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人造革厚度的在线测量 周 志 骏 北京 市塑料 三厂 On l l ne M e a s ur e m e n t o R t h e c k n e s s o f A r t l fic i a I Le a t be r Zh o u Zh i m B e i j N o 3 P l a s t ic s F a c t o r 在 人造革 生产 中 厚 度控制是相 当重 要 的 一 方面是要 保证 用户的要 求规 格 另一方 面 是 力求降低 原材 料消耗 提高 企业 经济效 益 要控制厚 度 首先要解决在线测量问题 近几 年来 我对人造革 厚度的 在线 测量进行 了一些研 究工 作 了解 了人 造革 厚度测 量的 特 点和 现状 分析 了国 内外 现有 仪器的适 用 性 并同浙江工学院和绍兴工科院合作 对人 造革厚度在线测量仪进行 了研制 下面分别 谈一下我的看法和体会 一 人造革覃度甥 量的特点 人造 革 是 一 种塑 料制 品 有 P V C P U P E等不同类型 从结构 上来看 通常 由布基 面层 和泡层组 成 并 且在 表面上 有凹凸不 平 的花纹 正由于人造革的这些本身 的特 点 使 它的厚度 在线 澜 l 量变得 复杂起来 第一 人造革各层的密度是不均 匀的 如 图 l所示 图 j 人造革断面结构图 44 一堑料 9 1 9 9 0 6 面 息 毂屠 布基 很显然 布基 比较稀松 面层是一层密实 的膜 但很薄 泡层 中有无数微孔气泡 第二 人造革 各屡的分 布是 不规则的 布 基 有许 多孔 洞和缝 隙 塑 料在 加工过 程 中必 然 向布基渗透 但 由于原料混合不均匀 加工 温度的高 低波动 加工 压力 速度 张力的不 同 再加上布基本身的不均 匀性 势必造成腔 料 向布基 中渗透程 度不 同 在相 同厚 度的情 况下 渗 透 多的用胶 量就 多 胶 层显得 厚 渗 透 少的用胶 量就少 胶层也显得薄 第三 人造革是 一种软塑制 品 在用接触 式测 量仪测 量厚度 时 测量机构 总要对制 品 表 面 产生 一定的压 力 有压 力就 产生一定 的 压下量 压下量不仅跟压力有关 还跟制 品温 度 生产车速 制 品软硬度 有密 切关 系 第四 人造革表面 有凹凸不平的花纹 而 度 量人造 革 的厚 度 并 不 能在 顶 点 或 是谷 点 这也给测量仪器带 来困难 第五 从 经济效益 角度 对人造革测量精 度提 出很高要求 目前 人造革产 品厚度规格 公差范 围是 土0 0 5 mm 这是用百分表涣 I 量就 可以达 到的 考虑到实行负公差控制的需要 减少原材料消耗 降低成本 仪器的测量精度 只有达到 土0 0 mm才 具有 实用价值 维普资讯 维普资讯 厚 度在 线测量 的 国 内也 有一 些 引进 设备 配 置有该 仪器 射线测厚原理 示意 如同 4所 射线 照射 被测 物上 被测 物吸 收一 部分 透过一部 分 射线透过被测物的彗与 跛钡 I 物的厚度的 关 系可用下式米描述 I I e 其 中 I 一透过射线量 L x 一 0时 的 I 吸 枝 彖数 x 一被测枷的厚度 图 5是这个公 式所对 应的曲线阿 罔 线洲厚 理示意 刳5 透过 量与厚度艾系曲蛙 物体对射线 的吸收 程度 实际 上与物体的 性 质和物体 的重量 有关 显然 测 量值 实际上 是单 位面 积上 的重 量值 g m 如果要换算 到厚 度 值 则 先必假 定在厚度方 向上 的质 量 分布是均 匀的 否 则 重 量和厚度就授有 对应 一 46 一塑料 1 9 1 9 9 0 6 关 系 这 种 仪器 应 当 叫测 重 仪 在国外 许 多生 产线 上都配 置射 线测厚 仪 用来控制每平方米面 上 的耗胶量 在原 材 料性 能稳定 配方严格 工 艺条件一丝不苟 的前提 下 耗胶量 固定 就 能生产出厚度一定 的人造革 所以射线洲厚 仪可 认 为是名符 其 实 的 在国 内 除少数引进设 备外 还设有应用 射线测厚仪的 主要甄困是 固 内原材料性能 不太 稳定 配 方和 工艺条 件方面 限于设备水 平和 人 员素质控制 不严 一 个特 定的耗胶 量 常常不能对应 出一个厚度值 而 且射线测厚 仪价 格昂贵 第二 种 激 光 测 厚 仪 大 连 工 学 院 于 l 9 8 2年研翩 出激光 测厚仪 它的测量 原理示 意图如罔 6 所 示 善 准毫 嘲 6 激 光涮厚 值示 患 激 光束射 向被测物 表面 产生 反射光束 以基 准辊袭 面反射光柬 为基准 进 行调零 激 光柬在 被测 物表 面反射光对相 对基 准的偏 移量 6 2 与被测物厚度 6 有一对应关 最 因此 可 以用 反射 光束 的 蝙穆 坦 来计 算被测 物 厚 度 6 1 从 激光 测厚仪测量 原理 可以看 出 有 许 多产生 附加误 差的 因素 使得披器徊l 量精 度 提 高很 困难 仪器 的发射 接收和基准辊之问 相对位置必须稳定不变 但是基准 辊偏 心 热 变 形 轴承 游隙 支架形变等机械误差 以及 人 造革表 面花纹 