CS201669B1

CS201669B1 - Method ef measuring the quality of material of moving products from the plasts

Info

Publication number: CS201669B1
Application number: CS159278A
Authority: CS
Inventors: Jiri Malac; Zdenek Matousek; Pavel Sindler; Jiri Svoboda
Original assignee: Jiri Malac; Zdenek Matousek; Pavel Sindler; Jiri Svoboda
Priority date: 1978-03-14
Filing date: 1978-03-14
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález řeší nový způsob měření kvality materiálu pohybujících se výrobků z plastů.The invention solves a new method of measuring the quality of the material of moving plastic products.

Při kontinuální výrobě zejména vytlačovaných, válcovaných, nanášených a vyfukovaných výrobků, je nutno kontrolovat kvalitu materiálu těchto výrobků. Defekty patrné na výrobku pouhým okem jsou dány rozdíly v optických vlastnostech. V současné době jsou tyto defekty zjišťovány především diskontinuálními metodami.In the continuous production of especially extruded, rolled, coated and blown products, it is necessary to check the material quality of these products. Defects apparent to the naked eye are due to differences in optical properties. Currently, these defects are mainly detected by discontinuous methods.

Objektivní přístrojové hodnocení optických vlastností je při diskontinuálních metodách založeno na odrazu, lomu, popřípadě zeslabení intenzity elektromagnetického záření.Objective instrument evaluation of optical properties in discontinuous methods is based on reflection, refraction, or attenuation of electromagnetic radiation intensity.

Pro měření se nej častěji používá odrazu paprsků. Tento způsob je vhodný pro širokou škálu materiálů. Měření založena na lomu nebo zeslabení intenzity záření po průchodu materiálem lze použít jen pro transparentní výrobky.Beam reflection is most often used for measurements. This method is suitable for a wide range of materials. Measurements based on refraction or attenuation of radiation intensity after passing through the material can only be used for transparent products.

Měření intenzity odražených paprsků umožňuje hodnotit u materiálů propustných pro elektromagnetické záření lesk a transparenci, u nepropustných lesk. Z naměřených hodnot je potom možno zjišťovat i homogenitu materiálu. Při stanovování lesku diskontinuálními metodami se měří intenzita světla oúráteného pod úhly 15°, 60°, 78° a 85°.Measurement of the intensity of reflected rays allows to evaluate gloss and transparency for materials permeable to electromagnetic radiation, and impermeable shine for impermeable materials. The homogeneity of the material can then be determined from the measured values. In the determination of gloss by discontinuous methods, the intensity of light taken at 15 °, 60 °, 78 ° and 85 ° is measured.

Jsou známy i způsoby optického hodnocení pohybujících se výrobků. Jeden ze způsobů používá k měření úzkého paprsku vytvořeného ze světla žárovky nebo generovaného laserem, který je pomocí otočných zrcadel řádkován na povrch plošného útvaru z plastu, přičemž intenzita odraženého světla je měřena fotonásobiči.Methods of optical evaluation of moving products are also known. One method is to measure a narrow beam formed from light of a bulb or generated by a laser, which is rotated to the surface of a plastic sheet by means of rotating mirrors, the reflected light intensity being measured by photomultipliers.

Další způsob hodnocení kvality, především válcovaných výrobků, je založen na měření viskozity materiálu zpracovávaného ve válcovacím zařízení. Měření viskozity se potom provádí několika způsoby. Například je viskozita materiálu měřena tak, že válcovací zařízení slouží jako reometr. Materiál působí při průchodu štěrbinou tlakem na válce. Tento tlak je potom měřen pomocí tlakových krabic, které jsou umístěny na vzpěrách ložisek válce. Dále je nutné určovat šířku materiálu ve štěrbině a smykové rychlosti. Tyto změřené hodnoty jsou ve formě elektrických signálů přiváděny k počítači, který porovnává zpracované měřící signály s nastavenou jmenovitou hodnotou. Viskozita se dále měří pomocí miskového reometru, pomocí měřicího válce, popřípadě prostřednictvím ultrazvukového přístroje umístěného v hubici vytlačovacího stroje.Another method of quality evaluation, especially of rolled products, is based on measuring the viscosity of the material processed in the rolling mill. Viscosity measurements are then performed in several ways. For example, the viscosity of the material is measured such that the rolling device serves as a rheometer. The material exerts pressure on the rollers as it passes through the slot. This pressure is then measured by means of pressure boxes that are located on the roller bearing struts. It is also necessary to determine the width of the material in the slot and the shear rate. These measured values are supplied in the form of electrical signals to a computer, which compares the processed measurement signals with the set nominal value. The viscosity is further measured by means of a bowl rheometer, by means of a measuring cylinder or by means of an ultrasonic device placed in the die of the extruder.

