異色點(diǎn)檢測(cè)儀在ABS產(chǎn)品質(zhì)量管理中的應(yīng)用

陳偉峰，劉格宏，張 琦，糜貴廷，王 全

(天津大沽化工股份有限公司 天津300455)

0 引 言

ABS樹脂粒子表面外觀上會(huì)出現(xiàn)黑、黃、褐等色異色點(diǎn)，甚至整顆都是色粒，監(jiān)測(cè)其異色點(diǎn)的水平對(duì)ABS產(chǎn)品質(zhì)量的重要性不言而喻，對(duì)于一些高端客戶或透明的、白色的產(chǎn)品客戶來說，原料里的雜色或多或少將影響生產(chǎn)工藝和最終產(chǎn)品的品質(zhì)。但現(xiàn)行的取一定量產(chǎn)品人眼數(shù)異色點(diǎn)的方法，檢測(cè)時(shí)間長，誤差大，重復(fù)性差，長期從事這項(xiàng)工作會(huì)對(duì)操作者的眼睛造成傷害，而且這項(xiàng)工作需要經(jīng)驗(yàn)豐富的人員進(jìn)行操作，難以有效評(píng)測(cè)塑料 ABS異色點(diǎn)的水平。為提高 ABS產(chǎn)品質(zhì)量，降低其 ABS產(chǎn)品異色點(diǎn)，在ABS質(zhì)量管理中嘗試使用異色點(diǎn)檢測(cè)儀來自動(dòng)檢測(cè)ABS異色點(diǎn)。通過一段時(shí)間的摸索和應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)異色點(diǎn)檢測(cè)儀能快速準(zhǔn)確地檢測(cè)，結(jié)果重復(fù)性好，取得了較好效果。

天津大沽化工股份有限公司(以下簡稱大沽化工)采用的異色點(diǎn)檢測(cè)儀為德國 OCS顆粒掃描系統(tǒng) PS-25C，此系統(tǒng)可以檢測(cè)出透明或不透明顆粒的缺陷、色差以及其他的污染。檢測(cè)精度最小從 20μm開始，可以預(yù)先設(shè)定 10個(gè)可調(diào)節(jié)的尺寸范圍參數(shù)。由3-CCD彩色攝影機(jī)獲得的影像經(jīng)圖形處理器通過特定的軟件加以處理和評(píng)估[1-2]。此軟件提供了多種層面的調(diào)節(jié)選項(xiàng)，使得用戶完全可以按單獨(dú)的要求進(jìn)行系統(tǒng)配置。對(duì)于污點(diǎn)和異物顆粒(同純凈、無污染材料顏色不同)的檢測(cè)，可以通過“teaching”工具來對(duì)色度差異進(jìn)行分級(jí)，此外可以定義警戒線。PS-25C可作實(shí)驗(yàn)室用途和在線檢測(cè)用途。

1 異色點(diǎn)檢測(cè)儀檢測(cè)原理及組成

德國OCS公司的粒子掃描系統(tǒng)PS-25C(見圖1)是專為聚合物工業(yè)開發(fā)的，它通過 HIS-色譜方式(Hue/色度，Saturation/飽和度，Intensity/強(qiáng)度)找到合格產(chǎn)品粒子的顏色與其他粒子顏色的界限值，通過程度建立關(guān)聯(lián)性，從而通過樣品色彩的不同來判斷異色點(diǎn)(黑色，黃點(diǎn)和褐色等顏色異色點(diǎn))[3]。

PS-25C采用3CCD高速工業(yè)矩陣攝相機(jī)來對(duì)聚合物粒子進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，根據(jù)不同于粒子顏色的污染顏色來區(qū)分。檢測(cè)過程可以經(jīng)由顯示器觀察，可見的缺陷被標(biāo)記出并標(biāo)注索引，特別重要的圖形可儲(chǔ)存。檢測(cè)結(jié)果可以通過多種圖表和表格表示，并由彩色打印機(jī)打印。數(shù)據(jù)、軟件的調(diào)整、檢測(cè)時(shí)間和持續(xù)時(shí)間均可方便得到，用于日后評(píng)估及長期評(píng)估。

系統(tǒng)主要由供料裝置(可選在線自動(dòng)供料)、機(jī)械振動(dòng)裝置及其控制模塊、攝像系統(tǒng)、特別光學(xué)系統(tǒng)及其光源模塊、圖像處理模塊(含處理軟件)以及控制電腦及物料分離裝置(可選)組成。

圖1 異色點(diǎn)檢測(cè)儀外觀圖Fig.1 Specking detector outside view

2 異色點(diǎn)檢測(cè)儀測(cè)試過程

如圖 2所示，將 100g ABS粒子樣品置于料斗中，通過一個(gè)機(jī)械分離裝置將顆粒排列并輸送入檢測(cè)線，并通過攝像機(jī)獲得材料的圖像，隨后得到的圖像立刻就會(huì)得到處理和評(píng)估，色差和其他污染都可以檢測(cè)。檢測(cè)過程由一個(gè)裝有特殊光學(xué)系統(tǒng)和光源的3CCD高速工業(yè)攝像機(jī)執(zhí)行，污染的大小和色差的程度都可以根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，并分級(jí)檢出。結(jié)果可以在電腦顯示器上顯示出來。此系統(tǒng)可以高精度高速度進(jìn)行顆粒掃描；可以定義警戒線，超出及時(shí)報(bào)警；可以有效檢測(cè)黑色或黃色等異色點(diǎn)，甚至可以檢測(cè)色差大的粒子[4]。

