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陝西波特蘭電子科技有限責任公司可對原有片材、板材、薄膜在線測厚儀進行技術改造

發布日期:2020-09-09 17:06:36 點擊次數: 字體顯示:【大】  【中】  【小】

 片材、板材、薄膜在線測厚儀的技術改造


摘要:
除了購置新的薄膜測厚設備外,對原有設備進行技術改造,也不失為是一種提升薄膜測厚能力的好方法。通過升級硬件和軟件的功能,改造後的設備不僅可維護性好,係統性能穩定,且改造費用極低。

 

薄膜厚度是否均勻一致是檢測薄膜各項性能的基礎。顯然,單層薄膜的厚度不均勻,不但會影響到薄膜各處的拉伸強度和阻隔性能,還會影響薄膜的後續加工。對於複合薄膜,厚度的均勻性更加重要,而且隻有每一層樹脂的厚度實現均勻,整體厚度才可能均勻。顯然,薄膜厚度是否均勻,其厚度值是否與預設值一致,或者厚度偏差是否在指定的範圍內,成為了薄膜是否能夠具有某些特性指標的前提。因此,薄膜厚度測量在薄膜製造業的基礎檢測項目中顯得尤為重要。

測厚儀是測量與調節薄膜厚度的重要設備,它不僅有顯示薄膜厚度的功能,而且還能夠反饋控製薄膜的厚度,這種反饋控製功能包括:控製模頭膨脹螺栓的加熱功率或溫度,進而調節薄膜的橫向厚度;通過控製計量泵或鑄片的轉速,調節薄膜的縱向厚度。對於BOPP薄膜測厚而言,目前應用最多的是在線測厚儀,它分為多種形式,如β射線測厚儀(厚片測厚使用Kr85源,薄膜測厚使用Pm147源)、X射線測厚儀和近紅外在線測厚技術等。

近年來,我國引進了一些二手BOPP薄膜生產線,同時還包括10年前引進的BOPP薄膜生產線。這些老式的在線測厚儀大都采用"各種控製板+DOS版本"的計算機平台進行組態,並采用磁帶機進行備份和下載程序。然而,由於測厚儀測控技術的更新速度快,老式測厚儀的零部件往往得不到及時供應,甚至有些程序丟失,基本上都處於癱瘓狀態。而新購測厚設備的投資成本較高,因此有必要對這些設備進行技術改造,從而達到周期短、見效快和投資省的目的。

技術改造的內容

1.原係統簡介

原有的塑料薄膜測厚係統主要包括:O型架掃描測量(薄膜)係統,包括放射源、探測器及掃描驅動裝置;C型架掃描測量(厚膜)係統,包括放射源、探測器及掃描驅動裝置;主機係統,包括主計算機、A/D轉換板、計數板和I/O板等,以及顯示器和記錄儀等外圍部件。

原測量係統存在的問題是:主機部分程序已損壞(采用磁帶存儲),硬件部分設備老化,而且備件已無法購買。

2.係統改造說明

(1)硬件:保留原係統的測量部分(放射源、電離室及前置放大器)和電氣驅動控製部分,並用新的工控機替換原計算機部分。工控機設在操作員控製室內,而信號取自現場測量頭。主機及內部板卡全部采用研華原裝管家婆彩圖自動更新。

(2)軟件:新配置軟件不僅具有原測厚軟件的所有功能,而且采用中文界麵,可以在Windows操作係統平台使用。

軟件的主要功能

1.掃描過程的自動控製

工控機通過軟件同時控製兩個掃描架的各種動作。每個掃描架都有測量頭退出、自動校正、掃描測量和幀校正等幾個動作模式,在測量開始前,需要對其進行參數設置。在掃描測量和幀校正的過程中,需要每10ms采集一次數據。當掃描架進行斷膜處理時,應立即執行退出命令。另外,O型掃描架還可實現遠程操作台控製。

2.β射線測厚

(1)測量原理:測厚儀的測量原理是基於β射線在物質中的衰減定律,即I=I0e-μx。其中,I0是入射強度,I是透過強度,x是物質的厚度(單位:μm),μ是與物質和射線能量有關的常數。

由上式可得到物質的厚度為x=(1/μ)·ln(I0/I)。

實際上,(I0/I)由在測量中計算出的標準化量Y確定。Y=(I-Ibs)/[(Ias-Ibs)×16000],其中Ibs是放射源關閉時的電壓值,Ias是放射源全開而無任何測量物時的電壓值,I則是有測量物時的電壓值。顯然,厚度值與標準化量之間呈對數關係。

(2)非線性補償:通過測量一係列標準板,可建立一組反映厚度值x與標準化量Y之間的關係表。再利用"對數插值"的方法,可由標準化量直接求出厚度值。

(3)放射源衰變校正:

由於不同的放射源其半衰期是不同的,如Kr-85放射源的半衰期是10.6年,Pm-147放射源的半衰期是2.5年,而放射源衰變對測量的影響比較顯著,因此,在每次開始掃描測量時,需要首先進行自動校正,以消除放射源衰變的影響。同時,在掃描測量過程中,還需要對標準化量進行如下修正:

Y=(I-Ibs)/[(Ias-Ibs)×16000×exp(0.693×t/T)]

其中,T是放射源的半衰期(單位:s),t是自上次校正起經過的時間(單位:s)。

(4)溫度補償:溫度發生變化,會導致放射源和探頭之間的空氣層的密度發生變化,進而影響測量的準確性。因此,需要在測量過程中對溫度的影響進行補償。對於Kr-85測厚儀,溫度每變化10℃,密度變化2.3g/m2(2.473μm);對於Pm-147測厚儀,溫度每變化10℃,密度變化1.6g/m2(1.72μm)。由此可知,計算每個測量點的厚度值,還需要加上一個溫度補償量。

(5)幀校正:幀校正是為了修正運動中的測量頭,由於機械原因產生的與其在靜止狀態測量時的差異。校正過程是:在無測量物情況下,測量頭自動往返多次,軟件自動記錄下各點的測量數據,即正負偏差,用來對此後的掃描測量結果進行修正。

3.圖形顯示界麵

軟件可提供多種形式的圖形顯示界麵。其中,單次掃描畫麵可顯示每次單程掃描結束後的厚度剖麵曲線。疊加畫麵可在不清除以前的厚度剖麵曲線的基礎上,將新的厚度剖麵曲線疊加進來。平均畫麵在每次單程掃描結束後,可將各個點的厚度值與以前多次測得的結果進行加和取平均值,顯示所得測量結果的平均剖麵曲線。

4.曆史數據的儲存、查閱和打印

軟件可提供兩種方式,對曆史數據進行儲存和查閱。第一種是在每個單程掃描結束後,自動保存開始時間、序列號、設定值、平均值和最大偏差值等數據,並通過記錄儀畫麵查閱趨勢曲線,移動光標可調出任意一次掃描的數據。第二種是人為地選擇保存單次掃描的剖麵曲線,並在查閱界麵中翻閱。這兩種方式均有打印功能。

 

陝西波特蘭電子科技有限責任公司擁有豐富的塑料薄膜在線測厚儀的技術改造經驗,可對原有在線薄膜測厚儀設備進行技術改造。與老式塑料薄膜在線測厚係統相比,通過此項技術改造的測厚儀不僅功能強大、可維護性好,而且係統性能穩定,改造費用極低(僅在10萬元以內)。改造後的設備不僅可滿足片材、板材、薄膜的在線測厚要求,還可用於BOPS/BOPET等薄膜的在線測厚。

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