專利名稱：一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，更具體地，涉及到利用電容式傳感器檢測(cè)塑料制品一致性的方法。
背景技術(shù)：
塑料(高分子)制品一出現(xiàn)就以其低廉的價(jià)格在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用，隨著制造工藝的進(jìn)步和性能的不斷增強(qiáng)，塑料制品在很多領(lǐng)域甚至已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的金屬材料，由于其制造數(shù)量巨大，對(duì)于塑料制品的生產(chǎn)廠家來說，如何快速而有效地對(duì)塑料制品進(jìn)行檢測(cè)是一個(gè)很普遍的問題，一般情況下，塑料制品的檢測(cè)主要包括外觀規(guī)格是否合格、產(chǎn)品內(nèi)部是否有缺陷，其中前者影響產(chǎn)品的美觀程度，后者主要影響產(chǎn)品的力學(xué)性能。目前人們對(duì)塑料制品的檢測(cè)方法主要有以下兩種 一是人工檢測(cè)，即采用手工和肉眼檢察的方法對(duì)塑料制品進(jìn)行檢測(cè)，如使用游標(biāo)卡尺或者米尺測(cè)量產(chǎn)品的規(guī)格大小，或者通過肉眼檢測(cè)塑料產(chǎn)品表面是否有缺陷，如劃痕、凹坑等，不過由于主觀因素的影響，不同的人對(duì)同一制品的檢測(cè)結(jié)果可能不同，同一個(gè)人在不同時(shí)間對(duì)同一產(chǎn)品的檢測(cè)的結(jié)果也可能不同，所以這種方法具有很高的不確定性；同時(shí)，對(duì)于不透明的材料，如果想要通過人工目測(cè)來實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部是否有氣泡，塑封芯片的位置是否正確的檢測(cè)，這幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。第二種方式是設(shè)備檢測(cè)，作為對(duì)前一種方法的補(bǔ)充，用戶往往使用設(shè)備來獲得靠人工檢測(cè)無法完成的結(jié)果，如利用已有的檢測(cè)設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、加溫老化等實(shí)驗(yàn)，通過分析得到產(chǎn)品的力學(xué)性能狀況、耐溫性能。不過這種方法通常需要專業(yè)的儀器設(shè)備和專業(yè)的人才，檢測(cè)成本較高，同時(shí)這些方法大部分需要接觸到產(chǎn)品，甚至破壞產(chǎn)品才能得到相關(guān)信息，使用范圍有限。當(dāng)然，工業(yè)上也有利用視覺分析，超聲波探傷的等非接觸方法進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)，不過視覺系統(tǒng)也不能檢測(cè)塑料制品內(nèi)部的缺陷，超聲波對(duì)面積型缺陷的檢出率較高，但對(duì)體積型缺陷的檢出率較低，只適宜檢測(cè)厚度較大的工件，對(duì)檢測(cè)物體的材質(zhì)、晶粒度有一定要求，且定量精度不高，檢測(cè)結(jié)果無直接見證記錄。本發(fā)明申請(qǐng)人在之前提出利用電容傳感器專門對(duì)塑料制品的各項(xiàng)特征進(jìn)行檢測(cè)的方法及相應(yīng)設(shè)備，并申請(qǐng)有專利保護(hù)(專利(申請(qǐng))號(hào)為201120118869. 8)，該檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)結(jié)果的連續(xù)性好，靈敏度高，可以對(duì)產(chǎn)品的規(guī)格尺寸和內(nèi)部一致性做出檢測(cè)；但上述檢測(cè)系統(tǒng)未解決檢測(cè)過程中塑料制品如何輸送的問題，還需要人手操作將塑料制品放置到電容兩極之間的檢測(cè)空位才能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)后也需要人手將塑料制品撤離，效率低下，不能與現(xiàn)在高自動(dòng)化程度的工業(yè)生產(chǎn)流水線良好配合；而上極板運(yùn)動(dòng)掃描的過程，不但增加了每個(gè)塑料制品的檢測(cè)時(shí)間，而且測(cè)量端的連接導(dǎo)線較長(zhǎng)，導(dǎo)線分布電容對(duì)測(cè)量結(jié)果存在著一定的影響，特別是導(dǎo)線隨上極板運(yùn)動(dòng)時(shí)，引入了較大的測(cè)量噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，該檢測(cè)方法的靈敏度高，檢測(cè)結(jié)果的連續(xù)性強(qiáng)，其無接觸的掃描還避免了對(duì)塑料制品的損壞。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，基于用于輸送塑料制品的輸送單元和設(shè)置在輸送單元上用于掃描檢測(cè)的電容器，所述方法包括以下步驟
