紙幅自動糾偏裝置製造方法

2023-05-17 15:06:01

紙幅自動糾偏裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種紙幅自動糾偏裝置，包括前引紙輥、前糾偏輥、後糾偏輥、後引紙輥、光源、成像裝置、縱切光標位置解析及偏差計算模塊和糾偏主控模塊，紙幅由前引紙輥引入，依次經過前、後糾偏輥，並最終由後引紙輥引出，前糾偏輥和後糾偏輥將紙幅張緊，光源照射於後糾偏輥和後引紙輥之間的紙幅表面，成像裝置能將經光源照射的紙幅成像並傳信於縱切光標位置解析及偏差計算模塊，縱切光標位置解析及偏差計算模塊通過計算與比對後得出紙幅偏差位置信息並傳輸給糾偏主控模塊，糾偏主控模塊控制前糾偏輥和後糾偏輥在垂直紙幅的平面內其沿軸向發生同步偏轉，本發明結構簡單，糾偏精度高，運行順暢，使用方便，便於實時監測、控制和調整紙幅運動狀態。
【專利說明】紙幅自動糾偏裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種紙幅生產線的輔助裝置，尤指涉及一種紙幅自動糾偏裝置。
【背景技術】
[0002]鈔票紙生產過程中，需要在紙幅捲曲前，安裝一套糾偏裝置，使得卷取後的鈔票紙 按照類似白水印的一條縱切光標對齊，便於下道工序完成紙病檢測、打標、裁切。縱切光標 在透射光下觀察，呈現一條白線。
[0003]現有紙幅糾偏系統大多針對紙邊檢測做糾偏，無法滿足鈔票紙或某些特種紙根據 嵌入在紙幅內的特殊標記如縱切光標的位置進行紙幅糾偏的要求，現有按紙幅紙邊糾偏系 統少有對糾偏效果進行記錄、少有對糾偏機械框架位置進行檢測反饋，少有對糾偏機械框 架機械卡死報警等功能，其糾偏準確度低，不利於紙幅生產中的管控。

【發明內容】

[0004]為了克服上述缺陷，本發明提供一種紙幅自動糾偏裝置，該紙幅自動糾偏裝置結 構簡單，運行順暢，糾偏精度高，確保紙幅中縱切光標對齊，便於紙幅生產的控制。
[0005]本發明為了解決其技術問題所採用的技術方案是:一種紙幅自動糾偏裝置，包括 前引紙輥、前糾偏輥、後糾偏輥、後引紙輥、光源、成像裝置、縱切光標位置解析及偏差計算 模塊和糾偏主控模塊，所述紙幅由前引紙輥引入，依次經過前糾偏輥和後糾偏輥，並最終由 後引紙輥引出，所述前糾偏輥和後糾偏輥將紙幅張緊，所述光源照射於後糾偏輥和後引紙 輥之間的紙幅表面，成像裝置能夠將經光源照射的紙幅成像並傳信於縱切光標位置解析及 偏差計算模塊，縱切光標位置解析及偏差計算模塊通過計算與比對後得出紙幅偏差位置信 息並傳輸給糾偏主控模塊，糾偏主控模塊控制前糾偏輥和後糾偏輥在垂直紙幅的平面內其 沿軸向發生同步偏轉。
[0006]作為本發明的進一步改進，所述糾偏主控模塊控制前糾偏輥和後糾偏輥的沿紙幅 運動方向的軸線間夾角的結構為:設有糾偏電機電機驅動模塊、糾偏直線電機和糾偏框架， 所述糾偏主控模塊傳信於糾偏電機驅動模塊，糾偏電機驅動模塊控制糾偏直線電機正反運 動法向，所述糾偏框架包括固定框和運動框，所述前、後糾偏輥平行固定於運動框架上，所 述運動框沿前後糾偏輥軸線方向的一端與固定框鉸接，運動框沿前後糾偏輥軸線方向的另 一端與糾偏直線電機動力輸出端鉸接，所述糾偏直線電機的固定端與固定框固連。
[0007]作為本發明的進一步改進，所述糾偏框架上還設有位置傳感器，所述位置傳感器 能夠檢測到運動框相對固定框的傾斜角度角度及位置，並傳信於糾偏電機主控模塊。
