DE69318677T2

DE69318677T2 - Methode zum Erkennen von Verunreinigungen in geschmolzenem Kunststoff

Info

Publication number: DE69318677T2
Application number: DE69318677T
Authority: DE
Inventors: Hiroshige C/O Osaka Works Konohana-Ku Osaka Deguchi; Hiroyuki C/O Osaka Works Konohana-Ku Osaka Yasuo
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: US5570181A; EP0599297B1; KR0167363B1; CN1078351C; TW229266B; CN1109168A; FI935222A0; KR940011942A; DE69318677D1; CA2109884A1; NO934260L; CA2109884C; NO934260D0; FI935222A; EP0599297A1; DK0599297T3; NO310257B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung und Unterscheidung von Verunreinigungen (z. B. metallische Materialien, Fasern, Hohlräume und "Ambers") in schmelzflüssigem Harz durch Hindurchleiten von Licht aus einer Lichtquelle durch das schmelzflüssige Harz, wie z. B. schmelzflüssiges Polyethylen.
Wenn eine Isolierbeschichtung aus einem Polyethylen auf einem Starkstromkabel extrudiert wird oder eine extrudierte Verbindung eines derartigen Polyethylens an Verbindungsbereichen des Kabels gebildet wird, können bei dem Kabel elektrische Schwierigkeiten entstehen, wie z. B. ein elektrisches Durchschlagen, falls das Polyethylen Verunreinigungen aufweist. Daher ist es notwendig, den gesamten Teil des schmelzflüssigen Polyethylens zu untersuchen, um die Anzahl und die Größe der Verunreinigungen zu messen.
Da ein derartiges schmelzflüssiges Polyethylen ein Vernetzungsmittel enthält, kann eine außer Kontrolle geratene Vernetzungsreaktion, die als "Ambers" bekannt ist, auftreten, wenn die Temperatur des schmelzflüssigen Polyethylens nicht auf gleicher Höhe gehalten wird. Daher muss die Erkennung und Messung von Verunreinigungen ohne Veränderung der Temperatur und der Fließgeschwindigkeit des schmelzflüssigen Polyethylens erfolgen.
Fig. 6 zeigt ein bekanntes Verfahren zur Erkennung von Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Polyethylen. Wie in der Figur dargestellt, ist eine Rohrleitung, durch die schmelzflüssiges Polyethylen 32 fließt, teilweise als Glasröhre 31 ausgebildet. Aus einer Lichtquelle 33 wird ein Laserstrahl ausgesandt. Wenn in dem Polyethylen Verunreinigungen vorhanden sind, wird der Laserstrahl durch sie zerstreut. Durch Auffangen des zerstreuten Lichts kann erkannt werden, dass Verunreinigungen vorliegen, und ihre Größe kann gemessen werden.
Die Anordnung in dieser Figur umfasst einen Reflektionsspiegel 34, eine Linse 35, einen Lichtdetektor und einen Oszillographen 37.
Mit diesem bekannten Verfahren ist es möglich, sehr kleine Verunreinigungen in der Größenordnung mehrerer Mikrometer mit hoher Empfindlichkeit zu erkennen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass der Durchmesser der Verunreinigungen nicht mit hoher Genauigkeit oder überhaupt nicht gemessen werden kann, wenn die Verunreinigungen Durchmesser haben, die wesentlich größer sind als die Wellenlänge des Laserstrahls (beispielsweise mehrere Zehn Mikrometer), da die Stärke und die Richtung des gestreuten Lichts in Abhängigkeit von der Größe und der Oberflächenbeschaffenheit der Verunreinigungen variieren.
Fig. 7 zeigt ein weiteres bekanntes Verfahren zur Erkennung von Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Polyethylen. Wie in der Figur dargestellt, ist eine Glasröhre 41 plattenförmig ausgebildet und innerhalb der Brennweite einer CCD-Kamera 43 angeordnet. Die Abbildungen der Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Polyethylen 42, das durch die Röhre strömt, werden als Kamerabilder aufgenommen, um ihre jeweilige Form zu erkennen.
