NL1010613C2 - Werkwijze voor het karakteriseren van een dunne besmetting op een oppervlak en inrichting ten gebruike daarbij. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR HET KARAKTERISEREN VAN EEN DUNNE BESMETTING OP EEN OPPERVLAK EN INRICHTING TEN GEBRUIKE DAARBIJ

5 De uitvinding heeft allereerst betrekking op een werkwijze voor het karakteriseren van een dunne besmetting op een glad reflecterend oppervlak. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het gebruik bij deze werkwijze.

Onder een besmetting wordt in dit verband verstaan een zeer dunne laag van een materiaal dat vreemd is aan het betreffende oppervlak. Veelal is een dergelijke 10 besmetting visueel waarneembaar als een vlek. Soms kan hij ook waargenomen worden indien men met een doek of een stuk papier, al of niet voorzien van een oplosmiddel, over het oppervlak strijkt, waarbij dan de doek of het papier bevuilt blijkt te zijn.

Hoewel de uitvinding daartoe niet beperkt is, komt een dergelijke besmetting 15 bijvoorbeeld voor op vertind staalblik. Daar kan bijvoorbeeld een besmetting bestaan uit fijne stofdeeltjes. Zulke fijne stofdeeltjes hebben veelal afmetingen van bijvoorbeeld 0,1 pm tot 0,3 - 0,5 pm. In uitzonderlijke gevallen worden nog grotere deeltjes waargenomen. Chemisch worden in deeltjes wel de elementen Cl, O, Fe en Zn aangetroffen, hoewel ook deeltjes worden gevonden waarin de elementen Sn, C 20 en Cr voorkomen. Bij vertind staalblik wordt de aanwezigheid van deze stofdeeltjes als een ongewenste besmetting ervaren, speciaal indien ze in sterke mate voorkomen. Het stof kan zich verzamelen op verwerkingsinstallaties voor het vertinde blik bij de leverancier van dit vertinde blik maar ook bij die van de afnemers.

Veelal is het een punt van discussie tussen leveranciers en afnemers van 25 vertind blik of de mate van de besmetting aanleiding kan geven tot technische klachten. Om deze en andere redenen is het van belang om dan de mate van de besmetting op een objectieve wijze te kunnen karakteriseren.

Hoewel hierboven ter illustratie is gesproken over de besmetting van vertind blik, kunnen soortgelijke problemen zich ook voordoen bij andere producten met een 30 reflecterend oppervlak, welke producten zowel een metallische als een niet-metallische basis kunnen hebben.

1010613 -2-

De uitvinding verschaft nu een nieuwe werkwijze waarmee het mogelijk is gebleken om dergelijke besmettingen op een duidelijke, reproduceerbare en eenduidige wijze te karakteriseren.

De uitvinding bestaat nu daarin dat een meetplaats op het besmette oppervlak 5 achtereenvolgens onder althans één hoek met de normaal op het oppervlak wordt belicht, waarbij telkens de reflectie door het oppervlak onder althans één hoek met de normaal op het oppervlak en in het vlak door deze normaal en de lichtstraal wordt gedetecteerd, en waarbij het (de) verkregen meetresultaat(en) wordt(en) gebruikt voor het verkrijgen van een voor de besmetting typerende informatie welke zich 10 leent voor de karakterisering van de besmetting.

De verkregen meetresultaten worden als regel meer representatief indien verder de belichting van dezelfde meetplaats vanuit verschillende richtingen ten opzichte van de langsrichting van het oppervlak geschiedt. Daarbij wordt bij voorkeur de meetplaats achtereenvolgens onder verschillende hoeken en vanuit verschillende 15 richtingen belicht, waarbij telkens de reflectie onder een vaste hoek met de normaal op het oppervlak wordt gedetecteerd en waarbij de verkregen meetresultaten via een algoritme worden verwerkt tot de voor de besmetting typerende informatie.