[0008]作為本發明的進一步改進，所述糾偏電機電機驅動模塊包括濾波電容、整流橋堆 和第一晶閘管，所述接收糾偏主控模塊發出的脈衝寬度調製(PWM)信號的第一晶閘管與濾 波電容電連接輸出可變直流電壓實現電機動作快慢控制，所述整流橋堆中設有第二、三晶 閘管組成的第一信號通道以及由第四、五晶閘管組成的第二信號通道，所述第一、二信號通 道分別接收糾偏主控模塊發出的控制信號實現糾偏直線電機正反運動控制。[0009]作為本發明的進一步改進，所述光源為寬度介於IOcm-1OOcm之間的LED光源。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述成像裝置包括線掃描圖像傳感器和編碼器，所述 線掃描圖像傳感器位於紙幅背向光源的一側，編碼器連接於後引紙輥的軸上並將後引紙輥 角速度測量結果傳信於縱切光標位置解析及偏差計算模塊。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述線掃描圖像傳感器外側設有溫控散熱裝置。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述糾偏主控模塊為可編程序控制器(PLC)，還設有主 控模塊人機界面，所述縱切光標位置解析及偏差計算模塊與糾偏電機主控模塊之間設置有 心跳信號，該心跳信號傳信於糾偏電機主控模塊，所述糾偏電機主控模塊能夠通過主控模 塊人機界面發出聲光報警信號。
[0013]作為本發明的進一步改進，所述前後糾偏輥均為空心輥。
[0014]作為本發明的進一步改進，所述縱切光標位置解析及偏差計算模塊由一臺嵌入式 計算機設備或工業用個人計算機實現。
[0015]本發明的有益效果是:本發明通過成像裝置將包含縱切光標的紙張呈像發送到 縱切光標位置解析及偏差計算模塊，該模塊對獲取到的圖像進行分析，計算出圖像中縱切 光標的橫向坐標位置，並與設定的橫向坐標位置比較，所得偏差值發送到糾偏電機主控模 塊，糾偏電機主控模塊根據接收到的正負偏差值控制前後糾偏輥產生軸向角位移，使得作 用在運動紙幅兩側的張力發生變化，紙幅會向張力小的一側移動，實現紙張糾偏；該裝置結 構簡單，糾偏精度高，運行順暢，使用方便，便於實時監測、控制和調整紙幅運動狀態。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的原理框圖；
[0017]圖2為本發明的結構原理示意圖；
[0018]圖3為圖2的俯視圖；
[0019]圖4為糾偏電機主控模塊原理框圖；
[0020]圖5為糾偏框架結構原理主視圖；
[0021]圖6為圖5的左視圖；
[0022]圖7為圖5的俯視圖。
【具體實施方式】
[0023]實施例:一種紙幅自動糾偏裝置，包括前引紙輥1、前糾偏輥2、後糾偏輥3、後引紙 輥4、光源5、成像裝置、縱切光標位置解析及偏差計算模塊6和糾偏主控模塊7，所述紙幅由 前引紙輥I引入，依次經過前糾偏輥2和後糾偏輥3，並最終由後引紙輥4引出，所述前糾 偏輥2和後糾偏輥3將紙幅張緊，所述光源5照射於後糾偏輥3和後引紙輥4之間的紙幅 表面，成像裝置能夠將經光源5照射的紙幅成像並傳信於縱切光標位置解析及偏差計算模 塊6，縱切光標位置解析及偏差計算模塊6通過計算與比對後得出紙幅偏差位置信息並傳 