TW201501827A - 低塗油量量測方法與應用此塗油量量測方法之塗油方法 - Google Patents

Abstract

一種低塗油量量測方法與應用此塗油量量測方法之塗油方法。在此低塗油量量測方法中，首先提供塗有油料之工件樣品以及已測得塗油量值。然後，利用反射吸收式紅外線偵測器來掃描工件樣品，以獲得第一塗油量偵測訊號。接著，根據第一塗油量偵測訊號和已測得塗油量值來計算出塗油量方程式。然後，利用反射吸收式紅外線偵測器來掃描線上工件，而獲得第二塗油量偵測訊號。接著，根據塗油量方程式和第二塗油量偵測訊號來計算出塗油量值。在此塗油方法中，首先利用此塗油量量測方法來計算出線上工件之塗料膜厚重值。接著，根據塗塗油量重值來控制塗油裝置。

Description

低塗油量量測方法與應用此塗油量量測方法之塗油方法

本發明是有關於一種塗油量量測方法與應用此塗油量量測方法之塗油方法，特別是有關於一種冷軋金屬材料之塗油量量測方法與應用此塗油量量測方法之塗油方法。

隨著經濟快速的發展以及機械加工技術的高速進步，人們已可透過各種加工機台來將材料加工成想要的形狀。例如，利用輥軋機來將金屬材料軋延成薄片狀，而一般的軋延製程又可分為冷軋和熱軋。例如桶裝材冷軋鋼片為了避免下游加工之前冷軋鋼片生鏽，業者通常會要求在鋼片材料上先塗佈一特定薄層防銹油，可不必清洗就直接加工。一般而言，桶裝材冷軋鋼片的防銹油塗油量係介於50毫克/平方公尺至250毫克/平方公尺之間。然而，因為防銹油的塗油量非常薄，故很難直接針對線上冷軋鋼片的塗油量進行監視測量工作。

目前的技術大多僅以噴油幫浦流量所計算而成的預定塗油量目標值來作為噴防銹油製程的管控依據。然而，若防銹油的噴嘴發生堵塞現象而導致缺塗狀況發生 時，往往因為產線高速運動而使得作業員不能及時發現缺塗狀況。通常必須等到作業員發現噴嘴堵塞現象後，才使用手持式塗油膜厚計來進行離線抽驗檢測塗油量，以確認缺塗區域。

因此，需要一種可即時線上低塗油量量測方法與應用此塗油量量測方法之塗油方法，以克服上述習知技術的問題。

本發明之一方面是在提供於一種冷軋金屬材料之塗油量量測方法與應用此塗油量量測方法之塗油方法。此塗油量量測方法可直接針對線上成品的塗油量進行監測工作，以計算出線上成品的塗油量。此塗油方法係應用上述之塗油量量測方法，以根據量測得到的塗油量來控制加工機台的塗油裝置，以自動地調節噴油量。

根據本發明之一實施例，此塗油量量測方法包含模型建立階段和線上塗油量量測階段。在模型建立階段中，首先提供三個工件樣品，其中此三個工件樣品之至少二者被塗佈有塗油量不等之油料。接著，提供每一工件樣品所對應之已測得塗油量值。然後，進行第一紅外線偵測步驟，以利用反射式紅外線偵測器來掃描工件樣品之表面上之量測區域，以獲得複數個第一塗油量偵測訊號。接著，根據這些第一塗油量偵測訊號和已測得塗油量值來計算出塗油量方程式。然後，進行線上塗油量量測階段。在線上塗油 量量測階段中，首先進行第二紅外線偵測步驟，以利用反射式紅外線偵測器來掃描線上工件之表面，而獲得第二塗油量偵測訊號。接著，根據塗油量方程式和第二塗油量偵測訊號來計算出塗油量值。

