本發(fā)明屬于質(zhì)量檢測，具體的說，涉及一種塑料膜吹塑生產(chǎn)質(zhì)量在線檢測方法。

背景技術(shù)：

1、在塑料膜的吹塑生產(chǎn)過程中，大多采用光學(xué)測厚、x射線測厚、紅外傳感器檢測以及超聲波測厚等技術(shù)檢測成品厚度，這些檢測方式主要集中在成品階段。

2、如專利申請?zhí)枮椋篶n201520675848.4的中國實用新型專利，公開了一種激光測量控制塑料膜厚度的生產(chǎn)設(shè)備，包括螺旋擠出機，驅(qū)動螺旋擠出機的螺旋擠出電機，設(shè)置于螺旋擠出機出口端的成膜裝置，驅(qū)動成膜裝置的成膜電機，以及控制器；所述成膜裝置的出口依次順序設(shè)置有第一拉伸輥筒組、第一烘箱、第二拉伸輥筒組、第二烘箱以及卷膜滾筒；所述成膜裝置的出口端設(shè)置有測量塑料膜厚度的激光探測器，第一拉伸輥筒組的各輥筒之間通過帶輪機構(gòu)驅(qū)動連接并通過第一電機驅(qū)動，第二拉伸輥筒組的各輥筒之間通過帶輪機構(gòu)驅(qū)動連接并通過第二電機驅(qū)動；螺旋擠出電機、成膜電機、第一電機、第二電機以及激光探測器與控制器電性連接。

3、上述該類現(xiàn)有的塑料膜生產(chǎn)設(shè)備采用激光探測器實時檢測成膜裝置出口端位置處的塑料膜厚度，但是在實際吹塑生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)厚度不均勻、局部變薄或變厚的情況，上述傳統(tǒng)檢測手段只能事后發(fā)現(xiàn)問題，而無法在問題產(chǎn)生的早期階段進行預(yù)警或調(diào)整工藝參數(shù)，生產(chǎn)調(diào)整過程響應(yīng)速度較慢，影響產(chǎn)品質(zhì)量的一致性；此外，當(dāng)生產(chǎn)參數(shù)不穩(wěn)定時，現(xiàn)有方案難以識別問題的根源，只能通過調(diào)整冷卻或擠出速度進行補償，調(diào)整效果不穩(wěn)定。

4、上述問題在生物可降解薄膜，如pla、pbat的吹塑生產(chǎn)過程中尤為突出，相比較傳統(tǒng)石油基塑料，生物可降解塑料膜原料的熔融溫度范圍較窄，且流變性能受溫度和剪切速率影響更大，稍有波動就可能導(dǎo)致熔體流動不均勻，進而影響薄膜的厚度分布；然而，現(xiàn)有的厚度在線檢測方法，如x射線、激光測厚儀只能測量最終產(chǎn)品的厚度，無法提前感知熔體狀態(tài)的變化，因此當(dāng)熔體流變異常時，只有等到薄膜成型后才能察覺，此時在調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)已為時過晚，不僅導(dǎo)致廢品率上升，還增加了生產(chǎn)成本；因此亟需一種塑料膜吹塑生產(chǎn)質(zhì)量在線檢測方法來解決此類問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種塑料膜吹塑生產(chǎn)質(zhì)量在線檢測方法，用于解決傳統(tǒng)在線檢測方案的局限性在于檢測滯后，無法實時檢測熔體狀態(tài)，缺乏預(yù)警和工藝調(diào)整能力，導(dǎo)致成品塑料膜的厚度波動難以控制的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種塑料膜吹塑生產(chǎn)質(zhì)量在線檢測方法，包括如下步驟：

4、步驟s1，將生物可降解塑料膜原料熔融并擠出，通過熔體流變檢測裝置實時檢測熔體流變數(shù)據(jù)，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整擠出溫度或剪切速率；

5、步驟s2，將熔體輸送至口模調(diào)節(jié)裝置，采用紅外檢測裝置和激光測厚裝置對熔體擠出后的初始薄膜厚度進行測量，獲取厚度檢測數(shù)據(jù)，并基于所述流變數(shù)據(jù)和厚度檢測數(shù)據(jù)調(diào)整口模間隙；

6、步驟s3，熔體經(jīng)口模擠出后形成膜泡，采用紅外檢測裝置和激光測厚裝置測量膜泡厚度，并比對流變數(shù)據(jù)，基于對比結(jié)果調(diào)整風(fēng)環(huán)冷卻速率或牽引速率；