In beginsel kan de belichting op diverse wijzen worden uitgevoerd. Gebleken is echter dat het de voorkeur verdient om een lichtbron(nen) te gebruiken waarbij de 20 golflengte van het licht gelijk is of kleiner is dan van zichtbaar licht. Daarmee wordt het benodigde oplossende vermogen van het systeem, om de deeltjes van gebruikelijke besmetting van vertind staalblik te kunnen detecteren, dan voldoende groot. De beste resultaten worden daarbij verkregen door als lichtbron(nen) een laserstraler te gebruiken.

25 Goede resultaten worden verkregen indien de karakterisering van de besmetting wordt verkregen door vergelijking van de typerende infonnatie met een catalogus van soortgelijke typerende informaties gemeten aan een aantal bekende besmettingen. Een dergelijke catalogus kan uiteraard op papier zijn gesteld, doch kan ook in de vorm van door een computer leesbare software zijn gesteld. In dat laatste 30 geval ligt het dan uiteraard voor de hand dat het algoritme voor het berekenen van de typerende informatie ter karakterisering van de besmetting ook via een 1010613 -3- computerprogramma wordt uitgevoerd, en daarbij wordt gecombineerd met het vergelijken van deze typerende informatie met de catalogus.

De catalogus zelf kan zijn opgebouwd door een aantal typische bekende besmettingen langs fysisch-chemische weg te bestuderen en te karakteriseren, 5 waarbij bijvoorbeeld de hoeveelheid en de samenstelling van de besmettende bestanddelen worden vastgesteld en de mate waarin deze besmetting direct visueel maar ook bij verdere verwerking tot problemen leidt.

Zoals hierboven reeds is opgemerkt is de nieuwe werkwijze volgens de uitvinding in principe toepasbaar op besmettingen van zeer gevarieerde 10 oppervlakken, welke zowel van metallische als van niet-metallische aard kunnen zijn. Gebleken is echter dat in het bijzonder de nieuwe werkwijze met succes kan worden toegepast op het karakteriseren van een besmetting op vertind staalblik.

In de praktijk blijkt dat bij de productie van producten met een glad en egaal oppervlak de reflecterende eigenschappen van het schone oppervlak verschillen 15 kunnen tonen. Tevens is gebleken dat bij de meting van de reflectie volgens de nieuwe werkwijze ook een bijdrage wordt gegeven door de reflectie door het oppervlak zelf, los van de besmetting daarop. Teneinde daarom de besmetting zelf beter te kunnen karakteriseren heeft een uitvoeringsvorm van de nieuwe werkwijze de voorkeur waarbij, alvorens de meetresultaten van de besmetting worden verwerkt, 20 eerst het oppervlak ter plaatse van de meetplaats wordt gereinigd van de besmetting, waarna dezelfde serie bepalingen weer wordt uitgevoerd op de gereinigde meetplaats, waarna de meetresultaten van de besmette meetplaats en die van de gereinigde meetplaats gezamenlijk worden verwerkt tot de typerende informatie.

Het zal duidelijk zijn dat de verkregen typerende informatie afhankelijk is van 25 het aantal metingen dat wordt uitgevoerd, en de wijze waarop deze worden uitgevoerd. In het algemeen kan gesteld worden dat bij een groter aantal metingen, verricht bij bestralingen onder verschillende hoeken en uit verschillende richtingen, een nauwkeuriger resultaat kan worden verkregen. Wel is daarbij een vereiste dat de catalogus moet zijn gevormd met exact dezelfde meetmethodiek. Het is echter ook 30 van belang om de meting eenvoudig en snel te kunnen uitvoeren en met eenvoudige en goedkope apparatuur.

1010613 -4 -

Reeds op basis van een enkele meting is bruikbare informatie voor het karakteriseren van de besmetting verkrijgbaar. Bij meer metingen onder verschillende hoeken en uit verschillende richtingen kan een verfijning van het meetresultaat worden verkregen.