輸給糾偏主控模塊7，糾偏主控模塊7控制前糾偏輥2和後糾偏輥3在垂直紙幅的平面內其 沿軸向發生同步偏轉，紙幅16經過前引紙輥I引入緊緊的纏繞於前後糾偏輥3上最終通過 後引紙輥4送出，光源5將後引出輥和後糾偏輥3之間的紙幅照亮，成像裝置將經過照亮的 紙幅內的縱切光標17位置成像並傳信於縱切光標位置解析及偏差計算模塊6，縱切光標位置解析及偏差計算模塊6經過計算與標準位置比對得出紙幅寬度方向的偏移量信息並將 該信息傳信於糾偏主控模塊7，糾偏主控模塊7控制前後糾偏輥3發生軸線偏轉，就使得纏 繞於前後糾偏輥3圓周外側的紙幅寬度方向的兩側受到的張緊力發生變化，這樣紙幅就向 張緊力小的一端偏移，實現了紙幅寬度方向位置的調整。
[0024]所述糾偏主控模塊7控制前糾偏輥2和後糾偏輥3的沿紙幅運動方向的軸線間夾 角的結構為:設有糾偏電機電機驅動模塊8、糾偏直線電機9和糾偏框架10，所述糾偏主控 模塊7傳信於糾偏電機驅動模塊，糾偏電機驅動模塊控制糾偏直線電機9正反運動法向，所 述糾偏框架10包括固定框11和運動框12，所述前、後糾偏輥3平行固定於運動框12架上， 所述運動框12沿前後糾偏輥3軸線方向的一端與固定框11鉸接，運動框12沿前後糾偏輥 3軸線方向的另一端與糾偏直線電機9動力輸出端鉸接，所述糾偏直線電機9的固定端與固 定框11固連，糾偏直線電機9接收到控制信號後，發生直線運動，進而帶動運動框12相對 固定框11發生旋轉，進而帶動前後糾偏輥3發生軸向偏轉，當然該結構沒有運動框12，而是 前、後糾偏輥3軸向兩端分別與固定框11和糾偏直線電機9的動力輸出端鉸接，或者採用 氣缸或油缸替代糾偏直線電機9，當然除了此種結構外還可以是旋轉電機直接帶動固定有 前後糾偏輥3的運動框12沿前後糾偏輥3軸向發生轉動，此都為本領域技術人員根據本專 利很容易想到的等同替換結構，屬於本專利的保護範圍。
[0025]所述糾偏框架10上還設有位置傳感器，所述位置傳感器能夠檢測到運動框12相 對固定框11的傾斜角度角度及位置，並傳信於糾偏電機主控模塊，位置傳感器用於檢測糾 偏機械框架的運動架極限位置並反饋給糾偏電機主控模塊。防止機械框架的運動架出現卡 死現象。
[0026]所述糾偏電機電機驅動模塊8包括濾波電容、整流橋堆和第一晶閘管，所述接收 糾偏主控模塊7發出的脈衝寬度調製(PWM)信號的第一晶閘管與濾波電容電連接輸出可 變直流電壓實現電機動作快慢控制，所述整流橋堆中設有第二、三晶閘管組成的第一信號 通道以及由第四、五晶閘管組成的第二信號通道，所述第一、二信號通道分別接收糾偏主控 模塊7發出的控制信號實現糾偏直線電機9正反運動控制，糾偏電機主控模塊發來的PWM 信號，控制第一晶閘管動作，輸出可變直流電壓，經濾波電容濾波後驅動糾偏直線電機9動 作，偏差越大、輸出電壓越大，糾偏直線電機9動作越快；相反偏差越小則糾偏直線電機9動 作越慢。根據偏差正負值，糾偏電機主控模塊發出兩路控制信號，控制整流橋堆中的第二、 三、四、五電晶體交替通斷，實現糾偏直線電機9正反運動控制。
[0027]所述光源5為寬度介於IOcm-1OOcm之間的LED光源5。
