在線針孔檢測裝置在Achenbach鋁箔分卷機上的應(yīng)用探討

吳玉龍

（中國鋁業(yè)西北鋁加工廠，甘肅 陜西 748111）

在線針孔檢測裝置在Achenbach鋁箔分卷機上的應(yīng)用探討

吳玉龍

（中國鋁業(yè)西北鋁加工廠，甘肅 陜西 748111）

摘要：論述了鋁箔針孔的檢測方法和裝置，系統(tǒng)分析了裝置的結(jié)構(gòu)和檢測原理，提出了在線分析的可行性和具有的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：鋁箔；針孔；在線針孔檢測裝置

0 前言

鋁箔具有高阻隔性，無毒無味、遮光防潮、耐腐蝕、材質(zhì)輕、抗紫外線，在深加工時易于折曲，粘合性、熱合性及表面印刷性能優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于煙卷、食品、藥品、電子、照相器材和日用化工等行業(yè)，是迄今為止最優(yōu)秀的包裝材料。

包裝用鋁箔中90%以上為雙零箔，在現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)條件下，包裝用鋁箔經(jīng)濟有效的厚度為0.00635mm。鋁箔的厚度與鋁箔的針孔數(shù)有關(guān)，隨著鋁箔厚度減小針孔數(shù)增加，鋁箔針孔數(shù)的對數(shù)與其厚度成正比，當(dāng)厚度達到0.02mm時，可達到完全無針孔。雙零箔針孔是穿透鋁箔迎光可見的，類似針尖的細小孔眼，有的密集，有的成行，大部分是無規(guī)則的孔洞，針孔數(shù)量也多少不一。例如，厚度為0.0065mm的鋁箔針孔，多時則有1000～2000個/m2。針孔的大小和數(shù)量對鋁箔及其復(fù)合材料的防潮性、阻氣性和遮光性有著決定性的影響。

1 鋁箔針孔的傳統(tǒng)檢驗方法

傳統(tǒng)鋁箔針孔的檢驗是借助針孔臺來完成的。針孔臺置于廠房內(nèi)光線較暗的地方，上半部是一個暗室，下半部均勻分布日光燈，箱子上面用8mm的光照度為1000～1500lx毛玻璃隔開，毛玻璃的邊部用黑紙擋住散射光，毛玻璃的透光部位是檢查面。

進行針孔檢查時，檢查面四周應(yīng)用鋁箔擋嚴(yán)實，無漏光，肉眼視線與檢查面垂直，距離為400～500mm。要求剛軋制或分切后的鋁箔取樣不少于3幅，每幅面為一個樣品。檢查時，暗室開燈，暗室光照度30～35lx。在針孔最密集的區(qū)域取0.01m2的面積觀察計數(shù)，檢查結(jié)果乘以100為該張鋁的針孔數(shù)，將有效樣品的最多針孔數(shù)作為該卷的針孔數(shù)；用面積為0.1m2的觀測板扣在針孔較多的區(qū)域檢查計數(shù)，檢查結(jié)果乘以10作為該張鋁箔的針孔數(shù)（分別檢測上下張）。每幅有效樣品針孔的平均值為該卷鋁箔的針孔數(shù)。針孔、輥印和孔洞的大小用帶刻度的10倍放大鏡測量，當(dāng)針孔、輥印和孔洞是不規(guī)則形狀時，用最大長度乘以最大寬度作為其面積（針孔、輥印和孔洞的直徑為最大長度和寬度的平均值）。當(dāng)出現(xiàn)大針孔、大輥印和網(wǎng)狀孔洞時，應(yīng)測出其輪廓和透亮部位的大小，透亮部位的面積應(yīng)按透亮輥印判定。透亮和網(wǎng)狀的面積同時符合時才視為合格。

2 在線針孔檢查裝置

在線針孔檢測裝置是將工業(yè)線陣傳感器與光照均勻的LED光源沿寬度方向布置在被檢測鋁箔的兩側(cè)，在加工過程中對鋁箔帶卷進行全幅面掃描，完成整卷的掃描檢測。系統(tǒng)采用高強度線陣相機專用LED光源，可有效地克服環(huán)境因素的影響，有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，線掃描傳感器和光源覆蓋整個板帶可能存在的寬度范圍，通過檢測傳感器獲取信號的變化，便可檢測出材料表面上所有的針孔。根據(jù)實際檢測要求，可以是一個也可以是多個傳感器，每個傳感器高速自動連續(xù)不斷地跟隨機列的速度從頭到尾完整地掃描整個板帶長度。計算機屏幕實時顯示掃描處理結(jié)果，如果存在針孔就給出其位置大小及距離傳動側(cè)和操作側(cè)的距離等信息，以便立即采取相應(yīng)停機或標(biāo)記措施。

