软管与导管生产中的数字化X射线测量技术

自1993年以来，西科拉公司（SIKORAAG）一直致力于为电缆生产中直径和壁厚的非接触式在线测量提供数字化X射线测量技术。在2003年，其产品组合扩展到了软管与导管行业。其间，全球共有2,000多台西科拉X射线测量设备投入使用。但是，该原理的潜力有时会被低估。对X射线持保留意见的现象普遍存在，部分是因为放射性辐射的影响。事实上，X射线可以在不用时关闭。此外，通过X射线测量的产品不会受到辐射污染，因此也不会进一步产生辐射。即使在运行过程中，设备也不会受到辐射的影响，并且在附近工作——即使是长期工作也不具有任何风险。这些都确保了该技术的安全和平稳操作。

 

X射线在医学诊断领域被称为成像技术。通常，X射线生成的二维图像能够帮助医生检查患者身体。由于器官组织对穿过患者身体的X射线的吸收程度不同，图像显示为不同的灰度。每种材料对X射线的透明度不同。正因为这些差异才能够看出材料的轮廓。例如，身体组织对X射线的透明度比骨头低。

 

X射线测量技术也是相同的原理。它可以对产品进行无损检测。此外，还可通过X射线的吸收和衰减程度不同来区分其他材料。材料对X射线的吸收率取决于其成分、密度以及所用X射线的硬度。

 

X射线技术的优势

 

X射线技术与纯光学方法相比具有若干优势。由于其密度较低，因此生产过程中产生的气体（例如：烟雾和蒸汽）都不会影响测量。待测量物体的温度也与X射线的衰减无关，因此也与测量结果无关。

 

对于X射线测量技术而言，只要设备启动并到达工作点，其测量结果稳定且恒定。没有预热阶段，不受产品温度的影响，无需耦合介质，甚至没有任何关于产品质量的要求。生产过程中的测量值无需校正或再校准，无论是手动校准还是通过二次值（例如：重量测量）进行校准。与其他测量方法相比，这是一个明显的优势。

 

与其他方法相比，该方法的测量值明显具有更好的稳定性和重复性，并且因为不需要用到可动部件，产品在整个寿命期间都不会退化。它也没有必须根据产品改装的移动传感器，因此无需转换时间。

 

通常，这些特征代表了X射线测量技术在软管与导管挤出在线控制领域的应用。它不仅能够实现单层分辨率，而且材料里的导电添加剂（例如：烟灰层和金属层）和帘布层也不会成为排除标准。

 

功能原理

 

 

西科拉X射线测量装置通过发射X射线工作，因此X射线源和X射线摄像机位于产品的相对侧（图1）。根据产品的材料和厚度不同，一部分X射线被材料吸收而另一部分被透射出去。在摄像机上可以看到光强分布（图2），它表明了X射线在材料中的衰减。这种衰减在X射线穿过材料时呈指数级发生，因此，摄像机捕获的光强也呈指数级下降。衰减系数取决于材料和X射线的密度。因此，光强曲线中的折弯发生在X射线从一种材料过渡到下一种材料处。通过使用基于基础物理的多层模型，我们可以确定从一种材料转换到另一种材料的精确位置。因此，利用该方法和待测量产品的几何模型，我们可以通过优化基础模型参数来确定直径和壁厚。

 

 

该技术不仅会像传统测量方法一样对个别信息进行处理，例如：电平检测和脉冲持续时间等，而且会对整个摄像机图像进行分析。因为没有会吸收X射线的金属芯棒，所以软管与导管能够完全由X射线透射，而这与电缆领域的测量正好相反。

 

从参数方面来看，该技术的关键优势在于，西科拉X射线测量系统中的所有成像元件都是精确确定并且彼此关联的，例如：位置。因此，测量点彼此相关，可做出有关测量产品的360度陈述。例如，精确自如地确定整个圆周上的最小壁厚（图3）。

 

 

此外还可得出有关弯曲产品在挤出机中定位的结论。螺钉在十字头上的调整方向是固定的。当产品转向测量点时，需要将壁厚的后投影投射到十字头上并将偏心距分配给调节螺钉才能做出适当的调整。该方法仅适用于360度模型。这也是为什么知名的自定心十字头制造商转向西科拉X射线测量技术的原因。

 

 

结语

 

总之，X射线测量装置为软管与导管生产应用提供了许多其他测量方法无法提供的优势。无需耦合介质、不受物体温度影响以及对蒸汽和烟雾等测量环境光学干扰的不敏感性是该技术的独特卖点。另一点是即时和恒定生成的不基于二次测量的测量值。此外，因为没有可动部件，所以无需再校准。通过用于吸收的物理模型和精确的单个设备形状知识，还可以做出关于产品整个圆周的陈述。该技术还能确定360度圆周上的最小壁厚。所有这些要点不仅可以确保出色的产品质量而且可以优化产品流程，从而显著提高效率。