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May.2019 29
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质量检测控制系统(QCS)

克重/厚度在线检测系统QCS
高达科技(GaoDa Technology)作为工业自动化领域的先驱,深耕质量控制系统研发与制造32年,始终以技术创新驱动行业发展。公司核心产品--质量控制系统(Quality Control System, QCS)凭借卓越性能与可靠性,已出口至全球20余个国家与地区,稳居国内行业龙头地位,已广泛应用于连续型面幅材料制造生产线的质量检测与控制。

QCS的应用领域很宽
▼典型场景:
--造纸工业:纸张定量、水分均匀性控制;
--高分子材料:薄膜/PP/PE片材的克重与厚度在线监测、闭环控制;
--无纺布与箔材:克重波动实时反馈与控制;
--金属加工:薄金属带表面缺陷与厚度检测与一致性管控。

▼系统原理构成
质量控制系统(QCS)主要包括测量和控制两部分构成,其中测量部分为定量、水份、厚度、灰份等的在线检测,测量的关键是高精度、高稳定性的传感器和扫描架。

传感器:X射线传感器、放射源传感器、红外多波长传感器、微波传感器、激光厚度传感器、接触式传感器等。

以下用纸张的工艺来说明质量控制系统(QCS)的要点:稀释水阀连锁控制横幅定量、上浆系统连锁控制纵向定量、干燥系统连锁控制纵向水分。
    ▼系统结构

在线厚度检测与控制系统采用西门子PLC+计算机结构,系统资源合理分配测控时效更高,现场显示面板+现场按钮配合与计算机操作结合实现操控双保险,保证系统的安全平稳运行。开放式的系统结构方便与第三方系统通讯、强大的PLC功能支持用户进行二次开发、高精度定量阀保证控制精度、人性化的界面设计使现场人员更易掌握。

▼扫描架

先进、坚固的扫描架是实现QCS系统在线精确测量和优秀控制的基础平台。高达公司高性能"O"型扫描架是QCS系统的重要组成部分。BMCS扫描架是结构先进,技术起点高,能适应不同精度要求的测量和控制,是国产同类产品中唯一获得国家创新基金无偿支助的产品。该扫描架选择形变小、热膨胀系数低的特种钢材,确保了用户在各种环境中检测精度的要求。

扫描架立柱采用"┥"型结构设计,有效的减少了大梁形变

扫描架立柱采用

▼传感器介绍

◆ 定量传感器(beta射线传感器):

GBW-101型定量传感器利用放射源发出的beta射线,透过物质的吸收规律来测量薄片材料的定量或厚度。它广泛适用于金属箔材、造纸、薄膜、塑料片、胶片以及其它隔膜/隔板/薄片的在线非接触连续测量,为其生产过程的自动控制提供实时的质量检测信号。

测量精度:2δ≦ 0.25%。

稳定性:连续工作8小时,漂移不超过0.25%。

定量传感器(beta射线传感器)

◆ 红外水分传感器:

GMS-201红外水份传感器是基于红外线吸收原理,利用在近红外光谱区某些波长的红外辐射能量被水分子有选择的吸收,而中心波长的辐射能量几乎不被吸收的特点,通过测量红外线穿过薄膜时被吸收的能量来表征面幅材料的含水量。

测量范围:1~25%。

测量精度:2σ≤±0.15%。

稳定性:连续运行8小时,漂移不超过0.15%。

多波长红外水份传感器

◆ 微波水分传感器:

MWM-20微波水分传感器利用水的介电参数(约75)比纤维素的(约2.5)高很多倍,薄膜材料中的水份比例因此将被强烈地反映到纸张的介电参数上面,这种效应能用微波技术以高精度来测量。水份敏感部件是一个微波谐振腔,它的一个谐振频率对介入谐振腔的材料量及其介电参数敏感;它的另一个谐振频率对材料不敏感,作为参考频率。这两个频率之差作为基本量值反映出被测物的水分含量。

测量范围:0~70%(定量40~2000g/m2)。

测量精度:2σ≤±0.25%。

稳定性 :≤2σ/48小时(σ指标准偏差)。

微波水分传感器

◆ 接触式厚度传感器:

GCL-401型厚度传感器采用轻触式气囊设计,精确可靠地测量各种等级的面幅材料的厚度,使用透过面幅材料的电磁感应测量原理直接测量厚度,不受面幅成分和密度的影响。这一测量技术在20~2000μm范围提供高超的精度。它广泛适用于薄膜、造纸和幅面材料的在线接触式测厚,为其生产过程的自动控制提供实时的厚度检测信号。

测量范围:20~2000μm。

接触式厚度传感器

◆ 灰分传感器:

GAS-102型灰份传感器利用放射源发出的x射线透过物质的吸收规律来测量幅面材料的灰份或无机物涂布量。它广泛适用于造纸、薄膜、塑胶片以及其它薄片的在线非接触测量,为其生产过程的自动控制提供实时的质量检测信号。

测量范围: 2 ~ 40%(定量15 ~ 300克/平方米)。

测量精度:2σ≤±0.25%或2σ≤±0.15克/平方米(取大者)。

稳定性:连续运行8小时,漂移不超过0.25%或0.15克/平方米(取大者)。

灰份传感器

◆ 测量面板采用内嵌式可控电阻丝加热技术有效解决环境温差、薄膜材料的水汽等在箱体、探头表面的结露现象,消除了因外界变化对测量的影响和水滴造成的质量缺陷。

可控电阻丝加热技术

◆ 探头箱体内腔整体恒温设计给测量电子电路创造一个恒定的工作环境。

探头箱体内腔整体恒温设计

◆ 测量间隙恒温技术保证测量结果不受外界空气密度湿度的影响。

QCS测量间隙恒温技术

◆ 测量间隙温度变化导致空气密度变10℃的温度变化将影响定量1.393g/m2(测量间隙10mm计算)

被测的薄膜材料从上下梁之间通过,薄膜对上梁存在较大的加温效应导致QCS上下梁存在温差。温差易导致大梁发生垂直方向的变形。垂直位置每变化50微米,将影响0.35~0.45g/m2。

QCS扫描架的精度控制与补偿

大梁受温度影响的变形,是其物理特性决定的,通过优质材料与特殊结构设计减少变形;但通过传感器的实时自动检测变形量,并软件补偿对信号的影响,可根本上解决机械的物理特性对定量(面密度)、水份测量精度的影响。

◆ 内置Z向高精度测距传感器实时在线测量探头间隙,实时软件补偿大梁形变对测量的误差

QCS扫描架的补偿大梁形变带来的测量误差

▼部分案例图片:

QCS克重检测控制系统的案例
理士国际的QCS(克重检测与控制)案例
作为工业自动化的“质量守门人”,高达科技QCS系统以精密传感技术与智能控制算法为核心,提升了企业生产线的质量控制能力,全球化布局与技术创新能力,不仅巩固了国内行业领导地位,更代表中国智造参与国际市场竞争,为全球客户创造长期价值。
QCS产品的龙头企业