DE19847258A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zustandserfassung von Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten von Gegenständen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Zustandserfassung von Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten von GegenständenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zustandserfassung von Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten von Gegenständen, beispielsweise kaltgewalzte Bänder und/oder Bleche. Das Beschichtungsmittel wird in annähernd gleichmäßiger Schichtdicke aufgetragen und der Auftrag aus einem verdüste Sprühteilchen enthaltenen Sprühnebel vorgenommen. Die im Sprühnebel enthaltenen Sprühteilchen werden mit einer Laserlichtquelle beaufschlagt, zur Reflexion gebracht und als Reflexionsspur sichtbar gemacht. Die Reflexionsspur wird opto-elektronisch überwacht und digital aufgezeichnet. Mit einer rechnergestützten Bildverarbeitung des aufgezeichneten Bildes erfolgt eine Klassifizierung des Sprühnebels in einen für die Gleichmäßigkeit der Beschichtung "guten" oder "schlechten" Zustand, der ein Signal für die Nachregelung und/oder Veränderung der Steuergrößen des Beschichtungsprozesses auslöst. Dem Sprühnebel ist mindestens eine Laserlichtquelle und eine Kamera zugeordnet, die mit einer Bildverarbeitungseinheit gekoppelt ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandserfassung
von Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten
von Gegenständen, beispielsweise kaltgewalzter Bänder, bei
dem das Beschichtungsmittel in annähernd gleichmäßiger
Schichtdicke aufgetragen und der Auftrag aus einem verdüste
Sprühteilchen enthaltenen Sprühnebel vorgenommenen wird,
wobei mit der Temperatur des Beschichtungsmittels, der
angelegten Spannung und der Volumenstrommenge die
Schichtdicke eingestellt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur
Zustandserfassung von Beschichtungsmitteln beim
elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit einem
Sprühsystem, das das Beschichtungsmittel aus einem Sprühnebel
auf den Gegenstand elektrostatisch aufbringt.
Es ist bekannt, kaltgewalzte Bleche und Bänder mit einer
dünnen Ölschicht zu versehen. Die Ölschicht wird
üblicherweise mittels eines elektrostatischen Sprühsystems
aufgebracht wie es beispielsweise in der US 5 441 204
beschrieben ist. Der hierin offenbarte Sprühbalken trägt
mehrere nebeneinander liegende Düsen, die das Öl in einem
über die Breite des Bandes sich erstreckenden Sprühkegel
vernebeln.
Die Gleichmäßigkeit des Auftrages der Ölteilchen auf das sich
vorbeibewegende Band hängt somit entscheidend von deren
Verteilung und Menge im Sprühkegel ab. Inhomogenitäten in der
Verteilung der Ölteilchen führen zu unterschiedlichen
Abscheideraten auf dem Substrat und damit zu einem
ungleichmäßigem Ölfilm. Sie haben ihre Ursache häufig in der
Verschmutzung der Sprühdüsen, in Unterschieden der
Ölzusammensetzung und des Potentialverlaufs.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art bereitzustellen, daß die Gleichmäßigkeit des
Beschichtungsauftrages erhöht und die Wartungs- und
Instandhaltung der Beschichtungsanlage verbessert.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten
Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1
und durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 5 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der
Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Existenz,
Homogenität und Verteilung der Sprühteilchen im Sprühnebel
als ein Maß für den Betriebszustand des Sprühsystems zu
bestimmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens hat den Vorteil eines kompakten und robusten
Aufbaus bei gleichzeitiger einfacherer Bedienbarkeit.
Mit all diesen Merkmalen wird erreicht, daß die
erfindungsgemäße Lösung den komplexen Anforderungen einer
gleichmäßigen Beschichtung von Gegenständen, beispielsweise
Blechen und/oder Bänder mit hoher Effizienz und Konstanz
besser gerecht wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen
Verfahrens und
Fig. 3 Beispiele einer Reflexionsspur des
Laserstrahles im Sprühnebel.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Band 1, dessen Ober- und
Unterseite durch ein elektrostatisches Sprühsystem 2 mit Öl
zu beschichten ist. Der Sprühbalken 3 trägt nicht
dargestellte Düsen, die das Öl als Sprühnebel in Form eines
keilförmig ausgebildeten Sprühnebelraumes 4 über die Breite B
des Bandes zerstäuben. An einer Stirnseite S des
Sprühnebelraumes 4 befindet sich eine Laserlichtquelle 5
eines Rotlicht-Lasers, die einen Laserstrahl 6 erzeugt,
welcher den mit Sprühteilchen gefüllten Sprühnebelraum 4
durchsetzt. Der Laserstrahl 6 tritt senkrecht in den
Sprühnebelraum 4 ein und ist so ausgerichtet, daß er nahe der
Düsen etwa parallel zur Ober- und/oder Unterseite des zu
beschichtenden Bandes 1 von einer Stirnseite zur anderen
Stirnseite verläuft. Bei seinem Weg durch den Ölnebel trifft
der Laserstrahl 6 auf Sprühteilchen, die das auftreffende
Licht reflektieren. Es entsteht im Sprühnebelraum 4 eine
sichtbare Reflexionsspur 7.
Die Fig. 2 zeigt eine derartig im Ölnebel sichtbar gemachte
Reflexionsspur 7. Diese Reflexionsspur 7 wird mit einer CCD-
Kamera 8, die etwa senkrecht zur Keilfläche K des
Sprühnebelraumes 4 positioniert ist, abgebildet und die
Bilddaten digital gespeichert.