(1)所述輸送單元任意一段的輸送表面采用導(dǎo)電材料制作成下極板作為電容器的一個(gè)極，所述下極板上方設(shè)置有導(dǎo)電的上極板作為電容器的另一個(gè)極，上極板和下極板分別與周圍空間相互電氣隔離，所述上極板和下極板之間設(shè)置有檢測(cè)空位，上極板與下極板構(gòu)成一個(gè)電容器；
(2)分別從上極板和下極板引出一條導(dǎo)線與電容測(cè)量單元連接，所述電容測(cè)量單元內(nèi)順序連接有用于將電容轉(zhuǎn)化為通用模擬量的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、將通用模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào) 的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和用于接收該數(shù)字信號(hào)的采集模塊；
(3)將塑料制品放置于輸送單元上，由輸送單元對(duì)塑料制品進(jìn)行輸送，塑料制品沿輸送路線通過上極板和下極板構(gòu)成的電容器；
(4)電容器對(duì)通過的塑料制品進(jìn)行掃描，在該過程中電容測(cè)量單元對(duì)上極板和下極板組成的電容器間的電容值進(jìn)行檢測(cè)并將該電容值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，記錄輸出信號(hào)與路徑坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到本次掃描的輸出信號(hào)-行程曲線Q1 ；
(5)在輸出信號(hào)-行程曲線Q1上求取不同坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)值Pl和P2，并根據(jù)輸出信號(hào)值的差值判斷塑料制品在該掃描路徑方向內(nèi)部是否一致。進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，對(duì)同一塑料制品或同一批次的不同塑料制品進(jìn)行掃描前預(yù)設(shè)一參考值，如果輸出信號(hào)值差值
不大于參考值，則認(rèn)為塑料制品在檢測(cè)路徑方向的質(zhì)量一致，否則認(rèn)為塑料制品在檢測(cè)路徑方向的質(zhì)量不能達(dá)到一致性的要求。進(jìn)一步地，所述步驟(I)中，上、下極板之間的檢測(cè)空位高度大于塑料制品的高度，塑料制品能夠順利通過上、下極板構(gòu)成的電容器；同時(shí)，上極板下表面與下極板的上表面相互平行，保證電容器中上、下極板任意一處對(duì)應(yīng)位置的垂直距離相等。進(jìn)一步地，所述上極板通過支架固定設(shè)置在輸送單元上方。更進(jìn)一步地，所述支架為采用不導(dǎo)電材料制作的絕緣支架。進(jìn)一步地，所述上、下極板的材質(zhì)為金屬導(dǎo)體。更進(jìn)一步地，所述上、下極板的材質(zhì)為不銹鋼。為了讓信號(hào)轉(zhuǎn)化模塊對(duì)電容值的轉(zhuǎn)化具有唯一性，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊將電容器的電容值轉(zhuǎn)化為通用模擬量的過程中，通用模擬量與電容值呈一一映射關(guān)系。作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊將電容器的電容值轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，輸出信號(hào)與電容值呈線性關(guān)系。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明在輸送單元上設(shè)置有檢測(cè)電容器，塑料制品在輸送的過程中利用設(shè)置在輸送單元上的平板式電容式傳感器進(jìn)行檢測(cè)，解決了檢測(cè)過程中塑料制品如何輸送的問題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)塑料制品內(nèi)部缺陷的無接觸檢測(cè)，克服了人工檢測(cè)的誤差和接觸式檢測(cè)對(duì)產(chǎn)品的損害，檢測(cè)靈敏度高、連續(xù)性強(qiáng)，同時(shí)檢測(cè)過程中省去了運(yùn)動(dòng)掃描的過程，效率高，并減少導(dǎo)線分布電容對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響；本發(fā)明的自動(dòng)化程度高，節(jié)約大量的人力成本，適用于工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)。


