用于人造肠衣的挤出生产线的在线检查系统的制作方法

1.本实用新型在用于填充食物的人造肠衣的制造的领域内，并且描述了使用红外温度计在线检查肠衣表面以检测凝胶温度的系统。


背景技术：

2.目前，越来越多地使用到使用红外温度计的温度测量系统，因为这种温度测量系统允许对位于一定距离处的物体进行温度测量，而不会与物体产生接触。这些传感器利用所有材料都能够在红外范围内发射电磁波的特性来非接触式地测量温度，这种辐射与物体的温度完全相关。0.7μm与14μm之间的部分对于红外温度测量最重要，因为对于更高的波长，能量水平非常低，而不会被传感器捕获。如果已知由物体发射的红外能量的数量及其发射率，则可以确定物体的温度。
3.在用于填充食物的人造肠衣的制造期间，通过对天然来源的聚合物比如多糖和蛋白质等的塑性团块进行管状挤出，挤出的管的长路径穿过各种干的和湿的系统，在每个系统中，肠衣循环的温度对肠衣的正确固结至关重要，并且因此必须定期检查。出于说明的目的，我们将肠衣固结称为一组管状薄膜转化过程，该过程从肠衣的挤出开始，并成功到达缠绕站。在这整个期间，我们将肠衣称为本体或凝胶。
4.为了进行检查，在凝胶的温度不能低于或不能超过预定值、在几度公差范围内的情况下，选择那些最具代表性的点。检查是通过使用红外线温度计进行的，这种仪器也被称为高温计，其基于因本体的温度而在本体中产生的红外辐射的发射。
5.尽管在制造期间的预定时间段内进行，但检查通常是不连续地执行的，以便获得具有相似历史的值。然而，这是一项耗时的任务，并且受制于具有高人为因素的规律性因素。另外，检查点有时是无法接近的或对执行检查的操作员造成了严重的测量困难。这些因素使测量结果受到某些变化的影响，比如受到相对于被检查本体进行测量的距离、进行所述测量的室温、在每个点处进行检查的间隔等的影响。