造成 的不规 则的凹 凸不 平 都 当作厚度值进入测量数据 尽管采用了相碰 维普资讯 措 施 其澳l 量精度 昂好也 只馓 到 土0 0 2 ram 只能用 于一般 测 量 目的 控 制 士0 0 5 ram范 嗣 而不能 用于控制 负公差 第三 种 电感侧厚仪 与 第 一种卸第二 种 不同 这是 一种接触 式厚 度 删 i仪器 如 日 本 NI K K A 密度 控制 倥公 司 出品的接触式 连 续测厚 倥1 测 量 理如 罔 7所示 它的基 本 萄7 接 触 刚厚 使测艟 瑾 d 意 原理是利用厚度与 电感直的对应关系米测量 无磁性膜的厚度 测量时 测头滚轮直接接被 被测 物 对 直滚 轮表面 和基 准辊筒表面 之M 的距 离肯 一 个电感 值 测量这 一电感值 就可 以换算 出 破删物的 厚蹬值 山 j 滚轮 直接 在被测物上 将 对被 测物形成一定 的压 力 因 此产生 一个压 F量 针对 压下 量 必须对测 值进行修正 仪器内部装 肯温 度补 偿装置 能 消 除被测物体温度的变化引起的偏差 偏差测 量厚度范 围 0 3 mm 测量载 荷 l 0 0 B l 0 0 0 g 精 度 士0 0 1 mm 偏差显示范 围上0 3 m 偏差显 示分辨能力 0 0 1 m m 接 触式澳 I 量可 以测 出制 品的 实际 厚 度 而 不管制 品是 由几层 不 同物质组 成 当然都 是无磁性 即可 但是安装测量头的支架 基 准辊的机械加工 误差 热变形 振动和制 品温 度 速度等都 可能造成测量误差 加大 在制造 中要采取有效措施减少误差 提高精鹰 从 述 三 种测 厚仪 分 析来 番邝 射 线 测 厚位或 Y射 线测厚 仪价格 昂贵 甩测重 的方 法测厚在我国有一 定困难 激光测厚 仪价格 高 精度低 稳定性 太好 所以没 柯推广开 接 啦式涮厚 仪价格便宜 只要 采取 午 j 效措施 制8电杩流测厚 仪测 量糠理 息 鹌 塑蚪 1 9 1 9 9 0 6 1 7 维普资讯 减少误差 提高精度 就 可以在 人造革厚度 在 线测 量中发挥作用 我 们对 此诗行 了研制 四 电涡 流在 线测 厚仪 的研制 测厚仪借助于高精度 电涡流传感 器作为 厚度 的传 感测 量单元 配 用必要 的信号运 牛 电路对 传感厚 度进 行测 量 显示 及状 态监控 本仪器测量精度高 安装调试方便 温度稳定 性好 工作稳定可靠 测量原理 示意 图如 图 8所示 图中大辊筒为生产线上适合安装测厚仪 的某辊 简 小辊轮是测厚仪上的活动部件 用 于 传递厚 度问隙 6 2 6 1 E C S是装有 电涡流 传感器的测头 仪器 选择接触 式测 量方 式 它 能有效 的 克服 人造 革各层密度不 均匀和分 布不规则对 测量结果产 生的误 差 研制工作主要在提高 精度 抑制 附加误 差方 向上 进行 我 们采取以 下几 点有效 措施 1 选择精度高 性能好的电涡流传感器 由浙 江省绍兴市工业科学设计研 究院 最新研 制 成 功 的 E C T一0 5 高 精度 位穆传感 器 线 路 设 计新颖合理 全面 提高 了传统 式 电涡流 传感 器的性能指标 扩 展了线性 澳 l 量范 围 提 高了线性度 1 大大减少了传感器的温度 漂穆和 时 间漂 移 分 别达到 0 5 7 0 和 0 0 5 P S 2 4 h 2 采 用复合 采 样方法 克服 附 加测试误 差 作为基 准辊 的大辊 筒径 向跳动为 7 0 p ro 小辊轮直径偏差也有 7 p m 在本 系统 中 我们 采用了大辊筒采样和小辊轮采样复合的复合 采 样法 有 效的 克服大辊 筒半径方 向跳 动和 小辊轮的直径偏差引起的测量误差 使测量 误差减小到 1 u m 3 采 取偏 差测量法 电涡流传感 器的最 佳 线性 段 在 土0 5 mm 范 围内 每次 测 量调 节一 下传感器 的位 置 使 它工作 在最佳 线性 段 的 中点 便 能保持传感 器的 电压变 换精 度 在最高状 态 4 测头下限 位采 用刀刃 结构 使测 头保 持很高 的复 位精度 5 在电路 中还设置 了温度补偿 环节和调 0 环节 使仪器在测 量过程 中 克 服温 度漂 移和压下量造成的误差 本仪器 在采取 上述措 施后 主 要技术 指 标达到较高水平 厚度测量范 围 0 5 ram 偏釜测量范 隔 O 土0 1 5 mm 仪器分辨能力 l p m 系统偏差测试精度 静 态士 p m 动 态 土5 布节头 可通 过厚度范 围 0 1 2 ram 布 节头通过后 复位精 度 1 m 1 9 8 9年 7月 1 0月 仪 器 在 现 场试 运 行 对 测量 数据进行 了记 录 具体数据略 从 现 场记录 数据分析 仪器灵 敏 度 稳 定性 精 度等主要指标都达到了使用要求 但是还存 在两 点不足 第一 是由于传感器的线性度高 的范围只有 土0 1 5 ra m 因此为 了保证测量精 度 在工 作 中 在产 品规格发 生变 化时 要求 调 整一 次传感 器 位置到 线性 区 中点 位置 这 给仪器使用带来一些麻烦 第二是还 需对测 量数 据进行后 期处理 以便将 人 造革个别 点 的厚 度数值变成控