CN106142514A - 对于通过挤出技术制造出的工业制品的测量 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设备，其用于监控在内嵌挤出过程中移动的挤出制品以便通过持续地测量尺寸参数并且确定挤出中的缺陷来实现所述过程的质量控制。所述装置使用太赫兹辐射，所述太赫兹辐射适于提供辐射的平行射线的帷幕，所述帷幕在制品以直线方式经过时跨过制品被扫描。在扫描过程之后被接收的被发射的辐射的成分受到图像分析以确定移动的制品的尺寸参数。图像分析涉及将修正值应用到被测量的穿越制品的射线的取决于所述制品在射线的帷幕内的位置的传输时间，从而在最终测量结果中将不准确性去除。

Description

对于通过挤出技术制造出的工业制品的测量

技术领域

本发明涉及对于细长的直线式挤出制品的尺寸特性的非接触式测量，所述直线式挤出制品诸如橡胶或塑料的管材、管道和电缆，所述管材、管道和电缆具有涂覆有非金属绝缘挤出材料的金属导体核心。本发明还涉及对于制造出的平坦制品的测量，所述平坦制品诸如橡胶或塑料板材、绝缘胶带、胶片、纸等。

背景技术

上文中所提及的类型的直线式挤出制品通常在挤出流水线中被制造，所述挤出流水线通常包括送料装置、挤出机械、冷却部段以及用于已完成制品的取料装置。

在本发明所涉及的这种类型的持续制造过程中，必需的是测量挤出制品(诸如管材或管道)的直径和壁厚，以及在电缆的情况下还要测量偏心距，所述偏心距是与金属核心在线缆的绝缘涂层内的共轴性有关的偏移位置。

对于在挤出过程中在连续的基础上监控这些测量的需求首先是确保符合规范并且其次是确保挤出材料就仅使用绝对必要量的挤出材料而言被尽可能经济性地应用，从而避免浪费。

在构思本发明时可用的现有技术中，这些测量通过使用白色光或激光的光学构件来执行，但是这些过程仅能测量挤出制品的总体直径。通过使用一个以上的装置，可以间接地测量壁厚和偏心距。超声方法也已用于使用水作为接触介质来测量壁厚。

使用放射性β或x射线允许在不与挤出制品接触的情况下测量挤出制品的壁厚。然而，这些方法需要特殊的处理手段，因为它们涉及如将会容易认识到的内在健康危害的事实。

本发明还可以用于制造平坦制品的工业领域中，从而测量材料的厚度以及制造出的制品的总体宽度，所述平坦制品诸如橡胶或塑料板材、绝缘胶带、胶片、纸等。

在测量平坦制品方面可用的现有技术包括间接接触方法，由此两个滚轮或滚筒被放置在制品的上方和下方，以及由两个滚轮示出的读数的差值指示出制品厚度。

非接触式光学方法也被使用，其中两个“距离测量装置”被安装在制品的上方和下方。两个距离读数之间的差值指示出制品厚度。

这两种方法都受到由制品震动或制品厚度改变引起的误差的影响，所述误差在机械接触类型的情况下包括机械磨损和滚轮反弹以及在光学类型的情况下包括失焦。

“接触式”和“光学式”方法的进一步限制是它们仅测量沿制品宽度的狭窄部分的厚度而不测量平坦制品板材的完整区域的厚度。

替代测量方法(诸如超声，放射，β射线或x射线)是不受推荐的，因为它们需要特殊处理手段并且因此呈现如将会容易认识到的内在健康危害。

本发明在制品在沿其行进路径穿过射线时使用太赫兹辐射(在下文中被称作THz辐射)照射制品并且以与时间有关的方式利用穿过制品之后的辐射以确定所述制品的尺寸轮廓。

THz辐射的频率被定位在红外与微波之间，并且THz辐射的波长处于30微米与3毫米之间的范围中。

太赫兹辐射(THz)具有的优点在于，其以与白光类似的方式起作用，也就是说辐射能够由镜面反射但是能够穿透并且穿过介电或绝缘材料(诸如橡胶、纸以及包括聚乙烯等的各种塑料)。

