Nghiên cứu về hiệu suất phát hiện quang học và ứng dụng của máy đo độ mờ đa tiêu chuẩn tương thích.

Tóm tắt

Độ mờ là một chỉ số quan trọng để đánh giá độ đồng nhất quang học của các vật liệu trong suốt và bán trong suốt. Là một thiết bị kiểm tra chuyên dụng, máy đo độ mờ được sử dụng rộng rãi trong kiểm soát chất lượng và nghiên cứu phát triển vật liệu của nhựa, màng, thủy tinh, màn hình hiển thị và các ngành công nghiệp khác. Máy đo độ mờ truyền thống thường có những nhược điểm như tiêu chuẩn hỗ trợ hạn chế, ít loại nguồn sáng, thời gian làm nóng trước lâu, tốc độ kiểm tra chậm và độ chính xác không đủ. LISUN Bài báo này lấy máy đo độ mờ/độ đục HM-120 làm đối tượng nghiên cứu, trình bày một cách hệ thống các hiệu năng cốt lõi của máy đo độ mờ này, bao gồm khả năng tương thích với nhiều tiêu chuẩn thử nghiệm của ASTM, ISO, JIS và các tiêu chuẩn quốc gia, khả năng đo đồng thời với ba nguồn sáng, phát hiện nhanh không cần gia nhiệt trước và khả năng đo lặp lại với độ chính xác cao. Bài báo so sánh sự khác biệt về thông số với các máy đo khác. HM-100 Bài viết này so sánh máy đo độ mờ cùng dòng với máy đo độ mờ HM-120, phân tích cấu trúc đường dẫn quang học, cấu hình phần cứng và các kịch bản ứng dụng thực tế trong công nghiệp. Kết quả thử nghiệm cho thấy máy đo độ mờ HM-120 không cần làm nóng trước và chỉ mất 1.5 giây cho một lần đo. Máy có thể xuất đồng thời dữ liệu độ mờ và độ truyền quang tổng thể dưới ba nguồn sáng chuẩn CIE-A, CIE-C và CIE-D65 với độ lặp lại ≤0.05%, đáp ứng yêu cầu phát hiện quang học toàn diện của các phòng thí nghiệm và xưởng sản xuất trong và ngoài nước, cung cấp giải pháp tích hợp cho việc phát hiện tiêu chuẩn hóa các vật liệu trong suốt.

Giới thiệu

Trong các ngành công nghiệp như chế biến nhựa, kính quang học, tấm màn hình tinh thể lỏng và bao bì thực phẩm & dược phẩm, độ mờ đục (HAZE) và độ truyền quang tổng thể (T) quyết định trực tiếp đến hình thức sản phẩm, hiệu ứng thị giác và hiệu suất sử dụng. Giá trị độ mờ đục càng cao, sự tán xạ ánh sáng bên trong vật liệu càng nghiêm trọng và độ rõ nét hình ảnh càng thấp; độ truyền quang cao thể hiện hiệu quả xuyên thấu ánh sáng tuyệt vời, và cả hai cùng nhau tạo thành các chỉ số quang học bắt buộc để kiểm tra vật liệu trong suốt tại nhà máy.

Trên toàn thế giới đã hình thành một bộ tiêu chuẩn có thẩm quyền về phát hiện độ mờ: tiêu chuẩn Mỹ ASTM D1003/D1044, tiêu chuẩn quốc tế ISO 13468/ISO14782, tiêu chuẩn Nhật Bản JIS K7105/K7361/K7136 và tiêu chuẩn Trung Quốc GB/T2410-2008. Các nhà sản xuất xuất nhập khẩu, các tổ chức kiểm định bên thứ ba và các phòng thí nghiệm nghiên cứu và phát triển vật liệu đều yêu cầu máy đo độ mờ phải tương thích với nhiều tiêu chuẩn cùng lúc để đáp ứng các yêu cầu kiểm định của khách hàng trong và ngoài nước.

Hầu hết các máy đo độ mờ cơ bản thông thường chỉ hỗ trợ tiêu chuẩn của một khu vực duy nhất và chỉ được trang bị 1-2 loại nguồn sáng chiếu. Chúng cần 5-10 phút làm nóng trước sau khi khởi động, và mỗi lần thử nghiệm mất 3-5 giây, dẫn đến hiệu quả thấp đối với số lượng mẫu lớn. Sai số lặp lại của một số thiết bị cấp thấp vượt quá 0.1%, không đáp ứng được yêu cầu kiểm tra độ chính xác cao của các tấm quang học cao cấp và kính quang học chính xác.

