一施加杆956的某一物理圓周節段接觸。即使壓區970的區域的傳感器讀數將與跟蹤節段中的具體一個跟蹤節段(該具體跟蹤節段是第一施加杆956的旋轉周期的一部分)相關聯,但這也不意味著該壓力讀數與第一施加杆956之前位于壓區958的區域中並且之前與第一施加材料984的第一部分接觸的物理圓周節段相關聯。

            圖11b1-11b2描繪了在壓區970處收集並且與第一施加杆956的旋轉時間同步的、用于附加的5000個單元的矩陣中的每個單元的平均壓力值的模擬矩陣。每行1112與第一施加杆956的跟蹤節段中的一個跟蹤節段相對應,並且每列1114與100個傳感器26b中的一個傳感器(或者等同地,100個軸向節段951中的一個軸向節段)相對應。因此,每個單元1116對應于軸向節段號和跟蹤節段號的唯一排列,且該單元的值提供在壓區970處用于該軸向節段號和跟蹤節段後的具體排列的平均壓力讀數。在圖11b1-11b2中,該單元的值碰巧以磅每平方英寸(psi)測量,並且爲了簡略,只描繪了100個傳感器位置的頭5個和最後的5個。

            圖12a描繪了圖11a1-11a2的矩陣的部分模擬數據,但是是以曲線圖的形式描述的。類似地,圖12b描繪了圖11b1-11b2的矩陣的部分模擬數據,但是也是以曲線圖的形式描述的。

            在圖12a中,描繪了用于三個不同軸向節段的50個不同的平均壓力值。曲線圖1202代表與第一施加杆956相關聯的第5軸向節段(即,圖11a1-11a2的第5列)的50個不同的值(即,圖11a1-11a2的行)。曲線圖1204代表與第一施加杆956相關聯的第50軸向節段(在圖11a1-11a2中未示出)的50個不同的值(即,圖11a1-11a2的行)。曲線圖1206代表與第一施加杆956相關聯的第95軸向節段(即,圖11a1-11a2的第95列)的50個不同的值(即,圖11a1-11a2的行)。例如,曲線圖1202顯示了在軸向節段5處50個不同的跟蹤節段的壓力讀數傾向爲在7.5psi至8.5psi,但是在跟蹤節段10附近壓力讀數下降爲低于7.5psi。這樣的下降可以說明第一施加杆956在與軸向節段5相對應的壓區958的區域中從第一施加輥956周期性地擡升。

            在圖12b中,描繪了三個不同的軸向節段的50個不同的平均壓力數值。曲線圖1212代表與第一施加杆956相關聯的第5軸向節段(即,圖11b1-11b2的第5列)的50個不同的值(即,圖11b1-11b2的行)。曲線圖1214代表與第一施加杆956相關聯的第50軸向節段(在圖11b1-11b2中未示出)的50個不同的值(即,圖11b1-11b2的行)。曲線圖1216代表與第一施加杆956相關聯的第95軸向節段(即,圖11b1-11b2的第95列)的50個不同的值(即,圖11b1-11b2的行)。圖12b中的壓力psi讀數與圖12a相比時的相對幅度表明,在壓區970的區域感測的壓力可以比在壓區958的區域感測的壓力大大約5倍。還作爲一個示例,曲線圖1214揭示了在軸向節段50處,50個跟蹤節段的壓力讀數傾向爲大約44至45psi。然而,在跟蹤節段12或13附近,平均壓力值向上增大至大約46psi。如這樣的較高壓力可以說明由于在第一施加杆956和第一施加輥952之間沿著與軸向節段50相對應的壓區958的區域發生的周期性現象,更多的施加材料984周期性地經過壓區970通過。

