DE19847258B4

DE19847258B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Zustandserfassung von Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten von Gegenständen

Info

Publication number: DE19847258B4
Application number: DE19847258A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. Maresch
Original assignee: ThyssenKrupp Anlagenservice GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Anlagenservice GmbH
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2018-10-03
Also published as: DE19847258A1

Abstract

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, 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 mit einer Kamera opto-elektronisch abgebildet 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 eine „linienförmig geschlossene Reflexionsspur" oder in eine „linienförmig unterbrochene Reflexionsspur" klassifiziert
und
d) mit der Klassifizierung nach Schritt c) wird ein Signal für die Nachregelung und/oder Veränderung der Steuergrößen Temperatur,...

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.
Stand der Technik
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 A 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 ungleichmäßigen Ölfilm. Sie haben ihre Ursache häufig in der Verschmutzung der Sprühdüsen, in Unterschieden der Ölzusammensetzung und des Potentialverlaufs.
Aufgabenstellung
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. Dies geschieht dadurch, dass die im Sprühnebel enthaltenen Sprühteilchen mit einer Laserlichtquelle beaufschlagt werden, zur Reflexion angeregt und als Reflexionsspur sichtbar gemacht werden. Diese sichtbare Reflexionsspur wird mit einer Kamera opto-elektronisch abgebildet und digital aufgezeichnet. Die digitale Aufzeichnung wird einer rechnergestützten Bildverarbeitung unterworfen, die die aufgezeichnete Reflexionsspur nach Existenz, Verteilung/Homogenität der Sprühteilchen im Sprühnebel auswertet und in eine „linienförmig geschlossene Reflexionsspur" und in eine „linienförmig unterbrochene Reflexionsspur" klassifiziert. Mit der Klassifizierung wird ein Signal für die Nachregelung und/oder Veränderung der Steuergrößen Temperatur, Spannung und Volumenstrommenge ausgelöst.
Als Laserlichtquelle hat sich vorzugsweise ein Rotlicht-Laser als vorteilhaft erwiesen.
Der Sprühnebel wird in Richtung seiner größten Ausdehnung mit dem Laser beaufschlagt und die Reflexionsspur videobasiert aufgezeichnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat den Vorteil eines kompakten und robusten Aufbaus bei gleichzeitiger einfacherer Bedienbarkeit. Dem Sprühnebel sind mindestens eine Laserlichtquelle zur Erzeugung einer den Sprühnebel durchsetzenden Reflexionsspur und mindestens eine Kamera zur Erfassung der Reflexionsspur zugeordnet. Die Kamera ist mit einer Bildverarbeitungseinheit zur Auswertung und Klassifizierung der Reflexionsspur gekoppelt, welche mit einer Signalgebereinheit für die Änderung der Steuergrößen des Sprühsystems in Verbindung steht.
Die vorzugsweise als Rotlicht-Laser ausgeführte Laserlichtquelle ist nahe dem Sprühbalken so angeordnet, dass der Laserlichtstrahl unter einem beliebigen Winkel, vorzugsweise senkrecht, auf den Sprühnebel trifft.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine CCD-Kamera erwiesen, die in einer Ebene so zum Sprühnebel positioniert ist, dass die erzeugte Reflexionsspur im Sprühnebel von der Kamera erfassbar ist.
Die Bildverarbeitungseinheit besteht aus einem Prozessor zur Verarbeitung der digital gespeicherten Daten der Reflexionsspur und einem Monitor zur Anzeige der Reflexionsspur und einer Ausgabeeinheit.
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.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens und
3 Beispiele einer Reflexionsspur des Laserstrahles im Sprühnebel.
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 und somit in Richtung seiner größten Ausdehnung mit dem Laser beaufschlagt wird. 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 3 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 werden digital gespeichert. Die Aufzeichnung der Reflexionsspur ist vadiobasiert.
Die gespeicherten Daten werden wie aus dem Ablaufschema gemäß 2 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.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

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 4
K: Keilfläche von 4

Claims

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, 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 mit einer Kamera opto-elektronisch abgebildet 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 eine „linienförmig geschlossene Reflexionsspur" oder in eine „linienförmig unterbrochene Reflexionsspur" 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.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Laserlichtquelle vorzugsweise ein Rotlicht-Laser mit eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühnebel in Richtung seiner größten Ausdehnung mit dem Laser beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnung der Reflexionsspur videobasiert ist.
Vorrichtung zur Zustandserfassung 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.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (5) vorzugsweise ein Rotlicht-Laser ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (5) nahe des Sprühbalkens (3) so angeordnet ist, dass der Laserstrahl den Sprühnebel durchsetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserlichtstrahl (5) unter einem beliebigen Winkel, vorzugsweise senkrecht, auf den Sprühnebel auftrifft.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (8) eine CCD-Kamera ist.
Vorrichtung nach einen 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.
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.