Wenn bei diesem Verfahren winzige Verunreinigungen erkannt werden sollen, ist es notwendig, eine Linse mit einer langen Brennweite zu verwenden. Eine hohe Vergrößerung bedeutet eine nahe (kurze) Brennweite. Daher muss die Leitung, durch die das schmelzflüssige Polyethylen fließt, ausreichend breit und dünn sein. Damit steigt auch die Wahrscheinlichkeit, dass in dem Polyethylen eine übermäßige Vernetzungsreaktion abläuft, d. h., dass "Ambers" entstehen.
Da das schmelzflüssige Polyethylen mit hoher Geschwindigkeit durch eine derartige Leitung fließt, muss außerdem die Bildverarbeitung mit äußerst hoher Geschwindigkeit erfolgen, um den gesamten Teil des Polyethylens zu untersuchen. Da eine Glasröhre notwendig ist, die groß genug ist, um das gesamte Sichtfeld der Kamera abzudecken, ist es darüber hinaus notwendig, die Röhre zu erwärmen, um die Temperatur des schmelzflüssigen Polyethylens konstant zu halten.
Die Druckschrift De-A-1 292 877 offenbart Verfahren zur photoelektrischen Zählung, Registrierung und Unterscheidung von Teilchen in einem Gas oder einer Flüssigkeit.
Bei diesem bekannten Verfahren werden dem Gas oder der Flüssigkeit mit bekannten Methoden Teilchen entnommen und mittels eines Fließmediums gleichmäßig durch eine Messkammer transportiert, die einen oder zwei enge Spalte aufweist.
Im Bereich des Spalts bzw. der Spalte wird die Kammer durch eine oder zwei Lichtquellen in Verbindung mit einer geeigneten Optik so beleuchtet, dass die hindurchlaufenden Teilchen über eine weitere Optik scharf auf einen Vervielfacher projiziert werden, so dass die elektrischen Impulse, die durch die Bewegung der Teilchen in dem Photovervielfacher erzeugt werden, einem Diskriminator und einem Zähler oder einer Analysiervorrichtung zugeführt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erkennen von Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Polyethylen mit weitem Sichtfeld, einer hohen dreidimensionalen Auflösung und einer hohen Schärfentiefe zu schaffen, das zwischen unregelmäßigen Brechungsfaktoren und dem wirklichen Schatten einer Verunreinigung unterscheiden kann und damit die Möglichkeit einer irrtümlichen Erfassung aufgrund einer von unregelmäßigen Brechungsfaktoren herrührenden Lichtstörung ausschließt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erkennen von Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Harz geschaffen, das die Schritte gemäß Anspruch 1 umfasst.
In einer Leitung für schmelzflüssiges Polyethylen ist eine Glasröhre angeordnet. Eine Lichtquelle und ein Zeilensensor sind auf gegenüberliegenden Seiten der Glasröhre einander gegenüberliegend angeordnet. Die Intensität des Lichts, das von jedem Pixel des Zeilensensors aufgenommen wird, wird überwacht.
Befindet sich eine Verunreinigung in dem schmelzflüssigen Polyethylen, so wird das Licht aus der Lichtquelle durch die Verunreinigungen unterbrochen. Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Menge von unterbrochenem Licht und der Größe der Verunreinigungen. Darüber hinaus gilt: Je größer der Abstand zwischen dem Sensor und den Verunreinigungen ist, desto stärker wird der Schatten der Verunreinigungen aufgrund der Interferenz von Licht meist verwischt (seine Intensität wird schwächer), und desto breiter sind die Schatten. Damit hängt das Produkt der Intensität des Schattens und seiner Breite nicht mehr vom Abstand zwischen den Verunreinigungen und dem Sensor ab.
Darüber hinaus ist es möglich, die Position von Verunreinigungen zu erfassen, indem die Pixel des Zeilensensors überprüft werden, die auf einen Schatten hindeuten. Die Erkennungsgenauigkeit der Position der Verunreinigungen und die Messgenauigkeit der Schattenbreite werden durch die Anzahl und Größe der Pixel in dem Zeilensensor bestimmt. Ein Zeilensensor mit 5000 10 um-Pixeln ist leicht zu erhalten.