Výše uvedené způsoby měření a hodnocení kvality mají následující nedostatky. Dosud známé diskontinuální metody měření opticž kých vlastností nelze použít pro pohybující se - výrobky, protože intenzita světla odraženého pod většími úhly vzhledem ke kolmici k povrchu kontrolovaného výrobku je velmi závislá na vzájemné poloze vzorku a optického systému. Při kontinuální výrobě lze přesnou polohu výrobku během měření v delším čase těžko zajistit a odchylky polohy výrobku od požadovaného geometrického uspořádání jsou potom patrné jako chyby měření. U způsobů,The above methods of quality measurement and evaluation have the following drawbacks. The previously known discontinuous methods of measuring optical properties cannot be used for moving products because the intensity of light reflected at greater angles to the perpendicular to the surface of the inspected product is very dependent on the relative position of the sample and the optical system. In continuous production, the exact position of the product during measurement over a longer period of time can hardly be ensured, and deviations in the position of the product from the desired geometric configuration are then evident as measurement errors. For the ways

- které používají k měření úzkého paprsku vytvořeného ze světla žárovky , nebo generovaného laserem, který je pomocí otočných zrcadel řádkován na povrch výrobku, a jehož intenzita je měřena fotonásobiči, je nevýhodou vysoká náročnost na elektronické zpracování signálu. Tento způsob není dále vhodný pro zakřivené plochy a také rozměry zařízené pro tento způsob jsou značné. Nevýhodou způsobů hodnocení kvality na základě měření viskozity zpracovávaného materiálu je nedostatečná charakterizace vlastností hotových výrobků. Optické vlastnosti závisí nejen na viskozitě, ale i na elastické složce deformace, která během tváření může působit vady v materiálu výrobků.- which use, for measuring a narrow beam formed from the light of a bulb, or generated by a laser which is spaced on the surface of the product by means of rotating mirrors and whose intensity is measured by photomultiplier, the disadvantage is the high intensity of electronic signal processing. This method is no longer suitable for curved surfaces and the dimensions provided for this method are also considerable. The disadvantage of quality evaluation methods based on measurement of viscosity of processed material is insufficient characterization of properties of finished products. The optical properties depend not only on the viscosity, but also on the elastic component of the deformation, which may cause defects in the product material during forming.

Tyto nedostatky odstraňuje způsob měření kvality materiálu pohybujících se výrobků z plastů podle vynálezu, na němž je podstatné to, že na pohybující se výrobek se usměrní elektromagnetické záření pod úhlem od 0° do 15° vzhledem ke kolmici vedené k povrchu kontrolovaného výrobku, po odražení od povrchu se intenzita elektromagnetického záření měří pomocí detektoru elektromagnetického záření a převede na elektrický signál charakterizující kvalitu výrobku. K měření kvality se použije odraženého elektromagnetického záření od povrchu pohybujícího se výrobku nebo od výrobku a podložky, po níž se výrobek pohybuje, přičemž jeho intenzita se převádí fototranzistorem na elektrický signál.These drawbacks are overcome by the method of measuring the material quality of the moving plastic articles of the present invention, wherein it is essential that electromagnetic radiation is directed to the moving article at an angle of 0 ° to 15 ° relative to the perpendicular to the surface of the inspected product. The electromagnetic radiation intensity is measured by means of an electromagnetic radiation detector and converted into an electrical signal characterizing the quality of the product. Reflected electromagnetic radiation from the surface of the moving product or from the product and the substrate on which the product moves is used to measure quality, the intensity of which is converted by a phototransistor into an electrical signal.