圖2 異色點(diǎn)檢測(cè)儀工作原理圖Fig.2 Working schematic diagram of specking detector

3 異色點(diǎn)測(cè)試效果分析

通過選取典型本色 ABS顆粒，將其作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，設(shè)定好標(biāo)準(zhǔn)樣品的色度范圍，按大沽化工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行異色點(diǎn)大小分級(jí)后，對(duì)不同 ABS產(chǎn)品進(jìn)行了試驗(yàn)和測(cè)試。

3.1 同一樣品重復(fù)性試驗(yàn)

選取大沽化工主流產(chǎn)品 417進(jìn)行同一樣品重復(fù)性試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

表1 417異色點(diǎn)重復(fù)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Tab.1 Repeated testing datasheet for 417 specking

由上表可見，通過異色點(diǎn)檢測(cè)儀 10次測(cè)試，417的異色點(diǎn)在 11～14個(gè)，總體較為穩(wěn)定，各次檢測(cè)間異色點(diǎn)合計(jì)數(shù)量最大僅相差3個(gè)，有較好的重復(fù)性。

為進(jìn)一步驗(yàn)證重復(fù)性，大沽化工繼續(xù)將同一樣品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。

表2 417異色點(diǎn)多重重復(fù)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Tab.2 Multi-repeated testing datasheet for 417 specking

通過表2可發(fā)現(xiàn)隨著檢測(cè)次數(shù)的增多，異色點(diǎn)的數(shù)量也在逐漸增多，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)新增加的異色點(diǎn)主要是粘附在粒子外部的灰塵，這主要是由于試驗(yàn)室并非無塵環(huán)境，檢測(cè)次數(shù)越多受污染的機(jī)率也越大。因此在 ABS異色點(diǎn)降低措施中的關(guān)鍵一項(xiàng)是對(duì) ABS輸送空氣進(jìn)行凈化，同時(shí)異色點(diǎn)檢測(cè)的取樣也非常關(guān)鍵，必須防止人為帶入污染。

3.2 同一樣品平行性試驗(yàn)

選擇大沽化工同一袋417產(chǎn)品，取5份料后，再將每份料分成 3份，每份稱取 100g，進(jìn)行平行性測(cè)試，結(jié)果如表3所示。

表3 417異色點(diǎn)平行性測(cè)試數(shù)據(jù)表Tab.3 Parallel testing datasheet for 417 specking

通過同一樣品平行性試驗(yàn)可見，平行結(jié)果較為穩(wěn)定，各組數(shù)據(jù)之間波動(dòng)較小，檢測(cè)的數(shù)據(jù)雖有微小差異，但能反映出樣品的異色點(diǎn)水平。

選擇大沽化工同一袋MG29產(chǎn)品，取5份料后，再將每份料分成 3份，每份稱取 100g，進(jìn)行平行性測(cè)試，結(jié)果如表4所示。

表4 MG29異色點(diǎn)平行性測(cè)試數(shù)據(jù)表Tab.4 Parallel testing datasheet for MG29 specking

通過對(duì) MG29平行性試驗(yàn)可見，平行結(jié)果較為穩(wěn)定，能反映出 MG29的異色點(diǎn)水平。對(duì)比 417和MG29異色點(diǎn)數(shù)據(jù)可見，MG29整體異色點(diǎn)要高于417，這主要是 MG29的配方中使用熔指較低的SAN1，在生產(chǎn)中粘附在設(shè)備和管道上的炭化熔融聚合物更容易被帶入到ABS產(chǎn)品中。

3.3 樣品檢測(cè)概率試驗(yàn)

為驗(yàn)證異色點(diǎn)的檢出概率，大沽化工通過人工手動(dòng)在ABS樣品粒子上標(biāo)記異色點(diǎn)的方法試驗(yàn)檢測(cè)概率，由于較小的異色點(diǎn)難以準(zhǔn)確標(biāo)記，將異色點(diǎn)標(biāo)記為0.4mm左右，選擇最清潔的ABS樣品(減少產(chǎn)品固有異色點(diǎn)對(duì)標(biāo)記異色點(diǎn)的干擾)，每個(gè)樣品取 10份，分別人工標(biāo)記10個(gè)，30個(gè)和60個(gè)異色點(diǎn)，設(shè)置異色點(diǎn)檢測(cè)儀捕捉此異色點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5 異色點(diǎn)檢出試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Tab.5 Testing datasheet for specking capturing

由表5可見，異色點(diǎn)檢測(cè)儀能準(zhǔn)確檢測(cè)出標(biāo)記的異色點(diǎn)，但總數(shù)稍少，這主要是與粒子通過檢測(cè)線狀態(tài)有關(guān)，部分異色點(diǎn)因粒子重疊或黑點(diǎn)在側(cè)面未能被攝像機(jī)捕捉到，因此總數(shù)稍少，但隨著標(biāo)記異色點(diǎn)數(shù)量的增多，檢測(cè)結(jié)果越來越接近于標(biāo)記數(shù)，說明異色點(diǎn)檢測(cè)儀能較準(zhǔn)確檢測(cè)出ABS產(chǎn)品中的異色點(diǎn)。

4 總 結(jié)

通過探索和調(diào)整異色點(diǎn)檢測(cè)儀的參數(shù)設(shè)置，目前異色點(diǎn)檢測(cè)儀能準(zhǔn)確快速檢測(cè)出各種牌號(hào)ABS異色點(diǎn)的數(shù)量及大小。基于異色點(diǎn)數(shù)據(jù)的變化情況，天津大沽能在異色點(diǎn)超出時(shí)及時(shí)查找原因，并防止問題產(chǎn)品流出，同時(shí)能對(duì)采取的異色點(diǎn)降低措施跟蹤評(píng)估，確認(rèn)措施的有效性。異色點(diǎn)檢測(cè)儀的成功應(yīng)用對(duì)天津大沽不斷提高 ABS產(chǎn)品質(zhì)量起到了重要的支撐作用。