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    厚度在线检测技术在陶瓷砖坯上的应用分析

    时间:2021-01-06 20:00:55 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站


      摘 要:陶瓷生产线效率高,生产产量高,陶瓷砖坯的厚度尺寸的稳定性,直接体现了产品的质量,同时为后续工序奠定了基础。往往陶瓷生产线上仅在成品阶段对产品质了进行检测,砖坯的不合格直接导致了后续工序的浪费、成本的提高。本文针对厚度在线检测技术的发展现状,对其在陶瓷砖坯上的应用进行了分析,为实现对陶瓷砖坯厚度进行控制提供借鑒意义。
      关健词:陶瓷砖坯;厚度;在线检测;传感器
      1前言
      随着节能环保、工业4.0、先进制造等概念不断刷新装备制造业的发展,以“智能制造”为核心的产业巨变正在不断推进全球各行各业的进步。传感器技术、计算机信息技术、控制算法等领域作为智能制造的软硬件基础飞速发展,为在线检测技术提供数据采集、信息处理、反馈及校准、存储等有利条件,各类检测技术及监控系统在智能制造进程中已然不可或缺,得到广泛应用。
      2陶瓷行业检测技术现状
      在激烈的市场竞争下,陶瓷砖生产由量往质的发展需要依靠机械装备和自动化程度的提升,同时也需要自动质量检测设备来提高质量管理与监控。近年来,国内的陶瓷机械发展迅猛,基本可以取代进口设备,很多陶瓷机械在国际市场也占据一定地位。而自动质量检测设备的发展较为缓慢,国内虽然在陶瓷生产线上已经出现一些检测技术来实现自动化生产,例如自动分拣、包装线等。但在针对产品质量的自动检测设备方面仍然较为薄弱。而国外陶瓷砖行业自动化检测技术已经成熟应用在几何尺寸、平整度、色差、缺陷检测等方面[1]。
      我们可以明显看到陶瓷机械装备技术和生产线自动化程度的的提升,越来越多的检测技术应用于陶瓷砖生产线上。但是,在陶瓷砖生产线的前端,针对陶瓷砖坯的厚度检测基本没有。陶瓷砖坯的厚度从源头影响陶瓷砖的质量,砖坯厚度的测量作为评判砖坯质量的好坏指标,避免不合格产品进入下一工序,导致资源的浪费,同时可指导上一工序压砖机参数调整,提高砖坯质量。
      在国内陶瓷砖生产线上,砖坯的厚度检测依然停留在人工操作,通过破坏性检测对砖坯进行抽检,采用游标卡尺,检测砖坯的四角和中间部位。具体操作为掰下四角和中间部位,用游标卡尺卡这五块坯体的厚度。当出现厚度不稳定时,有可能还需要检测四边的部位,所以现陶瓷厂最多的检测为9点。因此,精确监测砖坯厚度变化,及时反馈监测数据从而精确控制布料高度,可有效将砖坯厚度偏差控制在最小限度内,是从源头控制砖坯厚度偏差的关键技术之一,砖坯的厚度检测技术在陶瓷砖生产线上应用具有重要意义。
      3厚度在线检测技术的发展
      在应用初期,厚度检测技术主要为离线接触式,这种检测方式可以准确测量所需位置厚度,且设备简单、成本低、便于维护,受到一定的青睐,但是其动态响应差,伴随着机械磨损,阻碍了生产效率的提升。随着生产线速度的提高以及厚度精度要求的提高,在线检测技术不断发展,早期在线检测仍采用接触式测量方式,主要应用在平整度较好、规则且不易磨损的物体上,其简单易于维护、价格低廉,广泛应用于人造板生产线[2]。但是生产线的自动化程度不断提高,接触式测厚设备表现出动态响应不及时,机械磨损大等问题,已经不能满足生产要求,因此接触式测量方式逐步发展到现在的在线非接触式检测。
      在线非接触式检测方式主要根据传感器的原理包括射线测厚、红外测厚、超声波测厚、激光测厚、电容电感测厚、涡流测厚、视觉测厚等[3、4]。
      可用于测量厚度的射线有X、β、γ射线,其中β、γ射线属于放射性射线,对人体具有一定的伤害,一般不采用。X射线测厚设备的原理是通过X射线穿透被检测物体时的衰减程度对应折算成物体厚度。X射线测厚不受速度影响,但针对不同对象衰减程度不一,且对测量环境要求较高,持续运行稳定性低。
      红外测厚一般用于薄膜测厚,采用两种工作原理:光反射原理和光衰减原理。光反射原理是通过特定波长红外光照射,光的能量衰减与薄膜厚度成正比,通过检测被薄膜反射回来的能量多少确定薄膜厚度。光衰减原理又称为透射法,与X射线测厚原理类似,利用厚度与衰减程度的函数关系计算薄膜厚度,但这种测厚原理只适用于测量透明和半透明塑料薄膜的厚度。
      采用超声波测厚主要是根据超声波脉冲的反射原理进行厚度测量。经过电路由探头产生超声波发射脉冲波,该脉冲通过被检测物体到达材料分界面时反射回探头,通过超声波在物体中传播的时间测量物体厚度。这就需要被测物体能够使超声波以恒定速度在介质内部传播。同时受环境和被测材料表面性能影响,特别是多孔介质,超声波发生散射和衰减,其检测精度会明显下降。
      激光测厚一般是采用两个激光位移传感器对射,激光测厚传感器基于三角测距原理,通过上下两个传感器分别测出被测物体的上下表面位置,再计算得到被测物体的厚度[5]。激光具有高亮度、抗干扰性强等特点,其检测精度优于超声波检测。但对于检测物体表面不平整、粉尘污染严重时,会影响测厚精度。
      电容电感测厚通过非电量到电量的转换,可用于精密测量振动、位移、角度、加速度、液位、料位、压差、压力等内容,且稳定性好、适应性强。而其缺点则是输出非线性,灵敏度易受影响,电路复杂。
      涡流测厚需要有导电介质的存在才能发挥作用,因此多应用在金属表面涂层的厚度测量上,其原理是通过探头的线圈在交流信号下产生电磁场,探头靠近导体时产生涡流,输出反射抗阻用于表征导体与探头之间的距离,从而测出导体表面涂层的厚度[6]。
      视觉检测技术实际上是综合了线阵扫描、图像采集、检测标定、光源应用等多种技术的检测系统,可实现多种检测,如外形尺寸、平整度、表面缺陷识别等等,而不仅仅用于测量厚度[7]。
      随着科技的发展,厚度在线检测技术已经趋于成熟,但是各同领域有其自身的独特性和环境的差异性,其检测方式必定是多样性的。各个领域以上述厚度检测原理作为基础,开发适合本领域的测量设备是必然的。

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