CN114126830A - 用于测量管状的股线的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测量从挤出装置排出的沿纵向方向输送的管状的股线的方法，所述方法包括步骤：在第一测量区域中，将来自至少一个第一辐射源的太赫兹辐射从内部引导到所述管状的股线的内表面上，通过所述管状的股线反射的太赫兹辐射被至少一个第一辐射接收器接收，并且由所接收的太赫兹辐射求取所述管状的股线在所述第一测量区域中的至少一个几何参数；在沿股线的输送方向位于所述第一测量区域下游的第二测量区域中，将来自至少一个第二辐射源的太赫兹辐射从外部引导到所述管状的股线的外表面上，通过所述管状的股线反射的太赫兹辐射被至少一个第二辐射接收器接收，并且由所接收的太赫兹辐射求取所述管状的股线在所述第二测量区域中的至少一个几何参数；求取所述管状的股线的至少一个几何参数在所述第一测量区域与所述第二测量区域之间的改变；并且基于所述至少一个几何参数的所求取的改变来求取用于所述挤出装置的至少一个调整指示。本发明此外涉及一种相应的设备。

Description

用于测量管状的股线的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于测量从挤出装置排出的沿纵向方向输送的管状的股线的方法和设备。
背景技术
在挤出装置中例如以颗粒状供应的塑料被熔化，并且可流动的塑料通过环状间隙作为管状的股线排出。接着，所述管状的股线进入具有校准套筒的校准装置中，例如通过(真空罐)施加低压将管状的股线压靠到所述校准套筒的内表面上。在接着的过程中，所述管状的股线穿过一个或者多个冷却段，在所述一个或者多个冷却段中，用冷却液(例如冷却水)喷洒股线的外表面。
存在如下期望：及早地求取所述管状的股线的确定的几何参数、如直径、壁厚度或者与预先给的形状的偏差，以便可以基于此在挤出过程中校正地干预。
由WO 2016/139155 A1已知一种用于借助于太赫兹辐射来测量股线的直径和/或壁厚度的方法和设备。通过辐射发射器将太赫兹辐射定向到待测量的股线上，并且被股线反射的太赫兹辐射被辐射接收器接收。分析装置例如可以基于传播时间测量来求取股线的几何参数、如直径或壁厚度。
由DE 10 2016 109 087 A1已知一种用于闭环和开环控制管材挤出装置的方法，其中在挤出工具与随后的校准装置之间在多个位置上求取熔体软管的直径、壁厚度、可能的形状偏差和垂度，并且将这些测量值或由此计算出的数据用于闭环和开环控制挤出装置。为了测量，在挤出装置与校准装置之间的中间区域中，在熔体软管的外周向上分布地设置有多个测量传感器。
除了提到的测量方法之外，也已知利用超声波传感器来测量管状的股线的几何参数。
利用在DE 10 2016 109 087 A1中描述的方法，在探测到非期望的几何偏差时应该能够快速地干预对挤出装置的干预，其方式为，测量传感器对管状的股线在从挤出装置出来之后并且在进入校准装置中之前从外侧进行测量。然而，在已知的方法中不利的是，所述管状的股线在进入到校准装置中之前还可能显著地不同于所述管状的股线在校准装置中定义的最终的几何形状。因此，用已知的方法求取的测量值可能经受相应的不准确性。在管状的股线从校准装置中排出之后(即，当所述管状的股线又可接近以用于从外部测量时)用已知的测量方法进行的测量虽然确保所测量的几何值现在更接近于股线的最终的几何形状。然而，基于这样的稍后的测量值进行的对挤出装置的闭环控制干预导致在间隔时间内显著产生的次品。已知的测量方法的另外的问题在于股线外表面的散焦的作用。这可能导致，引导到股线外侧上的辐射在反射在股线上之后仅还以显著减小的信号强度往回到达辐射传感器。这尤其是在壁厚度大的股线中或者在具有强吸收性材料的股线中构成显著的问题，因为大的壁厚度或强吸收材料伴随相应大的辐射吸收。
此外，在环状间隙与校准套筒之间，挤出物典型地不完全与传感器正交地定向，特别是在开始阶段中，在那里更多地出现下垂。这可能导致信号损失或者差的测量信号，所述测量信号尤其是需要垂直的辐射入射。恰好在股线制造的开始阶段中，壁厚度及其分布仍改变，这导致进一步的测量不确定性。此外，在DE 10 2016 109 087 A1中提出的由测量来计算股线的稍后的形状，除了需要了解温度和精确的测量数据之外，还需要精确地了解流动特性。恰好后者可能由于添加剂或者回收材料的混合物而容易被改变。
在DE 20 2019 102 002 U1中提出从内部、尤其是在校准套筒内部测量管状的股线。在校准套筒中，管状的股线是相对圆的并且通过所述校准套筒也相对于测量装置而保持定向。通过在校准套筒中从内部进行测量，用于开环或者闭环控制挤出装置的测量结果还是非常快速地可供使用，从而能够使次品最小化。在此也说明，如何能够在这种情况下求取股线材料的折射系数。
然而，在一些应用情况下，确定折射系数可能是困难的。首先在测量装置与例如校准套筒之间的距离必须在上游空运在没有股线的情况下在周向上精确地求取。这借助于测量装置本身进行。在后续的股线生产中，该相对位置在测量期间不应该改变，以避免测量误差。然而在实践中，可能发生校准套筒的显著地升温并且因此发生中心点的偏移，例如测量装置在测量期间围绕所述中心点旋转。此外，存在用于生产不同直径的股线的可调整的校准套筒，而无须重新启动挤出装置。在生产期间对校准套筒的内直径的调整也部分地进行。这些尺寸改变自然使折射系数确定更困难。