Způsob měření kvality podle vynálezu má proti dosud známým způsobům několik výhod. Malý úhel dopadu a odrazu paprsků, který je ve způsobu podle vynálezu použit, umožňuje jak značné zmenšení nároků na prostor potřebný pro hodnocení kvality plastu, tak i jednoduché nastavení. Měření podle vynálezu snižuje, ale především náchylnost optického systému k „rozostření“, které způsobuje změna polohy hodnoceného výrobku. Vhodnou volbou vlnové délky záření zdroje a citlivosti detektoru lze zjistit maximální citlivost v požadované oblasti spektra, přičemž paprsky kratších vlnových délek pronikají více pod povrch plastu, zatímco paprsky delších vlnových délek jsou výhodné k hodnocení povrchových vlastností výrobků. Při hodnocení transparence lze značně zvýšit citlivost použitím odrazu paprsku od lesklé podložky umístěné za měřeným vzorkem. Lesklou podložku může tvořit například povrch kovového válce.The quality measurement method according to the invention has several advantages over the prior art methods. The low angle of incidence and reflection of the beams used in the method according to the invention allows both a considerable reduction in the space required for the evaluation of the plastic quality and a simple adjustment. The measurement according to the invention reduces, but above all, the susceptibility of the optical system to " blurring " By appropriately selecting the radiation wavelength of the source and the sensitivity of the detector, the maximum sensitivity can be determined in the desired region of the spectrum, with shorter wavelength rays penetrating more below the surface of the plastic, while longer wavelength rays are advantageous for evaluating the surface properties of products. When evaluating transparency, the sensitivity can be greatly increased by using the reflection of the beam from the glossy substrate placed behind the sample to be measured. For example, the surface of the metal cylinder may form the shim.

Vady v pohybujících se výrobcích, jako jsou například vytlačované trubky nebo jiné profily, válcované nebo vyfukované fólie, popřípadě vrstvené materiály, jsou zjišťovány měřením optických vlastností těchto výrobků. Měřicí systém je umístěn za tvářecím ústrojím. Na pohybující se výrobek je usměrňováno elektromagnetické záření pod úhlem menším než 15° od kolmice k povrchu kontrolovaného výrobku a je měřena intenzita odraženého záření. Intenzita elektromagnetického záření z ultrafialové, viditelné a infračervené oblasti podle druhu použitého zdroje záření se převede na elektrický signál pomocí detektoru elektromagnetického záření, jako například fototranzistorem, fotodiódou, fotoodporem, fotonkou, popřípadě pyroelektrickým detektorem. Při měření fototranzistorem odpor mezi kolektorem a emitorem s rostoucí intenzitou klesá a bude tedy při stejném geometrickém uspořádání zdroje a detektoru a konstantní intenzitě zdroje záření klesat s rostoucí intenzitou odraženého záření od výrobku, které charakterizuje jeho kvalitu. Při měření transparentních materiálů se v případě použití tmavé podložky hodnota odporu fototranzistoru s rostoucí transparencí zvyšuje, při použití lesklé podložky s rostoucí transparencí klesá. Hodnota elektrického odporu fototranzistoru je vyhodnocována a používána jako míra kvality. 'Defects in moving products, such as extruded tubes or other profiles, rolled or blown films or laminates, are determined by measuring the optical properties of these products. The measuring system is located behind the forming device. Electromagnetic radiation is directed to the moving product at an angle less than 15 ° from the perpendicular to the surface of the inspected product and the reflected radiation intensity is measured. The intensity of the electromagnetic radiation from the ultraviolet, visible and infrared region according to the type of radiation source used is converted into an electrical signal by an electromagnetic radiation detector, such as a phototransistor, a photodiode, a photoresistor, a photon, or a pyroelectric detector. When measured by a phototransistor, the resistance between the collector and the emitter decreases with increasing intensity, and thus, with the same geometrical arrangement of the source and the detector and the constant intensity of the radiation source, will decrease with increasing intensity of reflected radiation from the product that characterizes its quality. When measuring transparent materials, when the dark pad is used, the resistance value of the phototransistor increases with increasing transparency and decreases when using a shiny pad with increasing transparency. The electrical resistance value of the phototransistor is evaluated and used as a measure of quality. '

Pro hodnocení kvality výrobku potom stačí srovnat, hodnoty elektrického odporu fototranzistoru. Změny elektrického odporu jsou mírou změn kvality výrobku. Pro ilustraci je uvedeno několik příkladů použití způsobu podle vynálezu při měření a hodnocení kvality výrobků z plastů.To evaluate the quality of the product, it is then sufficient to compare the electrical resistance values of the phototransistor. Changes in electrical resistance are a measure of changes in product quality. By way of illustration, several examples of using the method of the invention in measuring and evaluating the quality of plastic products are given.

