CN103512889A - 用于防护涂层的改进的视觉检测的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的名称是用于防护涂层的改进的视觉检测的系统和方法。本公开提供了可在可见光下利用裸眼或其他设备对于对基底提供改进的防护涂层进行检验的系统和方法。将防护涂层与包含薄片或颗粒的添加剂进行混合，当被施加至基底作为防护涂层的一部分时，允许使用者凭经验确定表面是否已接受足够的防护涂层。确定是否存在任何缺陷可包括将观察的特种颜料颗粒的外观与比较性标准进行比较。

Description

用于防护涂层的改进的视觉检测的系统和方法

技术领域

本公开一般涉及将防护涂层施加至基底的系统和方法。更具体地，本公开涉及用于防护涂层的添加剂，以及用于检验组件——其被包含所述添加剂的防护涂层涂覆以确保合适的覆盖——的相关方法。本公开具有与将涂层形式的缓蚀化合物(“CIC”)施加至航空器组件相关的特定效用。

背景技术

可针对特定目的，在各种商业和通常的物品表面上利用某种涂层，例如，以预防腐蚀、降低磨损、减少污染或者上述三种组合。涂层的不连续性往往极小且不容易发现。由于涂层的质量和成本取决于涂层的重量和均匀性，因此期望采用监测这些特性的方法。

尤其地，通常借助缓蚀化合物（“CIC”）——有时称为防腐蚀化合物——对航空器表面进行涂覆，从而保护航空器的组件和结构。典型的CIC为基本透明的，且当施加厚的涂层时，仅仅通过裸眼就可看见，看起来其对于基底呈褐色色调。但是，虽然在指定表面获得足够的覆盖很重要，但是期望利用薄涂层以降低过多的重量。

已开发许多能检验涂覆表面的技术，以便确保足够的覆盖。一些涂层利用荧光剂，使得可利用UV光源检验涂覆的表面。但是，由于荧光通常是相当弱的效应，所以需要高强度的UV光源，以便在给定的环境下可靠地检测不一致性。另外，许多需要防护涂层的区域不容易接近并且在该区域提供UV光可能是困难的或禁止的。而且，许多需要检验的涂覆区域具有不规则的表面，需要从各个角度照射UV光然后确定涂层的充足性。该特殊的照明成本进一步地使该方案没有优势。

一些现有方案利用照相机捕捉涂覆区域的图像，但是这些系统通常具有一些与上述相同的局限因素。在某些空间中，采用照相机方案是困难的，其通常不能用于远程表面，并且昂贵和费时。因此，需要一种用于施加和检验防护涂层的改进的系统和方法。

发明内容

本公开提供了一种系统和方法，其中利用包含薄片或颗粒的添加剂制备防护涂层，当将其施加至基底作为防护涂层的一部分时，允许使用者通过视觉检验表面并且可凭经验确定表面是否已获得足够的防护涂层。本公开的薄片或颗粒趋于以允许使用者利用裸眼观察涂层是否足够——即使在仅可利用极小的光的情况下——的方式反射光。

本公开的系统不限于特定光源。可利用任何可用的可见光和/或紫外光源照射颗粒，产生反射的和发射的光，然后可通过肉眼进行检测。相应地，该特征大大地简化了涂层检验。

根据本公开的第一方面，其提供了被施加至基底的具有多个被嵌入涂层中的特种颜料颗粒的防护涂层。防护涂层可为自动指示的防护涂层，其包含多个被嵌入防护涂层中的特种颜料颗粒，其中在防护涂层中特种颜料颗粒被排列具有基本均匀的分布。

特种颜料颗粒悬浮在防护涂层内，具有基本均匀的分布。通过实例的方式，特种颜料颗粒可包括云母、金属薄片、玻璃、大理石、或其任何组合，且可被描述为金属效应颜料、珠光颜料、干涉颜料、全息效应颜料、干涉颜料、珍珠色颜料、虹彩颜料、发光颜料、荧光颜料、磷光颜料、或其任何组合。

有利地，根据权利要求1的自动指示的防护涂层，其中将防护层施加至基底。

优选地，基底包括金属表面。

优选地，基底包括复合材料表面。

优选地，基底包括航空器组件的表面。

有利地，防护涂层包括缓蚀化合物。

有利地，防护涂层包括有机化合物。

有利地，特种颜料颗粒由云母、金属薄片、玻璃和大理石中的一种或多种形成。

有利地，特种颜料颗粒包括以下的一种或多种：金属效应颜料、珠光颜料、干涉颜料、全息效应颜料、干涉颜料、珍珠色颜料、虹彩颜料、发光颜料、荧光颜料和磷光颜料。

有利地，防护涂层为薄膜防护涂层。

根据本公开的另一个方面，提供了用于检验基底上的防护涂层的方法，包括步骤：提供被施加至基底的混合物，混合物包括预定量的防护涂层制剂和预定量的特种颜料，其中防护涂层制剂以液体的形式提供且特种颜料以颗粒的形式提供；观察防护涂层中的特种颜料颗粒的外观；和确定防护涂层中的任何缺陷的存在。