THz辐射穿过介电或绝缘材料的传递速度取决于制品的化学成分和材料密度并且这个特性和THz辐射穿过介电或绝缘材料的穿透能力将会用于获得所需的测量。

在此所公开的系统利用光学系统以产生THz辐射的帷幕，制品沿其行进路径直线式穿过所述帷幕。

射线的帷幕中的每个相继射线的瞬态时间或速度用于通过矩阵成像方法计算制品的尺寸特性，特别是用于确定挤出涂层的厚度，以便确保涂层厚度符合操作需求。

射线穿过挤出涂层的瞬态时间或速度的均匀性在实现测量过程的结果的高准确性的方面至关重要。

由于系统的光学部件，其中帷幕中的某些射线将会以与其它射线不同的速度行进，因此这些瞬态时间或速度将会有所不同，以使得所获得的结果的准确性将会取决于制品在射线的帷幕中的位置而改变，所述改变由于制品沿其行进路径的摆动运动而出现。

发明目的

本发明的目的是通过将补偿THz辐射在制品横向于射线的帷幕的方向移动时穿过挤出涂层的瞬态时间中的误差的能力引入到测量技术中来避免如上文中刚刚描述的光学测量系统的问题，以使得所获得的结果与过去能够获得的结果相比更加准确。

发明内容

根据本发明的一个方面提供用于通过非接触来测量在自由空间中被连续地挤出的细长的、非导引式的工业制品(诸如橡胶或塑料管材或电缆)的尺寸特性的设备，所述设备包括：太赫兹辐射单元；旋转镜，其用于跨过第一透镜扫描从点源发射出的太赫兹射线以产生平行太赫兹射线的帷幕，制品与所述帷幕成直角地穿过所述帷幕直线式行进，穿过所述绝缘材料之后的所述射线由第二透镜收集并且在太赫兹传感器处被聚焦；图像分析器，其可操作地与传感器相关联以便执行穿透所述绝缘材料的太赫兹射线的与时间有关的成像分析以提供矩阵图像，根据所述矩阵图像以确定制品的所述尺寸特性，其特征在于，所述分析器结合有处理器，用于计算体现穿越制品的射线之间的传输时间中的变动的修正数据，所述处理器适于向所述分析器提供用于每个射线的与时间有关的修正信号以使传输时间等于预先确定的标称值，从而改进所测量的制品的尺寸特性的准确性。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于通过非接触来测量在自由空间中被持续地挤出的细长的、非导引式的工业制品的尺寸特性的设备，所述设备包括：太赫兹辐射的源；扫描器系统，其用于利用所述辐射的平行射线的帷幕来从制品的一侧跨过制品扫描制品；传感器，其用于检测被发射出的辐射在经过所述制品的挤出之后在所述制品的另一侧上的成分；以及图像分析器单元，其可操作地与传感器相关联以便执行所述被发射出的辐射的与时间有关的成像分析从而确定所述尺寸特性，其特征在于，所述分析器结合有处理器，用于计算体现穿越制品的射线之间的传输时间中的变动的修正数据，所述处理器适于向所述分析器提供用于每个射线的与时间有关的修正信号以使穿越制品的射线的传输时间相等，从而改进被测量的制品的尺寸特性的准确性。

优选地，太赫兹辐射被导引到旋转镜和第一透镜上，所述第一透镜用于接收来自所述镜的太赫兹辐射的相继射线以产生太赫兹辐射的平行射线的所述帷幕以便扫描制品。

优选地，第二透镜被提供用于接收经过制品之后的太赫兹辐射并且用于使射线聚焦到所述传感器上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于通过非接触来测量在自由空间中被持续地挤出的细长的、非导引式的工业制品的尺寸特性的设备，所述工业制品诸如橡胶或塑料管材或电缆，所述设备包括：太赫兹辐射单元；旋转镜，其用于跨过第一透镜扫描从点源发射出太赫兹射线以产生平行太赫兹射线的帷幕，制品与所述帷幕成直角地穿过所述帷幕直线地行进，穿过所述绝缘材料之后的所述射线由第二透镜收集并且在太赫兹传感器处被聚焦；图像分析器，其可操作地与传感器相关联以便执行对于穿透所述绝缘材料的太赫兹射线的与时间有关的成像分析以提供矩阵图像，根据所述矩阵图像确定制品的所述尺寸特性，其特征在于，所述分析器结合有处理器，用于计算体现穿越制品的射线之间的传输时间的变动的修正数据，所述处理器适于向所述分析器提供用于每个射线的与时间有关的修正信号以使所述传输时间等于预先确定的标称值，从而改进被测量的制品的尺寸特性的准确性。

