CZ2013603A3 - Zařízení ke kontrole extrudovaného vlákna - Google Patents

Abstract

Zařízení ke kontrole extrudovaného vlákna je opatřeno třemi vysokorychlostními digitálními kamerami (4) namířenými vlákno (3) a rozmístěnými v rovině kolmé na postupující vlákno (3) v úhlových rozestupech 120.degree., přičemž vlákno (3) je osvětleno šikmo dopadajícími paprsky světelného zdroje.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k optické kontrole a měření extrudovaného, zejména dutého vlákna.

Dosavadní stav techniky

Dutá organická vlákna, která se vyrábí extruzi, slouží například jako filtrační membrána v látkových výměnících, nebo jako teplosměnná plocha v tepelných výměnících. Při provozu těchto výměníků a filtračních jednotek může netěsnost nebo přetržení i jediného vlákna ve svazku znamenat vyřazení výměníku z provozu resp. výměnu celého svazku vláken. Je proto důležité kontrolovat kvalitu vláken buď ihned při jejich extruzi, nebo při odvíjeni hotových vláken z cívky při výrobě svazku. Měření průměru vlákna při výrobě extruzi se provádí mechanicky. Při tom je nutno zastavit nebo přerušit navíjení či převíjení. V současné době se vlákno kontroluje tak, že se kontinuálně měří jeho odpor v tahu mezi dvěma kotouči, a spíše namátkově se kontroluje opticky pod mikroskopem. Ukazuje se, že zejména při výrobě zařízení užívaných v lékařství, jako jsou dialyzní přístroje, není tato kontrola postačující.

Vynález si klade za úkol navrhnout zařízení pro účinnou kontinuální kontrolu a bezkontaktní měření průměru extrudovaného vlákna k vytvoření zpětné vazby pro on-line řízení procesu jeho výroby.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší zařízení ke kontrole extrudovaného vlákna, jehož podstata spočívá v tom, že je opatřeno třemi vysokorychlostními digitálními kamerami (kamerami s velmi vysokou frekvencí snímání) namířenými na vlákno a rozmístěnými v rovině kolmé na postupující vlákno v úhlových rozestupech 120°, přičemž vlákno je osvětleno šikmo dopadajícími paprsky.

Pro nastavení ohniskové vzdálenosti jsou kamery uloženy suvné ve směru snímání s možností aretace polohy.

Světelnými zdroji jsou s výhodou výkonné směrové diody LED.

Zachování konstantního napětí v kontrolovaném úseku zajišťuje navíjecí zařízení extrudovaného vlákna.

· i * ♦ «

- 2 Signál digitálních kamer je ve výhodném provedení zařízení veden do počítače ke zpracování a vyhodnocování.

Přitom vyhodnocovací software může být nastaven tak, aby mohl zastavit pohon vlákna při zjištění odchylky větší, než je povolená.

Objasnění obrázků na výkrese

Vynález bude dále objasněn pomocí výkresu, na němž je na obr. 1 příkladné zařízení ke kontrole extrudovaného vlákna v axonometrickém pohledu, obr. 2 představuje schematicky konfiguraci vlákna, kamer a světelných zdrojů při pohledu v ose vlákna a obr. 3 je tato konfigurace při pohledu kolmém na směr vlákna.

Příklady uskutečnění vynálezu

Zařízeni ke kontrole extrudovaného vlákna podle obr. 1 je tvořeno deskovou konstrukcí 1, na níž je otočně uložena čtveřice kladek 2, mezi kterými probíhá extrudované organické vlákno 3. V přímém úseku na vlákno 3 míří tři digitální rychle snímající kamery 4 rozmístěné ve 120° úhlových rozestupech v rovině kolmé na vlákno 3. Kamery 4 jsou uloženy v rybinových drážkách 5, což umožňuje nastavení ohniskové vzdálenosti a fixaci ve zvolené poloze. Světelné zdroje - výkonné směrové diody LED 6 jsou rozmístěny tak, že jejich paprsky dopadají na vlákno 3 pod ostrým úhlem a neruší světelný signál odražený od vlákna 3. Signál digitálních kamer 4 je veden do počítače ke zpracování a vyhodnocování. Přitom vyhodnocovací software je uzpůsoben k zastavení pohonu vlákna 3 při zjištění odchylky větší, než je odchylka povolená.

