異色點檢測儀在ABS產品質量管理中的應用

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黑、黃、褐等色異色點，甚至整顆都是色粒，監測其異色點的水平對ABS產品質量的重要性不言而喻，對于一些高端客戶或透明的、白色的產品客戶來說，原料里的雜色或多或少將影響生產工藝和最終產品的品質。但現行的取一定量產品人眼數異色點的方法，檢測時間長，誤差大，重復性差，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產品質量，降低其 ABS產品異色點，在ABS質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用，發現異色點檢測儀能快速準確地檢測，結果重復性好，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 PS-25C，此系統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，可以預先設定 10個可調節的尺寸范圍參數。由3-CCD彩色攝影機獲得的影像經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節選項，使得用戶完全可以按單獨的要求進行系統配置。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PS-25C(見圖1)是專為聚合物工業開發的，它通過 HIS-色譜方式(Hue/色度，Saturation/飽和度，Intensity/強度)找到合格產品粒子的顏色與其他粒子顏色的界限值，通過程度建立關聯性，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高速工業矩陣攝相機來對聚合物粒子進行光學檢測，根據不同于粒子顏色的污染顏色來區分。檢測過程可以經由顯示器觀察，可見的缺陷被標記出并標注索引，特別重要的圖形可儲存。檢測結果可以通過多種圖表和表格表示，并由彩色打印機打印。數據、軟件的調整、檢測時間和持續時間均可方便得到，用于日后評估及長期評估。

系統主要由供料裝置(可選在線自動供料)、機械振動裝置及其控制模塊、攝像系統、特別光學系統及其光源模塊、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系統和光源的3CCD高速工業攝像機執行，污染的大小和色差的程度都可以根據實際檢測的需要進行調節，并分級檢出。結果可以在電腦顯示器上顯示出來。此系統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產品進行了試驗和測試。

3.1 同一樣品重復性試驗

選取大沽化工主流產品 417進行同一樣品重復性試驗，結果如表1所示。

表1 417異色點重復性試驗數據表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，總體較為穩定，各次檢測間異色點合計數量最大僅相差3個，有較好的重復性。

為進一步驗證重復性，大沽化工繼續將同一樣品進行檢測，結果如表2所示。

表2 417異色點多重重復性試驗數據表Tab.2 Multi-repeated testing datasheet for 417 specking

通過表2可發現隨著檢測次數的增多，異色點的數量也在逐漸增多，經過分析發現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境，檢測次數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，結果如表3所示。

表3 417異色點平行性測試數據表Tab.3 Parallel testing datasheet for 417 specking

通過同一樣品平行性試驗可見，平行結果較為穩定，各組數據之間波動較小，檢測的數據雖有微小差異，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，結果如表4所示。

表4 MG29異色點平行性測試數據表Tab.4 Parallel testing datasheet for MG29 specking

通過對 MG29平行性試驗可見，平行結果較為穩定，能反映出 MG29的異色點水平。對比 417和MG29異色點數據可見，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，在生產中粘附在設備和管道上的炭化熔融聚合物更容易被帶入到ABS產品中。

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，設置異色點檢測儀捕捉此異色點，檢測結果如表5所示。

表5 異色點檢出試驗數據表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，但總數稍少，這主要是與粒子通過檢測線狀態有關，部分異色點因粒子重疊或黑點在側面未能被攝像機捕捉到，因此總數稍少，但隨著標記異色點數量的增多，檢測結果越來越接近于標記數，說明異色點檢測儀能較準確檢測出ABS產品中的異色點。

4 總 結

通過探索和調整異色點檢測儀的參數設置，目前異色點檢測儀能準確快速檢測出各種牌號ABS異色點的數量及大小。基于異色點數據的變化情況，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用對天津大沽不斷提高 ABS產品質量起到了重要的支撐作用。