圖I為本發(fā)明的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明上極板的安裝結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明測(cè)量端的導(dǎo)線連接示意 圖4為本發(fā)明所述電容測(cè)量單元功能示意 圖5為本發(fā)明的輸出信號(hào)-行程曲線Q1的示意 圖6為本發(fā)明的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1_前級(jí)輸送帶；2_中級(jí)輸送帶；3_后級(jí)輸送帶；4_下極板；5_上極板；6-支架；7_塑料制品；8_分配單元；81_角板；82_旋轉(zhuǎn)軸；83_電機(jī)；84_聯(lián)軸器；101_信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；102_模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；103_采集模塊；104_控制模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。實(shí)施例I
參見圖I至圖3，本發(fā)明所述的一種檢測(cè)塑料制品一致性方法，基于用于輸送塑料制品的輸送單元和設(shè)置在輸送單元上用于掃描檢測(cè)的電容器，其中輸送單元優(yōu)選為多級(jí)輸送帶，包括前級(jí)輸送帶I、中級(jí)輸送帶2和后級(jí)輸送帶3，如圖I所示。前級(jí)輸送帶I主要負(fù)責(zé)把塑料制品7傳送到電容傳感器所在的環(huán)節(jié)——中級(jí)輸送帶2 ;中級(jí)輸送帶2表面的傳送輪帶優(yōu)選采用不銹鋼制作，導(dǎo)電的傳送輪帶作為電容器的下極板4，中級(jí)輸送帶2的兩側(cè)設(shè)置有通過采用絕緣材料制作的支架6，支架6上固定有上極板5，上極板5位于下極板4的正上方作為電容器的另一個(gè)極，如圖2所示，上極板5為金屬導(dǎo)體，優(yōu)選為不銹鋼制作，上極板5下表面與下極板4上表面平行，上、下極板之間設(shè)置有檢測(cè)空位，上極板5和下極板4分別設(shè)置有與電容測(cè)量單元相連的導(dǎo)線?；谝陨辖Y(jié)構(gòu)，所述的上極板5和下極板4形成的平板電容器的電容值為
OΦ
d
其中C為平板電容器之間介質(zhì)的介電常數(shù)，A為兩平板間的相對(duì)面積，d為兩板間的相對(duì)距離，以上三個(gè)參數(shù)中的任意一個(gè)改變都會(huì)導(dǎo)致平板電容器的電容值發(fā)生改變。在本實(shí)施例中，由于上極板5的面積小于下極板4的面積且上極板5均處于下極板4的正上方，所以 式中平板電容器的相對(duì)面積A即為上極板5下表面的面積。進(jìn)一步，中級(jí)輸送帶2后方還設(shè)置有依次排列的分配單元8和后級(jí)輸送帶3，分配單元8包括角板81、旋轉(zhuǎn)軸82和電機(jī)83，角板81固定在旋轉(zhuǎn)軸82上，旋轉(zhuǎn)軸82 —端通過聯(lián)軸器84與電機(jī)83連接，通過電機(jī)83的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)角板81的旋轉(zhuǎn)，后級(jí)輸送帶3包括上下兩路輸送路線，通過分配單元8對(duì)輸送的塑料制品7進(jìn)行分配，分別用于輸送檢測(cè)結(jié)果得到的不同種類的產(chǎn)品。參見圖4，與上述平板電容器的兩塊極板相連的電容測(cè)量單元，用于測(cè)量該平板電容器的電容值并對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理，該測(cè)量單元內(nèi)順次連接有信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊101、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊102、采集模塊103和控制模塊104四部分，其中信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊101用于連接電容器兩極板引出的導(dǎo)線并將上述電容器的電容值轉(zhuǎn)換成通用模擬量輸出，該通用模擬量為標(biāo)準(zhǔn)模擬電壓或模擬電流，在特定的電容檢測(cè)單兀中，每一個(gè)電容值均對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一確定的通用模擬量，兩者之間呈一一映射關(guān)系，優(yōu)選為線性關(guān)系；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊102用于將上述通用模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并送給采集模塊103 ;采集模塊103用于采集模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊82輸出的數(shù)字信號(hào)并輸送到控制模塊104 ;控制模塊104通過導(dǎo)線連接分配單元8的電機(jī)83，用于輸出控制指令到分配單元8的電機(jī)83。
