JP2019191194A - マスターバッチをプラスチック加工機に供給するためのスペクトル特性に基づいたシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a.分光計を用いてインライン部品のスペクトルを測定するステップa;
b.分光計を用いて基準部品のスペクトルを測定するステップb;
c.ステップa及びステップbで測定されたスペクトルから、インライン部品の色座標及び基準部品の色座標を決定するステップc;
d.インライン部品の色を基準部品の色から人間の目には区別することができないようにするのに必要なマスターバッチの最低濃度に対応する設定点の色座標を決定するステップd;
e.インライン部品の色座標とステップdで決定された設定点の色座標との間の距離ΔEを決定するステップe;
f.プラスチック製品製造機に供給される原料の混合物にマスターバッチを加える機構の供給速度を制御するための信号を決定するステップf;
g.ステップfで決定された信号を用いて、プラスチック製品製造機に供給される原料の混合物にマスターバッチを加える機構の供給速度を制御するステップg。
a.色度図の境界からの距離を最大化することによって;
b.インライン部品の色座標から白色中心点223までの距離を最少にすることによって;
c.xyY色空間からHSV色空間への変換による飽和(S)値の数学的定義によって。
Err=ΔE×f(S0−S)
ここで、S0は基準サンプルの色の飽和値であり、Sはインライン部品の色の飽和値であり、f(S0−S)=f(x)は重み付け関数である。
a.少なくとも一つの白色光源;
b.インライン部品のスペクトルを測定するように構成された少なくとも一つの測定ヘッド;
c.基準部品のスペクトル測定するように構成された少なくとも一つの測定ヘッド;
d.分光計;
e.少なくとも一つの光源から各測定ヘッドに照射光を提供するように構成されたネットワーク;
f.インライン部品及び基準部品の表面で反射又は透過されたいずれかの戻り光を各測定ヘッドから分光計に誘導する光学ネットワーク;
g.インライン部品及び基準部品のスペクトルを表す電気信号を分光計から受信して、信号を処理して、下記の少なくとも一つの供給コントローラーに送信される誤差信号を決定するように構成されたスペクトル処理及び制御ユニット;
h.各ベースマスターバッチ用の少なくとも一つの供給コントローラー(各供給コントローラーは、スペクトル処理及び制御ユニットから誤差信号を受信して、それを下記のマスターバッチ供給コントローラーに送信するように構成される);
i.各ベースマスターバッチ用の少なくとも一つのマスターバッチ供給コントローラー(各マスターバッチ供給コントローラーは、マスターバッチを原料に加える添加率を最適化することによって、プラスチック製品製造機に供給される原料の混合物中におけるベースマスターバッチの濃度を調整するように構成される)。
a.光源に光学的に結合されている単一のファイバーからの光を、光ファイバースプリッターから測定ヘッドに光を伝える一つ以上のファイバーに分割する1×N光ファイバースプリッター;
b.光源の前方に位置し、且つ、モーターと、少なくとも一つの孔又はスリットを備える回転可能なディスクとを備える装置(その装置は、モーターを作動させてディスクを回転させる際に、光が各測定ヘッドに繋がる複数の光ファイバーのうち一度に一つの光ファイバーのみに入射することができるように構成される)。
x=X/(X+Y+Z)
y=Y/(X+Y+Z)
Y=Y
Err=ΔE×f(S0−S)
ここで、S0とSはそれぞれ基準サンプルの色の飽和値とインライン部品の色の飽和値であり、f(S0−S)=f(x)は重み付け関数であり、例えば、以下の値をとることができる:x<−1であればf(x)=−1、x>1であればf(x)=1、その他の場合にf(x)=x。
32 インライン部品
33 光源
34 コサイン補正器又はホモジナイザー
35 ビームスプリッター/結合器
36 分光計
37 スペクトル処理及び光照射制御ユニット
38 供給スクリュー回転速度コントローラー
39 誤差信号
Claims (17)