Die gespeicherten Daten werden wie aus dem Ablaufschema gemäß
Fig. 3 dargestellt in einer Bildverarbeitungseinheit 9
verarbeitet. Die Bildverarbeitungseinheit 9 besteht aus
einem Prozessor 10, der mit der CCD-Kamera 8 verbunden ist,
und aus einem Monitor 12, auf dem die Reflexionsspur 7
zugleich analog für den Anlagenbediener angezeigt wird.
Das erfaßte Bild der sichtbaren Reflexionsspur 7 wird
dahingehend untersucht, ob die Reflexionsspur linienförmig
geschlossen ist und keine Unterbrechungen aufweist. Treten
Unterbrechungen in der Reflexionsspur 7 auf, bedeutet dies,
daß in dem vom Laserlichtstrahl 6 durchsetzten Sprühnebelraum
4 Inhomogenitäten in der Verteilung der Sprühteilchen
vorhanden sind.
Die im Prozessor gespeicherte Erkennungssoftware
klassifiziert den Zustand des Sprühnebels im Sprühnebelraum 4
in einen für den Beschichtungsprozeß "guten" oder
"schlechten" Zustand. Für den Fall, daß die
Erkennungssoftware aus dem unterbrochenen Verlauf der
Reflexionsspur 7 Inhomogenitäten im Sprühnebel feststellt, wird
eine Signaleinheit 11 angesteuert, die ein Signal für die
Änderung der Regelgrößen Temperatur, Spannung und
Volumenstrommenge an den Anlagenfahrer ausgibt.
1
Band
2
Sprühsystem
3
Sprühbalken
4
Sprühnebelraum
5
Laserlichtquelle
6
Laserlichtstrahl
7
Reflexionsspur
8
CCd-Kamera
9
Bildverarbeitungseinheit
10
Prozessor
11
Signaleinheit
12
Monitor
B Breite des Bandes
S Stirnseite von
B Breite des Bandes
S Stirnseite von
4
K Keilfläche von
4
Claims (11)
1. Verfahren zur Zustandserfassung von
Beschichtungsmitteln beim eletrostatischen Beschichten von
Gegenständen, beispielsweise kaltgewalzter Bänder, bei dem
das Beschichtungsmittel in annähernd gleichmäßiger
Schichtdicke aufgetragen und der Auftrag aus einem verdüste
Sprühteilchen enthaltenen Sprühnebel vorgenommenen wird,
wobei mit der Temperatur des Beschichtungsmittels, der
angelegten Spannung und der Volumenstrommenge die
Schichtdicke eingestellt wird,
gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
- a) die im Sprühnebel enthaltenen Sprühteilchen werden mit einer Laserlichtquelle beaufschlagt, zur Reflexion angeregt und als Reflexionsspur sichtbar gemacht;
- b) die sichtbare Reflexionsspur wird opto-elektronisch überwacht und digital aufgezeichnet;
- c) die Aufzeichnung nach Schritt b) wird einer rechnergestützten Bildverarbeitung unterworfen, die die aufgezeichnete Reflexionsspur nach Existenz, Verteilung/Homogenität der Sprühteilchen im Sprühnebel auswertet und der Bereich gemäß Schritt a) in "gut" oder "schlecht" klassifiziert und
- d) mit der Klassifizierung nach Schritt c) wird ein Signal für die Nachregelung und/oder Veränderung der Steuergrößen Temperatur, Spannung und Volumenstrommenge ausgelöst.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als
Laserlichtquelle vorzugsweise ein Rotlicht-Laser mit
eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Sprühnebel in Richtung seiner größten Ausdehnung mit dem
Laser beaufschlagt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufzeichnung der Reflexionsspur videobasiert ist.
5. Vorrichtung zur Zustandserfasssung von
Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten von
Gegenständen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
mit einem Sprühsystem, das das Beschichtungsmittel aus einem
Sprühnebel auf den Gegenstand elektrostatisch aufbringt,
dadurch gekennzeichnet, daß dem
Sprühnebel mindestens eine Laserlichtquelle (5) zur Erzeugung
einer den Sprühnebel durchsetzenden Reflexionsspur (7) und
mindestens eine Kamera (8) zur Erfassung der Reflexionsspur
(7) zugeordnet ist, die zur Auswertung und Klassifizierung
der Reflexionsspur mit einer Bildverarbeitungseinheit (9)
gekoppelt ist, welche mit einer Signalgebereinheit (11) für
die Änderung der Steuergrößen des Sprühsystems in Verbindung
steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserlichtquelle (5) vorzugsweise ein Rotlicht-Laser ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserlichtquelle (5) nahe des Sprühbalkens (3) so angeordnet
ist, daß der Laserstrahl den Sprühnebel durchsetzt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Laserlichtstrahl (5) unter einem beliebigen Winkel,
vorzugsweise senkrecht, auf den Sprühnebel auftrifft.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera
(8) eine CCD-Kamera ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kamera (8) in einer Ebene so zum Sprühnebel positioniert
ist, daß die erzeugte Reflexionsspur (7) im Sprühnebel von
der Kamera (8) erfaßbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Bildverarbeitungseinheit (9) aus einem Prozessor (10) zur
Verarbeitung der digital gespeicherten Daten der
Reflexionsspur und einem Monitor (12) zur Anzeige der
Reflexionsspur und einer Ausgabeeinheit besteht.
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