基于上述檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和理論基礎(chǔ)，本發(fā)明提供一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將塑料制品7放置于前級(jí)輸送帶I上，由前級(jí)輸送帶I將塑料制品7輸送到中級(jí)輸送帶2—一電容傳感器處；塑料制品7通過上極板5和下極板4構(gòu)成的電容器，電容器對(duì)通過的塑料制品7進(jìn)行掃描，在該過程中電容測(cè)量單元對(duì)上極板5和下極板4組成的電容器間的電容值進(jìn)行檢測(cè)并將該電容值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，記錄輸出信號(hào)與路徑坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到本次掃描的輸出信號(hào)-行程曲線Q1 ;參照?qǐng)D5，在輸出信號(hào)-行程曲線Q1上求取不同坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)值Pl和P2，并根據(jù)輸出信號(hào)值的差值Λ/丨判斷塑料制品7在該掃描路徑方向的質(zhì)量是否一致，上述方法可以應(yīng)用在同一塑料制品7的不同部位進(jìn)行比較以確定該塑料制品7是否均勻，也可以應(yīng)用在不同塑料制品7之間進(jìn)行比較產(chǎn)品的一致性；進(jìn)一步，可在掃描前預(yù)設(shè)一參考值，如果輸出信號(hào)值差值Λ/丨不大于參考值，則認(rèn)為塑料制品7在檢測(cè)路徑方向的質(zhì)量一致，否則認(rèn)為塑料制品7在檢測(cè)路徑方向的質(zhì)量不能達(dá)到一致性的要求。上述方法將同一塑料制品7檢測(cè)曲線Ql中不同位置的電容輸出值進(jìn)行比較，可以檢測(cè)出該塑料制品7的材質(zhì)是否一致、內(nèi)部是否存在有氣泡或者檢測(cè)其厚度是否均勻、表面是否平整，并把檢測(cè)結(jié)果輸送到控制模塊104，通過控制模塊104控制電機(jī)83旋轉(zhuǎn)，調(diào)整角板81對(duì)應(yīng)后級(jí)輸送帶3上不同的輸送路線，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的分流。實(shí)施例2
參照?qǐng)D6，本發(fā)明的實(shí)施例2在結(jié)構(gòu)與工作原理上與實(shí)施例I大致相同，其不同點(diǎn)在于本實(shí)施例中的后級(jí)輸送帶3是分為左右兩路輸送路線，分配單元8的安裝位置也更改為適應(yīng)后級(jí)輸送帶3左右兩路輸送路線的位置。本發(fā)明在輸送單元上設(shè)置有檢測(cè)電容器，塑料制品在輸送的過程中利用設(shè)置在輸送單元上的平板式電容式傳感器進(jìn)行檢測(cè)，解決了檢測(cè)過程中塑料制品如何輸送的問題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)塑料制品的無接觸檢測(cè)，克服了人工檢測(cè)的誤差和接觸式檢測(cè)對(duì)產(chǎn)品的損害，檢測(cè)靈敏度高、連續(xù)性強(qiáng)，同時(shí)檢測(cè)過程中省去了運(yùn)動(dòng)掃描的過程，效率高，并減少導(dǎo)線分布電容對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響；本發(fā)明的自動(dòng)化程度高，節(jié)約大量的人力成本，適用于工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)。當(dāng)然，應(yīng)該明白，以上具體實(shí)施例所公布的內(nèi)容僅為本發(fā)明的部分優(yōu)選方案，凡是基于本發(fā)明的技術(shù)方案、符合本發(fā)明的技術(shù)精神，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員無需進(jìn)行創(chuàng)造性勞動(dòng)即可得到的實(shí)施都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，基于用于輸送塑料制品的輸送單元和設(shè)置在輸送單元上用于掃描檢測(cè)的電容器，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)所述輸送單元任意一段的輸送表面采用導(dǎo)電材料制作成下極板作為電容器的一個(gè)極，所述下極板上方設(shè)置有導(dǎo)電的上極板作為電容器的另一個(gè)極，上極板和下極板分別與周圍空間相互電氣隔離，所述上極板和下極板之間設(shè)置有檢測(cè)空位，上極板與下極板構(gòu)成一個(gè)電容器； (2)分別從上極板和下極板引出一條導(dǎo)線與電容測(cè)量單元連接，所述電容測(cè)量單元內(nèi)順序連接有用于將電容轉(zhuǎn)化為通用模擬量的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、將通用模