Welche Werte in Bezug auf die Auflösung, das Sichtfeld und die Brennweite mit dem Erkennungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung erzielt werden können, wurde durch die Anordnung in Fig. 3A untersucht. Die Anordnung besteht aus einer LED-Dioden- Lichtquelle 21 mit einer Wellenlänge von 850 nm, einer optischen PCF-Faser 22 mit einem Kerndurchmesser von 250 um, einer Kollimatorlinse 23, einem CCD-Zeilensensor 26, einer CCD-Treiberschaltung 27, einem Computer 28 und einem Drucker 29. Ein Probestück 24 wies vier Arten von Metalldrähten 25a, 25b, 25c und 25d auf, die jeweils einen Durchmesser von 130 um, 70 um, 20 um und 455 um hatten und so angeordnet waren, wie in Fig. 3B dargestellt. Das Probestück 24 wurde entlang dem Lichtweg zwischen den Punkten A und B bewegt, wie in Fig. 3A dargestellt, um festzustellen, wie sehr sich die Erkennungsgenauigkeit des Durchmessers von Ver unreinigungen mit der Brennweite ändert.
Die abgegebenen Signale des CCD werden entsprechend der Position der Metalldrähte gemäß Fig. 4 auf den Pixeln des CCD-Zeilensensors aufgenommen (2048 Pixel, Sichtfeld: etwa 28,6 mm, Abstand zwischen dem CCD-Zeilensensor und dem Probestück: etwa 10 mm). Die Ergebnisse sind in Fig. 5 dargestellt.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, geht in dem Bereich, wo die Breite des Metalldrahtes etwa 150 um oder weniger beträgt, die Linearität zwischen der Breite und der Tiefe (Lichtintensität) des Schattens und der Breite des Metalldrahtes aufgrund der Lichtbeugung verloren. Bei dem Produkt aus der Breite und Tiefe des Schattens für einen 455 um-Metalldraht wird im gesamten Bereich eine gute Linearität aufrechterhalten. Darüber hinaus fand man heraus, dass diese Linearität aufrechterhalten wird, wenn das Probestück 25 zwischen den Punkten A und B bewegt wird, die jeweils 10 mm und 40 mm vom Zeilensensor entfernt sind.
Wird das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auf die Erkennung von Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Polyethylen angewandt, so wird das Licht, das das schmelzflüssige Polyethylen durchstrahlt hat, durch die Unregelmäßigkeit (Verteilung des Brechungsfaktors aufgrund von Temperaturschwankungen, sich ändernder Fließgeschwindigkeit und sich ändernder Zusammensetzung des schmelzflüssigen Polyethylens beeinflusst. Daher ist es notwendig, zwischen der Unregelmäßigkeit der Lichtintensität aufgrund eines derartigen unregelmäßigen Brechungsfaktors und dem wirklichen Schatten einer Verunreinigung zu unterscheiden.
Nur dann, wenn die optischen Signale, die durch Erfassen des Lichts erhalten werden, das das schmelzflüssige Harz durchstrahlt hat, anzeigen, dass helle Bereiche um einen dunklen Bereich existieren, werden gemäß der vorliegenden Erfindung diese Bereiche als Schatten einer Verunreinigung erkannt.
Um zwischen einem dunklen Bereich in den optischen Signalen, der den wirklichen Schatten einer Verunreinigung darstellt, und einem dunklen Bereich, der durch die Störung des Lichts aufgrund unregelmäßiger Brechungsfaktoren in dem Polyethylen erzeugt wurde, zu unterscheiden, werden in der vorliegenden Erfindung die nachfolgend genannte Phänomene ausgenützt: Durch die Verwendung einer Lichtquelle, wie z. B. einer LED-Diode oder einer Glühbirne, die in ausreichendem Abstand von einem Zielbereich angeordnet ist, oder einer mäßig kohärenten Lichtquelle, wie in Fig. 1 dargestellt, werden aufgrund der Lichtbeugung helle Bereiche 2 an beiden Enden eines Schattens 3 einer Verunreinigung erzeugt.