根據本發明之另一實施例，此塗油方法包含模型建立階段、線上塗油量量測階段以及線上塗油量控制階段。在模型建立階段中，首先提供三個工件樣品，其中此三個工件樣品之至少二者被塗佈有塗油量不等之油料。接著，提供每一工件樣品所對應之已測得塗油量值。然後，進行第一紅外線偵測步驟，以利用反射式紅外線偵測器來掃描工件樣品之表面上之量測區域，以獲得複數個第一塗油量偵測訊號。接著，根據這些第一塗油量偵測訊號和已測得塗油量值來計算出塗油量方程式。然後，進行線上塗油量量測階段。在線上塗油量量測階段中，首先進行進行第二紅外線偵測步驟，以利用反射式紅外線偵測器來掃描線上工件之表面，而獲得第二塗油量偵測訊號。接著，根據塗油量方程式和第二塗油量偵測訊號來計算出塗油量值。然後，進行線上塗油量控制階段。在線上塗油量控制階段中，首先提供預設塗油量閥值。然後，判斷線上工件之塗油量值是否小於此預設塗油量閥值，以提供判斷結果。接著，當判斷結果為是時，控制塗油裝置來增加塗佈於線上工件上之油量。

由上述說明可知，本發明實施例之塗油量量測方法係利用反射式紅外線偵測器來掃描線上工件之表面，以直 接針對線上工件的塗油量進行監測，以達到即時監測塗油量之目的，而本發明實施例之塗油方法係採用塗油量量測方法所測得之塗油量來自動地控制塗油裝置，以達到自動調節噴油量之目的。

100‧‧‧塗油量量測方法

110‧‧‧模型建立階段

112‧‧‧樣品提供步驟

114‧‧‧油膜之塗油量提供步驟

116‧‧‧紅外線偵測步驟

118‧‧‧方程式計算步驟

120‧‧‧線上塗油測量階段

122‧‧‧線上紅外線偵測步驟

124‧‧‧油膜塗油量計算步驟

500‧‧‧加工機台

510‧‧‧塗油裝置

520‧‧‧飛剪機

530‧‧‧轉向輥

540‧‧‧反射式紅外線測頭

541‧‧‧光源

542‧‧‧濾光輪

543‧‧‧起偏器

544‧‧‧分光鏡

545‧‧‧副檢測器

546‧‧‧反射鏡

547‧‧‧聚光鏡

548‧‧‧主檢測器

550‧‧‧盤捲機

600‧‧‧塗油方法

630‧‧‧塗油量之控制階段

632‧‧‧閥值提供步驟

634‧‧‧判斷步驟

636‧‧‧警示步驟

A1~A9‧‧‧量測區域

E‧‧‧紅外線出/入窗口

M1~M3‧‧‧金屬層

O1~O3‧‧‧油膜

S1~S3‧‧‧工件樣品

W‧‧‧工件

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第1圖係繪示根據本發明實施例之塗油量量測方法的流程示意圖。

第2a圖係繪示根據本發明實施例之三個工件樣品S1~S3的剖面結構示意圖。

第2b圖係繪示根據本發明實施例之工件樣品的俯視圖。

第3圖係繪示根據本發明實施例之反射式紅外線測頭之結構***圖。

第4圖係繪示根據本發明實施例之加工機台的結構示意圖。

第5圖係繪示根據本發明實施例之加工機台所應用之塗油方法的流程示意圖。

請參照第1圖，其係繪示根據本發明實施例之塗油量量測方法100的流程示意圖。在塗油量量測方法100中， 首先進行模型建立階段110，以建立防銹油層塗油量方程式。本實施例之模型建立階段110係於針對待處理之工件的樣品進行模擬測試，以建立出反射吸收式紅外線偵測器之塗油量偵測訊號與防銹油層塗油量之關係。在模型建立階段110中，首先進行樣品提供步驟112，以提供至少三個工件樣品。由於本實施例待處理之工件為桶料冷軋鋼片，且工件上的油料為防銹油，例如有機防銹礦物油，故工件樣品亦為塗有防銹油之冷軋鋼片。接著，進行塗油量值提供步驟114，以提供複數個已測得塗油量值。

有關已知油料膜厚塗油量試片之製備，請參照第2a圖，其係繪示根據本發明實施例之三個工件樣品S1~S3的剖面結構示意圖。。在本實施例中，每個工件樣品之表面區域長寬各為10公分，以利進行後續之精秤步驟，其中不同的冷軋鋼片工件樣品係以高、中、低分配個別均勻塗不同膜厚塗油量。例如，在本實施例中，工件樣品S1之金屬層M1被塗佈有一高塗油量油膜O1，工件樣品S2之金屬層M2被塗佈有一中塗油量油膜O2，而工件樣品S3之金屬層M3被塗佈有一低塗油量油膜O3。在本發明之其他實施例中，工件樣品S3之低塗油量油膜O3之塗油量可為0，意即不塗油。