另外的问题在于所谓的下垂，即还可流动的挤出物由于重力向下流动。所述下垂导致，在从挤出装置排出的在周向上均匀的壁厚度情况下，制成的股线的壁厚度分布是不均匀的。因此，在预测下垂的情况下，尝试使从挤出装置中排出的壁厚度分布有针对性地非均匀地设计，以便在制成的股线中实现尽可能均匀的壁厚度分布。但是，下垂的预测是困难的，从而所描述的方法是易于出错的。
发明内容
从所阐述的现有技术出发，本发明的目的在于，提供一种开头所提到的类型的方法和设备，利用所述方法和所述设备随时能实现可靠的且次品最少的股线生产。
本发明通过独立权利要求1和14来实现所述目的。在从属权利要求、说明书和附图中存在有利的设计方案。
对于开头所提到的类型的方法，本发明通过如下步骤实现所述目的：
·在第一测量区域中，将来自至少一个第一辐射源的太赫兹辐射从内部引导到管状的股线的内表面上，其中，通过所述管状的股线反射的太赫兹辐射被至少一个第一辐射接收器接收，并且由所接收的太赫兹辐射求取所述管状的股线在第一测量区域中的至少一个几何参数，
·在沿股线的输送方向位于所述第一测量区域下游的第二测量区域中，将来自至少一个第二辐射源的太赫兹辐射从外部引导到所述管状的股线的外表面上，通过所述管状的股线反射的太赫兹辐射被至少一个第二辐射接收器接收，并且由所接收的太赫兹辐射求取所述管状的股线在第二测量区域中的至少一个几何参数，
·求取所述管状的股线的至少一个几何参数在第一测量区域与第二测量区域之间的改变，以及
·基于所述至少一个几何参数的所求取的改变来求取用于挤出装置的至少一个调整指示。
此外，本发明通过开头提到的类型的设备来实现所述目的，所述设备包括：
·至少一个第一辐射源，所述至少一个第一辐射源用于在第一测量区域中将太赫兹辐射从内部发出到所述管状的股线的内表面上；至少一个第一辐射接收器，所述至少一个第一辐射接收器用于接收通过所述管状的股线在第二测量区域中反射的太赫兹辐射；以及第一分析装置，所述第一分析装置用于由所接收的太赫兹辐射求取所述管状的股线在第一测量区域中的至少一个几何参数，
·至少一个第二辐射源，所述至少一个第二辐射源用于在第二测量区域中将太赫兹辐射从外部发出到所述管状的股线的外表面上，所述第二测量区域沿股线的输送方向位于所述第一测量区域下游；至少一个第二辐射接收器，所述至少一个第二辐射接收器用于接收通过所述管状的股线在第二测量区域中反射的太赫兹辐射；以及第二分析装置，所述第二分析装置用于由所接收的太赫兹辐射求取所述管状的股线在第二测量区域中的至少一个几何参数，
·第三分析装置，所述第三分析装置用于求取所述管状的股线的至少一个几何参数在第一测量区域与第二测量区域之间的改变，并且用于基于所述至少一个几何参数的所求取的改变来求取用于挤出装置的至少一个调整指示。
根据本发明测量的管状的股线是从挤出装置排出的、尤其是空心柱形的股线、尤其是塑料股线。所述管状的股线可以具有大于1m的外直径。随之而来的是相应大的壁厚度。本发明基本上基于在现有技术中已经描述的测量原理，在所述测量原理中，将来自辐射源的电磁辐射定向到管状的股线上并且被所述股线反射的辐射被辐射接收器接收。在此使用太赫兹辐射。在该频率范围内的辐射的优点在于，不同于例如在可见的频率范围内的激光辐射，所述太赫兹辐射在很大程度上相对于外部的影响(如在挤出过程中出现的影响)不敏感。因此，例如基于传播时间测量可以以本身已知的方式求取几何参数、如直径、壁厚度和/或与预先给定的(例如圆柱形的)形状的偏差。为了求取例如壁厚度，可以使用在如下波长范围内的电磁辐射，被挤出的股线对于所述波长范围至少是部分透明的。
以特别符合实践的方式，所述至少一个第一辐射源和所述至少一个第一辐射接收器可以通过至少一个第一收发器形成。相应地，所述至少一个第二辐射源和所述至少一个第二辐射接收器可以通过至少一个第二收发器形成。
根据本发明，在两个彼此间隔开的测量区域中进行对管状的股线的测量。所述第一测量区域位于挤出装置的出口附近。所述第二测量区域沿股线的输送方向在所述第一测量区域下游且位于如下区域中，在所述区域中被挤出的股线的成型至少在很大程度上结束。在所述第一测量区域中从内部进行测量，在第二测量区域中从外部进行测量。在两个测量区域中，借助于被引导到股线上的太赫兹辐射来求取所述管状的股线在相应的测量区域中的至少一个几何参数。
如在DE 20 2019 102 002 Ul中描述的那样，在第一测量区域中进行的从内部的测量允许在如下区域中的测量，在所述区域中，管状的股线的外表面被遮盖(例如被校准装置遮盖)并且因此一方面紧邻于挤出装置且另一方面存在股线的已经相对可靠的成型。此外，从内部测量一同带来另外的优点，其中包括股线内壁的曲率对发出的辐射的聚焦作用以及减小必需的安装空间。通过在第二测量区域中从外部测量，在该区域中无须设置用于将测量装置引入到管状的股线中的措施。同时，所述第二测量区域这样设置在第一测量区域下游，使得所述管状的股线的外表面是可接近的并且因此可供测量使用。第二测量区域基于其布置结构而此外确保股线的已经进一步结束的成型。在两个测量区域中，基于所发出的和被管状的股线的边界面反射的太赫兹辐射例如借助传播时间测量(如本身已知的那样)可以求取几何参数、例如内直径、外直径、壁厚度和必要时与预先给定的形状的偏差。
当前，在从0.001太赫兹至6太赫兹的频率范围内、优选在从0.02至3太赫兹的频率范围内的电磁辐射被称作太赫兹辐射。在此优选地，在第一和第二测量区域中求取相同的几何参数。作为几何参数，例如可以求取(内和/或外)直径和/或壁厚度和/或与预先给定的、例如圆柱形的形状的形状偏差。在根据本发明的设备中，设有第一、第二和第三分析装置。所述第一、第二和第三分析装置可以是单独的分析装置亦或通过一个共同的分析装置形成。所述第一、第二和第三分析装置也可以与开环和/或闭环控制装置组合。此外，根据本发明的设备可以包括挤出装置和/或校准装置、尤其是校准套筒和/或至少一个冷却段。