LISUN Máy đo độ mờ/độ đục HM-120 đã được tối ưu hóa và nâng cấp để giải quyết các vấn đề khó khăn trong ngành, tích hợp ba nguồn sáng tiêu chuẩn, đầy đủ các tiêu chuẩn kiểm tra trong và ngoài nước, đường dẫn quang không cần gia nhiệt trước, hai khẩu độ đo và hệ thống điều khiển cảm ứng thông minh Android. Máy đáp ứng cả nhu cầu kiểm tra độ chính xác cao trong phòng thí nghiệm và kiểm tra mẫu nhanh trên dây chuyền sản xuất. Bài báo này tiến hành phân tích toàn diện các thông số kỹ thuật, đặc điểm hoạt động và các kịch bản ứng dụng của máy.

Thông số kỹ thuật tổng thể và cấu hình phần cứng của máy đo độ mờ HM-120

So sánh các thông số đặc tả cốt lõi
So sánh thông số giữa máy đo độ mờ HM-120 và HM-100 Bảng 1 trình bày máy đo độ mờ cơ bản cùng dòng sản phẩm để minh họa trực quan những ưu điểm nâng cấp của HM-120.

Bảng 1 cho thấy máy đo độ mờ HM-120 vượt trội hơn hẳn so với các máy đo độ mờ cơ bản. HM-100 Máy đo độ mờ có sáu khía cạnh bao gồm nguồn sáng, khả năng tương thích tiêu chuẩn, khẩu độ đo, độ chính xác lặp lại, hệ điều hành và lưu trữ dữ liệu, biến nó thành một thiết bị kiểm tra tầm trung đến cao cấp, cân bằng giữa tính linh hoạt và độ chính xác cao.

Thiết kế đường dẫn quang học và hệ thống nguồn sáng

Máy đo độ mờ HM-120 sử dụng đường dẫn quang học truyền dẫn và chiếu sáng song song 0/D thông dụng trong ngành, kết hợp với một quả cầu tích hợp lớn Φ154mm, có thể thu thập hoàn toàn ánh sáng truyền trực tiếp và ánh sáng tán xạ sau khi đi qua mẫu, đáp ứng nghiêm ngặt các yêu cầu bắt buộc của từng tiêu chuẩn về cấu trúc hình học đường dẫn quang học.

Thiết bị được trang bị nguồn sáng LED toàn phổ 400~700nm bao phủ toàn bộ dải ánh sáng nhìn thấy mà không có sai lệch đo lường do thiếu phổ. Nó được tích hợp ba nguồn sáng chiếu sáng tiêu chuẩn quốc tế bao gồm CIE-A (nguồn sáng mô phỏng đèn sợi đốt), CIE-C (ánh sáng ban ngày trung bình) và CIE-D65 (ánh sáng ban ngày tiêu chuẩn), có thể chuyển đổi chỉ bằng một cú nhấp chuột để xuất ra đồng thời các giá trị độ mờ và độ truyền ánh sáng độc lập dưới ba nguồn sáng khác nhau.

Trong kiểm tra vật liệu xuất khẩu, khách hàng châu Âu và Mỹ thường sử dụng nguồn sáng D65 để đánh giá ngoại quan sản phẩm, trong khi các tiêu chuẩn quốc gia trong nước và tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản chủ yếu sử dụng nguồn sáng A và C. Máy đo độ mờ HM-120 có thể chuyển đổi nguồn sáng mà không cần thay thế phần cứng, tiết kiệm chi phí mua sắm nhiều thiết bị.

Phân tích các đặc tính chức năng cốt lõi của máy đo độ mờ HM-120

Tương thích với đầy đủ các tiêu chuẩn kiểm định trong và ngoài nước.
Máy đo độ mờ này có thể dễ dàng thực hiện phép đo độ mờ theo cả hệ thống ASTM và ISO, đáp ứng đầy đủ danh sách tiêu chuẩn: ASTM D1003/D1044, ISO 13468/ISO14782, JIS K7105, JIS K7361, JIS K7136, GB/T2410-08.