5 Gebleken is nu dat volgens de uitvinding in het bijzonder goede en representatieve resultaten kunnen worden verkregen indien tenminste zes metingen worden verricht door onder verschillende hoeken te belichten in een zelfde vlak door de normaal op het oppervlak en de laserstralen en dat vervolgens zes metingen onder dezelfde hoeken worden verricht in een vlak dwars op het eerste vlak. Meer in het 10 bijzonder heeft het daarbij de voorkeur indien de hoeken van de laserstralen met de normaal met gelijke intervallen verlopen tussen in totaal 0° en 60° en dat de detectie geschiedt onder een hoek van 30° met de normaal.

Opgemerkt wordt dat de uitvinding zich niet beperkt tot deze beschreven uitvoeringsvorm van de werkwijze, maar dat ook andere uitvoeringen denkbaar zijn 15 welke tot goede resultaten kunnen leiden en welke tevens tot deze uitvinding dienen te worden geacht te behoren.

Behalve op de nieuwe werkwijze heeft de uitvinding ook betrekking op een inrichting voor het gebruik bij de nieuwe werkwijze. Een dergelijke inrichting is er dan door gekenmerkt, dat hij een boogvormig gestel, bij voorkeur een halve 20 cirkelboog, omvat welke met steunvlakken op een egaal oppervlak kan geplaatst worden, aan welk gestel meerdere lichtbronnen, bij voorkeur laserstralers en een detector zijn verbonden, welke gericht zijn naar het middelpunt van de cirkelboog.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van deze inrichting zijn tenminste zes laserstralers op onderling gelijke afstanden geplaatst, waarbij de uiterste laserstralers 25 onder een hoek met het oppervlak zijn geplaatst van tussen 0° en 20°, respectievelijk tussen 60° en 85°.

Zoals in het bovenstaande reeds is toegelicht, verdient het niet slechts aanbeveling om de laserstralers onder verschillende hoeken naar de meetplaats te richten, maar ook uit verschillende richtingen. Daarom zijn bij een verder 30 uitvoeringsvorm van de inrichting twee identieke cirkelbogen voorzien, welke dwars op elkaar staan en hun middelpunt gemeen hebben.

1010613 -5-

De van de detector afkomstige meetsignalen kunnen afzonderlijk worden genoteerd en handmatig worden verwerkt, teneinde vervolgens met meetresultaten volgens een catalogus te worden vergeleken. Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting omvat hij tevens een relais-module waarmee de laserstralers na elkaar 5 bekrachtigd kunnen worden, een radiometer voor het omzetten van een signaal van de detector in een digitaal signaal hetwelk aan een computer kan worden gevoed en een computer welke voorzien is van een algoritme-programma hetwelk de gedetecteerde reflectiesignalen afkomstig van de opeenvolgende bekrachtigde laserstralers kan omzetten in een voor een besmetting van het gemeten oppervlak 10 karakteristieke typerende informatie. Zoals reeds is opgemerkt kan de catalogus van “standaard-besmettingen” ook als software in dezelfde computer zijn opgeslagen, waarbij direct een karakterisering van de gemeten besmetting aan de hand van deze catalogus plaatsvindt.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van vier figuren.

15 Fig. 1 toont in perspectief en schematisch een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont de inrichting volgens Fig. 1 opgenomen in een meetschakeling.

Fig. 3 en 4 tonen een iets gewijzigde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens Fig. 1.

20 In Fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 een draagframe aangegeven, hetwelk aan een zijde is voorzien van een steun 2. Met behulp van deze steun 2 kan het draagframe 1 doormiddel van een driepuntsoplegging stabiel op een te onderzoeken oppervlak worden geplaatst.

Een zestal laserstralers 3 - 8 is in het draagframe gemonteerd op onderling 25 gelijke afstanden, waarbij deze laserstralers allen naar het middelpunt van de door draagframe 1 gevormde halve cirkelboog zijn gericht. Op enige afstand van de laserstralers is een detector 9 aan het draagframe 1 gemonteerd, welke tevens naar dezelfde meetplaats is gericht. Met een pijl is aangegeven hoe een laserstraal vanuit bijvoorbeeld laserstraler 6 naar de meetplaats wordt gestraald, en hoe de reflectie 30 daarvan door de detector 9 wordt opgenomen. Het zal duidelijk zijn dat de reflectie van de laserstralen een zekere verstrooiing heeft, waardoor het belichten van de meetplaats door laserstralers onder een verschillende hoek en bij het detecteren van 1010613 -6- een reflectie door detector 9 vanuit een vaste plaats tot een verschillend meetsignaal leidt. Gebleken is dat deze verschillen mee kunnen helpen de aard van de besmetting te karakteriseren.