- プラスチック製品製造機によって製造されるインライン部品の色と基準部品の色との間の整合性を、前記プラスチック製品製造機に供給される原料の混合物中におけるマスターバッチの濃度を調整することによって、最適化するための方法であって、
分光計を用いて、前記インライン部品のスペクトルを測定するステップaと、
分光計を用いて、前記基準部品のスペクトルを測定するステップbと、
前記ステップa及び前記ステップbで測定されたスペクトルから前記インライン部品の色座標及び前記基準部品の色座標を決定するステップcと、
前記インライン部品の色を前記基準部品の色から人間の目では区別することができないようにするのに必要なマスターバッチの最低濃度に対応する設定点の色座標を決定するステップdと、
前記インライン部品の色座標と前記ステップdで決定された設定点の色座標との間の距離ΔEを決定するステップeと、
前記プラスチック製品製造機に供給される原料の混合物にマスターバッチを加える機構の供給速度を制御するための信号を決定するステップfと、
前記ステップfで決定された信号を用いて、前記プラスチック製品製造機に供給される原料の混合物にマスターバッチを加える機構の供給速度を制御するステップgとを備え、
前記ステップa及び前記ステップbが同じ分光計を用いて短期間内に行われることによって、高精度の分光計の較正の必要性を無くし、前記プラスチック製品製造機がインライン部品を製造するように作動しながら、前記ステップaから前記ステップgが製造現場において実時間で行われる、方法。 - 前記設定点が、基準物質サンプルの色の周りのマクアダム楕円上の最低飽和点である、請求項1に記載の方法。
- 前記設定点が、
(a)色度図の境界からの距離を最大にすること、
(b)前記インライン部品の色座標から白色中心点までの距離を最少にすること、及び
(c)xyY色空間からHSV色空間への変換による飽和値の数学的定義
のうちいずれか一つによって求められる、請求項2に記載の方法。 - 前記設定点が反復プロセスを用いて決定される、請求項1に記載の方法。
- 色度図上における前記インライン部品の色と前記設定点との間の距離ΔEが、CIEDE2000の式を用いて決定される、請求項1に記載の方法。
- 前記プラスチック製品製造機に供給される原料の混合物にマスターバッチを加える機構の供給速度を制御するための信号が、
Err=ΔE×f(S0−S)
と定義され、S0が基準サンプルの色の飽和値であり、Sが前記インライン部品の色の飽和値であり、f(S0−S)=f(x)が重み付け関数である、請求項1に記載の方法。 - 前記インライン部品の色が三種類のベースマスターバッチの組み合わせによって決定され、色度図上における前記ベースマスターバッチの位置を接続するベクトルによって定められる軸上にΔEのベクトルを投影することによって、前記プラスチック製品製造機に供給される原料の混合物にマスターバッチを加える機構の供給速度を制御するための信号が決定される、請求項1に記載の方法。
- プラスチック製品製造機に供給される原料の混合物中における少なくとも一種類のベースマスターバッチの濃度を制御して、基準部品の色に対する前記プラスチック製品製造機によって製造されるインライン部品の色の整合性を最適化するためのシステムであって、
(a)少なくとも一つの白色光源と、
(b)インライン部品のスペクトルを測定するように構成された少なくとも一つの測定ヘッドと、
(c)基準部品のスペクトルを測定するように構成された少なくとも一つの測定ヘッドと、
(d)分光計と、
(e)各測定ヘッドに前記少なくとも一つの白色光源からの照射光を提供するように構成されたネットワークと、
(f)前記インライン部品及び前記基準部品の表面によって反射又は透過された戻り光を各測定ヘッドから前記分光計まで誘導する光学ネットワークと、
(g)前記インライン部品及び前記基準部品のスペクトルを表す電気信号を前記分光計から受信して、前記電気信号を処理して、少なくとも一つの供給コントローラーに送られる誤差信号を決定するように構成されたスペクトル処理及び制御ユニットと、
(h)各ベースマスターバッチ用の少なくとも一つの供給コントローラーであって、各供給コントローラーが、前記スペクトル処理及び制御ユニットから誤差信号を受信して、前記誤差信号をマスターバッチ供給コントローラーに送信するように構成されている、少なくとも一つの供給コントローラーと、
