DE19847258B4 - Method and apparatus for condition detection of coating compositions in the electrostatic coating of objects - Google Patents

Method and apparatus for condition detection of coating compositions in the electrostatic coating of objects Download PDF

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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,...A method for condition detection of coating compositions in the electrostatic coating of objects, such as cold rolled strips, in which the coating agent applied in approximately uniform thickness and the order is made from a spray mist containing sprayed, with the temperature of the coating agent, the applied voltage and the volume flow rate Layer thickness is set, characterized by the following steps:
a) the spray particles contained in the spray are applied to a laser light source, excited for reflection and made visible as a reflection track;
b) the visible reflection track is imaged opto-electronically with a camera and recorded digitally;
c) the recording after step b) is subjected to a computer-aided image processing, which evaluates the recorded reflection trace for existence, distribution / homogeneity of the spray particles in the spray and the area according to step a) in a "line-shaped closed reflection track" or in a "line-shaped interrupted reflection track "classified
and
d) with the classification after step c) is a signal for the readjustment and / or change of the control variables temperature, ...

Figure 00000001
Figure 00000001

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.The The invention relates to a method for condition detection of coating compositions in the electrostatic coating of objects, such as cold-rolled bands in which the coating agent in approximately uniform layer thickness applied and the order made from a spray mist atomized spray contained is, with the temperature of the coating agent, the applied Voltage and the volume flow rate, the layer thickness is set.

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.The The invention further relates to a device for condition detection of coating agents in the electrostatic coating of objects with a spray system, electrostatically coating the coating agent from a spray on the article applies.

Stand der TechnikState of the art

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.It is known to provide cold-rolled sheets and strips with a thin layer of oil. The oil layer is usually applied by means of an electrostatic spraying system as it is for example in the US 5,441,204 A is described. The spray bar disclosed herein carries a plurality of juxtaposed nozzles which atomize the oil in a spray cone extending across the width of the belt.

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.The uniformity the order of the oil particles The moving band therefore depends decisively on their distribution and quantity in the spray cone. Inhomogeneities in the Distribution of oil particles to lead to different deposition rates on the substrate and thus too an uneven oil film. she have their cause frequently in the pollution of the spray nozzles, in Differences in the oil composition and the potential course.

Aufgabenstellungtask

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.at In this prior art, the object of the invention is to provide to provide a method and a device of the type mentioned, that the uniformity of the coating order increases and the maintenance and repair of the coating system improved.

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.These Task is by a method of the type mentioned with the characterizing features of claim 1 and by a device solved with the characterizing features of claim 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.advantageous Embodiments of the method and the device are the dependent claims.

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.The inventive method allows it, the existence, homogeneity and distribution of the spray particles in the spray as a measure of the operating condition of the spray system to determine. This happens because the contained in the spray spray particles be charged with a laser light source, excited for reflection and be made visible as a reflection trace. This visible Reflection track is opto-electronically imaged with a camera and digitally recorded. The digital recording becomes one computer-aided image processing subjecting the recorded reflection trace to existence, / Uniformity the spray particles in the spray evaluates and into a "line-shaped closed Reflection track "and in a "linear interrupted Reflection track "classified. With the classification, a signal for the readjustment and / or change the control variables temperature, Voltage and volumetric flow rate triggered.

Als Laserlichtquelle hat sich vorzugsweise ein Rotlicht-Laser als vorteilhaft erwiesen.When Laser light source is preferably a red light laser advantageous proved.

Der Sprühnebel wird in Richtung seiner größten Ausdehnung mit dem Laser beaufschlagt und die Reflexionsspur videobasiert aufgezeichnet.Of the spray will be in the direction of its greatest extent loaded with the laser and recorded the reflection track video-based.

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.The inventive device to carry out of the method has the advantage of a compact and robust construction at the same time easier handling. The spray are at least a laser light source for generating a spray passing through the Reflection track and at least one camera for detecting the reflection track assigned. The camera comes with an image processing unit for Evaluation and classification of the reflection track coupled, which with a signal generator for the change the control variables of the spray system communicates.

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.The preferably as a red light laser laser light source is running close the spraybar arranged so that the laser light beam under any Angle, preferably perpendicular, hits the spray.

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.When Particularly advantageous is a CCD camera has proven that in a level so to the spray is positioned so that the generated reflection trace in the spray of the camera is detectable.

Die Bildverarbeitungseinheit besteht aus einem Prozessor zur Verarbeitung der digital gespeicherten Daten der Reflexionsspur und einem Monitor zur Anzeige der Reflexionsspur und einer Ausgabeeinheit.The image processing unit consists of a processor for processing the digitally stored data of the reflection track and a monitor for displaying the reflection track and an output unit.

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.With all these characteristics is achieved that the. inventive solution the complex requirements of a uniform coating of objects, for example Sheets and / or ribbons better with high efficiency and consistency.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.Further Advantages and details will become apparent from the following description with reference to the attached Drawings.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The Invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a schematic representation of the device according to the invention,

2 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens und 2 a flow chart of the method according to the invention and

3 Beispiele einer Reflexionsspur des Laserstrahles im Sprühnebel. 3 Examples of a reflection track of the laser beam in the spray.