在本发明中，在第一和第二测量区域中的测量信号相互关联。求取所述管状的股线的至少一个几何参数在第一测量区域与第二测量区域之间的改变。在这里，优选涉及所测量的几何参数本身。但是，也可以涉及由所测量的几何参数推导出的几何参数。此外，基于所述至少一个几何参数的所求取的改变来求取用于挤出装置的至少一个调整指示。所述调整指示例如可以涉及挤出装置的排出效率或者挤压间隙的形状。因此，基于所述管状的股线的在第一测量区域中所求取的至少一个几何参数和基于所述管状的股线的在第二测量区域中所求取的至少一个几何参数来求取所述至少一个调整指示。
如已经解释的那样，所述第二测量区域位于第一测量区域下游，尤其是这样位于第一测量区域下游，使得管状的股线的成型基本上结束。因此，在第二测量区域中所求取的值基本上可靠地描述所述管状的股线的最终形状。例如可以通过壁厚度测量、尤其是在分布在管状的股线的周向上的多个测量点上的壁厚度测量可靠地识别出所谓的下垂。众所周知地，下垂表示还可流动的挤出物向下的由于重力的流动。这通常导致：例如在从挤出装置排出的在周向上完全均匀的壁厚度情况下，制成的管状的股线在其下方的区域中具有比在其上方的区域中更大的壁厚度。这通过如下方式克服，即，所述挤出装置的排出的壁厚度在上方区域中比在下方的区域中略微更大。然而，如开头所阐述的那样，在实践中困难的是可靠地预测下垂。通过来自两个测量区域的测量信号的根据本发明的相关性，能实现基本上直接在挤出装置之后获得的在第一测量区域中的测量数据与接着位于下游的第二测量区域中的测量数据的关联。如果例如在第二测量区域中确定所述管状的股线的在周向上均匀的壁厚度，则这可以与在第一测量区域中不均匀的壁厚度分布的相应的测量值相关联。随后，于是可以基于第一测量区域的识别为有利的测量值进行对挤出装置的快速闭环控制。因此，通过关联测量结果，在考虑在第二测量区域中的测量结果、尤其是所述测量结果在第一与第二测量区域之间的改变的情况下，并且此外基于在第一测量区域中的测量结果，并且因此非常快速地求取相应的调整指示，同时使次品最小化。
也可能的是，将所述至少一个几何参数的所求取的改变用于跟随在当前的生产过程的之后的生产过程，在随后的生产过程中，例如当随后的生产过程的生产参数此外不改变时，于是求取所述调整指示。
根据一种设计方案，基于所求取的所述至少一个调整指示可以开环和/或闭环控制所述挤出装置。为此，根据本发明的设备具有开环和/或闭环控制装置。尤其是，自动化的开环控制或闭环控制是可能的并且因此在错误最少的情况下的高度自动化的运行是可能的。
根据另一种设计方案，在第一测量区域中，所述管状的股线可以位于跟随在挤出装置下游的校准装置、尤其是校准套筒中。这样的校准装置通常具有空心圆柱形的校准套筒，例如通过(真空罐)施加低压将挤出的股线在还软的状态下压靠到所述校准套筒上。由此，一方面防止还可流动的股线的萎缩(kollabieren)。另一方面，通过校准套筒限定地预先给定股线的所期望的外直径及其外部形状。校准装置、尤其是校准套筒在此可以直接连接在挤出装置的挤出机头部上。因此，尤其是在挤出机头部与校准装置之间可以基本上不存在间距。当被挤出的股线穿过校准装置时，通过在校准装置中、尤其是从所述校准装置的中心出发进行测量，一方面基本上紧接着挤出之后和因此在对于开环或闭环控制有利的早的时刻上进行几何形状确定。另一方面，所述管状的股线在校准装置中已经具有接近所述股线的最终形状的外部的几何形状。
根据另一种设计方案，所述第二测量区域可以位于被所述管状的股线穿过的冷却段的下游。在这样的冷却段中，进行对管状的股线的被引导的冷却以用于获得最终的形状。在所述冷却段中，例如可以从外部将冷却液、如水施加到股线上。在穿过冷却段之后，在很大程度上结束成型或下垂。因此，在第二测量区域中提供的测量值给出关于管状的股线的几何形状的特别可靠的说明。用于这样的管状的股线的生产设备可以包括多个冷却段、例如三个冷却段。第二测量区域例如可以位于第一与第二冷却段之间。
为了使对测量的与波长有关的影响最小或者排除所述影响，根据另一种设计方案可以规定，从所述至少一个第一辐射源和从所述至少一个第二辐射源发出的太赫兹辐射的波长最高相差5倍、优选最高相差3倍、进一步优选最高相差1.5倍，还进一步优选地没有差别。
根据另一种设计方案可以规定，通过所述至少一个第一辐射源将太赫兹辐射引导到所述管状的股线的内表面上的分布在所述管状的股线的内周向上的多个测量点上和/或通过至少一个第二辐射源将太赫兹辐射引导到所述管状的股线的外表面上的分布在所述管状的股线的外周向上的多个测量点上。
在此，尤其是可能的是，将由第一和/或第二辐射源发出的太赫兹辐射在360°的测量区域上引导到所述管状的股线的内表面或外表面上。因此，能实现例如对在股线的在周向上的壁厚度分布的完全检测。还能实现，利用设置在所述管状的股线内部的、围绕所述管状的股线的纵向轴线旋转的至少一个第一辐射发射器将所述至少一个第一辐射源的太赫兹辐射引导到管状的股线的内表面上，和/或利用设置在所述管状的股线外部的、围绕所述管状的股线的纵向轴线旋转的至少一个第二辐射发射器将所述至少一个第二辐射源的太赫兹辐射引导到所述管状的股线的外表面上。还可能的是，所述至少一个第一辐射发射器是所述至少一个第一辐射源和/或所述至少一个第二辐射发射器是所述至少一个第二辐射源。但是，也可以设想，所述辐射发射器不是辐射源，而是例如相应地反射太赫兹辐射的反射镜。例如可能的是，所述至少一个第一和/或第二辐射发射器是被所述至少一个第一和/或第二辐射源照射的、围绕管状的股线的纵向轴线旋转的至少一个反射镜。自然也可以设想的是，设置多个第一辐射源和必要时多个第一辐射接收器，通过所述多个第一辐射源和所述多个第一辐射接收器将太赫兹辐射引导到管状的股线的内表面上的分布在所述管状的股线的内周向上的多个测量点上，和/或设置多个第二辐射源和必要时也设置多个第二辐射接收器，通过所述多个第二辐射源和所述多个第二辐射接收器将太赫兹辐射引导到管状的股线的外表面上的分布在管状的股线的外周向上的多个测量点上。