在線針孔檢測裝置分為兩種，一種是透射式在線針孔檢測，另一種是反射式在線針孔檢測。

2.1 透射式針孔在線檢測裝置

基本原理：當(dāng)鋁箔表面無針孔時，整個幅寬范圍的光源受到中間材料的阻擋，線陣相機芯片所有像元感應(yīng)到的電荷均處于下限狀態(tài)，一旦出現(xiàn)針孔，光線通過通透區(qū)域直接照射到感應(yīng)芯片，在針孔對應(yīng)傳感器位置感應(yīng)的電荷數(shù)量迅速上升至飽和。根據(jù)這個原理，通過檢測傳感器獲取信號的變化，便可檢測出材料表面上所有的針孔。透射式針孔檢測裝置的安裝布置圖見圖1。線掃描傳感器和光源覆蓋整個板帶可能存在的寬度范圍，根據(jù)實際檢測要求，可以是一個傳感器，也可以是多個傳感器，因此檢測寬度范圍不受限制，同時板帶在連續(xù)地運行，每個傳感器高速連續(xù)不斷地自動跟隨機列速度從頭到尾完整地掃描整個板帶的長度，這樣便可獲得整卷板帶針孔檢測信息。每個掃描處理后的結(jié)果如果存在針孔，便實時地在計算機屏幕上顯示出來，同時給出其位置、大小、距離傳動側(cè)距離、距離操作測距離等信息，以便于操作員立即觀察和判斷是否要采取相應(yīng)的措施，如停機或標(biāo)記。

圖1 透射式針孔檢測裝置的安裝布置圖

投射式針孔檢測裝置要求的安裝空間較大，要求在鋁箔的上表面安裝線陣相機，而在下表面安裝光源。由于同時在線分切有兩張鋁箔，所以需要有兩組相機和兩組光源，這就對設(shè)備安裝空間要求較大。結(jié)合西北鋁Achenbach鋁箔分切機的特點，沒有足夠的空間安裝投射式針孔檢測裝置，目前所采用的是反射式在線檢查裝置。

2.2 反射式針孔在線檢測裝置

基本原理與投射式的相同，不同之處是線陣相機和光源安裝在同一側(cè)，光線照射到鋁箔表面反射后在相機上感應(yīng)傳感器進行檢測。

反射式在線針孔檢查裝置在鋁箔分卷機上的分布圖見圖2和圖3。

圖2 反射式針孔檢測裝置的安裝布置圖

圖3 反射式針孔檢測裝置的立體安裝布置圖

2.3 在線針孔檢測系統(tǒng)組成

透射式和反射式兩種針孔檢測系統(tǒng)都是由高速線掃描相機、高亮LED線形光源、陣列處理系統(tǒng)以及通訊接口組合而成。其主要有以下五部分組成：陣列式LED光源；工業(yè)線掃描相機；針孔檢測與處理單元；針孔特征分析及針孔數(shù)據(jù)存儲；針孔數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊。

針孔檢測系統(tǒng)采用技術(shù)先進、可靠性高的陣列式LED光源，LED光源壽命長，使用期間光照強度穩(wěn)定、均勻，且維護要求很低（見圖4）。

圖4 LED光源及效果圖

使用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)線掃描相機，采用行掃描技術(shù)對板帶進行連續(xù)掃描，每個攝像頭都連接有對應(yīng)的高速接口采集卡、一體化圖像信號實時處理單元，通過高速數(shù)據(jù)接口與控制柜中核心處理單元相連，充分保證了處理器陣列的可靠性。具體實現(xiàn)的處理包括：帶材表面圖像信號的實時預(yù)處理；圖像背景在線自適應(yīng)估計；針孔圖像實時分割與分離處理；實時I/O處理。

2.4 針孔的檢測與分析顯示組件

2.4.1 針孔檢測

針孔檢測屬于針孔檢測系統(tǒng)的前端處理部分，檢測是將由針孔引起的異常的光變化與背景分離的處理過程，線掃描傳感器可以實時檢測板帶每一個位置的灰度值或亮度值。針孔檢測系統(tǒng)測量橋架上配置了數(shù)字線掃描工業(yè)相機，連續(xù)獲取的帶材表面數(shù)字圖像通過高速線纜進行傳送，保證了高質(zhì)量信號不受工廠環(huán)境的干擾。在LED條形光源、高精度線掃描傳感器及其優(yōu)化組合設(shè)計前提下，開始檢測就能得到邊部信號、針孔信號。該系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)環(huán)境因素變化對檢測造成的影響情況，提供相應(yīng)的動態(tài)補償，在不遺漏每一個針孔的情況下對其進行有效的針孔定位與目標(biāo)分割。

2.4.2 針孔顯示

針孔顯示功能顯示所有檢測到的針孔灰度圖，提供了針孔視圖、橫向和縱向針孔趨勢圖，以及針孔可視化工具，顯示工具可以任意組合，對其定位鎖定，可設(shè)定操作員需要的形式，輔助特征顯示為工藝分析提供了量化依據(jù)。具體可采用工業(yè)PC機來實現(xiàn)。包括工業(yè)觸摸顯示屏，在其上可以顯示具體的針孔檢測結(jié)果，并可根據(jù)企業(yè)實際需要進行必要的界面設(shè)置、結(jié)果分析、打印、數(shù)據(jù)存儲等功能。