技术实现要素：

6.对于上述所有情况，期望具有一种测量系统，该测量系统允许连续监测肠衣温度，而不限制进行测量的点或站点的数目，该测量系统也允许选择最佳点以便在热依赖性方面更好地控制关键阶段，并且从单个点进行集中监测，而无需招致不必要的时间浪费。
7.因此，本实用新型的本模型的目的是提供一种用于在肠衣的制造过程中连续检查肠衣温度的系统，该系统避免或最小化所述检查中的人为因素，从而提高测量精度，该系统允许在操作员无法接近的点进行检查，并且对质量和操作员的职业安全进行检查。
8.本实用新型的模型的另一主要目的是结合即使在不利的条件、比如具有极端温度的环境下也能够获得尽可能最准确的值的改进的测量系统。
9.本实用新型的模型的另一主要目的是设计一种用于在多个站点中测量肠衣的温度的连续且准确的系统，该系统可以从远程集中点进行监测，以便于肠衣固结过程的管理。
10.本实用新型提供了一种用于人造的肠衣挤出生产线的在线检查系统，其中，所述在线检查系统包括：至少一个温度检测器，所述温度检测器包括热电堆，所述热电堆包括至少一个热电偶和至少一个热敏电阻；电子器件，所述电子器件与所述温度检测器相关联并且意于将温度信号无线传输至处理器以收集和处理所述温度信号。
附图说明
11.为了帮助更好地理解本实用新型的特征并补充该说明书，附有作为说明书的一体部分的以下附图，附图的性质是说明性的而非限制性的：
12.图1是本实用新型的操作的图。
13.图2是适用于本实用新型的温度检测器的示例。
具体实施方式
14.热检测器由敏感元件组成，该敏感元件根据电磁辐射的吸收而变化，从而改变材料的特性并因此产生与入射到敏感元件上的辐射成比例的电信号。因此，热检测器也可以定义为一种将热能转换为电信号并且工作原理在于每一者都发出远红外(fir)热辐射的电子换能器。
15.本实用新型的肠衣热检查系统包括基于热电堆的一系列红外测温仪(参见图2)，其中，所述温度计从挤出时刻并且直到干燥器之后沿着肠衣传导而位于各个固定位置或测量站点中，所述站点例如位于生产线的最关键点处，从该最关键点处连续记录凝胶温度。从每个站点，温度计通过无线连接机制(例如，经由wi-fi技术)与中央系统通信，在该中央系统中信息被处理并且通过该中央系统可以实时控制和记录每个站点的温度。因此，这允许通过能够根据制造过程而变化的测量站点来进行自由选择，并且因此不需要在当前模型中的表示物。通过将热敏电阻器2与热电堆3结合在一起，温度检测器1还配备有针对室温的补偿系统，并且因此温度检测器1能够以更精确和现实的方式记录本体、在这种情况下是处于运动的肠衣的温度。该系统允许建立无限数目的检查点，每个检查点都会产生可以由中心站点或中心点进行监测的连续信号，并且通过控制软件进行处理、存储和推算成图形，通过该图形可以执行视觉控制。结合热敏电阻的基于热电堆的检测器提供了补偿室温的优势，并且因此改善了对待检查的本体进行的测量、在这种情况下是对肠衣凝胶的测量。
16.每个点的连续控制系统能够在预定时间内、在本体温度在公差值范围内偏离所述位置的指定温度时发出信号。
17.热电堆构造及操作
18.热电堆探测器由在输出端处串联相互连接的一组热电偶形成，其产生与接收到的辐射成正比的电压。热电偶是通过连结两种不同的金属而形成的，连结的金属会根据两种金属之间的温度差产生电压。热电偶中的每一者由具有相反极性的两种不同材料制成，并且不需要外部极化源。热电偶位于热绝缘的热区域和冷区域。冷接头放置在硅基板上以散热，该接头连接至已知的参照物。另一方面，在热区域中，存在吸收红外辐射的黑体，根据这种辐射而升高温度。通过这种方式，所产生的电压与热电偶中的温差成正比，该电压的变化幅度为数十或数百毫伏。
19.除了负责提供与入射辐射成正比的电压的热电偶之外，温度检测器还在壳体内部
结合了热敏电阻(参见图2)，以便补偿其所处于的室温。该热敏电阻为负温度系数(ntc)型热敏电阻，该ntc型热敏电阻由半导体材料的电阻组成并且其值随温度升高而减小。
20.根据斯特藩-玻尔兹曼定律，由热电堆产生的电压v
tp
与被测量的物体所处的绝对温度的四次方成正比，所以如果我们考虑环境反射的辐射和检测器本身的辐射，我们发现：
[0021]vtp
＝k(εt
4obj
(1-ε)t
4r
–
t
4d
)
[0022]
其中，k对应于装置的常数或灵敏度；参数ε表示测量材料的发射率，其中，(1-ε)为由于室温(tr)而在测量物体上产生的反射。
[0023]
发射率(ε)是物体发射或吸收能量的能力。发射率被定义为物体在一定温度下发射的能量与黑体在相同温度下发射的能量之间的关系。发射率的值根据材料而变化，并且介于0与1之间。
[0024]
假设装置将始终暴露在与被测量物体的室温相同的室温下，则简化先前的等式，从而获得物体温度的表达式如下：
[0025][0026]
其中，常数k取决于每个装置的灵敏度，因此装置必须根据参照传感器校准。
[0027]
室温tr从热敏电阻的电阻r
th
获得，该电阻的值随温度呈指数变化：
[0028]rth
＝r
oeβ(1/tr
–
1/to)
[0029]
其中，ro是参照温度to下热敏电阻的电阻值，该温度以开尔文表示，并且参数β是与制造热敏电阻的材料相关的常数，该参数β在2000k与6000k之间变化。这些参照参数由制造商提供，根据由先前的表达式获得室温作为热敏电阻在所述温度下提供的电阻值的函数
[0030]
tr＝[1/β
·
lnro/r
th
1/to]
[0031]
知道了热敏电阻和热电堆的响应，我们就可以知道被测量物体所处的温度。首先，我们必须知道我们的装置的灵敏度(k)，以及要测量的材料的发射率(ε)。有了这些数据，我们开始通过热敏电阻的电阻值获得室温值，随后获得热电堆提供的电压值，并且因此能够借助于等式[6]计算出物体的温度的补偿值。
[0032]
为了获得被测量物体的温度而执行的一系列步骤可以用图1中所示的流程图表示，在该步骤中，首先计算室温，以便通过其随后获得物体的补偿后的温度。
[0033]
根据所示的热电堆模型来开发和校准温度检测器，其中，该热电堆模型就像将在本实用新型的装置中使用的模型一样。
[0034]
在此模型中使用的远程温度检测器必须能够针对物体温度进行操作，其中，测量值介于例如0℃与60℃之间，其中，装置的室温必须在例如0℃至70℃的范围内。测量装置与物体之间的距离必须至少为15cm，测量物体的最小有效面积为10
×
10mm2。
[0035]
本实用新型的装置或温度计所需要的合适热电堆是来自制造商heimannsensor[hete]的hmsm21l3.0f5.5类型或型号的热电堆。该型号具有内置透镜，其允许我们缩小约34度的视角，并且具有波长介于8μm与20μm之间、并且焦距为3mm的滤光镜。
[0036]
该热电堆的室温范围在﹣20℃与120℃之间，测量温度限制在﹣40℃与120℃之间，范围涵盖了我们所需的工作范围。
[0037]
鉴于本说明书和附图，本领域技术人员将能够理解的是，本实用新型已经根据本
实用新型的一些优选实施方式进行了描述，但是在不超出本实用新型已经要求保护的本实用新型的目的的情况下，可以在所述优选实施方式中引入多种变型。