优选地，前述设备包括用于使制品在高温高压的不利环境中沿其行进路径经过的包围件或悬垂件，所述包围件具有透明窗框以允许太赫兹辐射穿过所述包围件以便实现所述成像分析装置中的测量。

优选地，前述设备包括振荡机构，其用于实现所述制品沿其行进路径围绕所述制品的轴线的振荡以收集与制品的直径/壁厚和/或偏心距有关的一组数据。

优选地，所述振荡包括围绕制品的轴线的向后和向前运动或围绕制品的连续旋转模式，以记录与受测制品的直径、壁厚和/或偏心距有关的一组数据。

优选地，修正装置被提供用于将修正动作应用到挤出流水线以改变生产速度、挤出器输出量和/或自动地或手动地调节挤出器的成型模具头，以便维持预先确定的所需制品规格。

优选地，所述太赫兹辐射的平行射线的帷幕用于扫描平坦制品，以便检查所述制品的完整区域，所述平坦制品在宽度方面等于或小于太赫兹辐射的平行射线的帷幕的跨度宽度。

优选地，前述设备被安装在C形框架上，适于与细长的平坦制品的直线式行进路径成直角地以横向方式往复移动，由此比太赫兹辐射的平行射线的所述帷幕的宽度跨度更宽的制品可以通过以跨过平坦制品的宽度往复向前和向后运动的方式移动C形框架来扫描。