根据另一种设计方案，可以在第一测量区域中的分布在管状的股线的周向上的多个测量点上和在第二测量区域中的分布在管状的股线的周向上的多个测量点上测量所述管状的股线的壁厚度作为至少一个几何参数。在此，在第一测量区域中的测量点和在第二测量区域中的测量点尤其是可以相应于所述管状的股线的相同的壁区域、尤其是相同的周向区域。也能这样实现测量的时间相关性，使得在纵向方向上也测量相同的壁区域。按照这种方式得出测量值的优化的可比性。在多个周向点上检测壁厚度提供关于壁厚度分布和因此关于可能的下垂的结论。按照这种方式，例如可以检查：在第二测量区域中(即，在成型在很大程度上结束之后)的壁厚度在股线的周向上是否相同。
根据另一种设计方案可以规定，在第一开环和/或闭环控制过程中，基于在第二测量区域中的测量这样进行对挤出装置的开环和/或闭环控制，使得在第二测量区域中的测量值相应于预先给定的理论测量值，在达到在第二测量区域中的理论测量值时，求取在所述第一测量区域中的所对应的测量值，并且在随后的开环和/或闭环控制过程中，基于在第一测量区域内的测量这样进行对挤出装置的开环和/或闭环控制，使得在所述第一测量区域中的测量值相应于所求取的对应的测量值。
在这种设计方案中，首先在第一开环和/或闭环控制过程中，基于在第二测量区域中的测量进行对挤出装置的开环和/或闭环控制，从而所述管状的股线在成型至少在很大程度上结束之后在第二测量区域中具有预先给定的形状、例如壁厚度分布。只要这实现了，就求取在第一测量区域中的所属的测量值、例如壁厚度分布。尤其是在出现下垂时且在第二测量区域中的所期望的均匀的壁厚度分布的情况下，在第一测量区域中的壁厚度分布相应地不均匀，如上述所阐述的那样。接着，即在第二开环和/或闭环控制过程中，于是(仅仅还)基于在第一测量区域中的测量可以开环和闭环控制这种不均匀的壁厚度分布。这种过程具有如下优点，即，在第一开环和/或闭环控制过程结束之后，基于在第一测量区域中的测量值和因此尤其是基本上紧接着在股线从挤出装置中排出之后进行开环或者闭环控制。因此实现特别快速的开环或者闭环控制同时使次品最少。
根据另一种特别符合实践的设计方案，由通过所述至少一个第二辐射接收器在第二测量区域中所接收的太赫兹辐射可以确定所述管状的股线的折射系数。折射系数确定例如可以如在WO 2016/139155 A1中所描述的那样进行。尤其是，对于折射系数确定有利的是，根据另一种设计方案，在所述管状的股线的与所述至少一个第二辐射源和/或所述至少一个第二辐射接收器相对置的侧上设有至少一个辐射反射器，所述至少一个辐射反射器将从所述至少一个第二辐射源发出的太赫兹辐射反射至所述至少一个第二辐射接收器。按照这种方式，基于太赫兹辐射在辐射发射器或辐射接收器(优选收发器)与反射器之间的传播时间测量能实现折射系数确定，尤其通过如下方式，即，在壁厚度已知的情况下，将所述太赫兹辐射在测量区域中不存在股线的情况下的传播时间与在测量区域中存在股线的情况下的传播时间进行比较，如在WO 2016/139155 A1中所阐明的那样。为此，原则上仅需要照射股线的壁。仅必须已知固定的反射器和辐射源的位置。也可以设置两个固定的相对置的反射器，所述反射器彼此的间距是已知的。也可能的是，确定材料在周向上的不同位置上的折射系数。利用相应的校准可以由此推断出股线材料在测量点上的平均温度。例如当PIR传感器测量股线的表面温度时，可以按照这种方式求取在股线壁中的温度。自然也可以基于在第一区域中的测量来必要时附加地确定折射系数。为此，例如可以以特别简单的方式将金属的校准套筒用作反射器。
根据另一种特别有利的设计方案，可以将在第二测量区域中确定的折射系数用于求取在所述第一测量区域中的所述至少一个几何参数。如开头所阐述的那样，当管状的股线的成型在很大程度上结束时，在第二测量区域中确定折射系数比在第一测量区域中更可靠且更安全，在所述第一测量区域中，股线材料还相对可流动。在上述设计方案中，于是将这种特别可靠地确定的折射系数用于求取在第一测量区域中的几何参数、例如用于求取几何上的壁厚度。在这里，由此出发，折射系数在第一与第二测量区域之间不改变。众所周知地，折射系数仅略微地与温度有关。于是还可能的是，在股线在第一与第二测量区域之间的温度改变已知的情况下，将在第二测量区域中所确定的折射系数使用在第一测量区域中时可考虑这种温度相关性。股线的温度例如可以通过为此设置的温度传感器来测量。但是，原则上也可以在不考虑折射系数的情况下来求取改变和调整指示，其方式为，例如仅考虑在第一和第二测量区域中的在视觉上的壁厚度和因此考虑壁厚度的相对改变。
如原则上已经阐述的那样，当根据另一种设计方案规定，通过所述至少一个第一辐射源将太赫兹辐射垂直于所述管状的股线的纵向轴线引导到所述管状的股线的内表面上和/或通过所述至少一个第二辐射源将太赫兹辐射垂直于所述管状的股线的纵向轴线引导到所述管状的股线的外表面上时，得出特别可靠的测量和简单的分析。