Logic thử nghiệm khác nhau giữa các tiêu chuẩn: ASTM D1003 áp dụng phương pháp không bù trừ với quy trình thử nghiệm đơn giản, phù hợp cho việc kiểm tra mẫu nhanh trên dây chuyền sản xuất; phương pháp bù trừ ISO 13468 bổ sung cấu trúc bù ánh sáng để bù đắp tổn thất phản xạ bề mặt của mẫu, mang lại độ chính xác dữ liệu cao hơn và áp dụng cho thử nghiệm của bên thứ ba và nghiên cứu phát triển vật liệu quang học cao cấp; GB/T2410-08 tương đương áp dụng phương pháp thử nghiệm hình cầu tích hợp tiêu chuẩn quốc tế, là tiêu chuẩn thử nghiệm bắt buộc đối với màng nhựa ở Trung Quốc.

Hầu hết các máy đo độ mờ chỉ tích hợp một tiêu chuẩn duy nhất, đòi hỏi phải thay thế thiết bị cho việc kiểm tra nộp hồ sơ doanh nghiệp và hoạt động xuất khẩu. Máy đo độ mờ HM-120 có thể hoàn thành toàn bộ các thử nghiệm theo tiêu chuẩn đầy đủ chỉ với một thiết bị duy nhất, giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư thiết bị phòng thí nghiệm.

 Không cần làm nóng trước & Xuất dữ liệu cực nhanh chỉ trong 1.5 giây giúp cải thiện đáng kể hiệu quả thử nghiệm.
Nguồn sáng LED bên trong và cảm biến quang điện của các máy đo độ mờ hình cầu tích hợp truyền thống có đặc tính trôi nhiệt, cần 5-10 phút làm nóng trước sau khi khởi động để ổn định đường dẫn quang, dẫn đến tốn nhiều thời gian khi thử nghiệm số lượng lớn mẫu. Máy đo độ mờ HM-120 tối ưu hóa mạch điều khiển nhiệt độ nguồn sáng và mô-đun thu tín hiệu, với đường dẫn quang được hiệu chuẩn hoàn toàn ở nhiệt độ không đổi trước khi giao hàng. Nó không cần làm nóng trước sau khi khởi động và có thể thực hiện phép đo ngay lập tức sau khi hiệu chuẩn khi bật nguồn, chỉ mất 1.5 giây để hoàn thành một thử nghiệm và đồng bộ xuất ra hai nhóm dữ liệu bao gồm độ mờ và độ truyền dẫn tổng cộng.

Lấy ví dụ việc kiểm tra mẫu hàng ngày trên 2,000 nhóm mẫu trên dây chuyền sản xuất phim, mỗi lần thử nghiệm với máy đo độ mờ truyền thống mất khoảng 10 giây, bao gồm cả thời gian chờ làm nóng trước, dẫn đến tổng thời gian thử nghiệm hàng ngày lên đến hơn 5.5 giờ; trong khi đó, mỗi nhóm chỉ mất 1.5 giây với máy đo độ mờ HM-120 mà không cần chờ làm nóng trước, và tổng thời gian thử nghiệm hàng ngày là dưới 50 phút, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả kiểm tra chất lượng trên dây chuyền sản xuất.

Hai lỗ đo và buồng chứa mẫu mở, phù hợp với nhiều loại mẫu vật.
Máy đo độ mờ HM-120 được trang bị hai khẩu độ đo 21mm và 7mm: khẩu độ lớn 21mm phù hợp với màng phim, kính phẳng và các tấm nhựa diện tích lớn để giảm sự dao động dữ liệu do sự không đồng nhất cục bộ; khẩu độ nhỏ 7mm được sử dụng cho các mẫu có kích thước nhỏ như ốp lưng điện thoại di động, thấu kính quang học và các bộ phận trong suốt nhỏ được đúc phun.

Thiết bị này sử dụng vùng đo mở không có buồng kín, không có bất kỳ hạn chế bắt buộc nào về chiều dài, chiều rộng và độ dày của mẫu. Nó hỗ trợ đặt mẫu màng mỏng theo chiều dọc và mẫu thủy tinh dày cũng như mẫu độ đục chất lỏng theo chiều ngang, thực hiện chức năng kép của máy đo độ mờ và máy đo độ đục cho cả vật liệu trong suốt rắn và thử nghiệm độ đục chất lỏng.

Độ chính xác đo lường cực cao và khả năng lặp lại ổn định.
Máy đo độ mờ HM-120 bao phủ toàn bộ dải đo từ 0~100%, với độ phân giải 0.01% cho cả độ mờ và độ truyền quang, và độ lặp lại phép đo ≤0.05%, giảm một nửa sai số so với các máy khác. HM-100 Máy đo độ mờ có độ lặp lại ≤0.1%.