7、步驟s4，薄膜在拉伸冷卻過程中，采用超聲波測厚裝置測量薄膜厚度，并結(jié)合基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)cnn的厚度分布分析模型計算厚度分布數(shù)據(jù)，基于超聲波測厚裝置測得的薄膜厚度數(shù)據(jù)及cnn厚度分布分析模型的分析結(jié)果，調(diào)整牽引速率或風(fēng)環(huán)風(fēng)壓；

8、步驟s5，薄膜成型后，利用光學(xué)測厚裝置和紅外檢測裝置進行厚度測量，并基于測量數(shù)據(jù)調(diào)整擠出機溫度、剪切速率或牽引速率。

9、以下是本發(fā)明對上述技術(shù)方案的進一步優(yōu)化：

10、所述流變數(shù)據(jù)包括粘度、剪切速率和溫度。

11、進一步優(yōu)化：步驟s1中，實時檢測熔體流變數(shù)據(jù)，并調(diào)整擠出溫度或剪切速率的步驟為：

12、采用熔體流變檢測裝置，實時測量熔體流動特性，

13、采集熔體的剪切速率和粘度，并結(jié)合溫度傳感器測得的溫度進行數(shù)據(jù)分析，計算熔體流動指數(shù)和一致性指數(shù)，表征流變特性：

14、，

15、其中，表示熔體粘度，表示一致性指數(shù)，衡量熔體材料的流動阻力，表示剪切速率，表示流動指數(shù)；

16、計算流變數(shù)據(jù)的偏差：

17、，

18、其中，表示設(shè)定的目標(biāo)粘度，表示粘度誤差；

19、若，提高擠出溫度以降低粘度，調(diào)整公式為：

20、，

21、若，降低擠出溫度或降低剪切速率，調(diào)整公式為：

22、，

23、其中，為調(diào)整后的溫度，為調(diào)整后的剪切速率，為溫度調(diào)整系數(shù)，為剪切速率調(diào)整系數(shù)，計算方式為：

24、，

25、其中，為允許的最大溫度，為允許的最小溫度，表示可接受的最大粘度，表示可接受的最小粘度，表示可接受的最大剪切速率，表示可接受的最小剪切速率。

26、進一步優(yōu)化：所述采用紅外檢測裝置和激光測厚裝置對熔體擠出后的初始薄膜厚度進行測量的步驟為：

27、采用紅外檢測裝置測量熔體溫度及熔體厚度，并記錄測量數(shù)據(jù)，

28、采用激光測厚裝置掃描擠出的初始薄膜，獲取橫向td和縱向md的厚度數(shù)據(jù)：

29、，

30、其中，為橫向位置和縱向位置處的厚度，為該位置的厚度偏差，和為二維平面上的測量點坐標(biāo)。

31、進一步優(yōu)化：基于所述流變數(shù)據(jù)和厚度檢測數(shù)據(jù)調(diào)整口模間隙的步驟為：

32、計算厚度誤差：

33、，

34、若，調(diào)整口模間隙，調(diào)整公式為：

35、，

36、其中，表示允許公差，為調(diào)整后的口模間隙，為間隙調(diào)整系數(shù)。

37、進一步優(yōu)化：所述基于對比結(jié)果調(diào)整風(fēng)環(huán)冷卻速率或牽引速率的步驟為：

38、采用紅外檢測裝置獲取膜泡表面溫度及其溫度分布數(shù)據(jù)，

39、采用激光測厚裝置獲取膜泡厚度，測量不同位置處的厚度：

40、，

41、其中，表示膜泡在位置處的厚度，為初始膜泡厚度，為該位置處的厚度偏差；

42、計算膜泡厚度誤差，公式為：

43、，

44、其中，為膜泡厚度誤差，為目標(biāo)厚度；

45、計算膜泡厚度變化速率：

46、，

47、其中，表示膜泡厚度變化速率，為厚度調(diào)節(jié)系數(shù)；

48、若，增加風(fēng)環(huán)冷卻速率，調(diào)整公式為：

49、，

50、若，降低風(fēng)環(huán)冷卻速率或增加牽引速率，調(diào)整公式為：

51、，

52、其中，為調(diào)整后的風(fēng)環(huán)冷卻速率，為調(diào)整后的牽引速率，為冷卻速率調(diào)整系數(shù)，為牽引速率調(diào)整系數(shù)。

53、進一步優(yōu)化：所述基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)cnn的厚度分布分析模型計算厚度分布數(shù)據(jù)的步驟為：