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. 1 schematically shows a band 1 , its top and bottom by an electrostatic spray system 2 to coat with oil. The spray bar 3 carries nozzles, not shown, the oil as a spray in the form of a wedge-shaped spray space 4 over the width B of the band. At one end face S of the spray space 4 there is a laser light source 5 of a red light laser, which is a laser beam 6 generated, which the filled with spray particles spray space 4 interspersed. The laser beam 6 enters the spray room vertically 4 and is aligned so that it is close to the nozzle approximately parallel to the top and / or bottom of the tape to be coated 1 extends from one end face to the other end face and is thus acted upon in the direction of its greatest extent with the laser. On its way through the oil mist, the laser beam hits 6 on spray particles that reflect the incident light. It is created in the spray room 4 a visible reflection track 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.The 3 shows a reflection track made visible in the oil mist 7 , This reflection trail 7 comes with a CCD camera 8th , which are approximately perpendicular to the wedge surface K of the spray space 4 is positioned, mapped and the image data is stored digitally. The recording of the reflection track is radio-based.

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.The stored data becomes as shown in the flowchart in 2 shown in an image processing unit 9 processed. The image processing unit 9 consists of a processor 10 that with the CCD camera 8th connected, and from a monitor 12 on which the reflection track 7 is also displayed analogously for the plant operator. The captured image of the visible reflection track 7 is examined to see whether the reflection track is closed in a line and has no interruptions. Occur interruptions in the reflection track 7 on, it means that in the laser light beam 6 interspersed spray room 4 Inhomogeneities in the distribution of Sprühteilchen are present. The detection software stored in the processor classifies the condition of the spray in the spray room 4 in a for the coating process "good" or "bad" state. In the event that the detection software from the interrupted course of the reflection track 7 Inhomogeneities in the spray determines, is a signal unit 11 which outputs a signal for the change of the controlled variables temperature, voltage and volumetric flow quantity to the system operator.

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of used reference numeral

11
Bandtape
22
Sprühsystemspray system
33
Sprühbalkenspray
44
Sprühnebelraumspray room
55
LaserlichtquelleLaser light source
66
LaserlichtstrahlLaser Beam
77
Reflexionsspurreflection track
88th
CCD-KameraCCD camera
99
BildverarbeitungseinheitImage processing unit
1010
Prozessorprocessor
1111
Signaleinheitsignal unit
1212
Monitormonitor
BB
Breite des Bandes width of the band
SS
Stirnseite von 4 Front side of 4
KK
Keilfläche von 4 Wedge surface of 4

Claims (11)

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.A method for condition detection of coating compositions in the electrostatic coating of objects, such as cold rolled strips, in which the coating agent applied in approximately uniform thickness and the order is made from a spray mist containing sprayed, with the temperature of the coating agent, the applied voltage and the volume flow rate Layer thickness is set, characterized by the following steps: a) the spray particles contained in the spray mist are applied to a laser light source, to Re flexion stimulated and made visible as a reflection trace; b) the visible reflection track is imaged opto-electronically with a camera and recorded digitally; c) the recording after step b) is subjected to a computer-aided image processing, which evaluates the recorded reflection trace for existence, distribution / homogeneity of the spray particles in the spray and the area according to step a) in a "line-shaped closed reflection track" or in a "line-shaped interrupted reflection track "classified and d) with the classification after step c), a signal for the readjustment and / or change of the control variables temperature, voltage and volumetric flow amount is triggered. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Laserlichtquelle vorzugsweise ein Rotlicht-Laser mit eingesetzt wird.Method according to claim 1, characterized in that in that a red-light laser is preferably used as the laser light source becomes. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühnebel in Richtung seiner größten Ausdehnung mit dem Laser beaufschlagt wird.Method according to Claims 1 and 2, characterized that the spray in the direction of its greatest extent is acted upon by the laser. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnung der Reflexionsspur videobasiert ist.Method according to claim 1, characterized in that that the recording of the reflection track is video-based. 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.Apparatus for condition detection of coating compositions in the electrostatic coating of objects for carrying out the method according to claim 1, comprising a spraying system which electrostatically applies the coating agent from a spray to the object, characterized in that the spray is provided with at least one laser light source ( 5 ) for producing a spray track passing through the spray mist ( 7 ) and at least one camera ( 8th ) for detecting the reflection track ( 7 ) assigned to the evaluation and classification of the reflection track with an image processing unit ( 9 ) coupled to a signaling unit ( 11 ) for changing the control variables of the spray system. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (5) vorzugsweise ein Rotlicht-Laser ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the laser light source ( 5 ) is preferably a red light laser. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (5) nahe des Sprühbalkens (3) so angeordnet ist, dass der Laserstrahl den Sprühnebel durchsetzt.Apparatus according to claim 5, characterized in that the laser light source ( 5 ) near the spray bar ( 3 ) is arranged so that the laser beam passes through the spray. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserlichtstrahl (5) unter einem beliebigen Winkel, vorzugsweise senkrecht, auf den Sprühnebel auftrifft.Apparatus according to claim 7, characterized in that the laser light beam ( 5 ) impinges on the spray at any angle, preferably perpendicular. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (8) eine CCD-Kamera ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the camera ( 8th ) is a CCD camera. 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.Device according to one or more of claims 5 to 8, characterized in that the camera ( 8th ) is positioned in a plane to the spray so that the generated reflection track ( 7 ) in the spray from the camera ( 8th ) is detectable. 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.Apparatus according to claim 5, characterized in that the image processing unit ( 9 ) from a processor ( 10 ) for processing the digitally stored data of the reflection track and a monitor ( 12 ) for displaying the reflection track and an output unit.
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