本发明的优选的优点和其它实施方式现在将会参照附图来描述。

附图说明

本发明现在将会以实施例的方式并且参照附图来描述，其中：

图1是用于制造电缆的挤出流水线的侧视图；

图2示出用于涂覆电缆的内部金属核心的双重或三重挤出流水线的侧视图；

图3展示本发明到管材管道或电缆的应用，所述管材管道或电缆沿其行进轴线在直线方向上被挤出；

图4示出图3中示出的布置的不同视图，其中行进的制品以横截面的方式示出以更好地展示THz辐射的平行射线如何从单一THz辐射源产生。

图5以示意图的方式展示挤出制品，所述挤出制品沿其行进路径并且依据本发明借助于THz辐射来受到测量；

图6示出挤出管材或管道的横截面的矩阵图像并且以图形的形式示出根据本发明的实施方式的所述挤出管材或管道的壁厚的测量结果；

图7示出与图6中所示出的类似的结果，但是在这种情况下是对于挤出电缆的总体直径和线缆核心的直径进行测量。

图8示出移动的线缆的横截面，其中在图8.1中线缆的核心同心地行进，并且在图8.2中线缆是非同心的，其位置偏心距能够依据本发明的设备来测量；

图9展示用于依据本发明来获得行进的挤出制品的多重测量的装置。

图10展示处理单元，所述处理单元显示出受测电缆的测量的细节，所述细节包括所述电缆的直径、壁厚和偏心距的矩阵图像和值。

图11示出塑料挤出器的侧视图，所述塑料挤出器类似于图1中示出的挤出器但被改型以挤出平坦制品。

图12展示纸板材生产线。

图13.A示出类似于图5的布置，所述布置被安装在C形框架上，从而持续地扫描平坦制品的完整表面区域。

图13.B展示图13.A的布置，其被改型以考虑到扫描宽制品并且配置有往复运动以实现该目的。

图14示出受测制品的横截面连同呈图形格式的相关联矩阵，从而允许制品的成像分析并且提供制品的宽度的测量。

图15以图形显示的方式示出对于从制品发射出的太赫兹辐射(THz)的所得分析以提供被制造的制品中的脊部或裂缝的证据，以及；

图16示出成像分析的结果以显示出已完成的制品中的杂质，诸如铁屑或沙粒等。

图17和18是基于图4中所示出的布置的示意图以展示测量误差如何作为行进的制品沿其行进路径穿过THz辐射的平行射线的帷幕的轴向移动的结果而出现。

具体实施方式

本发明的优选实施方式在下文中的讨论将会参照的图1-16中示出。

在设备的待描述的类似部分在所有附图中使用的情况下，这些类似部分将会通过相同附图标记来提及。

参照图1，其展示一种电缆挤出流水线，所述电缆挤出流水线包括送料件1，所述送料件将由铜、铝或钢制成的金属导体2挤出到挤出器3中。

橡胶或塑料材料在冷态中被引入到料斗4中，在挤出器3中被加热，所述挤出器将所得热塑料穿过成型模具头5挤出到金属导体2上。

绝缘线缆此后被拖拽穿过水冷部段6并且被缠绕在取料件7上。

非金属管道或管材挤出流水线在许多方面与线缆流水线类似，但是其中送料件1不是必需的，因为管材或管道将会被形成在挤出器3内部。

线缆特性(诸如直径/壁厚和/或偏心距)的测量将会在水冷部段6之前或之后的位置处进行。

在图2中示出双重或三重挤出器流水线3.1、3.2，其中两个或三个挤出串联地并且在同一时间进行。

这些挤出流水线制造用于特殊应用(诸如用于在海水下通讯或高压输电线缆中使用)的电缆。

在后一种情况下，线缆在悬垂管材8中被挤出，其中线缆装置在其退出到水冷部段6和取料件7之前在蒸汽或氮气气氛中被加热固化。

线缆特性在这些流水线中的测量将会通过特别构造的‘观察窗框9’进行。

为了更详细地展示本发明的实施方式而参照图3，其中圆形制品10(诸如管材、管道或电缆)被示出正在沿如由箭头11示出的制品轴线在直线方向上被挤出。

太赫兹(THz)辐射单元12提供被导引到反射表面上的射线13。

反射表面是借助于电机16以旋转的方式14来驱动的单侧镜或多面镜鼓中的一个镜面15。

这种旋转事实上跨过透镜17的直径扫描射线13，所述透镜产生跨过制品10的射线的平行扫描的帷幕。

透镜18被定位在制品10的相反侧上以接收来自透镜17的THz射线。

THz传感器19和成像分析单元(未示出)分析来自透镜18的迎面而来的光束。

图4是穿过图3的行进的物体10的横截面图，以更好地展示THz辐射从单元12到旋转镜15、透镜17、18和THz传感器19的行程。

如将会从图4中明显的是，可以使用所描述的系统以确定制品10在水平平面中的直径、壁厚和/或偏心距。

如将会容易认识到的是，还可以提供类似布置，其中测量可以在竖直平面中取得。

依据本发明的对于在自由空间中沿制品的行进路径跨过制品10扫描平行THz辐射而言的重要原因是，测量可以与制品10在THz辐射的平行射线的帷幕内的位置无关地进行，参见图4中所示出的制品的示例性位置10.1。

如所提到的，这种方法实用之处在于，首先制品不必由接触式滚筒导引，以及其次，所述方法在物体处于热态的情况下的应用中十分重要，所述情况致使难于以任何方式或形式进行导引。

图5示出制品10处于被安装在摇篮形基座22上的THz辐射的发射器20与接收器21之间的位置。

发射器20容置有在先前图中示出的THz辐射单元(电机驱动的扫描镜鼓装置)15和透镜17，从而产生跨过发射器20与接收器21之间的空间的THz射线的平行帷幕。

接收器21容置有透镜18、THz传感器19以及THz成像分析单元回路，所述THz成像分析单元回路确定每个相继THz射线穿过受测制品10的绝缘部分的“传输时间”并且将值输出在处理单元23(如图10所示)上，所述处理单元通过有线或无线连接来连接到接收器21。

