工业ai在线控制及检测技术论文（工业ai在线控制及检测技术）

在线自动化测控系统和机器视觉智能检测系统的主要组成和工作原理如下：

(1)在线自动化测控系统

在线自动化测控系统包括板材在线测控系统、激光测厚系统、凝结水回收/集散控制系统三类产品。

板材在线测控系统和激光测厚系统两类产品配备了不同的传感器、检测原理和检测指标。其中，板材在线测控系统可以选择使用X射线传感器、射线传感器、微波水分传感器或红外水分传感器等，采用一种或多种组合，利用射线穿透衰减、微波等原理共振、红外吸收和反射，检测电池极片、铜箔、薄膜、无纺布、纸张等表面密度/厚度/克重/定量、灰分、水分等指标；激光测厚系统采用激光位移传感器，利用激光反射原理检测卷绕后的电池极片的厚度指标。

板材在线测控系统与激光测厚系统在产品结构和工作原理上类似。主要由传感器、扫描架、高速数据处理模块、上位机（工作站）、控制软件和进给调节执行器等组成。 《板材在线测控系统》以两类产品的工作原理为例：

板材在线测控系统

一、产品组成及功能介绍板材在线测控系统采用装有传感器的扫描架对板材进行实时在线精确扫描检测。高速数据处理模块对传感器采集的检测数据进行滤波、对齐、压缩等预处理。检测数据传输至上位机；上位机根据检测到的实时面密度数据与目标值的偏差，通过水平、垂直闭环算法计算并输出水平、垂直控制信号至进给调节执行机构，改变相应的进给量。完整的闭环反馈控制，确保板材质量稳定一致。同时系统实时显示并记录检测数据和控制效果。

以锂电池极面积密度在线测控系统为例，闭环控制的系统架构如下图：

A。横幅控件

该产品采用高速数据处理模块，具有高速、高精度并行数据采集和处理能力，可将采集到的数据实时传输至上位机。上位机采用自主研发的横向对位算法，将纯磁滞面密度检测数据与前挤压位置的模具螺栓进行匹配。根据实时表面密度数据，它自动映射到模具的物理位置并自动调整横幅。分区送料实现横幅面积密度自动闭环控制，采用多点解耦算法和抗变形算法，有效解决邻域干扰问题。通过横幅模具的闭环控制，有效改善横幅涂层表面密度与目标值的偏差。控制效果越好，与目标值的偏差越小。 Banner闭环控制效果如下图：

b.垂直控制

采用大延迟纯滞后预测模型算法计算并控制加料泵的加料量，实现极片纵向涂层面密度的自动闭环控制。纵向闭环控制效果如下图所示：

凝结水回收/集散控制系统

凝结水回收控制系统采用可调热泵，利用工作蒸汽减压前后的能量差作为动力，回收蒸汽凝结水系统产生的低品位尾汽和二次蒸发蒸汽，从而有效降低新鲜水的消耗。蒸汽。制浆造纸过程控制是分布式控制系统的典型应用案例。通过采集制浆过程中的生产数据，可以对从蒸煮、洗涤、筛分、漂白到制浆、流送、网段、干燥、卷取的整个过程进行综合控制。该系统可与板材在线测控系统、机器视觉智能检测系统配合使用，充分共享定量、灰分、水分、缺陷等检测数据，实现对板材最终质量的集中控制。制浆造纸工艺的产品和工艺参数。

(2)机器视觉智能检测系统

机器视觉智能检测系统分为三类：WIS视觉检测系统、VIS视觉检测系统和X射线内部缺陷检测系统。可实现的检测功能涵盖表面缺陷检测、内部缺陷检测和尺寸测量系列产品，具体如下所示：

WIS视觉检测系统

WIS视觉检测系统是基于FPGA图像处理的视觉检测系统。它由光源、镜头、带有CameraLink接口的工业线阵相机（以下简称“CameraLink相机”）、图像处理板、交换机、上位机（工作站）等组成，工作原理如下图所示：

光源、镜头、摄像头等部分负责光学照明、成像和图像信息采集。在图像数据处理环节，基于FPGA的图像处理板可直接接入摄像头信号进行解码、缺陷定位、特征提取、缺陷过滤等，然后将处理结果通过交换机传输至上位机进行处理。缺陷信息显示。同时，根据检测到的异常情况，向辅助控制设备输出警告或控制信号，进行报警、贴标、在线剔除或报废。与其他基于上位机使用纯数据采集卡的视觉检测系统不同，图像处理板采用全FPGA多通道并行流水线结构，实现缺陷检测的本地处理，显着提高图像信息处理速度，保证爆发力。或持续表现。实时处理大量缺陷，降低对上位机计算能力的要求。在高速、宽幅、多相机检测场景中，一台主机可以连接数十个相机。该系统具有突出的性价比优势。