Sai số lặp lại thấp là yếu tố then chốt đối với ngành công nghiệp màn hình cao cấp: phạm vi dao động cho phép của độ mờ đối với màng bảo vệ màn hình điện thoại di động và chất nền LCD chỉ là ±0.1%. Sai số lặp lại của các máy đo độ mờ thông thường sẽ bao gồm sự khác biệt thực tế giữa các lô vật liệu, trong khi máy đo độ mờ HM-120 có thể ghi nhận chính xác những thay đổi nhỏ về hiệu suất quang học để cung cấp dữ liệu đáng tin cậy hỗ trợ điều chỉnh công thức và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Điều khiển cảm ứng Android thông minh và quản lý dữ liệu toàn diện
Thiết bị được trang bị màn hình cảm ứng Android 7 inch với giao diện vận hành trực quan, hỗ trợ chuyển đổi nguồn sáng, chuyển đổi tiêu chuẩn, lưu trữ dữ liệu và truy vấn lịch sử ghi nhận. Khác với các máy đo độ mờ thông thường có dung lượng lưu trữ hạn chế, HM-120 hỗ trợ lưu trữ dữ liệu dung lượng lớn. Thiết bị được kết nối với máy tính qua giao diện USB để xuất tất cả dữ liệu thử nghiệm chỉ với một cú nhấp chuột và tự động tạo báo cáo thử nghiệm, đáp ứng các yêu cầu về truy xuất nguồn gốc dữ liệu phòng thí nghiệm và lưu trữ hồ sơ sản phẩm tại nhà máy.

Các kịch bản ứng dụng công nghiệp của máy đo độ mờ HM-120

Ngành công nghiệp chế biến nhựa và màng
Màng bao bì BOPP, màng quang học PET, tấm nhựa PC và các hộp đựng trong suốt được đúc phun đều cần kiểm tra độ mờ và độ truyền sáng. Màng bao bì thực phẩm yêu cầu độ truyền sáng cao và độ mờ thấp để đảm bảo hiệu quả trưng bày sản phẩm. Máy đo độ mờ HM-120 có thể nhanh chóng lấy mẫu và kiểm tra các chỉ số quang học của các lô màng và hoàn thành việc kiểm tra nhà máy theo tiêu chuẩn GB/T2410-08; màng dẫn sáng cấp quang học cần được kiểm tra theo tiêu chuẩn ISO và nguồn sáng D65, và thiết bị có thể chuyển đổi tiêu chuẩn chỉ bằng một cú nhấp chuột để đáp ứng các yêu cầu chứng nhận xuất khẩu của các nhà sản xuất màng cao cấp.

Ngành công nghiệp thủy tinh và linh kiện quang học
Kính chắn gió ô tô, kính cường lực kiến ​​trúc, thấu kính quang học và tấm ốp điện thoại di động đều có yêu cầu nghiêm ngặt về kiểm soát độ mờ, và độ mờ thấp đảm bảo tầm nhìn rõ ràng. Khẩu độ nhỏ 7mm của máy đo độ mờ HM-120 được sử dụng để kiểm tra các thấu kính thủy tinh nhỏ, và khẩu độ 21mm dành cho toàn bộ bề mặt kính phẳng, có thể đặt theo chiều dọc hoặc chiều ngang một cách tự do. Máy xuất ra dữ liệu độ truyền dẫn dưới ba nguồn sáng cùng lúc để đáp ứng các thông số kỹ thuật kiểm tra kép của tiêu chuẩn quốc gia cho ngành công nghiệp ô tô và tiêu chuẩn ASTM của Châu Âu và Mỹ.

Ngành công nghiệp màn hình
Hiện tượng mờ nhòe trên màn hình LCD, mô-đun đèn nền và màng bảo vệ quang học ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hiển thị màn hình, và ngành công nghiệp này thường yêu cầu sai số lặp lại thấp hơn 0.05%. Đường dẫn quang học độ chính xác cao và tính năng kiểm tra nhanh không cần gia nhiệt trước của máy đo độ mờ HM-120 thích hợp cho việc kiểm tra lấy mẫu liên tục trên dây chuyền sản xuất của các nhà máy sản xuất tấm nền, và dữ liệu từ nhiều nguồn sáng có thể được sử dụng để mô phỏng hiệu suất hiển thị hình ảnh của màn hình trong các môi trường chiếu sáng khác nhau như trong nhà và ngoài trời.

