TWI496624B - 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

Description

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，特別是有關於一種熱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。為了避免加工後的成品生鏽，業者通常會在金屬材料上塗佈一層防銹油，以利加工成品的保存。一般而言，熱軋金屬材料的防銹油塗油量度係介於0.5克/平方公尺至3.5克/平方公尺之間。然而，因為防銹油的塗油量非常薄，故很難直接針對熱軋金屬之線上成品的塗油量進行監測工作。

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加工製程塗油時的管控依據。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，才使用手持式油膜塗油量計來進行離線塗油量檢測，以確認缺塗區域。

因此，需要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，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熱軋金屬材料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，以利用散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，以利用散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，此加工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，首先提供至少一個工件樣品，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，以利用散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，以利用散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散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‧‧‧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

340‧‧‧散射式紅外線偵測器

341‧‧‧光源

342‧‧‧濾光輪

343‧‧‧第一檢測器

344‧‧‧反射鏡

345‧‧‧聚光鏡

346‧‧‧第二檢測器

400‧‧‧加工機台

410‧‧‧塗油裝置

420‧‧‧飛剪機

430‧‧‧夾輥

450‧‧‧盤捲機

500‧‧‧塗油方法

530‧‧‧線上塗油量控制階段

532‧‧‧閥值提供步驟

534‧‧‧判斷步驟

536‧‧‧警示步驟

A1~A9‧‧‧量測區域

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偵測器之結構爆炸圖。

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，以建立出散射式紅外線偵測器之塗油量偵測訊號與塗油量之關係。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熱軋鋼板，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熱軋鋼板。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，其中不同的熱軋鋼板工件樣品係以高、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，以利用散射式紅外線偵測器來掃描工件樣品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。在以下的說明中，將詳細介紹散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實施例之散射式紅外線偵測器340之結構爆炸圖。散射式紅外線偵測器340包含光源341、濾光輪342、第一檢測器343、反射鏡344、聚光鏡345、第二檢測器346以及處理器(未繪示)。

光源341係用以發出光線至濾光輪342，以利用濾光輪342來產生特定波長之紅外線光。在本實施例中，濾光輪342係產生波長為2.3微米之近紅外線光，但本發明之實施例並不受限於此。第一檢測器343係用以將檢測此近紅外線光的強度。反射鏡344係用以將此近紅外線光反射至工件樣品S上，並利用聚光鏡345來收集從工件樣品S散射回來的紅外線光，再將這些光投射至第二檢測器346。第二檢測器346係用以檢測散射回紅外線偵測器340之光線的強度，並將測得的強度傳送至處理器。

處理器係用以計算第一檢測器343所測得之光強 度與第二檢測器346所測得之光強度的差值，並根據此差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。在本實施例中，散射式紅外線偵測器340為NDC紅外線技術公司所出產之紅外線偵測器，其型號為IG710e，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值提供步驟114所提供之已測得塗油量值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偵測訊號和塗油量值之間的關係。藉由將塗油量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，進而得到塗油量方程式。方程式計算步驟118可利用擬合(fitting)之方式來進行，例如，利用內插法或回歸分析法來進行一階代數方程式之擬合。

在方程式計算步驟118之後，接著進行線上塗油量量測階段120，以量測線上工件之塗油量。在線上塗油量量測階段120中，首先進行紅外線偵測步驟122，以利用散射式紅外線偵測器340來掃描線上工件之表面，而獲得塗油量偵測訊號。接著，進行塗油量值計算步驟124，以塗油量方程式和紅外線偵測步驟122所測得之塗油量值來計算出線上工件表面的塗油量。

在本實施例中，塗油量值計算步驟124和方程式計算步驟118係利用電腦來進行。例如，將電腦連接至散射 式紅外線偵測器340，以接收散射式紅外線偵測器340所輸出之塗油量偵測訊號，並根據使用者所輸入的已測得塗油量值來計算塗油量程式，並儲存塗油量程式，以利進行塗油量值計算步驟124。

由上述說明可知，本發明實施例之塗油量量測方法100係利用散射式紅外線偵測器340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，而達到即時監測塗油量之目的。

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400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400所應用之塗油方法500的流程示意圖。在本實施例中，加工機台400係利用塗油方法500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400包含塗油裝置410、飛剪機420、夾輥430、散射式紅外線偵測器340、盤捲機450以及中控電腦(未繪示)。塗油裝置410係用以將防銹油塗佈於工件W上。在本實施例中，塗油裝置410為靜電式塗油裝置，但本發明之實施例並不受限於此。飛剪機420係用以剪裁線上工件W，以根據預設的長度來裁切線上工件W。盤捲機450係用以盤捲裁切後的工件W，以將其捲成鋼捲。散射式紅外線偵測器340係用以掃描工件W，以根據工件W表面上的塗油量來產生塗油量偵測訊號。中控電腦係電性連接至散射式紅外線偵測器340和塗油裝置 410，以根據散射式紅外線偵測器340的塗油量偵測訊號來控制塗油裝置410。

在塗油方法500中，首先進行塗油量量測方法100，以測得線上工件W之表面上的塗油量。接著，進行線上塗油量控制階段530，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530中，首先進行閥值提供步驟532，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，預設塗油量閥值為0.6克/平方公尺，而高限塗油量閥值為3.4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534，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所塗佈的油量不足或過多，故中控電腦進行警示步驟536，以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410來增加或減少噴油量，以及時解決防銹油不足或過量之異常狀況。

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，當散射式紅外線偵測器340於線上工件W上以之字型路徑掃描時，中控電腦可獲得路徑上各測量區域的防銹塗油量度，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塗油量度。

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，以利用一散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，以利用該散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0.5克/平方公尺至3.5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2.3微米之近紅外線光來進行掃描。
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，以利用一散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，以利用該散射式紅外 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0.5克/平方公尺至3.5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2.3微米之近紅外線光來進行掃描。