Die hellen Bereiche 2 liegen nahe an beiden Enden des Schattens 3, und ihre Breite sowie ihre Helligkeit sind auf bestimmte Bereiche begrenzt. Durch die Beurteilung dessen, ob derartige helle Bereiche um den dunklen Bereich herum existieren, ist es möglich, zwischen einem dunklen Bereich aufgrund der Störung eines optischen Signals 1, der von unregelmäßigen Brechungsfaktoren in dem Polyethylen herrührt, und einem dunklen Bereich, der den wirklichen Schatten einer Verunreinigung darstellt, zu unterscheiden.
Fig. 2A-2C zeigen die einzelnen Schritte des Verfahrens zur Erkennung von Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Harz gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2A zeigt die Änderung der Menge der optischen Signale, die erhalten werden, indem Licht aus der Lichtquelle durch das schmelzflüssige Harz geleitet wird. Fig. 2B zeigt die Ausgaben eines Komparators für den Dunkelwert- Vergleich der optischen Signale. Fig. 2C zeigt die Ausgaben eines Komparators für den Hellwert-Vergleich.
Die Lichtquelle muss eine solche Kohärenz aufweisen, dass helle Bereiche 2 aufgrund der Brechung an beiden Enden des Schattens 3 einer Verunreinigung in einem schmelzflüssigen Harz, wie z. B. einem schmelzflüssigen Polyethylen, auftreten. Die optischen Signale 1, die erzielt werden, indem Licht durch das schmelz flüssige Harz geleitet wird, werden in Binärsignale umgewandelt, indem sie durch einen Komparator geleitet werden, der eine Schwelle für den Dunkelwert der Lichtmenge aufweist. Wenn die so in Binärsignale umgewandelten Signale einen dunklen Bereich für eine vorherbestimmte, kontinuierliche Länge anzeigen, wird dieser Bereich als möglicher Schatten 3' einer Verunreinigung ausgewählt.
Die erzielten optischen Signale 1 werden weiter in Binärsignale umgewandelt, indem sie durch einen Komparator mit einer Schwelle für den Hellwert der Lichtmenge geleitet werden. Wenn die so in Binärsignale umgewandelten Signale helle Bereiche an beiden Enden des möglichen Schattens 3' anzeigen, und wenn sich herausstellt, dass deren gemessene Breiten innerhalb des Bereiches für die hellen Bereiche 2 liegen, die aufgrund der Brechung von Licht erzeugt werden, erfolgt die Beurteilung, dass der mögliche Schatten 3' wirklich der Schatten einer Verunreinigung ist.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, nur die optischen Signale für die wirklichen Schatten von Verunreinigungen auszuwählen und die optischen Signale auszusortieren, die auf falsche Schatten aufgrund der Störung der optischen Signale hindeuten, welche von der Unregelmäßigkeit des Brechungsindex herrühren. Mit anderen Worten: Es ist möglich, Verunreinigungen in dem schmelzflüssigen Polymer deutlich von falschen Schatten aufgrund der Unregelmäßigkeit des Brechungsindexes des Polymers zu unterscheiden und damit Fehler bei der Erfassung aufgrund der Unregelmäßigkeit des Brechungsindexes zu verhindern. Bisher war eine derartige klare Unterscheidung schwierig.
Um helle Bereiche aufgrund der Lichtbeugung an beiden Enden des Schattens einer Verunreinigung zu erkennen, können optische Signale für vorherbestimmte Breiten von Bereichen an beiden Enden des möglichen Schattens 3' integriert werden, um festzustellen, ob die Bereiche tatsächlich helle Bereiche sind, die durch die Brechung von Licht erzeugt wurden.
Bevor die optischen Signale in der oben beschriebenen Weise verarbeitet werden, können ihre Komponenten, die sich über einen Zeitraum langsam oder überhaupt nicht ändern und die als "festes Muster" bekannt sind, von den gesamten optischen Signalen subtrahiert werden. Andernfalls können die optischen Signale geglättet werden, indem räumliche Hochfrequenz-Komponenten im Vergleich mit dem Schatten der Verunreinigung ausgefiltert werden.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hat folgende Vorteile:
1) Jegliche Verunreinigungen in schmelzflüssigem Polyethylen können unabhängig von der Brennweite der Linse durch Erkennung ihrer Schatten ausselektiert werden.
2) Da ein Zeilensensor verwendet wird, um den Schatten einer Verunreinigung zu erkennen, ist es nicht notwendig, ein so langes Fenster für das Hindurchleiten von Licht zu verwenden. Hierdurch besteht keine Notwendigkeit mehr, das schmelzflüssige Polyethylen zu erwärmen, obwohl ein Glasbereich eingesetzt wird.
3) Der Durchmesser des Schattens entspricht dem maximalen Durchmesser der Verunreinigung in Bezug auf die Richtung, in die Licht aus der Lichtquelle abgestrahlt wird. Daher wird der Schatten durch die Oberflächenbeschaffenheit und die Form der Verunreinigung nur geringfügig beeinflusst, so dass die optischen Signale in minimalem Maß verarbeitet werden müssen. Dies bedeutet, dass die gesamte Menge des schmelzflüssigen Polyethylens leicht untersucht werden kann.
4) Der Durchmesser einer Verunreinigung wird aus dem Produkt der Breite des Schattens und der Lichtintensität errechnet. Daher kann der Durchmesser mit minimaler Fehlerquote gemessen werden, selbst wenn der Schatten aufgrund der Interferenz des Lichts verwischt ist. Hierdurch wird es auch möglich, selbst eine Verunreinigung mit relativ kleinem Durchmesser zu erkennen.
5) Da es möglich ist, zwischen der Störung von Licht aufgrund der Unregelmäßigkeit des Brechungsindexes und den wirklichen Schatten von Verunreinigungen zu unterscheiden, wird erstere nicht mit letzteren verwechselt. Damit wird die Erfassungsgenauigkeit erheblich verbessert.
6) Da es möglich ist, die Position einer Verunreinigung zu erkennen, kann eine Vorrichtung mit begrenztem Sichtfeld, wie z. B. eine Kamera mit einer herkömmlichen Linse, verwendet werden, um Verunreinigungen aufzunehmen oder zu bestimmen.
Daher kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise angewandt werden, wenn eine Isolierungsbeschichtung auf einem CV-Kabel extrudiert wird, oder wenn eine extrudierte Verbindung an einem Verbindungsbereich des Kabels geformt wird.
Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A eine graphische Darstellung der optischen Signale;
Fig. 2B eine Darstellung der Ausgaben eines Komparators für den Dunkelwert;
Fig. 2C eine Darstellung der Ausgaben eines Komparators für den Hellwert;
Fig. 3A eine schematische Darstellung, aus der ersichtlich wird, wie die Experimente durchgeführt werden, um die Auflösung, das Sichtfeld und die Brennweite zu messen, die mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden können;
Fig. 3B eine Darstellung des Probestücks, das bei den Experimenten verwendet wird;
Fig. 4A eine Abbildung der Signalausgaben des CCD-Zeilensensors, der bei dem Experiment gemäß Fig. 3A verwendet wird;
Fig. 4B u. Fig. 4C jeweils vergrößerte Darstellungen der Bereiche 25c und 25d;
Fig. 5 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen den Durchmessern und den Formen der Verunreinigungen, die in den Experimenten gemäß Fig. 3A erhalten wurden;
Fig. 6 eine Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zur Erkennung von Verunreinigungen in schmelzflüssigem Polyethylen;
Fig. 7 eine Darstellung eines weiteren herkömmlichen Verfahrens;
Fig. 8 eine Darstellung einer Anordnung, die zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 eine Darstellung einer weiteren Anordnung, die eine Kombination zweier Vorrichtungen gemäß Fig. 8 darstellt; und
Fig. 10 eine Darstellung einer weiteren Anordnung, bei der die Vorrichtung gemäß Fig. 8 und eine herkömmliche Vorrichtung verwendet werden.