所述至少一个第一辐射源和/或所述至少一个第一辐射接收器可以设置在管状的股线内部。于是，例如可以通过从挤出装置的挤出机头部引导至所述至少一个第一辐射源和/或所述至少一个第一辐射接收器的至少一个供给线路来对至少一个第一辐射源和/或至少一个第一辐射接收器供给电能、数据和/或冷却剂。但是，也可能的是，所述至少一个第一辐射源和/或所述至少一个第一辐射接收器设置在管状的股线外部，并且将从所述至少一个第一辐射源发出的太赫兹辐射通过至少一个辐射导体引导到管状的股线的内部，并且将被管状的股线反射的太赫兹辐射通过至少一个辐射导体从管状的股线的内部引导至所述至少一个第一辐射接收器。于是，所述至少一个辐射导体例如可以从挤出装置的挤出机头部引导到管状的股线的内部。
根据本发明的方法可以利用根据本发明的设备实施。相应地，根据本发明的设备可以构成用于实施根据本发明的方法。
附图说明
以下借助各图更详细地阐述本发明的实施例。图中：
图1以剖视图示出根据本发明的设备，
图2示出在图1中示出的根据第一实施例的设备的细节图，
图3示出在图1中示出的根据第二实施例的设备的细节图，
图4示出沿图3中的A-A线的横剖视图，以及
图5示出在图1中示出的根据第三实施例的设备的细节图。
具体实施方式
只要不另外地说明，在各图中相同的附图标记表示相同的物体。
在图1中示出用于挤出管状的股线16的挤出装置10。所述挤出装置10以本身已知的方式具有例如在图2中示出的用于供应待处理的塑料材料的供应装置11。通过挤出机螺杆12将经塑化的塑料材料从环状间隙14中挤出成为管状的股线16。转动驱动的中心杆18在挤出机螺杆12内部延伸。在示出的示例中，校准装置22以金属的校准套筒24紧邻挤出机头部20地连接，借助低压使挤出的股线16压靠到所述校准套筒上。此外，以附图标记25示出具有第一冷却管27的第一冷却段25，在所述第一冷却管中这样进行管状的股线16的被引导的冷却，使得股线16在从第一冷却段25出来之后基本上完成所述股线的成型。在第一冷却段25下游设置具有第二冷却管31的第二冷却段29，所述第二冷却管引起股线16的进一步的冷却。在示出的示例中，在校准套筒24中和在被挤出的股线16内部存在第一测量装置33，所述第一测量装置形成在图1中由划虚线示出的平面所定义的第一测量区域35。例如基于传播时间测量，通过第一测量装置33可以求取股线16在第一测量区域35中的几何参数、例如外直径、内直径和/或壁厚度或者与预先给定的形状的形状偏差。随后根据图2至5阐述所述测量装置33的不同的实施例。此外，在第一冷却段25与第二冷却段29之间存在第二测量装置37，所述第二测量装置形成在图1中由划虚线示出的平面所定义的第二测量区域39。在示出的示例中，所述第二测量装置37包括在股线16的周向上分布地设置的多个收发器41、43，所述收发器用于发射和接收引导到股线16的外表面上的太赫兹辐射。因此，例如基于传播时间测量，由第二测量装置37可以求取股线16在第二测量区域39中的几何参数、例如外直径、内直径和/或壁厚度或者与预先给定的形状的形状偏差。在此，收发器41、43可以测量分布在股线16的周向上的不同位置上的几何参数。收发器41、43例如可以围绕股线16旋转，并且因此求取在直至360°的周向范围内的几何参数。也可以基于在第二测量区域39中的测量来确定股线材料的折射系数。为此，例如可以在第二测量装置37的外侧的区域中设置用于太赫兹辐射的合适的反射器。
此外，根据本发明的设备包括组合的分析和闭环控制装置45，所述分析和闭环控制装置一方面由测量装置33、37的测量值来求取相应的几何参数和必要时求取折射系数，并且所述分析和闭环控制装置另一方面求取所测量的几何参数在第一测量区域35与第二测量区域39之间的改变。此外，所述组合的分析和闭环控制装置45基于几何参数的所求取的改变来求取用于挤出装置10的至少一个调整指示，并且在此基础上闭环控制挤出装置10。因此，所述分析和闭环控制装置45包括根据本发明的第一、第二和第三分析装置以及开环和/或闭环控制装置。在第一闭环控制过程中，例如可以基于在第二测量区域39中的测量这样进行对挤出装置10的闭环控制，使得在第二测量区域39中的测量值等于预先给定的理论测量值。在达到在第二测量区域39中的理论测量值的情况下，求取在第一测量区域35中的对应的测量值。然后在随后的闭环控制过程中，基于在第一测量区域35中的测量这样进行对挤出装置10的闭环控制，使得在第一测量区域35中的测量值(此外)等于与所求取的对应的测量值。此外，为了通过第一测量装置33在第一测量区域35中确定几何参数，可以使用通过第二测量装置37在第二测量区域39中所求取的折射系数。通过上述闭环控制例如可以这样补偿还能流动的股线材料的下垂，使得股线16在结束其成型之后、尤其是在第二测量区域39的区域中具有预先给定的尽可能均匀的壁厚度分布。
随后阐述用于在第一测量区域35中从内部测量的不同的实施例。
在图2中示出的示例中，在被挤出的股线16内部并且基本上直接紧邻于挤出机头部20并且因此在校准装置22中设置有反射镜26。所述反射镜26与杆18相连接，所述杆又通过电机28被转动驱动。由此，反射镜26也围绕管状的股线16的纵向轴线旋转。此外，波导管30在杆18中延伸，所述波导管将由收发器32(所述收发器在示出的示例中包括辐射源和辐射接收器)发射的太赫兹辐射引导至反射镜26，所述反射镜使该辐射偏转90°到股线16的内表面上，如在图2中通过附图标记34示出。太赫兹辐射一方面从被挤出的股线16的内表面36往回反射至反射镜26并且从该反射镜经由波导管30往回引导至收发器32。另外的辐射部分进入被挤出的股线16中并且在股线16的外表面38与校准套筒24的内表面40之间的边界面上被反射并且又从反射镜26和波导管30引导至收发器32。
