軟管及管材的擠出測量技術(shù) 戳下文

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圖1帶旋轉(zhuǎn)鏡的掃描方法　　◆線性CCD傳感系統(tǒng)　　線性CCD傳感測量技術(shù)主要有兩種。第一種方法是利用光學(xué)儀器(透鏡組)使激光束聚焦在一個線性傳感器上。通過計(jì)算物體陰影圖像中變暗的二極管，就可以確定直徑大小。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無需移動部件，但透鏡組的成本較高(圖2)?！　D2使用線性CCD傳感器的掃描法　　第二種是智能方法，即用激光點(diǎn)亮高分辨率線性CCD，通過計(jì)算衍射條紋來確定直徑。這種方法測量速度非常快，只受到所選擇的線性CCD傳感器的限制。第二種方法的優(yōu)點(diǎn)是省去了昂貴的透鏡組以及移動部件?！　呙韬途€性傳感技術(shù)的主要區(qū)別在于，線性CCD傳感技術(shù)只依靠數(shù)字化方式，不需要移動部件，因此具有更高的準(zhǔn)確性、可重現(xiàn)性和測量速度。線性傳感器的測量頭在兩三個平面上測量直徑。它們能測量直徑為0.05至500mm范圍內(nèi)各種材質(zhì)的不透明或透明材料部件。另外，某些模型測量速度可高達(dá)5000/軸/秒，因此是探測團(tuán)塊和頸縮現(xiàn)象的可靠工具?！　≈睆健⒈诤窈推穆蕼y量技術(shù)　　由于僅測量直徑不能滿足要求的應(yīng)用，軟管和管材生產(chǎn)商需要采用還能測量產(chǎn)品壁厚和偏心率的測量系統(tǒng)。除了質(zhì)量控制和工藝優(yōu)化，節(jié)約塑料材料并降低成本同樣十分重要。舉例來說，常規(guī)采用的是基于超聲波的技術(shù)。這種方法適合單層產(chǎn)品壁厚的基本測量，但由于其功能以及對材料特性、塑料溫度和耦合介質(zhì)的依賴，因而具有局限性。目前，X光技術(shù)則能確保獲得精確的產(chǎn)品參數(shù)測量結(jié)果，而不會受到環(huán)境或材料的影響。　　圖3無需光學(xué)和移動部件的CCD線性傳感器衍射條紋測量原理及其分析　　◆超聲技術(shù)　　超聲技術(shù)只部分適用于軟管與管材的在線質(zhì)量控制。比如，超聲技術(shù)不能穿透用作復(fù)合管道中蒸汽阻隔層的鋁質(zhì)層，因此不能適用于此。測量橡膠軟管時，超聲信號在很大程度上會被孔隙和橡膠材料所吸收，因此也不能提供可靠的測量結(jié)果。而且，多層橡膠軟管一般都含有增強(qiáng)織物，它會轉(zhuǎn)移超聲波回聲，使測量無法進(jìn)行。超聲波測量通常在水浴中實(shí)現(xiàn)，其中，水被用作聲音傳播的耦合介質(zhì)。鑒于超聲波的傳播速度，必須進(jìn)行精確的溫度補(bǔ)償，以根據(jù)溫度和材料計(jì)算偏心率。這種技術(shù)需要進(jìn)行校準(zhǔn)。另外，只有將超聲技術(shù)和額外的重力系統(tǒng)相結(jié)合，才能估算出壁厚?！　　鬤-光技術(shù)　　X光技術(shù)采用了成像原理。X光技術(shù)對材料沒有限制，也不需要耦合介質(zhì)。這種技術(shù)不受材料溫度的局限，因此可以將X光測量設(shè)備直接結(jié)合到擠出生產(chǎn)線上，不需要額外的措施，也無需校準(zhǔn)?？梢匝b在擠出頭(熱測量)后面，也可以在生產(chǎn)線末端(最終質(zhì)量控制)。通過4點(diǎn)在線測量，僅需一臺設(shè)備即可獲得壁厚、偏心率、內(nèi)外直徑和橢圓度的測量數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可用于最多三層不同材料的測量，測量值可以管材/管道截面的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)字化或圖形化的實(shí)時顯示，讓用戶可完美地進(jìn)行擠出工具的對中。在考慮最小值的同時自動控制生產(chǎn)線速度或擠出機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)，這對于實(shí)現(xiàn)最高效率至為關(guān)鍵。