处理单元23计算成像分析信息并且产生受测制品的总体直径(D)、内部直径(d)和偏心距(E)的矩阵图像和值，如图10中所示。

在图6中，受测管材的横截面的测量结果被示出，其中(D)是总体直径，(d)是内部直径。图形的水平X轴显示出THz辐射t1、t2、t3的“传输时间”，并且图形的Y轴代表扫描时间T。

管材的壁厚在纵向轴线中由W1和W2指示，并且平均厚度可以根据公式来计算。

图7示出与图6中所示出的结果类似的结果，但是其中横截面是线缆的横截面，其中t1和t2是沿所示出的图示的X轴的“传输时间”，并且T是沿竖直Y轴的扫描速率。

(D)代表线缆的总体直径，并且(d)代表受测线缆的导电体(核心)直径。

图8展示线缆偏心距可以如何被计算，其中线缆偏心距可以通过方程E＝S/(D/2-d/2)×100％来定义。

其中(E)是偏心距，(D)是总体直径，(d)是核心直径，并且(S)是(D)的中心与(d)的中心之间的距离。

在图8.1中，S＝0，因此E＝0，这意味着线缆是同心的。

在图8.2中，S＝D/2-d/2，因此E＝1×100＝100％，这意味着线缆具有100％偏心距并且事实上不可用。

在实际实施例中，令D＝56mm、d＝6mm并且令S＝1mm。

使用上文中给出的偏心距方程，则E＝1/25×100％，即4％，这将会是可接受的结果。

(D)、(d)和(E)的测量被显示在参照图10的如上文中所提及的处理单元23上。

在如所描述的对于线缆偏心距进行修正的情况下，如有必要，所述修正可以优选地通过对于挤出成型模具头5进行调节来实现。

图9示出一种布置，其中THz辐射的发射器20和用于穿过制品10之后的辐射的接收器21可以被安装在可旋转的摇篮形基座22上(参见图5)，所述摇篮形基座能够执行以下功能。

摇篮形基座22能够如由箭头24、25展示的那样以“来回”旋转的方式并且还以连续圆形的模式围绕行进的制品10的中心振荡。

从控制器(未示出)到在接收器21中提供的成像分析回路的非接触式传递允许对于在接收器21以及发射器20中被操作的所有功能进行通讯。

本发明如在其在前实施方式中描述的那样能够将控制功能应用到挤出流水线，由此通过测量直径偏差，反馈能够被应用以对于挤出流水线生产速度进行调节，以便将线缆或管材的直径维持在所需的规格内。

在特定情况下，挤出器输出还可以用于同一目的。线缆偏心距可以如已经提及的那样通过对于挤出器3的成型模具头5进行调节来修正。

本发明的另外优选的实施方式在图11-16中示出。

图11示出塑料挤出器26的侧视图，所述塑料挤出器在操作方面类似于图1中的挤出器(3)，但是具有改型的成型模具头27，所述改型的成型模具头被设计成以改变的厚度和宽度挤出橡胶或塑料材料的平坦板材，所述塑料材料包括聚乙烯、尼龙、PVC、丙烯酸等。

从成型模具头27退出的热材料进入冷却区域28，所述冷却区域包括多个冷却滚子或滚压机，所述冷却区域还确定板材的厚度。板材的宽度通过未示出的“侧分切机”来确定。板材前进到取料器29，并且厚度和宽度的测量以及质量控制在位置30处进行。

图12示出“纸板材生产线”，由此纸从制浆机(未示出)退出并且进入由加热鼓组成的干燥区域31。接下来，纸在涂层区域32上继续移动，从而所述纸可以取决于应用需求而涂覆有各种化学物质或塑料材料。

在这个时间点，纸通过压力滚筒来“设定厚度尺寸”，并且宽度通过“侧分切机”(未示出)来确定。

已完成的纸板材被缠绕在鼓33上，并且厚度和宽度的测量以及质量控制可以在位置34处进行。

图13.A示出被安装在C形框架35上的“装置”20-21(发射器/接收器，图5)，由此所述装置的所述THz辐射(第3页的流水线9-11)的平行射线的帷幕沿平坦制品的行进路径38持续地扫描平坦制品37的完整表面区域。