由收发器32接收的测量值经由线路42传输至分析和闭环控制装置45。所述分析和闭环控制装置45例如基于传播时间测量由所述测量值来求取被挤出的股线16的内直径和/或外直径和/或壁厚度和/或可能的形状偏差。此外，以上述阐述的方式，也可以借助在到金属的校准套筒24的边界面上往回反射的辐射来确定股线材料的折射系数。基于反射镜26的旋转，对于分布在管状的股线16的周向上的多个测量区域可以进行所阐述的测量，例如又在360°的区域上进行。所述分析和闭环控制装置45可以基于所求取的测量值来闭环控制所述挤出装置。
在图3中示出另一个实施例，所述另一个实施例在很大程度上相应于根据图2的实施例。不同于图2的实施例地，在图3中示出如下挤出装置110，所述挤出装置具有垂直于环状间隙114的纵向轴线延伸的两个挤出机螺杆112。所述挤出机螺杆112分别被电机128转动驱动。所供应的材料又通过环状间隙114排出以便形成管状的股线116。直接紧邻于挤出装置110地，又设有具有金属的校准套筒124的校准装置122。此外，示出第一冷却段125的第一冷却管127。与在图2中示出的管状的股线16相比，在图3中被挤出的管状的股线116可以具有更大的直径。在图3的实施例中，在股线116的内部空间中相应地存在更多空间。因此，在该实施例中，收发器132设置在股线内部。收发器132借助于另外的电机128通过穿过挤出机头部120引导的杆118被转动驱动，如在图3中通过箭头146示出。收发器132例如可以通过集电环触点与未详细示出的外部的供电装置相连接。通过这些集电环触点必要时也可以将收发器132的测量值传输到分析装置45上，如通过划虚线示出的线路142示出的那样。
旋转的收发器132以与对图2所描述的基本上相同的方式记录测量值，从而所述分析和闭环控制装置45可以在此基础上尤其是确定所述管状的股线116的内直径和/或外直径、壁厚度和可能的形状偏差。在此基础上，又可以进行对挤出装置110的闭环控制。原则上也可设想的是，将旋转驱动器同样设置在管状的股线116的内部。在图4中，在附图标记134处示出由收发器132发出并且往回反射的辐射。此外，在图4中示出收发器的旋转中点148和圆形轨道150。在附图标记152中示出具有收发器132的测量头部的壳体。
在图5中示出另一个实施例，所述另一个实施例又在很大程度上相应于上述阐明的实施例。在图5中示出的挤出装置210又通过环状间隙214将由未详细示出的挤出机螺杆供应的经塑化的塑料材料排出成为管状的股线216。校准装置222又以金属的校准套筒224基本上直接紧邻于挤出机头部220地连接，例如借助于低压将股线216压靠到所述校准套筒上。在附图标记227中示出冷却段225的冷却管。在示出的示例中，在校准装置222内部，反射镜226又位于股线内部，所述反射镜使由设置在挤出机头部220中的收发器232发出的太赫兹辐射偏转90°到股线216的内表面上，如在234中示出的那样。通过在图5中在附图标记228中示出的电机使收发器232与反射镜226一起围绕管状的股线216的纵向轴线旋转，如通过箭头246示出的那样。供给线路248用于对收发器供电并且用于供给冷却剂、如冷却液。
此外，由收发器232记录的测量值可以通过供给线路248经由线路242引导至分析和闭环控制装置45。在图5中示出的实施例中，测量值的记录、通过分析和闭环控制装置45进行的分析和基于此对挤出装置210的闭环控制相应于上述阐述的实施例。在根据图5的实施例中，反射镜226和收发器232位于壳体250内部，所述壳体可以用作插入件装入挤出机头部220中以进行测量。如果期望的话，可以以简单的方式通过取出壳体250将测量装置移开。
附图标记列表
10、110、210 挤出装置
11 供应装置
12、112 挤出机螺杆
14、114、214 环状间隙
16、116、216 管状的股线
18、118 杆
20、120、220 挤出机头部
22、122、222 校准装置
24、124、224 校准套筒
25、125、225 第一冷却段
26、226 反射镜
27、127、227 第一冷却管
28、128、228 电机
29 第二冷却段
30 波导管
31 第二冷却管
32、132、232 收发器
33 第一测量装置
34、134、234 辐射
35 第一测量区域
36 股线的内表面
37 第二测量装置
38 股线的外表面
39 第二测量区域
40 校准套筒的内表面
41、43 收发器
42、142、242 线路
45 分析和闭环控制装置
146，246 箭头
148 旋转中点
150 收发器的圆形轨道
152 测量头的壳体
248 供给线路
250 壳体

Claims (25)

1.用于测量从挤出装置(10、110、210)排出的沿纵向方向输送的管状的股线(16、116、216)的方法，所述方法包括步骤：
·在第一测量区域(35)中，将来自至少一个第一辐射源的太赫兹辐射从内部引导到所述管状的股线(16、116、216)的内表面(36)上，通过所述管状的股线(16、116、216)反射的太赫兹辐射被至少一个第一辐射接收器接收，并且由所接收的太赫兹辐射求取所述管状的股线(16、116、216)在所述第一测量区域(35)中的至少一个几何参数，