VIS视觉检测系统

VIS视觉检测系统由光源、镜头、摄像头、上位机（工控机）等组成，是基于上位机进行图像信息处理的视觉检测系统。 VIS视觉检测系统可与带网络接口的工业线阵相机（以下简称“网络接口相机”）、3D相机、CameraLink相机等配合使用。VIS视觉检测系统的工作原理如下：

光源、镜头、摄像头等硬件部分主要负责光学照明、成像和图像信息采集。图像信息通过网卡或采集卡传输至工控机。工控机利用视觉算法软件对成像结果进行处理分析并输出分析结果。然后处理结果通过开关传输给PLC，PLC实现报警

达到12,105万吨，创下历史新高。 根据中国造纸行业协会发布的《造纸行业“十四五”及中长期高质量发展纲要》，2025年和2030年全国纸及纸板总产量目标分别为1.4亿吨和1.7亿吨。2021年-2025年和2025年-2030年，全国纸及纸板总产量的复合增长率分别为3.70%和3.96%；同时提出主动淘汰落后产能，关闭排放不达标、能耗水平相对落后、产品竞争力弱的生产设施，持续进行技术改造，对产能进行优化提升。未来，纸及纸板总量持续上升，叠加落后产能淘汰“挤出”新增产能。预计国内造纸领域未来市场需求额能够维持5%以上的增长率，2021年-2025年，国内造纸产线市场需求量分别为133条、140条、147条、162条和179条，1套造纸机产线对应的纸张定量/水分/灰分/在线测控系统、冷凝水回收/集散控制系统和纸张表面缺陷检测系统需求量分别为1套、1套和0.35套，公司该类产品对应的平均单价分别约为24万元、42万元和28万元。据此推算1套造纸机产线纸张定量/水分/灰分/在线测控系统、冷凝水回收/集散控制系统和纸张表面缺陷检测系统投资需求合计约为75.80万元，经测算造纸领域市场容量合计数分别为1.01亿元、1.06亿元、1.11亿元、1.23亿元和1.36亿元。 市场竞争 A、新能源电池领域HoneywellInternationalInc.（以下简称“Honeywell”）凭借其在造纸领域积累的在线测控技术经验，进入国内新能源锂电池领域。ThermoFisherScientificInc.（以下简称“赛默飞”）是全球领先的检测分析仪器/设备供应商，推出面密度/克重在线检测系统。新能源锂电池领域经过多年的发展，已实现对国外厂商的进口替代，国内的锂电池厂商具备较强竞争优势。在锂电池极片面密度/厚度检测环节涌现出、深圳市大成精密设备股份有限公司（简称“深圳大成”）等国内企业。深圳大成是动力锂电龙头宁德时代的供应商，具有较高的行业知名度。 B、薄膜领域ScantechGroup（以下简称“Scantech”）是薄膜领域国际知名的厚度在线测控系统解决方案提供商，其在薄膜领域深耕多年，技术积累比较深厚。 C、无纺布MahloGmbH&Co.KG（以下简称“Mahlo”）是无纺布领域全球领先的测量、控制方案制造商。 D、造纸领域Honeywell和ABBLtd.（以下简称“ABB”）是全球领先的自动化过程控制厂商。 ②机器视觉智能检测系统 机器视觉检测行业的主要企业有IsraVisionAG（以下简称“ISRAVISION”）、WintrissEngineeringCorporation（以下简称“Wintriss”）、天准科技、精测电子、矩子科技、奥普特等企业。 过程控制领域 美国Honeywell、瑞士ABB、美国赛默飞、美国Mahlo等国外龙头企业在过程控制领域发展较早，在技术水平、品牌知名度、业务规模等方面相较于本土企业具备竞争优势，占据以石油、化工等大型复杂项目为代表的高端市场主要份额。我国过程控制领域企业众多，呈现业务多集中单一或具有类似特征下游应用行业，如集中在石油、化工等过程工业。经过多年的发展与技术积累，以、中控技术等为代表的国内过程控制企业逐步进入各细分应用领域，逐步实现对于国外品牌的国产替代。 机器视觉领域 机器视觉的可应用领域广泛，覆盖3C电子、半导体、平板显示、食品饮料、汽车、印刷、电池、薄膜、纺织、医疗卫生等多个领域。机器视觉领域的参与者众多，主要分为两类：一是专注于相机、镜头、光源、算法等底层核心软硬件开发，为各应用行业提供基础部件解决方案，如基恩士、康耐视、奥普特等，位于产业链上游；二是专注于为某一个或某几个行业提供应用解决方案，位于产业链中游，如天准科技在消费电子领域的视觉测量/检测设备，得到苹果、三星等行业龙头的认可；精测电子主要产品为平板显示检测设备，服务于京东方等下游知名的面板或模组厂商；矩子科技的3C电子光学检测设备进入华硕等知名厂家的生产线；的机器视觉检测设备，广泛应用于新能源电池、薄膜、无纺布/卫材和造纸领域。 机器视觉行业中具备工业相机的研发及生产能力的公司较少，Wintriss、奥普特、基恩士、康耐视、凌云光具备相机研发及生产能力。 审核编辑 ：李倩