本實用新型涉及一種聚酰亞胺膜生產設備，具體涉及聚酰亞胺膜生產中環形鋼帶的自動糾偏系統。
背景技術：
在制膜行業中，需要用到循環帶狀鋼帶，作為托舉鋼帶完成薄膜鑄片和定型和預烘干。由于薄膜定型和預烘干所用的工藝溫度較高，并且限于現有裝備的熱平衡能力，托舉鋼帶在運行過程中，不可避免的會出現左右偏斜，在出現這種偏斜時，必須及時的判定鋼帶偏斜的方向和變化速率，并予以及時的干預，使鋼帶運行平穩，并且要使鋼帶軸線和設備軸線基本穩定在重合位置。
目前，這樣的調整大多還是采取人工方式完成。即操作者通過觀察窗，按照一定的周期不斷地觀察、測量鋼帶的偏斜狀態和偏斜速率，在根據操作經驗，判定平采取相應的糾偏措施，使鋼帶穩定在一定的位置范圍內。這樣的操作方式，有幾點不足：1、這種調整對操作者的要求比較高。操作者必須具備豐富的操作經驗，并且對設備變動特性有較為深入的了解；2、提高設備車速，是提高產量最直接的方法，也是生產中經常會使用的調整方法。如果提高設備速度，人工觀察與調整會跟不上設備的變動狀況，導致不能及時把設備調整到最佳狀態，從而不得不把設備車速限定在一定范圍之內，這樣不利于提高車速；3、由于高溫設備的影響，觀察和調整設備都需要在高溫環境下進行，不利于員工保護；4、由于人工操作中觀察、判斷以及經驗的局限性，不可能及時的發現較為細微的偏斜，存在誤操作的可能性；5、目前生產領域中的趨勢是設備自動化改造和控制系統的整合，而其中存在的手動環節不利于自動化設備的整合。
綜上，迫切需要研發一種新型的鋼帶偏斜檢測、調整以及配套的設備，以便盡可能提高設備的自動化程度，從而保障設備的穩定運行。
技術實現要素：
本實用新型的目的是提供一種用于聚酰亞胺膜生產的鋼帶自動糾偏系統。
針對人工操作的不利之處，本實用新型采用高清晰度的圖像采集設備，為了穩定傳感器的工作，使其不受現場高溫和有害氣體的影響，創造性的采用了密封、散熱的強化結構腔，并使用鍍膜光學玻璃作為圖像采集窗口，還采用限定波長的紅外線作為照明，使圖像不受室內和設備內部照明的散射光的影響，本實用新型提供的系統操作簡單、準確度高、具有很廣闊的應用前景。
為了達到上述實用新型目的，本實用新型的技術方案是：
一種用于聚酰亞胺膜生產的鋼帶自動糾偏系統，包括圖像采集設備、圖像預處理設備、運算設備、環境狀態采集設備、緊急信息采集設備、控制器、顯示設備、執行機構；所述圖像采集設備、圖像預處理設備、運算設備與控制器、執行機構依次電路連接；所述環境狀態采集設備、緊急信息采集設備、顯示設備分別與控制器電路連接。
本實用新型的自動糾偏系統還包括紅外線光源以及圖像采集設備盒；所述圖像采集設備盒包括不銹鋼殼體；所述不銹鋼殼體設有圖像采集孔；所述圖像采集孔裝有鍍膜光學玻璃；所述圖像采集設備位于不銹鋼殼體內；紅外線光源提供穩定的紅外線照射，發射光譜狹窄，配合光譜濾光鏡，可以最大限度的濾除干擾光線，使圖像不受室內和設備內部照明的散射光的影響。圖像采集單元配有封閉耐腐蝕的不銹鋼殼體，所述不銹鋼殼體內部配置液體冷媒循環冷卻系統，比如冷卻液循環管，采集窗孔采用鍍膜光學玻璃，為紅外線濾光鏡，濾除其他干擾光線。