在这种情况下，所述THz辐射的平行射线的帷幕的跨度充分宽，从而与制品37的整个宽度配合。

在图13.B中的极其宽的制品37的应用中可以将附加的所述“装置”20-21(图5)安装在C形框架(未示出)上，从而在制造中在连续的基础上向所述制品37的整个宽度提供所述完整扫描范围。

事实上，可以考虑更加经济的选项，从而在C形框架上提供单一的“装置”20-21(图5)，因为所述单一“装置”特别是在生产需求中的大部分是针对制品宽度时可以是足够的，所述制品宽度落入所述THz辐射的平行射线的帷幕的跨度内。

在图13.B中的处理宽制品37的某些应用中，可能的是尺寸特性和/或质量控制的间歇性或随机检查已足够确保用于这些制品的最低可接受标准。在这些情况下，可以利用C形框架上的单一“装置”20-21(图5)，由此所述C形框架以“横向往复”运动36的方式被设定成跨过制品37的宽度，从而有助于所述制品的间歇性或随机测量范围。

单一或多个“装置”20-21(图5)通过有线或优选地通过无限通讯来连接到处理单元23(图10)，从而平坦板材的所述制品厚度和尺寸特性的测量以及质量控制检查结果通过成像分析来确定并且在矩阵中显示。

处理单元23(图10)能够在所述制品的性能和应用方面提供制品的数个长度的完整数据记录，如在高质量是必要的情况下需要的那样。

图14示出受测制品39的横截面连同呈图形格式的相关联矩阵，由此以与图6中示出的矩阵类似的方式，厚度由X轴中的(t)代表，并且宽度由Y轴中的(w)代表。图15示出具有缺陷的制品40。从与时间有关的信号所得的分析被显示在所述信号的相关联矩阵中，X轴将脊部示出为(t2)、将裂缝示出为(t3)、并且将制品厚度示出为(t1)。

图16示出制品中的杂质，所述杂质包括铁屑或沙粒等，所述铁屑或沙粒被显示为相关联矩阵中的点。

参照已经在上文中被描述的内容，为了实现与制品10的位置无关的在制品10的尺寸参数测量方面的高准确性，以下对于事实的深度分析将会被考虑到，所述位置是THz平行射线13的帷幕内的任意位置。需要注意到的是，对于事实的分析等同地适用于激光或LED射线。

图17是图4中所示出的光学测量系统的扫描部段的以侧视图方式的示意图。为了清晰起见，让我们假定透镜17是平凸类型的，其中AA1是透镜17的直径并且BC是焦距。

沿方向14旋转的每个相继射线13在A点处与透镜17相接触，由此透镜17有效地使射线13从旋转模式“弯曲”到直线模式，从而形成THz射线的平行于中线41的帷幕。

将旋转射线13“弯曲”到平行直线模式的事实导致跨过透镜17的直径AA1的每个相继射线13的非线性扫描速度(V)。

图18示出图4的光学测量系统，进一步展示测量制品10的尺寸特性的原理以及为何尺寸测量方面的误差由于制品沿其行进路的轴向移动而出现。

跨过透镜17的直径AA1以速度(V)行进的每个相继射线13将会耗费穿越制品10的从边缘到边缘的传输时间(t4)。

时间(t4)是制品10的直径或尺寸的函数(f)，从而如果(D)是制品10的直径或尺寸，则t4＝f(D/V)并且D＝f(V×t4)。

跨过制品10行进的射线13的非线性扫描速度(V)产生在平行THz射线13的帷幕内在制品10上被测量出的取决于制品10的位置的变化的传输时间段(t4)，并且因此产生对于制品10而言的不准确的参数测量。

我们现在将会通过实施例来示出由于跨过透镜17的从A到A1的传输速度(V)的非线性而出现的误差。

令透镜17的直径AA1＝30毫米

透镜17的焦距BC＝80毫米

BC与AC之间的夹角＝(a)

考虑到由A、B、C形成的直角三角形。

我们得到AB＝BC×tan(a)

因此：

角(a)＝tan^-1(AB/BC)＝tan^-1(15/80)＝10.6°

射线13跨过透镜17的AB点的扫描速度(V)是tan(a)的导数，因此：

V＝d/d(a)(tan(a))＝1/cos²(a)