(i)各ベースマスターバッチ用の少なくとも一つのマスターバッチ供給コントローラーであって、各マスターバッチ供給コントローラーが、ベースマスターバッチを原料に加える添加率を最適化することによって、前記プラスチック製品製造機に供給される原料の混合物中におけるベースマスターバッチの濃度を調整するように構成されている、少なくとも一つのマスターバッチ供給コントローラーと、を備え、
同じ分光計を用いて、前記インライン部品及び前記基準部品のスペクトルを短期間内に測定することによって、高精度の分光計の較正の必要性を無くし、前記プラスチック製品製造機がインライン部品を製造するように作動しながら、マスターバッチを原料に加える添加率を製造現場において調整するように構成されているシステム。 - 前記測定ヘッドが、鏡面反射及び迷光の影響を低減する光バッフル及び偏光子を備える、請求項8に記載のシステム。
- 少なくとも一つの光源が各測定ヘッドに配置されていて、戻り光用の前記光学ネットワークが、レンズ、ミラー、ビームスプリッター、コサイン補正器、及び、ホモジナイザーのうち少なくとも一つを各々少なくとも一つ備える複数の光学素子で構成されている、請求項8に記載のシステム。
- 少なくとも一つの光源が各測定ヘッドに配置されていて、各測定ヘッドからの戻り光用の前記光学ネットワークが光ファイバーで構成されていて、N×1光ファイバー結合器を用いて、各測定ヘッドからの個々の光ファイバーを、前記分光計の入力部に接続された単一の光ファイバーに結合させている、請求項8に記載のシステム。
- 単一の測定ヘッドと、前記分光計に光を戻すための前記光学ネットワークの開始部の下に前記基準部品と前記インライン部品との一方を交互に移動させるための機構とを備える請求項8に記載のシステム。
- 単一の光源と、該光源からの光を各測定ヘッドに分配するように構成された光ファイバーのネットワークとを備え、該ネットワークが、
(a)1×N光ファイバースプリッターであって、前記光源に光学的に結合された単一のファイバーからの光を、該1×N光ファイバースプリッターから前記測定ヘッドまで光を伝える一つ以上のファイバーに分割する1×N光ファイバースプリッター、及び、
(b)前記光源の前方に位置し、且つ、モーターと、少なくとも一つの孔又はスリットを有する回転可能なディスクとを備える装置であって、前記モーターが作動して前記ディスクを回転させる際に、光が、各測定ヘッドに繋がる複数の光ファイバーのうち一度に一つのみに入射するように構成されている装置
のうち一方を備える、請求項8に記載のシステム。 - 複数の基準サンプルを備え、該複数の基準サンプルが、該複数の基準サンプルのうち一度に一つを測定ヘッドに対向して配置するように構成された機構上に配置されている、請求項8に記載のシステム。
- 前記分光計が、前記測定ヘッドからの戻り光を回折する格子と、回折光を出力部で検出する線形センサーアレイと、光学素子の収差を補償する一つ以上の補正素子とを備えるツェルニー・ターナー単色光分光計である、請求項8に記載のシステム。
- 焦点距離fを有するレンズの前面から距離hに位置するサンプルからの反射測定用の測定ヘッドを備え、光照射ファイバーの端部及び光戻り(光収集)ファイバーの端部がどちらも前記レンズの背面側の焦点近くに位置していて、h≦fである、請求項8に記載のシステム。
- 焦点距離f1を有する第一レンズの前面から距離h1に位置する前面を有するサンプルからの透過測定用の測定ヘッドを備え、光照射ファイバー又は光戻り(光収集)ファイバーのうち一方のファイバーの端部が前記第一レンズの背面側の焦点近くに位置し、h1≦f1/2であり、前記サンプルの背面が、焦点距離f2を有する第二レンズの前面から距離h2に位置し、光照射ファイバー又は光戻り(光収集)ファイバーのうち他方のファイバーの端部が、前記第二レンズの背面側の焦点近くに位置し、h2≦f2/2である、請求項8に記載のシステム。
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