            圖13是根據本發明的原理的時間同步數據的示例性方法的流程圖。該方法以從定位在感測輥的軸向間隔開的位置處的多個傳感器中的每個傳感器産生相應的傳感器信號的步驟1302開始。更具體地說,當在感測輥的每圈旋轉期間每個傳感器進入感測輥和擠壓杆之間的第一壓區的區域或進入感測輥和配對輥之間的第二壓區的區域時,産生每個相應的傳感器的信號。對于感測輥和配對輥,它們相對于彼此定位以它們之間産生第二壓區,料幅經過該第二壓區通過,該料幅從上遊方向經過第二壓區行進至下遊方向。對于感測輥和擠壓杆,它們在它們之間形成第一壓區,並且它們是向感測輥的包覆物施加施膠組合物或塗層從而使該施膠組合物或塗層被最終擠壓到料幅內的施加站的一部分。該方法以産生與擠壓杆的每圈旋轉相關聯的周期性發生的時間基准的步驟1304繼續。接下來,根據該方法,在步驟1306中接收由每個傳感器産生的相應傳感器信號,而不管該傳感器信號是否是基于位于第一和第二壓區的一個區域中的傳感器發生的。在步驟1308中,一旦接收相應傳感器信號,則該方法涉及三個不同步驟:a)確定多個傳感器中産生相應傳感器信號的具體一個傳感器;b)根據在相應傳感器信號産生之時和最近的時間基准之間經過的時間量來識別與擠壓杆相關聯的多個跟蹤節段中的一個跟蹤節段;和c)存儲相應傳感器信號以將該相應傳感器信號與所識別的一個跟蹤節段相關聯。特別注意,多個跟蹤節段中的每個跟蹤節段分別與經過的不同時間量相關聯。根據圖13的方法,擠壓杆可以包括施膠擠壓杆或塗布杆。

            除了如上描述的用于識別與施加杆相關聯的不同跟蹤節段的基于時間的技術,還考慮另選的技術。例如,施加杆可以包括多個均勻間隔開的標記,當每個這樣的標記通過傳感器或檢測器的位置時,可以對這些標記進行檢測(例如,光學地)和計數。可以提供基准標記,並且該基准標記區別于所有其它標記,從而當傳感器檢測到該基准標記時,計數電路重置並且從初始值(例如,“0”或“1”)開始計數。例如,每個均勻間隔開的標記可以是單刻度標記、特定寬度的刻度標記、或特定顔色的標記。基准標記可以是雙刻度標記、更粗(或更細)刻度標記、或獨特顔色的標記。這些標記發揮作用而將施加杆分成不同的節段,並且計數器或類似電路在每次檢測到標記時都將計數遞增,從而可以將所有收集到的數據與施加杆的一個節段相關聯。因此,可以有用于産生起始基准的結構,該結構包括:檢測器,該檢測器接近所述施加杆的表面,用于檢測所述多個標記中的該檢測器所經過的每個標記;和信號發生器,該信號發生器與檢測器通信,以在每次檢測到區別性基准標記時産生所述起始基准。另外,還可以有與檢測器通信的計數器,該計數器用于對自最近起始基准起已經被檢測到的多個標記的數目進行計數,其中與施加杆旋轉的量有關的值等于自最近起始基准起被檢測到的多個標記的數目。還例如,起始基准的産生可以通過重置計數器到初始值(例如,如上所述的“0”或“1”)來實現。如果使用剛剛描述的將施加杆分段的技術,則不必明確測量自基准時間信號(施加杆每圈旋轉都産生該基准時間信號)的最近産生之時起經過的時間;而是可以使用刻度標記的檢測和計數去限定多個基于計數的跟蹤節段。除了位于施加杆的表面上之外,刻度標記或類似標記或開口可以包含在軸上或作爲驅動馬達和施加杆之間的聯接器的一部分,由此提供有利于識別相應跟蹤節段的旋轉編碼器。在與本申請同時提交的、名稱爲“count-basedmonitoringmachinewiresandfelts(基于計數監測機器網幅和毛氈)”的申請序列號爲14/735892(代理人案卷編號:tec-064732)的相關專利申請中更加全面地描述了這種用于將壓力數據同步的“基于計數”的技術,該申請的公開通過引用全部加入在本文中。

            盡管已經圖示並描述了本發明的具體實施方式,但是對本領域技術人員來說將顯而易見的是,在不脫離本發明的精神和範圍的情況下,可以進行各種其它改變和修改。因此,目的在于在所附權利要求中覆蓋落入本發明的範圍內的所有這種改變和修改。

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