由此：

每个射线13在透镜17的A点(边缘)处的速度是

(VA)＝1/cos²(10.6°)＝1.035

在透镜17的B点(中心)处的速度是：

(VB)＝1/cos²(0°)＝1/(1)²＝1.00

射线13在透镜17的A点(边缘)与B点(中心)之间的速度差值是：

VA-VB＝1.035-1.000＝+0.035

因此射线13在透镜17的(边缘)A处的速度VA比在透镜17(中心)B处的速度VB更快。

由于透镜17的对称布置，因此射线13在透镜17的另一边缘A1处的速度VA1将会等于VA，从而VA1＝VA＝1.035。因此跨过透镜17的直径AA1的扫描速度(V)中的非线性误差是3.5％。

因此，由于射线13的扫描速度(V)朝向透镜17的边缘A和A1较快并且在透镜17的中部B中较慢，因此射线13跨过制品10的所述传输时间(t4)在靠近透镜17的边缘A和A1处较短并且在中部B中较长。

由于制品10的直径或尺寸的测量的方法与传输时间有关，因此靠近透镜17的边缘A或A1的较短传输时间(t4)的效果将会导致制品10在直径或尺寸方面显得较小。

如果制品10被定位成靠近透镜17的中部B，则所述制品将会显得较大，因为跨过制品10的传输时间(t4)将会较长。

为了改进本发明的应用方面的准确性，如在我们的先前实施例中所示出的由扫描速度(V)引起的非线性误差必须被去除。

在此公开的是由以下变量和系数组成的多项式方程(P)；

(e)：三角形ABC的BC与AC之间的角度(a)

(f)：制品10在THz射线13的帷幕内的位置

(g)：跨过制品10行进的每个相继射线13的传输时间段(t4)

(h)：透镜17的物理特性

项目(e)、(f)、(g)是变量值，而(h)代表预设恒定值。

多项式(P)通过软件来计算(e)、(f)、(g)的值并且确定修正值(F)，所述修正值是(P)的函数(f)。

从而(F)＝f(P)(e，f，g，h)

透镜18接收THz射线13并且使射线聚焦到此前参照图3所称为的传感器19和成像分析单元上，由此多项式(P)用于在分析器单元的处理能力内将连续的修正数据流应用到分析器单元的软件，从而建立用于每个相继射线13的修正值(F)，从而消除在THz射线的帷幕内的任意位置直线式行进的制品10的所有瞬态光学和位置误差。

回到先前的三角形ABC的实施例，我们现在示出修正如何被应用到这种情况：

(i)射线13在透镜17的A点(边缘)处的速度，VA＝1.035

待应用的修正(F)＝0.035，因此修正速度为

VA＝1.035-0.035＝1

(ii)射线13在透镜17的B点(中心)处的速度，VB＝1

待应用的修正(F)＝0，因此修正速度为

VB＝1-0＝1

由此VA＝VB

同样地，如较早指出的，由于透镜17的对称布置

VA＝VB＝VA1

(iii)适当修正(F)被应用到相继射线13的扫描速度V，确保所述速度V在射线13跨过透镜17的直径AA1行进时保持线性。

由本发明获得的尺寸准确性是一(1)微米(1微米＝1/1000毫米)，所述尺寸准确性是相对于利用申请人已知的类似光学测量设备可获得的准确性的可观改进。

从而在Petrohilos的美国专利3,765,774中，尽管不存在对于“测量准确性”的任何特定要求，但是存在对于“+/-0.001英寸的度数公差”或总体0.002英寸的参考。

将0.002英寸转换成微米，1英寸＝25毫米，由此0.002英寸＝0.050毫米或50微米，远超过由本发明实现的1微米“公差”。

以1微米准确性的观点而言，本发明特别适合于80-150微米的范围中的尺寸应用，诸如光纤、细线等，并且还适合于紧密公差的数据传递线缆、LAN、CAT6&7和CATV，以及还适合于高压输电线缆的制造。

