DE3907617C1 - Method for determining the density of laminar wooden materials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtebestim­ mung plattenförmiger Holzwerkstoffe bei deren Herstel­ lung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei der Herstellung plattenförmiger Holzwerkstoffe, die aus Spänen, Fasern und Bindemitteln verschiedener Art bestehen, werden Vliese gebildet, die anschließend bis zur Bindemittelerhaltung gepreßt werden. Zur kontinu­ ierlichen Vliesbildung werden Streumaschinen einge­ setzt. Die übliche Methode zur Kontrolle und Regelung von Dichteschwankungen ist die Bestimmung von Flächen­ gewichten mit Bandwaagen oder mit Hilfe von radiometri­ schen Detektoren (z.B. Firma Schenk). Eine andere Metho­ de zur Bestimmung der Trockendichte ist aus der DE-OS 27 45 463 bekannt. Diese Methode schließt ein: Messung des Naßgewichtes, Ermittlung des Feuchtigkeitsgehaltes und Messung der Dicke des Gegenstandes. Es ist also die Aufnahme von mehreren Meßwerten notwendig, um dann dar­ aus die Trockendichte zu ermitteln. Diese genannten Methoden eignen sich für Dichtebestimmungen in Produk­ tionsrichtung. Zur Kontrolle und Regelung der Dichte­ verteilung quer zur Herstellrichtung werden traversie­ rende, radiometrische Flächengewichtsmeßanlagen einge­ setzt. Solche Anlagen sind z.B. aus der DE-AS 10 26 540 bekannt. Nachteilig ist bei dieser radiometrischen Me­ thode, daß zusätzliche Schutzvorkehrungen getroffen werden müssen und damit die Kosten und Aufwand der Me­ thode besonders gesteigert werden. Weiterhin ist bei diesen Methoden nachteilig, daß sie sich nicht zur Er­ fassung der gesamten Dichteverteilung eignen, d.h. daß andere Methoden zur Dichteverteilung längs und andere quer zur Produktionsrichtung eingesetzt werden müssen.

Die Dichteverteilung stellt ein Indiz für die Arbeits­ genauigkeit bzw. Streugüte einer Streumaschine dar und kann als Stellgröße zur Prozeßsteuerung eingegeben wer­ den. Erfolgt jedoch die Dichtemessung nicht kontinuier­ lich, so ist auch kein kontinuierliches Einstellen, bzw. korrigieren der Streugüte möglich. Dies ist nach­ teilig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der ein­ gangs angeführten Art in der Weise auszubilden, daß eine kontinuerliche, lückenlose und die gesamte Plat­ tenbreite erfassende Dichtebestimmung ermöglicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches.

Das Verfahren wird so ausgeführt, daß in Plattenebene mittels einer wärmeempfindlichen Kamera, vorzugsweise einer Infrarot-Kamera die Temperaturverteilung an der Werkstückoberfläche nach dem Verlassen der Presse auf­ genommen wird. Vorteilhaft ist dabei, die wärmeempfind­ liche Kamera in einem Abstand hinter dem Pressenausgang anzuordnen, da die aufgenommenen Temperaturbilder mit zunehmender Auskühlung sehr an Kontrast gewinnen. Die durch die wärmeempfindliche Kamera aufgenommenen Signa­ le werden einem Rechner zugeführt. Sie werden so verar­ beitet, daß sie matrixförmig für eine weitere Auswer­ tung in x- und y-Richtung vorliegen. Durch das Aneinan­ derreihen der matrixförmigen Bilder in Abhängigkeit von der Zeit, wird ein vollständiges Abbild der Temperatur­ verteilung längs und quer zur Produktionsrichtung er­ halten. Eine homogene Dichteverteilung liegt dann vor, wenn das Temperaturbild der Werkstückoberfläche bzw. seiner Schmalfläche keine Temperaturunterschiede erken­ nen läßt. Bei Dichteschwankungen in der Platte bilden sich Temperaturdifferenzen aus, die gemäß dem Verfahren sichtbar gemacht werden können. Bei extrudierten Kunst­ stoffprofilen, Schaumstoffen usw. kann genauso verfah­ ren werden wie bei Holzwerkstoffen.

Durch eine zweifache Bestimmung der Wärmeabgabe an der Werkstückoberfläche, einmal unmittelbar nach dem Öffnen der Presse und zum anderen mit zeitlicher Verzögerung lassen sich zusätzlich Oberflächenfehler erkennen, wie z.B. eine aufgeplatzte Deckschicht. Dieser Bereich zeigt dann eine eindeutig kühlere Temperatur, da es hier mit dem entweichenden Dampf lokal zu einer raschen Abkühlung gekommen ist.

Nach der vollständigen Aufnahme des Temperaturprofils einer Platte und der Bestimmung der Parameter, die den Zusammenhang zwischen Temperatur und Dichte wiederge­ ben, werden durch bekannte Operationen, z.B. Bildaddi­ tion oder Bildsubtraktion sowie mit Filteralgorythmen Stellsignale erhalten, mit deren Hilfe die Prozeßsteu­ erung der Streuanlagen segmentweise, oder über die ge­ samte Arbeitsbreite geregelt werden kann.

Die nachfolgenden Zeichnungen veranschaulichen den Zu­ sammenhang zwischen der Temperatur- und Dichtevertei­ lung. Es zeigen:

Fig. 1 Temperaturverteilung einer kunstharzgebundenen Spanplatte, fünfzehn Minuten nach Entnahme aus der Presse mit Temperaturprofil in Plattenebe­ ne.