這樣，就可以確保軟管的品質(zhì)。在另一方面，控制最小值可確保只消耗必需的材料。X-光技術(shù)適用于直徑為0.65至270mm的產(chǎn)品。對X光技術(shù)安全性擔(dān)憂是沒有根據(jù)的，因?yàn)榈湍芰康妮椛錄]有相關(guān)性。實(shí)際上，當(dāng)人們乘坐從紐約飛到法蘭克福之類航班時，受到的輻射要高很多?！　D4裝在軟管擠出生產(chǎn)線上的X光測量系統(tǒng)　　大型塑料管道的測量技術(shù)　　對于用于建筑和公共服務(wù)領(lǐng)域的120mm以上直徑大型塑料管道的測量，上述技術(shù)同樣適用。但這些技術(shù)在功能(超聲)、成本、測量范圍、周邊測量點(diǎn)數(shù)量(X光)以及測量直徑上(激光)都存在局限性。目前，用于質(zhì)量控制的更新技術(shù)已在測試中。它采用了瞄準(zhǔn)材料的太赫茲脈沖激發(fā)高功率光纖激光。通過材料內(nèi)、外層邊緣反射的脈沖來確定壁厚。但用這種技術(shù)在測量厚壁和高阻尼材料如PVC時也是存在局限的。另外，激光器的耐久性有限，且成本昂貴?！　　艉撩撞?Millimeterwaves)技術(shù)　　雷達(dá)技術(shù)FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)是用于尺寸測量和下垂度記錄的一種成本大為降低的創(chuàng)新性技術(shù)。這些系統(tǒng)工作脈沖處于亞太赫茲脈沖范圍內(nèi)，它在汽車領(lǐng)域用于距離測量已有一段時間了。它采用半導(dǎo)體技術(shù)，價格比較實(shí)惠，在實(shí)際使用中壽命不受限。在80到300GHz的選擇范圍內(nèi)，所有塑料材料都可以穿透，且吸收率低，因此可測得壁厚。有一個或兩個連續(xù)旋轉(zhuǎn)收發(fā)器在繞管材移動時，會持續(xù)收發(fā)調(diào)頻毫米波。另一種方法是，用靜態(tài)系統(tǒng)通過兩只接收器在四個點(diǎn)上選擇性地測量壁厚和管材的內(nèi)外徑。如果需要圍繞管周完整測量壁厚，則需要用旋轉(zhuǎn)測量頭。這種情況下，也可以精確測出并顯示下垂度。該測量方法應(yīng)用了塑料材料前后端邊界層信號反射的時間差。測量精度達(dá)到幾微米，測量速度為500次/秒。毫米波技術(shù)可沿著完整的周長，精確測量120至2500mm的產(chǎn)品。不需要耦合介質(zhì)，且不受溫度或塑料材料的影響。另外，測量系統(tǒng)可自動調(diào)節(jié)并適應(yīng)擠塑材料的特性，用戶不需要校準(zhǔn)。而且，該技術(shù)為擠塑機(jī)提供了校準(zhǔn)和溫度控制的信息，因此測量值可確保用于優(yōu)化同心性，并最大限度地降低壁厚。　　總結(jié)　　隨著對軟管和管材生產(chǎn)品質(zhì)要求的提高，依靠非破壞性測試(NDT)對塑料管道的擠出質(zhì)量進(jìn)行精確、可靠的控制變得尤為重要。此外，高效地使用材料以降低成本也是工廠管理的重點(diǎn)。測量和控制系統(tǒng)可以持續(xù)檢測和控制重要的產(chǎn)品參數(shù)。因此，軟管和管材生產(chǎn)商可選擇具有不同功能和多種用途的各種的技術(shù)。　　圖5毫米波技術(shù)測量系統(tǒng)通過分析信號反射時間差，確定管徑、壁厚和下垂度　　激光技術(shù)能對0.5至500mm范圍內(nèi)的管徑進(jìn)行可靠的在線測量。另外，X光測量系統(tǒng)可以測量直徑高達(dá)270mm的產(chǎn)品的壁厚和偏心度。同時，市場上也出現(xiàn)了基于毫米波的創(chuàng)新技術(shù)用于在擠塑生產(chǎn)線上測量管徑高達(dá)2500mm的大型塑料管道。該技術(shù)可用來精確測量用不同類型材料制成的常規(guī)大小的管材尺寸和下垂度。因此，擠塑生產(chǎn)線到底應(yīng)該采用哪種測量技術(shù)，取決于應(yīng)用領(lǐng)域、以及用戶基于質(zhì)量保障、工藝優(yōu)化、成本節(jié)約等對測量和控制提出的要求等。