IVS wykorzystuje kamery termowizyjne FLIR IR w celu zwiększenia kontroli i wydajności maszyn papierniczych.
Industrial Video Solutions Inc (IVS), amerykański specjalista w dziedzinie automatyzacji dla przemysłu papierniczego, wykorzystuje kamery termowizyjne FLIR do pozyskiwania cennych danych z maszyn papierniczych w ramach opatentowanego systemu, który zwiększa kontrolę i wydajność maszyn. Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie analizy sygnatur termicznych rozszerzyły zastosowania kamer termowizyjnych poza rutynowe rozwiązywanie problemów; obecnie przyczyniają się one do kontroli maszyn papierniczych, analizy porównawczej zużycia energii, wykrywania mokrych smug oraz identyfikacji i przewidywania niektórych klas zerwania arkuszy.
Wilgotność i temperatura mają bezpośredni wpływ zarówno na właściwości papieru, jak i wydajność maszyny, co sprawia, że pomiar tych parametrów jest niezbędny w procesie produkcji papieru. Jednak pomimo obecności kamer wizualnych w kilku lokalizacjach maszyn, niektóre aspekty procesu produkcji papieru pozostają niewidoczne dla operatorów. Problem ten wynika z takich czynników, jak parne środowisko pracy, ograniczenia kamer wizualnych i brak narzędzi, które przekształcają obrazy z kamer w użyteczne dane.
Rozwiązaniem jest ThermoVision, opatentowany przez IVS system, którego rdzeń stanowią kamery na podczerwień FLIR. Dzięki kamerom FLIR, ThermoVision widzi profile wilgotności w czasie rzeczywistym w dowolnej lokalizacji maszyny papierniczej, mapując je do wielofunkcyjnego profilera termicznego. System może dostarczać w czasie rzeczywistym profile wilgotności i temperatury o pełnej szerokości w kierunku poprzecznym (CD), a także zmiany profilu w kierunku maszyny (MD) w czasie rzeczywistym. Ponadto analiza profili zapewnia wgląd w wydajność odwadniania i suszenia – co ma kluczowe znaczenie dla analizy porównawczej energii.
ThermoVision ułatwia wykrywanie i klasyfikację mokrych smug i plam w czasie rzeczywistym, a także wykrywanie w czasie rzeczywistym osadzonych materiałów obcych, takich jak metale w pulpie puchowej. Kluczową cechą systemu jest jego zdolność do zapewnienia widoczności w zaparowanych miejscach maszyny. Na przykład, użycie kamery FLIR IR do przechwytywania obrazu wiru rozwłókniacza pozwala użytkownikom widzieć przez parę i wizualizować wir z pełną szczegółowością, w tym położenie łańcucha i krawędzi wiru. Możliwość ta jest niezbędna do monitorowania miejsc w maszynie, takich jak trymery i suszarki.
Chociaż do wykonania wszystkich analiz ThermoVision wystarczy tylko jedna kamera FLIR IR, systemy wielokamerowe są bardziej skuteczne w pełnym rozwiązywaniu problemów, optymalizacji i usprawnianiu procesów. Możliwe jest nawet przesyłanie danych z kombinacji kamer IR i wizualnych do modułu sztucznej inteligencji (AI). Ta sieć neuronowa uczy się zależności między siłami wywieranymi na papier, słabymi punktami papieru i zakłóceniami procesu – takimi jak pęknięcia arkuszy – w celu przewidywania problemów z wykonalnością.
Maksymalizacja oszczędności dzięki termowizji w produkcji papieru
„Uzbrojeni w nowe dane dotyczące maksymalizacji wydajności maszyn papierniczych, szacujemy znaczne oszczędności dla użytkowników ThermoVision” – mówi Sławek Frąckowiak, prezes i dyrektor generalny IVS. „Na przykład, redukcja zużycia energii i przerw w produkcji papieru, wraz ze wzrostem wydajności, może prowadzić do rocznych oszczędności rzędu 1,3 miliona dolarów w przypadku 300 000-tonowej maszyny do produkcji tektury falistej”.
Kontynuuje: „Na potencjał tej technologii natknęliśmy się przypadkiem. Opatentowaliśmy już naszą technologię ProcessVision, która wyodrębnia piksele z obrazu, aby skutecznie przekształcić kamerę skanującą obszar w kamerę liniową, gdy potencjalne zastosowanie dostarczyło nam nowego pomysłu”.
Nadmierna wilgoć w maszynach papierniczych często prowadzi do zrywania arkuszy, co stanowi poważny problem. Firma IVS została poproszona o wycenę projektu w Polsce, w którym zamiast tradycyjnego systemu zrywania arkuszy zastosowano kamery na podczerwień.
„Nie miałem pojęcia, dlaczego, więc zacząłem to badać” – mówi Frackowiak. „Odkryłem, że choć kilku konkurentów zaczęło używać kamer na podczerwień do wyświetlania obrazu wideo, nie robili oni nic z tymi danymi wyjściowymi. W maszynie papierniczej temperatura jest odwrotnie proporcjonalna do wilgotności, więc postanowiliśmy opracować nowy system – ThermoVision – który łączy koncepcję naszego istniejącego ProcessVision z kamerami termowizyjnymi FLIR”.