Nadat signalen afkomstig van elk der laserstralers 3-8 zijn gedetecteerd, kan 5 draagframe 1 over 90° gedraaid worden ten opzichte van dezelfde meetplaats. Een gelijke serie metingen kan dan weer worden uitgevoerd. Zo nodig kan vervolgens de meetplaats worden gereinigd van de besmetting, waarna dezelfde serie metingen in twee standen van het draagframe 1 weer kunnen worden uitgevoerd als referentiemetingen.

10 Indien gewenst, kan men het aantal handelingen verminderen door de inrichting uit te voeren met twee identieke cirkelbogen als draagframe 1, welke dwars op elkaar staan en hun middelpunt gemeen hebben (niet afgebeeld). Daarmee kunnen de eerste en de tweede beschreven series metingen aaneensluitend worden uitgevoerd zonder dat de inrichting behoeft te worden verplaatst.

15 In Fig. 2 is een principeschakeling schematisch aangegeven, waarin het draagframe 1 is opgenomen. Aan dit draagframe 1 zijn verder slechts één van de laserstralers 3 en de detector 9 ter illustratie afgebeeld.

Ten einde de laserstralers 3 - 8 achtereenvolgens kortstondig te kunnen bekrachtigen is een relais-module 10 opgenomen met een voeding 11. Dergelijke 20 relais-modules zijn van algemene bekendheid, en behoeven daarom hier niet nader te worden toegelicht. Het signaal afkomstig van de detector 9 wordt toegevoerd aan een radiometer 12 hetgeen zelf weer langs leiding 13 een chop-signaal afgeeft naar de laserstraler 3. Dankzij de bekende techniek van gechopte signalen en een aangepaste versterking kan een betere signaal/ruis-verhouding worden verkregen. Daardoor kan 25 ook bij aanwezigheid van parasitair licht gemeten worden. Het van de radiometer 12 via leiding 14 naar een laptop 16 gevoerde signaal is daardoor duidelijker en meer representatief is voor de besmetting. Door een koppeling van het relais-module 10 via leiding 15 aan de laptop 16 wordt een synchronisatie verkregen van het door 14 toegevoerde signaal en de bekrachtiging van elk der laserstralers. In de laptop 16 is 30 een rekenprogramma opgenomen hetwelk achtereenvolgende meetsignalen, afkomstig van de detector 9, omzet in een voor de besmetting typerende informatie. Tevens is in de laptop een catalogus bestand opgenomen van bekende besmettingen 1010613 -7- met hun eigen typerende informatie, waardoor de laptop door vergelijking met deze cataloguswaarden de onderzochte besmettingen kan karakteriseren.

In Fig. 3 is het draagframe 1 van de inrichting volgens Fig. 1 in een andere uitvoeringsvorm in zijaanzicht afgebeeld. Fig. 4 is een onderaanzicht van dit 5 draagframe volgens Fig. 3.

De laserstralers 3-8 en de detector 9 kunnen in dit draagframe op dezelfde wijze worden geplaatst als bij de inrichting volgens fig. 1.

Draagframe 1 heeft in Fig. 3 een bodemplaat 17 met een cirkelvormige opening 18. De laserstralers 3-8 en de detector zijn gericht naar het denkbeeldige 10 snijpunt van de as van opening 18 en het oppervlak waarop de inrichting geplaatst kan worden. Drie pennen 19, 20 en 21 zijn nabij de uiteinden van de bodemplaat 17 in het ondervlak daarvan bevestigd. Daarmee kan een driepuntsoplegging worden gerealiseerd, waardoor de inrichting te allen tijde stabiel kan worden opgesteld.

