異色點檢測儀在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出現(xiàn)黑、黃、褐等色異色點，甚至整顆都是色粒，監(jiān)測其異色點的水平對ABS產(chǎn)品質(zhì)量的重要性不言而喻，對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)異色點的方法，檢測時間長，誤差大，重復(fù)性差，長期從事這項工作會對操作者的眼睛造成傷害，而且這項工作需要經(jīng)驗豐富的人員進行操作，難以有效評測塑料 ABS異色點的水平。為提高 ABS產(chǎn)品質(zhì)量，降低其 ABS產(chǎn)品異色點，在ABS質(zhì)量管理中嘗試使用異色點檢測儀來自動檢測ABS異色點。通過一段時間的摸索和應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)異色點檢測儀能快速準確地檢測，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)采用的異色點檢測儀為德國 OCS顆粒掃描系統(tǒng) PS-25C，此系統(tǒng)可以檢測出透明或不透明顆粒的缺陷、色差以及其他的污染。檢測精度最小從 20μm開始，可以預(yù)先設(shè)定 10個可調(diào)節(jié)的尺寸范圍參數(shù)。由3-CCD彩色攝影機獲得的影像經(jīng)圖形處理器通過特定的軟件加以處理和評估[1-2]。此軟件提供了多種層面的調(diào)節(jié)選項，使得用戶完全可以按單獨的要求進行系統(tǒng)配置。對于污點和異物顆粒(同純凈、無污染材料顏色不同)的檢測，可以通過“teaching”工具來對色度差異進行分級，此外可以定義警戒線。PS-25C可作實驗室用途和在線檢測用途。

1 異色點檢測儀檢測原理及組成

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(黑色，黃點和褐色等顏色異色點)[3]。

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

系統(tǒng)主要由供料裝置(可選在線自動供料)、機械振動裝置及其控制模塊、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 異色點檢測儀外觀圖Fig.1 Specking detector outside view

2 異色點檢測儀測試過程

如圖 2所示，將 100g ABS粒子樣品置于料斗中，通過一個機械分離裝置將顆粒排列并輸送入檢測線，并通過攝像機獲得材料的圖像，隨后得到的圖像立刻就會得到處理和評估，色差和其他污染都可以檢測。檢測過程由一個裝有特殊光學(xué)系統(tǒng)和光源的3CCD高速工業(yè)攝像機執(zhí)行，污染的大小和色差的程度都可以根據(jù)實際檢測的需要進行調(diào)節(jié)，并分級檢出。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行顆粒掃描；可以定義警戒線，超出及時報警；可以有效檢測黑色或黃色等異色點，甚至可以檢測色差大的粒子[4]。

圖2 異色點檢測儀工作原理圖Fig.2 Working schematic diagram of specking detector

3 異色點測試效果分析

通過選取典型本色 ABS顆粒，將其作為標準樣品，設(shè)定好標準樣品的色度范圍，按大沽化工標準進行異色點大小分級后，對不同 ABS產(chǎn)品進行了試驗和測試。

3.1 同一樣品重復(fù)性試驗

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

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

由上表可見，通過異色點檢測儀 10次測試，417的異色點在 11～14個，總體較為穩(wěn)定，各次檢測間異色點合計數(shù)量最大僅相差3個，有較好的重復(fù)性。

為進一步驗證重復(fù)性，大沽化工繼續(xù)將同一樣品進行檢測，結(jié)果如表2所示。

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

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

3.2 同一樣品平行性試驗

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，進行平行性測試，結(jié)果如表3所示。

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

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

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，進行平行性測試，結(jié)果如表4所示。

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

通過對 MG29平行性試驗可見，平行結(jié)果較為穩(wěn)定，能反映出 MG29的異色點水平。對比 417和MG29異色點數(shù)據(jù)可見，MG29整體異色點要高于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 樣品檢測概率試驗

為驗證異色點的檢出概率，大沽化工通過人工手動在ABS樣品粒子上標記異色點的方法試驗檢測概率，由于較小的異色點難以準確標記，將異色點標記為0.4mm左右，選擇最清潔的ABS樣品(減少產(chǎn)品固有異色點對標記異色點的干擾)，每個樣品取 10份，分別人工標記10個，30個和60個異色點，設(shè)置異色點檢測儀捕捉此異色點，檢測結(jié)果如表5所示。

表5 異色點檢出試驗數(shù)據(jù)表Tab.5 Testing datasheet for specking capturing

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

4 總 結(jié)

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