[0028]所述成像裝置包括線掃描圖像傳感器13和編碼器14，所述線掃描圖像傳感器13 位於紙幅背向光源5的一側，編碼器14連接於後引紙輥4的軸上並將後引紙輥4角速度測 量結果傳信於縱切光標位置解析及偏差計算模塊6，光源5照亮紙幅，安裝在紙幅另一面的 線掃描圖像傳感器13在紙幅運動過程中逐線掃描拍攝區紙幅圖像，並將獲得的線掃描像 素值通過千兆乙太網實時發送到縱切光標位置解析及偏差計算模塊6，縱切光標位置解析 及偏差計算模塊6根據編碼器14發來的信號折算出紙幅線速度，與線掃描圖像傳感器13 行掃描頻率一起，經計算獲得紙幅數字圖像，利用圖像灰度差值算法，對該數字圖像進行計 算處理，獲取到縱切光標在圖像上的位置坐標，就是縱切光標實際測量位置，縱切光標位置 解析及偏差計算模塊6中設置了縱切光標位置設定值，設定值減去實際測量值獲得縱切光標位置誤差，除此以外還可以使用攝像頭等成像工具，此為本領域技術人員根據本專利很 容易想到的，屬於本專利的等同替換。
[0029]所述線掃描圖像傳感器13外側設有溫控散熱裝置。
[0030]所述糾偏主控模塊7為可編程序控制器(PLC)，還設有主控模塊人機界面15，所述 縱切光標位置解析及偏差計算模塊6與糾偏電機主控模塊之間設置有心跳信號，該心跳信 號傳信於糾偏電機主控模塊，所述糾偏電機主控模塊能夠通過主控模塊人機界面15發出 聲光報警信號，該裝置用於檢測縱切光標位置解析及偏差計算模塊6與糾偏電機主控模塊 之間通信是否正常；通信異常或糾偏框架10機械卡死時，糾偏電機主控模塊會通過主控模 塊人機界面15發出聲光報警信號，同時顯示、記錄報警內容，所述人機界面可以支持手動 和自動切換，手動調節糾偏機械框架動作，具有手動對中、手動向左移動紙幅、手動向右移 動紙幅操作功能，通過所述主控模塊人機界面15，可由一臺工業控制計算機或任何支持與 PLC通信的HMI設備實現，對整個糾偏系統進行參數設置、檢測及控制數據顯示、報警提示、 糾偏手動操作、數據記錄、運行數據歷史查詢，其中參數設置包括:安裝編碼器14的後引紙 輥4的直徑、線掃描圖像傳感器13的圖像解析度及行掃描頻率、縱切光標位置設定值；檢測 及控制數據顯示包括:縱切光標位置實際測量值、糾偏機械框架角度、糾偏誤差；報警提示 包括:電機到極限位報警、糾偏機械框架到極限位報警、圖像獲取異常報警、糾偏系統異常 報警；糾偏手動操作包括糾偏操作手動自動切換、手動左移糾偏、手動右移糾偏、手動居中； 數據記錄包括:記錄所有參數及檢測結果到資料庫，可查詢糾偏系統運行歷史數據。
[0031]所述前後糾偏輥3均為空心輥。
[0032]所述縱切光標位置解析及偏差計算模塊6由一臺嵌入式計算機設備或工業用個 人計算機實現，同時記錄縱切光標實際測量位置、設定位置、糾偏直線電機9調節過程信
肩、O
[0033]本發明不僅可用於鈔票紙生產過程中紙幅糾偏，也可應用於任何根據嵌入在紙幅 內的特殊標記位置實現紙幅自動糾偏的紙張生產過程中。
【權利要求】
1.一種紙幅自動糾偏裝置，其特徵在於:包括前引紙輥(I)、前糾偏輥(2)、後糾偏輥(3)、後引紙輥(4)、光源(5)、成像裝置、縱切光標位置解析及偏差計算模塊(6)和糾偏主控模塊(7)，所述紙幅由前引紙輥(I)引入，依次經過前糾偏輥(2)和後糾偏輥(3)，並最終由後引紙輥(4)引出，所述前糾偏輥(2)和後糾偏輥(3)將紙幅張緊，所述光源(5)照射於後糾偏輥(3)和後引紙輥(4)之間的紙幅表面，成像裝置能夠將經光源(5)照射的紙幅成像並傳信於縱切光標位置解析及偏差計算模塊(6)，縱切光標位置解析及偏差計算模塊(6)通過計算與比對後得出紙幅偏差位置信息並傳輸給糾偏主控模塊(7)，糾偏主控模塊(7)控制前糾偏輥(2)和後糾偏輥(3)在垂直紙幅的平面內其沿軸向發生同步偏轉。