·在沿股线(16、116、216)的输送方向位于所述第一测量区域(35)下游的第二测量区域(39)中，将来自至少一个第二辐射源的太赫兹辐射从外部引导到所述管状的股线(16、116、216)的外表面(38)上，通过所述管状的股线(16、116、216)反射的太赫兹辐射被至少一个第二辐射接收器接收，并且由所接收的太赫兹辐射求取所述管状的股线(16、116、216)在所述第二测量区域(39)中的至少一个几何参数，
·求取所述管状的股线(16、116、216)的至少一个几何参数在所述第一测量区域(35)与所述第二测量区域(39)之间的改变，以及
·基于所述至少一个几何参数的所求取的改变来求取用于所述挤出装置(10、110、210)的至少一个调整指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所求取的所述至少一个调整指示来开环和/或闭环控制所述挤出装置(10、110、210)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第一测量区域(35)中，所述管状的股线(10、110、210)位于跟随在所述挤出装置(10、110、210)下游的校准装置(22、122、222)、尤其是校准套筒(24、124、224)中。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二测量区域(39)位于被所述管状的股线(16、116、216)穿过的冷却段(25、125、225)的下游。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从所述至少一个第一辐射源与从所述至少一个第二辐射源发出的太赫兹辐射的波长最高相差5倍、优选最高相差3倍、进一步优选地最高相差1.5倍，更进一步优选地没有差别。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述至少一个第一辐射源将太赫兹辐射引导到在所述管状的股线(16、116、216)的内表面(36)上的分布在所述管状的股线(16、116、216)的内周上的多个测量点上，和/或通过所述至少一个第二辐射源将太赫兹辐射引导到在所述管状的股线(16、116、216)的外表面(38)上的分布在所述管状的股线(16、116、216)的外周上的多个测量点上。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述第一测量区域(35)中在分布在所述管状的股线(16、116、216)的周向上的多个测量点上以及在所述第二测量区域(39)中在分布在所述管状的股线(16、116、216)的周向上的多个测量点上测量所述管状的股线(16、116、216)的壁厚度作为至少一个几何参数。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第一开环和/或闭环控制过程中，基于在所述第二测量区域(39)中的测量进行对挤出装置(10、110、210)的开环和/或闭环控制，使得在所述第二测量区域(39)中的测量值相应于预先给定的理论测量值，在达到在所述第二测量区域(39)中的理论测量值时，求取在所述第一测量区域(35)中的对应的测量值，并且在随后的开环和/或闭环控制过程中，基于在所述第一测量区域(35)中的测量进行对所述挤出装置(10、110、210)的开环和/或闭环控制，使得在所述第一测量区域(35)中的测量值相应于所求取的对应的测量值。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由通过所述至少一个第二辐射接收器在所述第二测量区域(39)中所接收的太赫兹辐射来确定所述管状的股线(16、116、216)的折射系数。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述管状的股线(16、116、216)的与所述至少一个第二辐射源和/或与所述至少一个第二辐射接收器相对置的侧上设有至少一个辐射反射器，所述至少一个辐射反射器将从所述至少一个第二辐射源发出的太赫兹辐射反射至所述至少一个第二辐射接收器。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的方法，其特征在于，将在所述第二测量区域(39)中所确定的折射系数用于求取在所述第一测量区域(35)中的所述至少一个几何参数。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述至少一个第一辐射源将太赫兹辐射垂直于所述管状的股线(16、116、216)的纵向轴线引导到所述管状的股线(16、116、216)的内表面(36)上，和/或通过所述至少一个第二辐射源将太赫兹辐射垂直于所述管状的股线(16、116、216)的纵向轴线引导到所述管状的股线(16、116、216)的外表面(38)上。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法利用根据权利要求14至24中任一项所述的设备来实施。
14.用于测量从挤出装置(10、110、210)排出的沿纵向方向输送的管状的股线(16、116、216)的设备，所述设备包括：
·至少一个第一辐射源，所述至少一个第一辐射源用于将太赫兹辐射在第一测量区域(35)中从内部发出到所述管状的股线(16、116、216)的内表面(36)上；至少一个第一辐射接收器，所述至少一个第一辐射接收器用于接收通过所述管状的股线(16、116、216)在所述第二测量区域(39)中反射的太赫兹辐射；以及第一分析装置(45)，所述第一分析装置用于由所接收的太赫兹辐射求取所述管状的股线(16、116、216)在所述第一测量区域(35)中的至少一个几何参数，