另外，本實施例係利用無纖紙沾防銹油，再利用無纖紙將防銹油均勻地塗抹於冷軋鋼片之表面上，以形成工件樣品。由於工件樣品上的塗油量非常薄，因此被塗抹的塗油量，必須使用四位數之分析天平來精秤，並且精秤到 小數點第四位，如此才能精確地計算出單位面積塗油量。

請回到第1圖。在分析天平精稱工件樣品S之塗油量值提供步驟114後，接著進行紅外線偵測步驟116，以利用反射式紅外線測頭偵測器來照射工件樣品S1~S3之量測區域，以獲得複數個區域偵測訊號。請參照第2b圖，其係繪示根據本發明實施例之工件樣品的俯視圖。在本實施例中，每個工件樣品表面上係定義有九個量測區域A1~A9，而每個量測區域的大小係與測頭的大小一致。當反射式紅外線測頭偵測器掃過量測區域A1~A9後，可得到六個區域偵測訊號，此六個區域偵測訊號即為對應於量測區域A1~A9之塗油量偵測訊號。由於此六個量測區域A1~A9涵蓋工件樣品表面上的大部份區域，因此將此六個區域偵測訊號之值平均，即可得到工件樣品所對應之塗油量偵測訊號。

另外，本發明實施例之塗油量值提供步驟114是直接利用擬線上測塗油量之NDC廠商之SR710測頭，架設成非接觸方式測來作量工件樣品S之量測區域S1的塗油量，可避免塗油膜遭受碰觸導致額外誤差，以強化模型建立階段114的進行。

在以下的說明中，將詳細介紹反射式紅外線偵測器的偵測原理。請參照第3圖，其係繪示根據本發明之實施例所引用NDC廠家之反射式紅外線吸收偵測器540之結構圖。反射式紅外線吸收偵測器540包含光源541、濾光輪542、起偏器543、分光鏡544、副檢測器545、反射鏡546、 聚光鏡547、主檢測器548以及處理器(未繪示)。

光源541係用以發出至濾光輪542，以利用濾光輪542來產生特定波長之紅外線光。在本實施例中，濾光輪542係產生波長為3.4微米之中紅外線光，以測量塗油層中有機化合物之C-H化學鍵吸收波長3.4微米之強度，但本發明之實施例並不受限於此。起偏器543係用以偏極化濾光輪542所產生之紅外線光，以提供偏極化之紅外線光。偏極化之光線可消除投射到塗膜表面時發生反射產生的干擾因素，提高檢測的正確率。分光鏡544係用以將一部份的偏極化之紅外線光分離，並投射至副檢測器545，以利用副檢測器545來檢查光源541之光線是否穩定。反射鏡546係用以將偏極化紅外線光透過窗口投射到工件樣品S上，並利用聚光鏡547來收集從工件樣品S反射再透過窗口而回來的偏極化紅外線光，再將這些光投射至主檢測器548。主檢測器548係用以檢測經過薄膜完成反射與吸收作用之紅外線光線的強度，並將測得的強度傳送至處理器。

處理器係用以計算主檢測器548所測得被薄膜反射吸收之3.4微米波長紅外線光強度與未吸收之紅外線參考波長強度的比值，並根據比值來輸出塗油量偵測訊號。此塗油量偵測訊號即代表工件樣品S上的塗油量。值得注意的是，由於分光鏡544已將一部份的光線分離，故處理器在計算比值時可考慮針對被分離的光線強度來進行補正。在本實施例中，反射式紅外線偵測器540為NDC紅外線技術公司所出產之紅外線偵測器，其型號為SR710，但 本發明之實施例並不受限於此。

請再回到第1圖，在紅外線偵測步驟116後，接著進行方程式計算步驟118，以根據紅外線偵測步驟116所獲得之塗油量偵測訊號和塗油量提供步驟114所提供之已測得塗油量之塗油量來計算出塗油量方程式。在本實施例中，方程式計算步驟118係以一階代數方程式來作為塗油量層之偵測訊號和塗油量值之間的關係。藉由將塗油層之偵測訊號和已測得塗油量值代入至一階代數方程式中，即可得到一階代數方程式的係數，進而得到油膜之塗油量方程式。例如，本實施例提供三個工件樣品S1~S3，而經過紅外線偵測步驟116後，每個工件樣品皆會對應至一個已測得塗油量值和一個塗油量偵測訊號。利用每個工件樣品所對應的已測得塗油量值和塗油量偵測訊號來進行一階代數方程式的計算，即可得到塗油量層之偵測訊號和塗油量值之間的關係(即塗油量方程式)。