(Ausführungsform 1)

Fig. 8 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Erkennung von Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Harz.
Wie in der Figur dargestellt, wird das Licht, das aus einer LED- Dioden-Lichtquelle 11 abgestrahlt wird, durch eine Kollimatorlinse 12 in parallele Strahlen umgewandelt, welche durch ein schmelzflüssiges Polyethylen 14 geleitet werden, das durch ein Glasfenster 13 fließt. Die Strahlen, die durch das Polyethylen geleitet werden, werden durch einen CCD-Sensor 15 in elektrische Signale umgewandelt, welche wiederum durch einen A/D-Wandler 16 in digitale Signale umgewandelt werden. Die so erzielten digitalen numerischen Signale werden in einem Speicher 17 gespeichert und durch einen Mikrocomputer 18 verarbeitet.
Die in dem Speicher gespeicherten numerischen Signale werden durch al(tk) ..., an(tk) ausgedrückt, wobei n die Anzahl der Pixel des CCD-Sensors ist. So zeigt beispielsweise ai(tk) die Menge von Licht an, die vom i-ten Pixel zum Zeitpunkt tk aufgenommen wurde. Um aus diesen numerischen Signalen jegliche Komponenten zu eliminieren, die sich im Laufe der Zeit langsam ändern, werden die Signale ai(tk), ai(tk-1), ai(tk-2) ..., die die Lichtmengen darstellen, die von jedem Pixel zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen werden, einer digitalen Hochpassfilterung unterzogen. Die numerischen Signale bl(tk) ... bn(tk) (n ist die Anzahl der Pixel des CCD), die keine Komponenten enthalten, welche sich im Laufe der Zeit langsam ändern, werden erzielt, indem die langsamen Komponenten Si(tk) = ((1/m)ai (tk) + (m-1)/m Si(tk-1&sup9;) (m · Δt ist die Zeitkonstante des Filters, m > 0, Δt ist das Zeitintervall zwischen tk und tk-1) von den numerischen Signalen ai(tk) subtrahiert werden (d. h., bi(tk) = ai(tk) - Si(tk)).
Darüber hinaus werden zur räumlichen Glättung der Verteilung der erhaltenen Lichtmengen die Signale bl(tk) ... bn(tk), die die Lichtmengen darstellen, welche zu einem gegebenen Zeitpunkt aufgenommen werden, einer Behandlung durch einen digitalen Tiefpassfilter unterzogen.
(wobei Hj die Art des Filters bestimmt)
Durch dieses Filtern werden die räumlich geglätteten numerischen Signale Cl(tk) ... Cn-e(tk) erzielt, die keine Komponenten enthalten, welche sich im Laufe der Zeit langsam ändern.
Die Signale Ce(tk) ... Cn-e(tk) werden mit einer Schwelle αth, des Hellwerts verglichen. Wenn jedes dieser Signale (die keine langsamen Komponenten enthalten und räumlich geglättet sind) heller ist als der Schwellenwert, wird dies durch "1" angezeigt; wenn nicht, wird dies durch "0" angezeigt. Damit werden Binärsignale De(tk) ... Dn-e(tk) erzielt.
Darüber hinaus werden die Signale Ce(tk) ... Cn-e(tk) mit einer Schwelle βth, des Dunkelwerts verglichen. Wenn jedes der Signale dunkler ist als der Schwellenwert, wird dies durch "1" angezeigt; wenn nicht, wird dies durch "0" angezeigt. Die so in Binärsignale umgewandelten Signale werden durch Ee(tk) ... En-e(tk) dargestellt. Wenn unter den Signalen Ee(tk) ... En-c(tk) Signale für den Dunkelwert kontinuierlich über eine vorherbestimmte Breite gefunden werden, werden diese Teile als angenommene Schatten von Verunreinigungen ausgewählt. Auch wenn Signale für den Hellwert kontinuierlich über eine vorherbestimmte Breite unter den Signalen De(tk) ... Dn-e(tk) gefunden werden, werden diese Teile als mögliche helle Bereiche ausgewählt, die aufgrund der Lichtbeugung an beiden Enden des Schattens einer Verunreinigung auftreten. Wenn derartige helle Bereiche tatsächlich an beiden Enden der angenommenen Schatten von Verunreinigungen existieren, wird bestimmt, dass derartige Schatten die wirklichen Schatten sind.