54、采用超聲波測厚裝置測量薄膜厚度：

55、，

56、其中，為位置處測得的薄膜厚度，為基準薄膜厚度，為該位置處的厚度偏差；

57、采用滑動窗口方法提取局部厚度數(shù)據(jù)：

58、，

59、其中，為第個局部厚度數(shù)據(jù)窗口，和為窗口尺寸，和為窗口起始位置；

60、采用三層卷積層cnn計算厚度特征映射：

61、，

62、，

63、，

64、其中，，，為cnn提取的逐層厚度特征，，，為cnn各層卷積核，，，為各層偏置，為激活函數(shù)；

65、采用全連接層計算最終厚度分布預(yù)測：

66、，

67、其中，為cnn預(yù)測的薄膜厚度分布，為全連接層權(quán)重矩陣，為全連接層偏置項。

68、進一步優(yōu)化：所述基于超聲波測厚裝置測得的薄膜厚度數(shù)據(jù)及cnn厚度分布分析模型的分析結(jié)果，調(diào)整牽引速率或風(fēng)環(huán)風(fēng)壓的步驟為：

69、結(jié)合超聲波測厚裝置測得的薄膜厚度和cnn預(yù)測厚度，計算厚度誤差：

70、，

71、其中，為厚度誤差，為位置處測得的薄膜厚度，為cnn預(yù)測的薄膜厚度分布；

72、計算局部平均厚度誤差：

73、，

74、其中，為窗口處的平均厚度誤差，為窗口內(nèi)的測量點數(shù)量；

75、計算調(diào)整后的牽引速率：

76、若，增加牽引速率，調(diào)整公式為：

77、，

78、若，降低牽引速率，調(diào)整公式為：

79、，

80、其中，為調(diào)整后的牽引速率，為牽引速率調(diào)整系數(shù)。

81、進一步優(yōu)化：所述調(diào)整牽引速率或風(fēng)環(huán)風(fēng)壓的步驟還包括：

82、計算調(diào)整后的風(fēng)環(huán)風(fēng)壓：

83、若，降低風(fēng)環(huán)風(fēng)壓，調(diào)整公式為：

84、，

85、若，增加風(fēng)環(huán)風(fēng)壓，調(diào)整公式為：

86、，

87、其中，為調(diào)整后的風(fēng)環(huán)風(fēng)壓，為風(fēng)環(huán)風(fēng)壓調(diào)整系數(shù)。

88、進一步優(yōu)化：所述利用光學(xué)測厚裝置和紅外檢測裝置進行厚度測量，并基于測量數(shù)據(jù)調(diào)整擠出機溫度、剪切速率或牽引速率的步驟為：

89、采用光學(xué)測厚裝置測量薄膜的最終厚度，并獲取薄膜厚度的均勻性數(shù)據(jù)；

90、采用紅外檢測裝置檢測薄膜的表面溫度分布，判斷是否存在溫度異常區(qū)域；

91、計算厚度數(shù)據(jù)的均勻性，若厚度偏差超過設(shè)定公差范圍，則進行調(diào)整；

92、結(jié)合紅外檢測裝置的數(shù)據(jù)，分析薄膜的溫度分布，判斷溫度與厚度之間的關(guān)聯(lián)性；

93、若薄膜整體厚度偏大或偏小，根據(jù)紅外檢測裝置的溫度數(shù)據(jù)調(diào)整擠出機溫度；

94、若薄膜在不同區(qū)域的厚度偏差較大，則調(diào)整剪切速率以優(yōu)化熔體流動；

95、若薄膜厚度在縱向方向存在系統(tǒng)性誤差，則調(diào)整牽引速率。

96、本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有如下有益效果：

97、1、本發(fā)明采用熔體流變檢測裝置實時檢測可降解塑料膜原料熔體狀態(tài)的粘度、剪切速率和溫度，并結(jié)合數(shù)學(xué)模型計算流動指數(shù)和粘度誤差，根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整擠出溫度或剪切速率，從熔體階段減少流變波動對最終產(chǎn)品厚度的影響；通過紅外檢測裝置測量熔體溫度及初始厚度，并結(jié)合激光測厚裝置獲取橫向td和縱向md的厚度數(shù)據(jù)，計算厚度偏差并調(diào)整口模間隙，穩(wěn)定初始薄膜厚度；通過紅外檢測裝置獲取膜泡溫度分布，結(jié)合激光測厚裝置測量膜泡厚度，并基于計算的厚度誤差調(diào)整風(fēng)環(huán)冷卻速率或牽引速率，維持膜泡形態(tài)和厚度的穩(wěn)定性。

98、2、本發(fā)明采用超聲波測厚裝置測量薄膜厚度，并利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)cnn提取厚度特征，預(yù)測厚度分布，并結(jié)合檢測數(shù)據(jù)調(diào)整牽引速率或風(fēng)環(huán)風(fēng)壓，改善產(chǎn)品厚度的均勻性；結(jié)合光學(xué)測厚裝置和紅外檢測裝置測量最終厚度，并基于測量數(shù)據(jù)調(diào)整擠出機溫度、剪切速率或牽引速率。

99、下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。