1010613

Claims (14)

1. Werkwijze voor het karakteriseren van een dunne besmetting op een glad en reflecterend oppervlak, met het kenmerk, dat een meetplaats op dit oppervlak 5 onder althans één hoek met de normaal op het oppervlak wordt belicht, waarbij de reflectie door het oppervlak onder althans één hoek met de normaal op het oppervlak en in het vlak door deze normaal en de lichtstraal wordt gedetecteerd en waarbij het verkregen meetresultaat wordt gebruikt voor het verkrijgen van een voor de besmetting typerende informatie welke zich leent voor de 10 karakterisering van de besmetting.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat verder de belichting van dezelfde meetplaats vanuit verschillende richtingen ten opzichte van de langsrichting van dat oppervlak geschiedt. 15

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de meetplaats achtereenvolgens onder verschillende hoeken en vanuit verschillende richtingen wordt belicht, waarbij telkens de reflectie onder een vaste hoek met de normaal op het oppervlak wordt gedetecteerd, en waarbij de verkregen 20 meetresultaten via een algoritme worden verwerkt tot de voor de besmetting typerende informatie.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat een lichtbron (lichtbronnen) wordt(en) gebruikt waarbij de golflengte van het gebruikte licht 25 gelijk of kleiner is dan van zichtbaar licht.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat als de lichtbron (lichtbronnen) een laserstraler wordt gebruikt.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de karakterisering van de besmetting wordt verkregen door vergelijking van de 1010613 -9- typerende informatie met een catalogus van soortgelijke typerende informatie gemeten aan een aantal bekende besmettingen.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 1 -6, met het kenmerk, dat de besmetting wordt gekarakteriseerd welke optreedt op vertind staalblik. 5

8. Werkwijze volgens een der conclusies 1 -7, met het kenmerk, dat alvorens de meetresultaten van de besmetting worden verwerkt, eerst het oppervlak ter plaatse van de meetplaats wordt gereinigd van de besmetting, waarna dezelfde serie bepalingen weer worden uitgevoerd op de gereinigde meetplaats, en 10 waarna de meetresultaten van de besmette meetplaats en die van de gereinigde meetplaats gezamenlijk worden verwerkt tot de typerende informatie.

9. Werkwijze volgens een der conclusies 2-8, met het kenmerk, dat tenminste zes metingen worden verricht door onder verschillende hoeken te belichtingen in 15 eenzelfde vlak door de normaal op het oppervlak en de laserstralen en dat vervolgens zes metingen onder dezelfde hoeken worden verricht in een vlak dwars op het vlak.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de hoeken van de 20 laserstralen met de normaal met gelijke intervallen verlopen tussen in totaal 0° en 60 °, en dat de detectie geschiedt onder een hoek van 30° met de normaal.

11. Inrichting voor het gebruik bij de werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat hij een boogvormig gestel, bij voorkeur een halve cirkelboog, 25 omvat welke met steunvlakken op een egaal oppervlak kan geplaatst worden, aan welke cirkelboog meerdere lichtbronnen, bij voorkeur laserstralers en een detector zijn verbonden, welke gericht zijn naar het middelpunt van de cirkelboog.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat tenminste zes laserstralers op onderling gelijke afstanden geplaatst zijn waarbij de uiterste 1010613 -10- laserstralers onder een hoek met het oppervlak zijn geplaatst van tussen 0° en 20°, respectievelijk tussen 60° en 85°.

13. Inrichting volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat hij twee identieke 5 cirkelbogen omvat welke dwars op elkaar staan en hun middelpunt gemeen hebben.

14. Inrichting volgens een der conclusies 11-13, met het kenmerk, dat hij tevens omvat een relais-module waarmee de laserstralers na elkaar bekrachtigd 10 kunnen worden, een radiometer van het omzetten van een signaal van de detector in een digitaal signaal hetwelk aan een computer kan worden gevoed en een computer welke voorzien is van een algoritme-programma hetwelk de gedetecteerde reflectiesignalen afkomstig van de opeenvolgend bekrachtigde laserstralers kan omzetten in een voor een besmetting van het gemeten 15 oppervlak karakteriserende typerende informatie. 1010613