在方程式計算步驟118之後，接著進行線上油膜塗油量測階段120，以量測線上工件之油膜之塗油量。在線上油膜量測階段120中，首先進行紅外線偵測步驟122，利用反射式紅外線測頭偵測器540來來回掃描照射線上工件之表面，而獲得油膜塗油量層偵測訊號。接著，進行塗油量計算步驟124，以油膜層塗油量方程式和紅外線偵測步驟122所測得之油膜層訊號來計算出線上工件表面油膜層之塗油量。

在本實施例中，油膜層之塗油量計算步驟124和方 程式計算步驟118係利用電腦來進行。例如，將電腦連接至反射式紅外線偵測器540，以接收反射式紅外線偵測器540所輸出之油膜層偵測訊號，並根據使用者所輸入精稱所得之塗油量值來計算油膜層之塗油量程式，並儲存油膜層之塗油量程式，以利進行油膜層之塗油量計算步驟124。

由上述說明可知，本發明實施例之塗油量量測方法100係利用反射式紅外線偵測器540來回掃描照射線上工件之表面，以直接針對線上工件的塗油膜進行監測，而達到即時監測塗油量之目的。再者，由於反射式紅外線偵測器540係以偏極化之紅外線來掃描工件，因此塗油量量測方法100不會受到反射光線的干擾，進而提供精確的量測塗油量值。藉由本發明實施例之塗油量量測方法100，加工作業人員可於線上加工製程進行時，隨時得知線上工件的油膜層之塗油量，如此便可於異常狀況發生時，即時採取適當的應變措施。

請同時參照第4圖和第5圖，第4圖係繪示根據本發明實施例之加工機台500的結構示意圖，第5圖係繪示根據本發明實施例之加工機台500所應用之塗油方法600的流程示意圖。在本實施例中，加工機台500係利用塗油方法600來自動控制線上工件的塗油量，以避免塗油量不足的狀況發生。

本實施例之加工機台500包含塗油裝置510、飛剪機520、、反射式紅外線偵測器540、轉向輥550、盤捲機560以及中控電腦(未繪示)。塗油裝置510係用以將防銹油 塗佈於工件W上。在本實施例中，塗油裝置510為轉動式霧化塗油裝置，但本發明之實施例並不受限於此。飛剪機520係用以剪裁上油後的線上工件W，以根據預設的長度來裁切線上工件W。轉向輥550係用以引導工件使其轉向，盤捲機560係用以盤捲裁切後的工件W，以將其捲成鋼捲。反射式紅外線測頭540係用以掃描照射工件W，以產生塗油量偵測訊號。中控電腦係電性連接至反射式紅外線測頭540和製程主控電腦，以根據反射式紅外線測頭540的所測得的塗油量來回饋呈現鋼捲橫向與縱向之塗油量，以建立串製程參數，或呈現全鋼捲橫寬二維之塗油量分布圖示於操作員眼前，以便利於調整控制塗油裝置510。

在塗油方法600中，首先進行塗油量量測方法100，以測得線上工件W之表面上的油膜層的塗油量。接著，進行線上塗油量之控制階段630，以控制線上工件W之表面上的塗油量。在線上塗油量控制階段630中，首先進行閥值提供步驟632，以提供預設低限塗油量閥值與高限塗油量閥值。在本實施例中，塗油量100毫克/平方公尺為目標值，則預設低限塗油量閥值為70毫克/平方公尺，預設高限塗油量閥值為130毫克/平方公尺，但本發明實施例並不受限於此。接著，進行判斷步驟634，以判斷塗油量量測方法100所測得之塗油量是否小於預設之低限塗油量閥值，或者大於高限塗油量閥值。若判斷結果為是，則代表線上工件W所塗佈的油量不適當，故必須操作中控電腦進行警示步驟636來傳輸警示燈誌及驅使蜂鳴器聲響，而警 告作業人員控制塗油裝置510來增加或減少噴油量，以及時解決防銹油不適當之異常狀況。