(Ausführungsform 2)

Bei dieser Ausführungsform werden mehrere Sätze der bei der Ausführungsform 1 verwendeten Vorrichtungen verwendet, um die Erkennungsgenauigkeit und die Messung der Größe der Verunreinigungen weiter zu verbessern.
Fig. 9 zeigt eine derartige Anordnung, bei der zwei Vorrichtungen der Art Anwendung finden, wie sie in der Ausführungsform 1 verwendet wurde. Die Größe einer Verunreinigung kann durch die Kombination einer Lichtquelle A und eines CCD-Sensors A gemessen werden. Wenn sich jedoch, wie in Fig. 5 dargestellt, der Abstand zwischen dem CCD-Sensor und einer Verunreinigung um 30 mm ändert, ergibt sich für Verunreinigungen mit einem Durchmesser von 200 um oder weniger ein Messfehler von etwa 10 um.
Werden zwei derartige Vorrichtungen so angeordnet, dass sie sich in einem rechten Winkel überschneiden, so ist es möglich, den in der Figur gezeigten Abstand Y durch die Kombination einer Lichtquelle B und eines CCD-Sensors B zu bestimmen. Bei der Vorrichtung, die aus der Lichtquelle A und dem CCD-Sensor A besteht, ist der Abstand Y die Objekttiefe. Wenn also das Verhältnis zwischen dem Bereich des Schattens einer Verunreinigung und dem Abstand Y vorherbestimmt wird, können die in einem Mikrocomputer A erzielten Ergebnisse in Abhängigkeit von dem Abstand Y korrigiert werden. Bei der Anordnung gemäß Fig. 9 werden die in den Mikrocomputern A und B erzielten Ergebnisse im Mikrocomputer C verarbeitet. Folglich können die Durchmesser von Verunreinigungen genauer gemessen werden.
Durch die Verwendung mehrerer Vorrichtungen der Art, wie sie in der Ausführungsform 1 verwendet wurden, kann die Größe von Verunreinigungen mit höherer Genauigkeit erkannt werden, da deren exakte Position bestimmt werden kann.
Wird die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit einer herkömmlichen Kamera verwendet, so ist es möglich, Bilder von Verunreinigungen aufzunehmen, die nicht nur ihre Größe und Position, sondern auch ihre Farbe zeigen.
Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Schattenerkennungsvorrichtungen 11-18 und eine hinsichtlich des Brennpunkts einstellbare Kamera aufweist. Die Kamera sollte in Bezug auf die Fließrichtung des Harzes stromabwärts der Formerfassungsvorrichtungen angeordnet sein.
Mit dieser Anordnung kann der in der Figur dargestellte Abstand x durch die Schattenerkennungsvorrichtungen 11-18 bestimmt werden. Daher kann durch Fokussieren der Kamera in Abhängigkeit von dem Abstand x die Abbildung einer Verunreinigung intensiv erfasst werden.

Claims

1. Verfahren zum Erkennen von Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Harz, bei dem:

a) das schmelzflüssige Harz durch eine Leitung geleitet wird, die ein Fenster aufweist, durch welches Licht hindurchströmen kann,

b) Licht einer Lichtquelle durch das Fenster und das durch die Leitung fließende schmelzflüssige Harz abgestrahlt wird,

c) durch Sensoren Schatten erfasst werden, die entstehen, wenn das Licht aus der Lichtquelle durch eine in dem schmelzflüssigen Harz enthaltene Verunreinigung unterbrochen wird,

d) die Größe der Verunreinigung aus der Breite des Schattens und der Lichtintensität des Schattens gemessen wird,

e) die optischen Signale, die durch die Erfassung des Lichts, das das schmelzflüssige Harz durchstrahlt, erzielt werden, in Binärsignale umgewandelt werden, indem die optischen Signale mit einer ersten Schwelle für einen Dunkelwert verglichen werden,

f) die optischen Signale in Binärsignale umgewandelt werden, indem die optischen Signale mit einer zweiten Schwelle für einen Hellwert verglichen werden,

g) und bestimmt wird, dass ein dunkler Bereich, der durch die optischen Signale dargestellt ist, die entsprechend der ersten Schwelle in Binärsignale umgewandelt wurden, auf den Schatten einer Verunreinigung hinweist, wenn helle Bereiche existieren, die gemessene Breiten innerhalb der Spanne für die hellen Bereiche, welche infolge Beugung geschaffen werden, besitzen und die durch die optischen Signale dargestellt werden, die entsprechend der zweiten Schwelle an beiden Seiten des dunklen Bereichs in Binärsignale umgewandelt wurden.

2. Verfahren zum Erkennen von Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Harz, bei welchem für eine Leitung, durch die das schmelzflüssige Harz fließt, mindestens zwei der Vorrichtungen vorgesehen sind, die zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 verwendet werden, bei welchem der Schatten einer in dem schmelzflüssigen Harz enthaltenen Verunreinigung durch eine Vielzahl von Sensoren erkannt wird, um die dreidimensionalen Positionen von Verunreinigungen zu bestimmen, und bei welchem die Größe der Verunreinigungen gemäß der so erhaltenen dreidimensionalen Position korrigiert wird.

3. Verfahren zum Erkennen von Verunreinigungen in einem schmelzflüssigen Harz, bei dem die zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 verwendete Vorrichtung mit einer Kamera mit einstellbarem Brennpunkt kombiniert wird, die Position des Schattens einer Verunreinigung in dem schmelzflüssigen Harz erfasst wird und das Bild der Verunreinigung durch die Kamera aufgenommen wird, nachdem deren Brennpunkt gemäß der Position des Schattens der Verunreinigung eingestellt wurde.