本发明的优点在平坦制品应用中进一步示出，所述平坦制品应用诸如图11和图12中的塑料板材、胶带、胶片、纸制品等，由此THz射线的帷幕执行平坦板材宽度的正确测量，在所述帷幕中所有射线各自具有1微米准确性。

Claims (10)

1.用于通过非接触来测量在自由空间中被持续地挤出的细长的、非导引式的工业制品的尺寸特性的设备，所述设备包括：太赫兹辐射的源；扫描器系统，其用于利用所述辐射的平行射线的帷幕来从制品的一侧跨过制品扫描制品；传感器，其用于检测被发射出的辐射在经过所述制品的挤出之后在所述制品的另一侧上的成分；以及图像分析器单元，其可操作地与传感器相关联以便执行所述被发射出的辐射的与时间有关的成像分析从而确定所述尺寸特性，其特征在于，所述分析器结合有处理器，用于计算体现穿越制品的射线之间的传输时间中的变动的修正数据，所述处理器适于向所述分析器提供用于每个射线的与时间有关的修正信号以使穿越制品的射线的传输时间相等，从而改进被测量的制品的尺寸特性的准确性。

2.如权利要求1中所宣称的设备，其中太赫兹辐射被导引到旋转镜和第一透镜上，所述第一透镜用于接收来自所述镜的太赫兹辐射的相继射线以产生太赫兹辐射的平行射线的所述帷幕以便扫描制品。

3.如权利要求1或2中所宣称的设备，其中第二透镜被提供用于接收经过制品之后的太赫兹辐射并且用于使射线聚焦到所述传感器上。

4.用于通过非接触来测量在自由空间中被持续地挤出的细长的、非导引式的工业制品的尺寸特性的设备，所述工业制品诸如橡胶或塑料管材或电缆，所述设备包括：太赫兹辐射单元；旋转镜，其用于跨过第一透镜扫描从点源发射出太赫兹射线以产生平行太赫兹射线的帷幕，制品与所述帷幕成直角地穿过所述帷幕直线地行进，穿过所述绝缘材料之后的所述射线由第二透镜收集并且在太赫兹传感器处被聚焦；图像分析器，其可操作地与传感器相关联以便执行对于穿透所述绝缘材料的太赫兹射线的与时间有关的成像分析以提供矩阵图像，根据所述矩阵图像确定制品的所述尺寸特性，其特征在于，所述分析器结合有处理器，用于计算体现穿越制品的射线之间的传输时间的变动的修正数据，所述处理器适于向所述分析器提供用于每个射线的与时间有关的修正信号以使所述传输时间等于预先确定的标称值，从而改进被测量的制品的尺寸特性的准确性。

5.如权利要求4中所宣称的设备，包括用于使制品在高温高压的不利环境中沿其行进路径经过的包围件或悬垂件，所述包围件具有透明窗框以允许太赫兹辐射穿过所述包围件以便实现所述成像分析装置中的测量。

6.如权利要求5中所宣称的设备，包括振荡机构，其用于实现所述制品沿其行进路径围绕所述制品的轴线的振荡以收集与制品的直径/壁厚和/或偏心距有关的一组数据。

7.如权利要求6中所宣称的设备，其中所述振荡包括围绕制品的轴线的向后和向前运动或围绕制品的连续旋转模式，以记录与受测制品的直径、壁厚和/或偏心距有关的一组数据。

8.如权利要求4中所宣称的设备，其中修正装置被提供用于将修正动作应用到挤出流水线以改变生产速度、挤出器输出量和/或自动地或手动地调节挤出器的成型模具头，以便维持预先确定的所需制品规格。

9.如在前权利要求中任一项所宣称的设备，其中所述太赫兹辐射的平行射线的帷幕用于扫描平坦制品，以便检查所述制品的完整区域，所述平坦制品在宽度方面等于或小于太赫兹辐射的平行射线的帷幕的跨度宽度。

10.如权利要求9中所宣称的设备，其被安装在C形框架上，适于与细长的平坦制品的直线式行进路径成直角地以横向方式往复移动，由此比太赫兹辐射的平行射线的所述帷幕的宽度跨度更宽的制品可以通过以跨过平坦制品的宽度往复向前和向后运动的方式移动C形框架来扫描。