Kiểm tra độ đục của bao bì, thiết bị y tế và chất lỏng
Kiểm tra độ mờ của bao bì dược phẩm trong suốt, ống truyền dịch y tế và chai đựng hóa chất trong suốt là cần thiết để đánh giá độ sạch của vật liệu. Đồng thời, thiết bị này có thể được sử dụng như một máy đo độ đục để kiểm tra các mẫu chất lỏng trong suốt. Buồng mở có thể chứa các ống nghiệm chứa chất lỏng để thực hiện kiểm tra kép cho cả mẫu rắn và lỏng, đáp ứng nhu cầu kiểm tra trong phòng thí nghiệm của ngành công nghiệp hóa chất, chất lượng nước và thiết bị y tế.

Tóm tắt các ưu điểm của việc ứng dụng thiết bị

• Tuân thủ đầy đủ các tiêu chuẩn: Một máy đo độ mờ tương thích với tất cả các tiêu chuẩn kiểm tra độ mờ phổ biến của Hoa Kỳ, Châu Âu, Nhật Bản và Trung Quốc, đáp ứng nhu cầu chứng nhận đa dạng của các doanh nghiệp xuất nhập khẩu và các tổ chức kiểm định bên thứ ba;

• Đo đồng thời với ba nguồn sáng: Tự do chuyển đổi giữa ba nguồn sáng tiêu chuẩn CIE-A/C/D65, thu được ba nhóm dữ liệu quang học trong một lần đo để đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm của các khu vực khác nhau;

• Thử nghiệm hiệu quả không cần làm nóng trước: Không cần chờ làm nóng trước, cho ra kết quả độ mờ và độ truyền quang cực nhanh trong vòng 1.5 giây, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả thử nghiệm đối với số lượng lớn mẫu;

• Đo lường ổn định với độ chính xác cao: Độ lặp lại ≤0.05% và độ phân giải cao 0.01%, phù hợp cho nghiên cứu và phát triển chính xác cũng như kiểm soát chất lượng các vật liệu quang học cao cấp;

• Khả năng tương thích mẫu cao: Hai khe đo và buồng chứa mẫu mở không giới hạn, sử dụng được cả theo chiều dọc và chiều ngang cho cả mẫu rắn và lỏng;

• Quản lý dữ liệu thông minh: Thao tác cảm ứng trên Android, lưu trữ dữ liệu dung lượng lớn và xuất dữ liệu tiện lợi qua USB đáp ứng yêu cầu quản lý truy xuất nguồn gốc dữ liệu phòng thí nghiệm.

Kết luận

Máy đo độ mờ là thiết bị cốt lõi không thể thiếu để định lượng hiệu suất quang học của vật liệu trong suốt. Nhằm đáp ứng nhu cầu hiện tại của ngành công nghiệp về thử nghiệm đa tiêu chuẩn, độ chính xác cao và hiệu quả cao, LISUN Máy đo độ mờ/độ đục HM-120 đã được tối ưu hóa toàn diện, khắc phục những nhược điểm của các máy đo độ mờ truyền thống như chỉ có một nguồn sáng, hỗ trợ tiêu chuẩn hạn chế, thời gian làm nóng trước lâu và độ chính xác không đủ. Thiết bị có thể thực hiện đồng thời hai phương pháp kiểm tra độ mờ chính thống của ASTM và ISO, được trang bị ba nguồn sáng tiêu chuẩn CIE-A, CIE-C và CIE-D65, cho ra dữ liệu nhanh chóng trong vòng 1.5 giây mà không cần làm nóng trước với sai số lặp lại cực cao ≤0.05%. Kết hợp với cấu trúc đo mở hai khẩu độ, nó bao phủ toàn bộ các kịch bản kiểm tra bao gồm màng nhựa, kính quang học, tấm hiển thị, thiết bị y tế và độ đục của chất lỏng.

Trong bối cảnh sản xuất toàn cầu, một máy đo độ mờ tích hợp đáp ứng nhiều tiêu chuẩn kiểm định quốc gia có thể giúp giảm chi phí mua sắm thiết bị cho doanh nghiệp, rút ​​ngắn thời gian kiểm định và nâng cao độ tin cậy của dữ liệu kiểm định. Xem xét cả khâu nghiên cứu và phát triển chính xác trong phòng thí nghiệm lẫn việc kiểm tra mẫu theo lô trên dây chuyền sản xuất, máy đo độ mờ HM-120 là thiết bị được ưu tiên lựa chọn để phát hiện quang học các vật liệu trong suốt, cung cấp dữ liệu ổn định, chính xác và tiêu chuẩn hóa hỗ trợ tối ưu hóa công thức vật liệu, kiểm soát quy trình sản xuất và chứng nhận sản phẩm xuất nhập khẩu.