·至少一个第二辐射源，所述至少一个第二辐射源用于将太赫兹辐射在第二测量区域(39)中从外部发出到所述管状的股线(16、116、216)的外表面(38)上，所述第二测量区域沿所述股线(16、116、216)的输送方向位于所述第一测量区域(35)下游；至少一个第二辐射接收器，所述至少一个第二辐射接收器用于接收通过所述管状的股线(16、116、216)在所述第二测量区域(39)中反射的太赫兹辐射；以及第二分析装置(45)，所述第二分析装置用于由所接收的太赫兹辐射求取所述管状的股线(16、116、216)在所述第二测量区域(39)中的至少一个几何参数，
·第三分析装置(45)，所述第三分析装置用于求取所述管状的股线(16、116、216)的至少一个几何参数在所述第一测量区域(35)与所述第二测量区域(39)之间的改变，以及用于基于所述至少一个几何参数的所求取的改变来求取用于所述挤出装置(10、110、210)的至少一个调整指示。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，设有开环和/或闭环控制装置(45)，所述开环和/或闭环控制装置用于基于所求取的所述至少一个调整指示来开环和/或闭环控制所述挤出装置(10、110、210)。
16.根据权利要求14或15中任一项所述的设备，其特征在于，在所述第一测量区域(35)中此外设有跟随在所述挤出装置(10、110、210)下游的校准装置(22、122、222)、尤其是校准套筒(24、124、224)。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的设备，其特征在于，此外设有被所述管状的股线(16、116、216)穿过的冷却段(25、125、225)，所述第二测量区域(39)位于所述冷却段(25、125、225)的下游。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的设备，其特征在于，由所述至少一个第一辐射源和由所述至少一个第二辐射源发出的太赫兹辐射的波长最高相差5倍、优选最高相差3倍、进一步优选地最高相差1.5倍，更进一步优选地没有差别。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的设备，其特征在于，所述开环和/或闭环控制装置(45)构成用于，在第一开环和/或闭环控制过程中，基于在所述第二测量区域(39)中的测量实施对所述挤出装置(10、110、210)的开环和/或闭环控制，使得在所述第二测量区域(39)中的测量值相应于预先给定的理论测量值，此外，在达到在所述第二测量区域(39)中的理论测量值时，求取在所述第一测量区域(35)中的对应的测量值，并且此外在随后的开环和/或闭环控制过程中，基于在所述第一测量区域(35)中的测量实施对所述挤出装置(10、110、210)的开环和/或闭环控制，使得在所述第一测量区域(35)中的测量值相应于所求取的对应的测量值。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一、第二和/或第三分析装置(45)和/或所述开环和闭环控制装置(45)构成用于，由通过所述至少一个第二辐射接收器在所述第二测量区域(39)中所接收的太赫兹辐射来确定所述管状的股线(16、116、216)的折射系数。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，在所述管状的股线(16、116、216)的与所述至少一个第二辐射源和/或所述至少一个第二辐射接收器相对置的侧上设有至少一个辐射反射器，所述至少一个辐射反射器将从所述至少一个第二辐射源发出的太赫兹辐射反射至所述至少一个第二辐射接收器。
22.根据权利要求20或21中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一分析装置(45)构成用于，将在所述第二测量区域(39)中确定的折射系数用于求取在所述第一测量区域(35)中的至少一个几何参数。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个第一辐射源和/或所述至少一个第一辐射接收器设置在所述管状的股线(16、116、216)内部。
24.根据权利要求14至22中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个第一辐射源和/或所述至少一个第一辐射接收器设置在所述管状的股线(16、116、216)外部，并且从所述至少一个第一辐射源发出的太赫兹辐射通过至少一个辐射导体引导到所述管状的股线(16、116、216)内部，并且被所述管状的股线(16、116、216)反射的太赫兹辐射通过至少一个辐射导体从所述管状的股线(16、116、216)内部引导至所述至少一个第一辐射接收器。
25.根据权利要求14至24中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备构成用于实施根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
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