K měření kvality materiálu pohybujících se výrobků z plastů byl použit měřicí systém, kde jako zdroj elektromagnetického záření sloužila 12 V žárovka, jejíž životnost byla zvýšena podžhavením. Intenzita odraženého záření byla fototranzistorem měněna na elektrický signál. K napájení žárovky i fototranzistoru sloužil stabilizovaný zdroj stejnosměrného napětí 9 V. Fototranzistor byl zapojen do jedné větve Wheatsonova mostu. Výstupní napětí mostu bylo registrováno liniovým zapisovačem. Zdroj záření i fototranzistor byly zabudovány společně s optickým systémem do čidla malých rozměrů, které bylo při měření umístěno ve vzdálenosti 100 mm od povrchu kontrolovaného plastu.A measuring system was used to measure the quality of the moving plastic products, where a 12 V bulb was used as the source of electromagnetic radiation and its lifetime was increased by under-heating. The intensity of the reflected radiation was changed to an electrical signal by the phototransistor. Both the bulb and the phototransistor were powered by a stabilized 9 V DC source. The phototransistor was connected to one branch of the Wheatson Bridge. The bridge output voltage was registered with a line recorder. Both the radiation source and the phototransistor were integrated together with the optical system into a small sensor, which was placed at a distance of 100 mm from the surface of the inspected plastic.

Příklad 1Example 1

Pomocí měřicího systému umístěného za vytlačováním strojem byla průběžně měřena kvalita povrchu vytlačované bílé trubky z polypropylenu. Změny kvality a homegenity jednoznačně určovaly kolísání napětí na fototranzistoru a tím i úrovně záznamu.The surface quality of the extruded polypropylene white tube was continuously measured using a measuring system located behind the extrusion machine. Changes in quality and homegenity clearly determined the voltage fluctuations on the phototransistor and hence the recording level.

Příklad 2Example 2

Měřicí systém byl použit k průběžnému měření kvality vyfukovaných černých fólií z polyetylénu. Změny kvality a homogenity byly ze zápisu patrné stejně jako v příkladě 1.The measuring system was used to continuously measure the quality of blown black polyethylene films. The changes in quality and homogeneity were evident from the record as in Example 1.

Příklad 3Example 3

Měřicí systém byl použit k průběžnému měření kvality černého plastu naneseného na textilní podložce. Protože požadovaný povrch byl v tomto případě matný, byl průměrný odpor fototranzistoru podstatně vyšší. Změny kvality byly ze zápisu patrné stejně jako v příkladě 1.The measuring system was used to continuously measure the quality of the black plastic applied to the textile backing. Since the desired surface was matt in this case, the average resistance of the phototransistor was significantly higher. The quality changes were evident from the listing as in Example 1.

Příklad 4Example 4

Měřicí systém byl použit k průběžnému měření kvality transparentních PVC fóliíThe measuring system was used to continuously measure the quality of transparent PVC films

Claims

SUBJECT

Method for measuring the quality of material of moving plastic products by measuring the intensity of reflected electromagnetic radiation, characterized in that electromagnetic radiation is directed to the moving product at an angle of 0 ° to 15 ° with respect to a perpendicular to the surface of the inspected product. from the surface, the intensity of electromagnetic radiation is measured by an electromagnetic detector directly on the calender roller. In this case, the measuring system had to be cooled in order to avoid undesired heating from the hot cylinder. In this case, the difference between the value of the phototransistor voltage at the reflection of the radiation from the surface of the roll and the value of the voltage at the reflection of the surface of the roll of the PVC film was used as a measure of the quality of the film. The lower difference in the values of the two stresses corresponded to the higher transparency and shine. The differences in quality and homogeneity were evident from the record as in Example 1.

OF THE INVENTION and converts to an electrical signal characterizing the quality of the product.

2. A method according to claim 1, characterized in that reflected electromagnetic radiation from the surface of the moving product or from the product and the substrate on which the product moves is used for quality measurement, the intensity of which is converted by a phototransistor into an electrical signal.