在线及离线型激光测厚仪及其应用

介绍在线型和离线型激光测厚仪的技术和应用情况。使用离线型激光测厚仪可以提高挤出口型制作精度、减少口型试验次数、准确检测胶料的挤出膨胀率；使用在线型激光测厚仪可以预测口型的磨损情况，并对挤出胎面进行不间断的实时检测，减少不合格胎面的挤出，两者联合使用可以有效降低胎面生产成本。

一、离线型激光测厚仪

离线型激光测厚仪测量精度达0.0125mm，可用于测量胎肩部位的厚度以及扫描胎肩的位置、口型轮廓、胶料接头和其它具有一定几何形状的部件。通过将扫描获得的实际数值与标准数值进行比较可以更加准确地修改口型，从而实现提高口型精度和减少口型试验次数的目的，而精确的口型有利于保证挤出过程的稳定。将离线型激光测厚仪应用于实际生产有以下优点。

(1)减少口型试验次数，缩短口型制作时间，降低劳动力成本和减少废弃口型，从而实现减少口型开发费用和提高生产效率的目的。

(2)测量精度高于手动卡钳，有利于提高制作口型的精度。

(3)在口型自动化设计和研究中起辅助作用。

通过在轮胎生产中使用证明，离线型激光测厚仪是一种有效的工具，通过它可以简单、周期性地对部件各个点的厚度进行实际测量，并与设计标准值对比，确定部件的尺寸变化情况，测量软件还可以将扫描截面图从中线折叠，以进行对称性分析。在挤出生产线末端对部件进行检查还可以有效地降低废品率并确保成品的均匀性。

但是，单独使用离线型激光测厚仪仍存在一些问题。即使口型再精确，实际挤出过程中胎面尺寸仍会产生波动，这主要由以下原因造成：

(1)温度变化引起胶料流速变化；

(2)口型局部堵塞造成挤出胎面不对称；

(3)不同批次原材料的胶料损耗因子不同，其口型膨胀率不同；

(4)胶料混炼不均匀导致其流速和硫化速率不稳定；

(5)传送电动机的同步性变化可能引起挤出胎面拉力变化；

(6)胶料硫化特性影响其收缩性；

(7)胶料组分问的化学反应造成挤出胎面密度不均；

(8)喂料中断造成模压改变，从而引起胶料流速改变。

上述原因Z终可能造成挤出胎面的两种尺寸变化：

(1)横向尺寸变化，胎面左右不对称或者完全不符合标准形状;

(2)纵向尺寸变化，胎面沿挤出方向产生尺寸变化。

在这种情况下就需要进行在线测量，以便于及时发现胎面几何尺寸变化，并对生产线快速做出相应调整。这样既可以减少原材料浪费，也能在一定程度上提高成品均匀性。

二、在线型激光测厚仪

在线型激光测厚仪能向挤出部件表面投射“面形激光”(sheet-of_light)，即使挤出部件是移动的，仪器也能捕获到完整的截面信息并与系统中的标准(理想)截面进行比较。比较中，仪器能够根据挤出部件各部位的公差要求做出相应反馈，同时实时显示测量结果，例如胎面总宽、肩宽、zhong心位置以及各个关键点的厚度等。

由于采用的是“面形激光”，系统激光传感器无需从一边到另一边做来回扫描，设备本身也并无移动部件，从而避免了扫描得到Z型截面，也保证了系统的机械稳定性，因此这种同步、实时的测量设备具有更高的精度。系统的测量频率能够保证每条胎面有10～2O次的完整截面扫描。

在线型激光测厚仪的实时测量软件系统可对不良挤出情况做出及时反馈。而使用离线型测量设备则需30min检测1次，然后做出反馈和调整。相比之下，在线测量设备能够更加快速、直观地反映挤出问题，从而能够减小原材料浪费。

通常生产线上自带质量称量装置，用以监测挤出部件质量，实际上，即使质量符合要求也不能保证挤出部件形状、尺寸符合要求。胎面截面几何形状可能受口型、拉力、不同批次原材料性能差异等众多因素的影响，而这些因素往往不会直接影响挤出胎面质量的大小。

将在线型激光测厚仪和质量称量装置联合使用可以及时对生产线做出适当的调整，使挤出部件在形状和尺寸合格的条件下消耗更少的胶料。此外，在线测量设备操作软件具有截面面积计算功能，其结合质量称量装置便可以对挤出部件进行孔性分析。

如前所述，即使利用离线型激光测厚仪辅助制作的极ng准口型也会在使用中磨损，硅橡胶胶料比其它混炼胶更容易把口型磨坏，在线测量方法可实时诊断出该类情况，其利用图形变化趋势软件可以预测口型正常使用的时间。更换磨坏口型要迅速、及时，以尽量缩短停机时间并减少废料的产生。

另外，在线型激光测厚仪能够生成生产线工作报告，包括挤出部件尺寸变化趋势图以及一些统计数据。这些图形和数据对工厂质量部门来说具有相当重要的意义。软件生成的数据也能输出并保存到电子表格中，便于将来进一步研究使用。

一般地，可以采用在线型激光测厚仪测量刚从口型挤出的胎面，由于在此位置进行检测能够尽早发现挤出胎面不对称问题并及时做出调整，因此可以尽量减少废料的产生，阻止进一步的浪费。但是，始端胎面温度较高，其尺寸与经过冷却的挤出线末端的胎面有所差异，这就要求技术人员对生产线始端和末端胎面的变化情况，尤其是整个挤出过程中胎面的收缩率变化情况详细了解。此时，离线型测量设备可以用来检测冷却后的胎面，而在线型测量设备则可以对胎面生产进行实时监测。

综上所述，在线型和离线型激光测厚仪可以很好的互补使用。

三、在线型和离线型激光测厚仪联合使用的效益分析

在线型和离线型激光测厚仪联合使用能够降低的成本包括以下3个大的方面。

(1)减少口型试验次数

利用离线型激光测厚仪能够准确检测口型尺寸，从而有效减少口型在投入使用前进行挤出试验的次数。另外，利用离线型激光测厚仪能够快速、准确地检测胎面挤出膨胀率。

(2)减少原材料过量挤出

通过采用高精度的测厚设备能够把口型尺寸控制在适当的范围内，这样可以减小同样数量成品的原材料用量。

(3)减少废料

利用在线型激光测厚仪对挤出胎面进行不问断的实时监测能够即时反馈胎面挤出形状和尺寸的变化情况，从而尽量减少由于挤出不合格胎面造成的废料。

离线型激光测厚仪使用高精度的激光传感器，能在挤出口型设计以及产品检测方面起到积极有效的作用。在线型激光测厚仪能够将挤出部件截面的扫描图与设计图进行直观比较，其不问断的实时测量能够对挤出情况做出及时反馈，提醒用户及时做出反应以保证挤出产品合格。