本實用新型的圖像預處理設備包括視頻同步分離模塊和圖像濾波模塊，為市購產品；圖像采集設備攝像頭視頻信號中除了包含圖像信號之外，還包含場同步信號、場消隱信號、行同步信號、行消隱信號等等，圖像預處理設備通過視頻同步分離模塊對頻率信號進行處理，準確地把握各種信號間的邏輯關系，用圖像濾波模塊濾除干擾信號，用圖像分離模塊對視頻信號進行同步分離，得到場同步信號與行同步信號，傳輸給運算設備。
本實用新型的運算設備提供兩種功能，一個是邊界提取，一個是趨勢預判。邊界提取實際上是一種圖像分割技術。將圖像分成各具特性的區域并提取出感興趣目標的技術和過程，是一種基本的計算機視覺技術。只有在圖像分割的基礎上才能對目標進行特征提取和參數測量，使得更高層的圖像分析和理解成為可能。攝像頭得到的圖像實際上是一幅灰度圖像，可以將圖像分為幾個區域，區域內部的灰度具有灰度相似性，而在區域邊界上一般具有灰度不連續性，因此灰度圖像分割一般可分為利用區域內灰度相似性的基于區域的方法和利用區域間灰度不連續性的基于邊界的方法。運算設備為現有產品，其將圖像轉換成數字信號傳輸給控制器。鋼帶的偏斜是一個隨時改變且非線性的系統，采用現有的單一的反饋控制會使系統存在不同程度的超調和振蕩現象，無法得到理想的控制效果。根據制膜系統的特點，本實用新型引入了圖像采集和圖像預處理環節，改善了系統的動態特性；同時，利用運算設備具有對參數變化不敏感和Robust強的特點，有效地提高了控制系統的適應性和Robust，改善了系統的控制性能。實踐表明，本實用新型有效克服了采集-控制-執行系統的偏差干擾給調整執行機構帶來的不良影響，具有較好的控制效果。
本實用新型包括環境狀態采集設備，由于控制設備必須根據鋼帶的實時狀態決定對應的調整策略，因此必須對相關狀態進行參數采集，其中包括鋼帶環境溫度、濕度、運行車速等等，并將信號傳輸給控制器。顯示設備為人機界面，主要用于參數設置、實時狀態反饋等。
緊急信息采集設備是非常重要的一個單元。在實際生產環境中，會遇到各種突發狀況，比如主系統會某個單元系統斷電，傳感器失靈，溫度異常等等。這些意外狀況會威脅生產的順利進行，嚴重的時候會造成設備損毀的發生。因此必須對各種意外狀況進行采集和判定，并將結果反饋到控制器中，以邊界和其他因子對整個系統進行綜合調控，為鋼帶糾偏提供參考。
本實用新型的控制器承接運算設備的推演數據，并結合來自來自環境狀態采集設備、人機界面、緊急信息采集設備的數據，根據設定的行為規則，控制執行機構，糾正鋼帶偏斜；可以為市購PLC系統。
本實用新型的執行機構用于接收控制器的指令，對鋼帶進行調整，包括張緊輥以及與張緊輥連接的張緊電機；張緊電機與控制器連接，收到控制器的信號，可以調節張緊輥，從而實現鋼帶自動糾偏。
本實用新型采用高清晰度的圖像采集設備，為了穩定攝像頭的工作，使其不受現場高溫和有害氣體的影響，創造性采用了密封、散熱的強化結構腔，并使用鍍膜光學玻璃作為圖像采集窗口，還采用特定波長的紅外線作為照明，使圖像不受室內和設備內部照明的散射光的影響，引入了圖像采集和圖像預處理環節，改善了系統的動態特性；同時，利用運算設備具有對參數變化不敏感和Robust強的特點，有效地提高了控制系統的適應性和Robust，改善了系統的控制性能。實踐表明，本實用新型有效克服了采集-控制-執行系統的偏差干擾給調整執行機構帶來的不良影響，具有較好的控制效果；本實用新型提供的系統操作簡單、準確度高、具有很廣闊的應用前景。
