Sistema di misura per l'automazione del processo di stirosoffiatura

Definition and control of the parameters in the Inject Stretch Blow Moulding process for PET bottles is of paramount importance to assure the quality of the final product. An important indicator of the bottle quality is the wall thickness, main parameter for detecting defects like extra material rings or inconsistent thickness. Real time measurement of the thickness would allow identification of defects of the product or drift in the manufacturing process, providing a way to correct and restore the production quality. In this study we propose a non-contact method to measure and verify the wall thickness of PET bottles. Our method uses infrared radiation in a¬ region in which PET bottles are semi-transparent. The measurement of wall thickness by IR radiation is based on Lambert-Beer’s law, that links thickness of the bottle with the transmitted radiation. The first step of this work involves the evaluation of the material’s transmittance and the uncertainty of the method, that has been found to be about 6% of the nomi-nal thickness. Effects like reflection and refraction have been addressed. A prototype of the conceived measurement system has been made. A test cam-paign with different sample, geometries, optical and chemical proprieties has been performed. Results validated the proposed method, highlighting limitations and future improvements.

La definizione dei parametri del processo per la stirosoffiatura di bottiglie in PET, è essenziale per consentire il controllo e il miglioramento della qualità del prodotto di tale processo. Un parametro di elevata importanza, per la qualità del prodotto finito, è lo spes-sore della parete di bottiglia. Attraverso la conoscenza di questa grandezza è in-fatti possibile correggere eventuali errori di processo imputabili a parametri non ottimali. Lo spessore di parete risulta funzionale all’individuazione di macro difetti, come ad esempio anelli di sovramateriale o spessori diversi da quelli di progetto, i quali possono alterare sia la qualità della bottiglia sia le caratteristiche funzionali della stessa. Il controllo in linea richiederebbe tempi di misura ridotti e la possibilità di com-pleta automazione, si è scelto quindi di sviluppare un metodo di misura senza contatto per la verifica dello spessore delle bottiglie in PET. Questo metodo si avvale della radiazione infrarossa, per la quale il materiale risulta semitrasparente. La misura dello spessore, si basa sulla legge di Lambert-Beer la quale correla lo spessore della bottiglia con la trasmissibilità. La relazione include una costante d’attenuazione caratteristica del materiale che deve essere misurata durante una preliminare fase di taratura. In una prima fase del lavoro è stata valutata la trasmittanza del PET e l’incertezza sulla misura dello spessore, la quale si assesta a valori massimi di cir-ca il 6%. Inoltre, si sono valutati analiticamente i coefficienti di correzione da applicare per i fenomeni di rifrazione e riflessione che intervengono in modo più rilevante in caso di curvatura della superficie oggetto di misura. La seconda fase di questo studio ha visto la realizzazione di un prototipo del si-stema di misura, il quale ha consentito la validazione del metodo di misura pro-posto, con una serie di prove su diversi campioni aventi differenti caratteristiche geometriche, ottiche e chimiche.