2.如權利要求1所述的紙幅自動糾偏裝置，其特徵是:所述糾偏主控模塊(7)控制前糾偏輥(2)和後糾偏輥(3)的沿紙幅運動方向的軸線間夾角的結構為:設有糾偏電機電機驅動模塊(8)、糾偏直線電機(9)和糾偏框架(10),所述糾偏主控模塊(7)傳信於糾偏電機驅動模塊，糾偏電機驅動模塊控制糾偏直線電機(9)正反運動法向，所述糾偏框架(10)包括固定框(11)和運動框(12)，所述前、後糾偏輥(3)平行固定於運動框(12)架上，所述運動框(12)沿前後糾偏輥(3)軸線方向的一端與固定框(11)鉸接，運動框(12)沿前後糾偏輥 (3 )軸線方向的另一端與糾偏直線電機(9 )動力輸出端鉸接,所述糾偏直線電機(9 )的固定端與固定框(11)固連。
3.如權利要求2所述的紙幅自動糾偏裝置，其特徵是:所述糾偏框架(10)上還設有位置傳感器，所述位置傳感器能夠檢測到運動框(12)相對固定框(11)的傾斜角度角度及位置，並傳信於糾偏電機主控模塊。
4.如權利要求2所述的紙幅自動糾偏裝置，其特徵是:所述糾偏電機電機驅動模塊(8) 包括濾波電容、整流橋堆和第一晶閘管，所述接收糾偏主控模塊(7)發出的脈衝寬度調製信號的第一晶閘管與濾波電容電連接輸出可變直流電壓實現電機動作快慢控制，所述整流橋堆中設有第二、三晶閘管組成的第一信號通道以及由第四、五晶閘管組成的第二信號通道， 所述第一、二信號通道分別接收糾偏主控模塊(7)發出的控制信號實現糾偏直線電機(9) 正反運動控制。
5.如權利要求1所述的紙幅自動糾偏裝置，其特徵是:所述光源(5)為寬度介於 IOcm-1OOcm 之間的 LED 光源(5)。
6.如權利要求1或5所述的紙幅自動糾偏裝置，其特徵是:所述成像裝置包括線掃描圖像傳感器(13)和編碼器(14)，所述線掃描圖像傳感器(13)位於紙幅背向光源(5)的一偵牝編碼器(14)連接於後引紙輥(4)的軸上並將後引紙輥(4)角速度測量結果傳信於縱切光標位置解析及偏差計算模塊(6 )。
7.如權利要求6所述的紙幅自動糾偏裝置，其特徵是:所述線掃描圖像傳感器(13)外側設有溫控散熱裝置。
8.如權利要求1、3或5所述的紙幅自動糾偏裝置，其特徵是:所述糾偏主控模塊(7)為可編程序控制器，還設有主控模塊人機界面(15)，所述縱切光標位置解析及偏差計算模塊(6)與糾偏電機主控模塊之間設置有心跳信號，該心跳信號傳信於糾偏電機主控模塊，所述糾偏電機主控模塊能夠通過主控模塊人機界面(15)發出聲光報警信號。
9.如權利要求1所述的紙幅自動糾偏裝置，其特徵是:所述前後糾偏輥(3)均為空心輥。
10.如權利要求1所述的紙幅自動糾偏裝置，其特徵是:所述縱切光標位置解析及偏差計算模塊(6 )由一臺嵌入式計算機設備或工業用個人計算機實 現。
【文檔編號】B65H26/00GK103569715SQ201210250171
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月19日 優先權日:2012年7月19日
【發明者】王衛鋒, 杜正杰, 劉剛, 張樹榮 申請人:崑山鈔票紙業有限公司, 中國印鈔造幣總公司