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和用于接收該數(shù)字信號(hào)的采集模塊； (3)將塑料制品放置于輸送單元上，由輸送單元對(duì)塑料制品進(jìn)行輸送，塑料制品沿輸送路線通過上極板和下極板構(gòu)成的電容器； (4)電容器對(duì)通過的塑料制品進(jìn)行掃描，在該過程中電容測(cè)量單元對(duì)上極板和下極板組成的電容器間的電容值進(jìn)行檢測(cè)并將該電容值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，記錄輸出信號(hào)與路徑坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到本次掃描的輸出信號(hào)-行程曲線Q1 ； (5)在輸出信號(hào)-行程曲線Q1上求取不同坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)值Pl和P2，并根據(jù)輸出信號(hào)值的差值Λ/1判斷塑料制品在該掃描路徑方向的質(zhì)量是否一致。
2.如權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，對(duì)同一塑料制品或同一批次的不同塑料制品進(jìn)行掃描前預(yù)設(shè)一參考值，如果輸出信號(hào)值差值Λ/丨不大于參考值，則認(rèn)為塑料制品在檢測(cè)路徑方向的質(zhì)量一致，否則認(rèn)為塑料制品在檢測(cè)路徑方向的質(zhì)量不能達(dá)到一致性的要求。
3.如權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，其特征在于，所述步驟(I)中，上、下極板之間的檢測(cè)空位高度大于塑料制品的高度。
4.如權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，其特征在于，所述上極板通過支架固定設(shè)置在輸送單元上方。
5.如權(quán)利要求4所述的一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，其特征在于，所述支架為采用不導(dǎo)電材料制作的絕緣支架。
6.如權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，其特征在于，所述上、下極板的材質(zhì)為金屬導(dǎo)體。
7.如權(quán)利要求6所述的一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，其特征在于，所述上、下極板的材質(zhì)為不銹鋼。
8.如權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，其特征在于，所述上極板下表面與下極板的上表面相互平行。
9.如權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，其特征在于，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊將電容器的電容值轉(zhuǎn)化為通用模擬量的過程中，通用模擬量與電容值呈一一映射關(guān)系O
10.如權(quán)利要求9所述的一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，其特征在于，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊將電容器的電容值轉(zhuǎn)化為通用模擬量的過程中，通用模擬量與電容值呈線性關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)塑料制品一致性的方法，基于用于輸送塑料制品的輸送單元和設(shè)置在輸送單元上用于掃描檢測(cè)的電容器，通過在輸送單元上設(shè)置有檢測(cè)電容器，本發(fā)明可用于檢測(cè)塑料制品的材質(zhì)是否一致、內(nèi)部是否存在有氣泡或者檢測(cè)其厚度是否均勻、表面是否平整，并解決了檢測(cè)過程中塑料制品如何輸送的問題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)塑料制品內(nèi)部缺陷的無接觸檢測(cè)，克服了人工檢測(cè)的誤差和接觸式檢測(cè)對(duì)產(chǎn)品的損害，檢測(cè)靈敏度高、連續(xù)性強(qiáng)，同時(shí)檢測(cè)過程中省去了運(yùn)動(dòng)掃描的過程，效率高，并減少導(dǎo)線分布電容對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響；本發(fā)明的自動(dòng)化程度高，節(jié)約大量的人力成本，適用于工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/24GK102818824SQ201210303949
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者姚科, 高福榮 申請(qǐng)人:廣州市香港科大霍英東研究院