Pomysł ten doprowadził do przyznania wielu patentów dotyczących termowizji – w szczególności temperatury odwrotnie proporcjonalnej do wilgotności w procesie produkcji papieru.
„Oczywiście każdy może mentalnie dokonać takiej konwersji, ale system oparty na tej koncepcji jest naszym patentem. Byłem zaskoczony, że nikt inny na to nie wpadł. Opatentowaliśmy również konkretne wyniki tej technologii, takie jak przewidywanie przerw w arkuszach i problemów z płynnością”.
Rozwiązanie FLIR
W zależności od zastosowania, IVS wykorzystuje kamery termowizyjne FLIR A50/A500 lub A70/A700.
„Ze względu na wyższą rozdzielczość, najczęściej używamy modeli FLIR A70/A700 do zastosowań w maszynach papierniczych”, ujawnia Frackowiak. „Jednak ThermoVision może również przynieść korzyści maszynom produkującym papier falisty do pakowania. Używamy kamer FLIR z serii A50/A500 do tekturnic, ponieważ te zastosowania nie wymagają takiego samego poziomu rozdzielczości, co pomaga zminimalizować koszty dla klientów”.
Wytrzymałe kamery FLIR A50/A500 i A70/A700 o stopniu ochrony IP66 oferują wiele opcji pola widzenia, strumieniowanie obrazu i prostą integrację z konkretnymi potrzebami klientów. Zapewniając szybki dostęp do charakterystyk termicznych, użytkownicy tych ekonomicznych kamer mogą zmaksymalizować czas sprawności zasobów i zminimalizować koszty konserwacji.
„Moim zdaniem kamery FLIR IR są konkurencyjne cenowo, biorąc pod uwagę oferowane przez nie możliwości. Podczas moich początkowych poszukiwań natknąłem się na inne kamery termowizyjne o podobnej specyfikacji, ale kosztowały więcej. Jesteśmy niesamowicie zadowoleni z kamer FLIR IR i teraz standardowo korzystamy z tych modeli
Poprawa wydajności produkcji papieru dzięki obrazowaniu termicznemu w czasie rzeczywistym
Istnieją zasadniczo dwa sposoby zastosowania systemu ThermoVision w maszynie papierniczej. Po pierwsze jako dodatek do istniejących systemów łamania arkuszy. Kamery FLIR IR wykrywają „niewidzialne” defekty, których nie są w stanie wykryć kamery wizualne. System wykrywa również mokre smugi w czasie rzeczywistym, pomagając zapobiegać kosztownym zerwaniom arkuszy, które mogą prowadzić do wielogodzinnych przestojów.
Po drugie, system może obejmować wysyłanie profilu termicznego całego arkusza do skanera systemu kontroli jakości (QCS). Skaner QCS porusza się w tę i z powrotem po arkuszu, a proces ten trwa od sekund do minut. Jednak korzystając z danych przechwyconych przez kamery FLIR IR, możliwe jest zasilanie systemu QCS w czasie rzeczywistym. Podczas gdy system sterowania prawdopodobnie nie będzie działał w czasie rzeczywistym, przechwytywanie obrazów za pomocą kamer FLIR IR z prędkością 30 klatek na sekundę, na przykład, oznacza, że system może dostarczać średni profil co sekundę, wspierając ultraszybkie decyzje systemu sterowania.
„Dużym problemem związanym ze skanerem QCS jest jego umiejscowienie na końcu maszyny papierniczej”, wyjaśnia Frackowiak. „Od umieszczenia masy celulozowej na drucie, gotowej do produkcji papieru, do przejścia przez całą maszynę i dotarcia do skanera QCS, nie są przeprowadzane żadne kontrole jakości. Jednak umieszczając kamerę FLIR IR na początku procesu, na przykład w sekcji prasowania, możemy natychmiast wykryć wady, takie jak mokre smugi lub nieprawidłowe profile wilgotności. Jest to ważne, ponieważ niektóre procesy rozruchowe mogą trwać godzinami, a zakłady papiernicze nie są w stanie nawlec wstęgi z powodu problematycznych przerw w arkuszach. Teraz mamy sposób na poinformowanie ich o przyczynie, oszczędzając znaczną ilość czasu”.
Z technologii tej korzysta już kilka zakładów papierniczych. Po przyznaniu patentów, IVS posiada obecnie dwa systemy produkcji papieru działające z ThermoVision w USA, a także tekturnicę. Wysłano wiele ofert do kolejnych potencjalnych klientów, a niektórzy z nich planują uwzględnić ThermoVision w swoim kolejnym budżecie inwestycyjnym.
Dzięki odpowiednim innowacjom i technologiom, nawet tak dojrzały proces jak produkcja papieru może odnotować skokowe zmiany w kluczowych wskaźnikach – takich jak jakość, wydajność, czas pracy i kontrola. Dzięki pomysłowości zastrzeżonych systemów IVS i możliwościom kamer termowizyjnych FLIR IR, produkcja papieru może osiągnąć zupełnie nowy poziom.