附圖說明
圖1為實施例一用于聚酰亞胺膜生產的鋼帶自動糾偏系統的系統框圖。
具體實施方式
下面結合附圖以及實施例對本實用新型作進一步描述：
實施例一
參見附圖1，一種用于聚酰亞胺膜生產的鋼帶自動糾偏系統，包括圖像采集設備、圖像預處理設備、運算設備、環境狀態采集設備、緊急信息采集設備、控制器、顯示設備、執行機構；圖像采集設備、圖像預處理設備、運算設備與控制器、執行機構依次電路連接；環境狀態采集設備、緊急信息采集設備、顯示設備分別與控制器電路連接。
本實施例用于聚酰亞胺膜生產的鋼帶自動糾偏系統還包括紅外線光源以及圖像采集設備盒，根據現場情況自行設計安裝位；圖像采集設備位于圖像采集設備盒內，圖像采集設備盒包括不銹鋼殼體，不銹鋼殼體設有圖像采集孔，圖像采集孔裝有紅外線濾光鏡；圖像預處理設備包括視頻同步分離模塊和圖像濾波模塊；顯示設備為人機界面；執行機構包括張緊輥以及與張緊輥連接的張緊電機，根據現有技術與鋼帶結合；控制器為PLC系統，利用常規電線與其他部件傳輸數據。各設備的安裝位以及具體的形狀尺寸不影響本實用新型效果的發揮，根據本實用新型的設計，圖像采集設備采集信息后經過預處理傳輸給運算設備形成數據信號傳輸給控制器，再結合環境信號、緊急信號、預輸入信號，然后發送指令至執行機構，實現鋼帶自動糾偏。
在人機界面的預先設置（或者生產過程中的調整）鋼帶張緊力，PLC控制張緊輥左右兩側電機調整張緊輥的位移，在張緊輥的推動作用下，處于繃緊狀態，并隨著張緊輥的轉動而運轉。此時，環境狀態采集設備采集到的鋼帶拉力、設備運行速度等相關現場數據，發送給PLC。PLC收到各項數據后，則根據知識庫中的模糊子集隸屬度，在規則庫的限定下，做出執行判斷，這一執行判斷控制張緊電機工作。
例如，鋼帶向左偏斜，光源紅外光投射到鋼帶以及張緊輥之上，由于張緊輥和鋼帶的反射率不同，圖像采集的成像會形成明暗不同的圖像，圖像預處理強化圖像對比度，并通過視頻同步分離模塊對視頻信號進行同步分離，得到場同步信號與行同步信號，并將圖像數據傳遞給運算器。運算器收到數據后，判斷出邊界，以及邊界的運動軌跡、運動趨勢、運動加速度，并形成數據集，發送給PLC。環境狀態采集設備將此時的設備車速，張緊輥張力值采集并處理為標準數據格式，也傳遞給PLC。PLC收到各項數據，經過判定，預測出鋼帶向左偏斜，以及偏斜的加速度。由此做出調整對策，控制張緊輥兩側的張緊電機進行動作，使鋼帶左側張力略大于右側張力，在此張力作用下，鋼帶逐漸向右移動，回到預訂位置。
當發生諸如主系統會某個單元系統斷電，傳感器失靈，溫度異常等等異常狀況時，緊急信息采集設備會通過中斷方式通知PLC，PLC立即執行異常狀況讀取，采集現場數據，并接受緊急判定模塊的異常報告。通過知識庫和規則庫的研判，形成異常狀況報告以及對策報告，并將信息發送到人機界面報警。同時，根據規則庫的預設，采取策略，首先保護人員安全，其次保護設備安全，再次通過設備調整，嘗試各種替代方案例如啟動應急電源，啟用備用裝備等，盡可能恢復正常生產。如果恢復正常生產失敗，則轉入關閉生產設備的程序。
本實用新型將市購各部件設計為一種用于聚酰亞胺膜生產的鋼帶自動糾偏系統，可以實現生產過程鋼帶自動糾偏的效果，保護操作人員、生產設備的安全，特別保證產品厚度穩定、良率高，每批次良率接近100%。