Kontrola kvality a měření průměru extrudovaného vlákna spočívá v jeho průběžném snímání ze tří pohledů kolmých na vlákno v úhlových rozestupech po 120°. Jednotlivé pohledy snímají rychle snímkující kamery, které zvládnou až 120 snímků/s. Maximální rychlost závěrky je 1/15000 s. Kontrolu kvality a průměru vlákna provádí zařízení buď přímo při extrudování vlákna, přičemž rychlost na výstupu extrudéru je cca 1,6 m/s. Nebo může kontrola probíhat při převíjení z cívky na cívku.

Průměr různých druhů vláken činí od 0,3 mm do 1 mm. Z toho jsou odvozené optické parametry snímacího zařízení a rychlost snímání. V popsaném příkladu kamera snímá 10 mm délky vlákna. Aby snímek vlákna nebyl v důsledku jeho posunu silně rozmazán, je rychlost závěrky kamery 4 zvolena od 1/5000 s do 1/10000 s. Rychlost závěrky nepřímo ovlivňuje intenzitu osvětleni, které zajišťují výkonné diody LED 6. Ty jsou rozmístěny rovněž po 120° kolem vlákna tak, aby osvětlovaly vlákno ve snímaném úseku kamery 4. Vzhledem k rozmístění kamer 4 a osvětlení po 120° nedochází k tomu, že by osvětlení z jednoho směru ovlivňovalo snímání kamery 4 z druhého směru, jak je to schematicky znázorněno na obr. 2 a 3. V jednom okamžiku jsou zaznamenány tři pohledy, ze kterých lze určit průměr vlákna, případně odhadnout jeho válcovitost. Při snímání rychlostí 30 snímků/s a posunu 1.6 m/s se vlákno kontroluje vždy po každých cca 50 mm.

V případě kontroly kvality vlákna z hlediska vad, musí být rychlost posunu vlákna menší, tak aby kontrola probíhala kontinuálně po celé délce vlákna. To se děje při nižších rychlostech extruze nebo při převíjení, kde lze libovolně zvolit rychlost posunu vlákna. Vzhledem k tomu, že vlákno je osvětleno světlem dopadajícím pod ostrým úhlem, jakákoli vada toto světlo rozptýlí a vada je dobře identifikovatelná. Při procesu extruze zařízení ihned provádí kontrolu průměru (válcovitosti) vlákna a příslušný software dodá informaci o statistickém rozdělení průměru vlákna. Výsledkem kontroly je informace o množství a rozmístění vad. Naopak jsou k dispozici i údaje o jednotlivých délkách úseků vláken, které vady neobsahují. Tyto informace jsou velmi důležité pro další zpracování a aplikaci vlákna.

Každý snímek pořízený kamerou se zpracovává numerickými metodami zpracování obrazové informace. Sledované vlákno se zobrazuje jako světlý objekt na tmavém pozadí. Pro identifikaci vlákna v obraze (tzv. segmentace obrazu) je použita metoda prahování. Tímto se vytvoří obraz identifikovaného objektu, u kterého lze měřit geometrické vlastnosti pro stanovení průměru a válcovitosti vlákna. Pro identifikaci vady vlákna se využívají fotometrické vlastnosti objektu. V případě identifikace kritického průměru (válcovitosti) vlákna nebo vady se vyšle informace do řízení procesu, které tuto informaci vyhodnotí.

Claims (6)

1. Zařízení ke kontrole extrudovaného vlákna, vyznačující se tím, že je opatřeno třemi vysokorychlostními digitálními kamerami (4) namířenými na vlákno (3) a rozmístěnými v rovině kolmé na postupující vlákno (3) v úhlových rozestupech 120°, přičemž vlákno (3) je osvětleno šikmo dopadajícími paprsky. < -J

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že kamery (4) jsou uloženy suvně ve směru snímání s možností aretace polohy.

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že světelnými zdroji jsou výkonné směrové diody LED (6).

4. Zařízeni podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vlákno (3) je do zorného pole kamer (4) a z něj vedeno dvojicemi kladek (2) otáčejících se v opačném smyslu.

5. Zařízení podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že je propojeno s počítačem ke zpracování a vyhodnocování signálu digitálních kamer (4).

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že vyhodnocovací software je uzpůsoben k zastavení pohonu vlákna (3) při zjištění odchylky větší, než je povolená.