3 結(jié)論

針孔在線檢測裝置是生產(chǎn)鋁箔產(chǎn)品的企業(yè)在市場上有力的競爭手段。圖像顯示針孔和先進的分析功能，為診斷針孔提供有價值的信息，檢測到針孔后，確定它的屬性特征，這就為消除針孔源提供有效幫助信息，或為產(chǎn)品下一步處理進行標(biāo)記。每一個針孔都可觸發(fā)警告信號，檢測系統(tǒng)可根據(jù)檢測精度需求進行修改，調(diào)整相應(yīng)參數(shù)以適合實際生產(chǎn)情況，使操作員能迅速采取校正措施并及時做出調(diào)整，從而避免不合格產(chǎn)品的繼續(xù)生產(chǎn)，其圖表化生產(chǎn)檢測結(jié)果為合格產(chǎn)品提供有力證據(jù)，也為后續(xù)鋁箔生產(chǎn)工序提供可靠依據(jù)。

（編輯：余東梅）

生產(chǎn)模鑄件的鑄造方法

美國專利 US8342230

本發(fā)明涉及一種用高壓鑄造法鑄造鋁合金件的方法。該方法是一種縮短鑄造過程循環(huán)時間的鑄造方法。按照這種方法，高壓鑄造中，在鑄型模具上把金屬液體引入模具鑄型型腔的部分設(shè)置有一個分配器，金屬液通過分配器進入鑄型型腔。分配器與金屬液接觸部分是用銅或銅合金鑄造的。在鑄造的開始階段，鑄型的型腔達到預(yù)定的溫度，鑄型上分配器的溫度要達到65℃或更低。

消除鑄錠縮孔的方法

美國專利 US8347949

本發(fā)明涉及一種消除鑄錠縮孔的方法，主要是在金屬鑄錠的直接激冷鑄造過程中部分或完全消除鑄錠產(chǎn)生的縮孔，尤其適合鋁和鋁合金鑄錠的鑄造。本發(fā)明的方法用于垂直鑄造具有預(yù)定高度的鑄錠，在完成鑄錠鑄造的過程中，鑄錠澆注口液流的低端維持在低于上表面中心附近的金屬液；將通過澆注口澆注的金屬液流停止，隨鑄錠進行體收縮和線收縮，允許產(chǎn)生部分縮孔；在產(chǎn)生的部分縮孔把澆注口下端暴露出來之前，對縮孔再次充填金屬液，而當(dāng)澆注的金屬液即將溢流出來時，再次停止?jié)沧?；這樣的澆注—停止步驟反復(fù)進行，直到鑄錠金屬的收縮不會導(dǎo)致上表面的任何部分低于鑄錠的預(yù)定高度。

F46復(fù)合薄膜燒結(jié)鋁扁線及其加工工藝

中國專利 CN201110262769.7

本發(fā)明介紹了F46復(fù)合薄膜燒結(jié)鋁扁線及其加工工藝。首先，對電工圓鋁桿表面油污進行清洗然后干燥；再將電工圓鋁桿通過擠壓機進行擠壓，形成鋁扁線；將氟化乙丙烯通過上漿機附著在聚酰亞胺薄膜上，經(jīng)烘烤后形成聚酰亞胺- F46復(fù)合薄膜；最后，將聚酰亞胺-F46復(fù)合薄膜繞包到鋁扁線上,經(jīng)過高頻燒結(jié)，制成F46復(fù)合薄膜燒結(jié)鋁扁線。本發(fā)明制作工藝簡單、合理，可以將傳統(tǒng)的外部輻射加熱轉(zhuǎn)化為內(nèi)部導(dǎo)電加熱；提高產(chǎn)品耐水性，經(jīng)100℃水煮240h，取出后吹干，耐壓值不低于原來的90%。

中圖分類號：TG339

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1005-4898（2014）06-0042-04

doi:10.3969/j.issn.1005-4898.2014.06.10

作者簡介：吳玉龍（1983-），男，甘肅省天水市人，工程師。

收稿日期：2014-05-21

Discussion on the Application of Online Pinhole Test Device in Achenbach Aluminum Foil Separator

WU Yu-long
(CHINALCO Northwestern Aluminium Fabrication Plant, Longxi 748111,China)

Abstract:There is a large gap between the quality level of domestic aluminum foil and abroad, mainly in quantity and the size of the pinhole. Pinhole is one of the main defects of aluminum foil and is the most serious defects. The traditional pinhole test were the sampling of head tail, which belonged to the sampling test, the results were not reliable or not comprehensive. Online pinhole test devices obtain the change signals by aid of detection sensor,combining with the advanced pinhole analysis function, so the detection results are comprehensive and accurate.

Keywords:aluminum foil; pinhole; online pinhole detector