另外，值得一提的是，本實施例之中控電腦可利用可視化(visualize)效果來呈現防銹油在線上工件W上的分佈狀況。例如，當反射式紅外線測頭540於線上工件W上以「之」之字型路徑掃描時，中控電腦可獲得路徑上各測量區域的防銹油膜之塗油量，如此便可在中控電腦的螢幕上顯示虛擬化的線上工件W，並利用各種顏色來於此虛擬化的線上工件上標示各測量區域的防銹油膜層塗油量。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧塗油量量測方法

110‧‧‧模型建立階段

112‧‧‧樣品提供步驟

114‧‧‧塗油量值提供步驟

116‧‧‧紅外線偵測步驟

118‧‧‧方程式計算步驟

120‧‧‧線上塗油量量測階段

122‧‧‧紅外線偵測步驟

124‧‧‧塗油量值計算步驟

Claims (10)

1. 一種塗油量量測方法，包含：進行一模型建立階段，以建立一塗油量方程式，其中該模型建立階段包含；提供三個工件樣品，其中該些工件樣品之至少二者之表面上塗佈有塗油量不同之油料；提供每一些工件樣品之一已測得塗油量值；進行一第一紅外線偵測步驟，以利用一反射式紅外線偵測器來掃描每一該些工件樣品表面上之複數個量測區域，以獲得複數個第一塗油量偵測訊號；以及根據該些第一塗油量偵測訊號和該些已測得塗油量值來計算出該塗油量方程式；以及進行一線上塗油量量測階段，以量測一線上工件之一表面上所塗佈之該油料之一塗油量值，其中該線上塗油量量測階段包含：進行一第二紅外線偵測步驟，以利用該反射式紅外線偵測器來掃描該線上工件之該表面，而獲得一第二塗油量偵測訊號；以及根據該塗油量方程式和該第二塗油量偵測訊號來計算出該塗油量值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之塗油量量測方法，其中該油料為有機物。
3. 如申請專利範圍第2項所述之塗油量量測方法，其中 該油料為有機防銹礦物油。
4. 如申請專利範圍第1項所述之塗油量量測方法，其中該些已測得塗油量值係介於50毫克/平方公尺至200毫克/平方公尺之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之塗油量量測方法，其中該第一紅外線偵測步驟和該第二紅外線偵測步驟係利用波長為3.4微米之偏極化紅外線來進行掃描。
6. 一種塗油方法，用以控制一塗油裝置來將一油料塗佈於一線上工件上，其中該塗油方法包含：進行一模型建立階段，以建立一塗油量方程式，其中該模型建立階段包含；提供三個工件樣品，其中該些工件樣品之至少二者之表面上塗有塗油量不同之油料；提供每一些工件樣品之一已測得塗油量值；進行一第一紅外線偵測步驟，以利用一反射式紅外線偵測器來掃描每一該些工件樣品表面上之複數個量測區域，以獲得複數個第一塗油量偵測訊號；以及根據該些第一塗油量偵測訊號和該些已測得塗油量值來計算出該塗油量方程式；進行一線上塗油量量測階段，以量測該線上工件之一表面上所塗佈之該油料之一塗油量值，其中該線上塗油量量測階段包含：進行一第二紅外線偵測步驟，以利用該反射式紅外 線偵測器來掃描該線上工件之該表面，而獲得一第二塗油量偵測訊號；以及根據該塗油量方程式和該第二塗油量偵測訊號來計算出該塗油量值；以及進行一線上塗油量控制階段，包含：提供一預設塗油量閥值；判斷該塗油量值是否小於該預設塗油量閥值，以提供一判斷結果；以及當該判斷結果為是時，控制該塗油裝置來增加塗佈於該線上工件上之油量。
7. 如申請專利範圍第6項所述之塗油方法，其中該油料為有機物。
8. 如申請專利範圍第7項所述之塗油方法，其中該油料為有機防銹礦物油。
9. 如申請專利範圍第6項所述之塗油方法，其中該些已測得塗油量值係介於50毫克/平方公尺至200毫克/平方公尺之間。
10. 如申請專利範圍第6項所述之塗油方法，其中該第一紅外線偵測步驟和該第二紅外線偵測步驟係利用波長為3.4微米之偏極化紅外線來進行掃描。