Fig. 2 Dichteverteilung in Plattenebene zu Fig. 1

Fig. 3 Zusammenhang zwischen Plattendichte und Plat­ tentemperatur.

Fig. 4 Temperaturverteilung an der Plattenoberfläche einer kunstharzgebundenen Spannplatte, zwei Minuten nach Entnahme aus der Presse.

Fig. 5 Temperaturverteilung an der Plattenoberfläche zu Fig. 4, fünfzig Minuten nach Entnahme aus der Presse.

Fig. 1 zeigt die Temperaturverteilung in einer Platte, in der sich die Dichte von einem zum anderen Rand ver­ ändert. Diese Dichteverteilung ist durch die Linie A dargestellt. Die Dichte nimmt vom oberen zum unteren Bildrand zu. Die zugehörige, in Form von eingetragenen Isothermen wiedergegebene, Aufnahme einer Infrarot- Kamera zeigt die Änderung der Temperatur in der Plat­ tenebene. Fig. 1 zeigt deutlich, daß mit zunehmender Dichte die Temperatur in der Plattenebene zunimmt.

Fig. 2 zeigt in einer dreidimensionalen Darstellung die Dichteverteilung der Platte der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen der Temperatur­ und Dichteverteilung in der Plattenebene.

Am Beispiel der Bilder 4 und 5 wird deutlich, daß mit Infrarot-Kameras Streu- und Plattenfehler bekannt wer­ den können.

Fig. 4 zeigt in Form von Isothermen einer Infrarot-Kame­ ra-Aufnahme die Temperaturverteilung der Plattenoberflä­ che unmittelbar nach dem Öffnen der Presse. Die Tempe­ raturverteilung an der Plattenoberfläche ist ungleich. Im Bereich der kühleren Zone ist die Deckschicht aufge­ platzt. Die beiden kühleren Zonen kennzeichnen Bereiche größerer Dickenabweichung. Diese Plattenflächen be­ decken einen "Platzer". Wird in der gleichen Platte eine Temperaturverteilung nach einer längeren Zeit nach der Entnahme aus der Presse aufgenommen (Fig. 5), so ist daraus erischtlich, daß die eindeutig als "Platzer" definierbaren Fehler jetzt als Ungenauigkeiten bzw. Ungleichmäßigkeiten in der Dichteverteilung vorliegen (Fig. 5).

Die Feststellung von solchen Plattenfehlern ist nur möglich, wenn mit mindestens zwei Aufnahmen gearbeitet wird, von denen die eine unmittelbar nach dem Öffnen der Presse und die andere mit zeitlicher Verzögerung gemacht wird.

Die Zeichnungen lassen weiterhin erkennen, welche Mög­ lichkeiten gegeben sind, die Infrarot-Kameras zur Qua­ litätskontrolle zu benutzen. Aufgrund der zeitverscho­ benen Aufnahmen von Temperaturverteilungen ist es mög­ lich, insbesondere bei der Qualitätskontrolle beschich­ teter Werkstoffe, versteckte Fehler, wie z.B. Fehlver­ leimungen oder ungleichmäßige Aushärtung bereits unmit­ telbar während des Herstellvorganges zu erkennen.

Aufgrund solcher Aufnahmen können zum einen aus den Temperaturbildern Dichteverteilungen in der Plattenebe­ ne erkannt und berechnet werden, zum anderen können durch zeitversetzten Bildvergleich Trendverschiebungen während der Produktion erkannt werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin möglich, on line an Schmalflächen Dichteprofile recht­ winklig zur Plattenebene aufzunehmen. Dabei kann die Auflösung der Infrarot-Kamera an die jeweilige Objekt­ größe angepaßt werden und so an verschieden dicken Platten an einer Besäumung oder einem Querschnitt be­ rührungslos ein Schmalflächenbild der gesamten Platte aufgenommen werden. Dabei kann durch Mehrfachaufnahme oder Bildaddition mehrerer nacheinander folgender Plat­ ten ein statistisch abgesichertes Profil erhalten wer­ den.

Des weiteren können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Spanholzwerkstücken und Tischlerplatten Fehlverbin­ dungen, Fugefehler, Dickenabweichungen, Leimdurchschlä­ ge usw. fesgestellt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Dichtebestimmung bei der Herstellung von aus Spänen, Fasern und organischen oder anorga­ nischen Bindemitteln bestehenden plattenförmigen Holzwerkstoffen oder in Plattenform extrudierten Werkstoffen, wie Schaumstoffe oder Kunststoffprofi­ le, dadurch gekennzeichnet, daß nach Verlassen der Presse die Temperaturverteilung an der Oberfläche und/oder der Schmalfläche des Werkstückes berüh­ rungslos bestimmt wird und in eine Beziehung zur Dichteverteilung und/oder Dichteprofil des Werk­ stückes gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer wärmeempfindlichen Kamera, vor­ zugsweise einer Infrarot-Kamera, in Zeitfolge Tem­ peraturbilder der Oberfläche und/oder der Schmal­ fläche des Werkstückes aufgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Temperaturbilder der Werkstück­ oberfläche aufgenommen werden, das eine unmittelbar nach dem Öffnen der Presse und das andere mit zeit­ licher Verzögerung.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteverteilung oder das Dichteprofil zur Vorgabe von Stellgrößen der Streumaschine bzw. der Presse dienen.