有利地，基底为金属表面。

有利地，基底为复合材料表面。

有利地，基底为航空器组件的表面。

优选地，特种颜料颗粒包括一种或多种云母、金属薄片、玻璃、或大理石。

优选地，特种颜料颗粒包括一种或多种金属效应颜料、珠光颜料、干涉颜料、全息效应颜料、干涉颜料、珍珠色颜料、虹彩颜料、发光颜料、荧光颜料、或磷光颜料。

有利地，防护涂层包括缓蚀化合物。

有利地，防护涂层包括有机化合物。

有利地，利用喷涂设备将混合物施加至基底。

有利地，利用数码摄像设备执行观察步骤。

有利地，观察步骤进一步包括利用来自光源的光照射基底。

有利地，光源包括下面的一种或多种：自然光源、闪光和紫外光源。

有利地，确定防护涂层中存在任何缺陷的步骤包括将防护涂层中的特种颜料颗粒的外观与比较性的标准进行比较。

根据本公开的进一步方面，其提供了将防护涂层施加至基底的方法，通过将预定量的防护涂层制剂和预定量的特种颜料进行混合以形成混合物。防护涂层制剂以液体的形式提供且特种颜料以颗粒的形式提供。然后将混合物施加至基底并使其固化，从而形成防护涂层。然后，使用者可观察嵌入防护涂层中的特种颜料颗粒的外观，例如特种颜料颗粒的密度或其中的任何形态，从而确定所述涂层中的任何不一致性的存在。使用者可借助裸眼或利用数码摄像设备执行观察步骤。观察步骤还可包括照射基底。确定是否存在任何不一致性可包括将观察到的特种颜料颗粒的外观与比较性的标准进行比较。根据下面的附图和详细描述，本公开的其他的系统、方法、特征、以及优势对本领域内的技术人员将是或变得显而易见。已讨论的特征、功能和优势可在本发明的不同实施方式中独立地实现或可在另外其他的实施方式中结合，参照下面的描述和附图可见其进一步的细节。

附图说明

参照下面的附图可更好地理解本公开的许多方面。附图中的组件不一定按比例，其重点在于清楚地说明本发明的原理。此外，在附图中，相同的参考数字指的是贯穿几个图示的相对应部件。

图1是示出根据本公开的用于视觉检验防护涂层的系统的示意图；

图2示出了根据本公开的一个实例被施加至交通工具的防护涂层；

图3是图示根据本公开用于视觉检验防护涂层的方法的流程图；以及

图4提供了根据本公开被施加至基底的具有变化厚度的防护涂层的一个实例。

具体实施方式

在下面的描述中，参考附图，附图构成了说明书的一部分，且其中通过示例的方式示出了本公开的不同实施方式。应该理解，可利用其他的实施方式且在不偏离本公开的范围的情况下，对其作出改变。例如，本公开提供了用于检验被施加至基底的防护涂层的系统和方法。下面所详细讨论的一个特别关注的实例是将涂层形式的缓蚀化合物（“CIC”）施加至各种航空器组件的表面。但是，本公开的范围不限于航空器或CIC，在相关的研究领域中也将是显而易见的。

图1示出了根据本公开的视觉检验系统5的一个实例。在所图解的实例中，系统5包括光源10以及被配置用于检验被施加至基底30的防护涂层20的视觉检验器15。视觉检验器15包括裸眼35和/或摄像头40，在一些实施方式中其可被连接至任选的计算机45。防护涂层20包括特种颜料颗粒25的基本均匀悬浮物。

在一些实施方式中，防护涂层20包括液体形式的制剂，其选自任何的许多化合物或溶剂，为特定的应用提供所需的特性。例如，防护涂层20可包括单体或聚合物组合物、石油基化合物、胺、肼、或其他有用的化合物、有机的或无机的化合物的一种或多种。在一些特定的实施方式中，防护涂层20包括石油基的CIC。防护涂层20可衍生自具有所需粘性和热塑性特性的制剂，以便允许简单地施加防护涂层20，例如通过利用喷雾器，并产生所需的厚度。

基底30可包括需要被涂覆的任何合适的材料或表面。例如，在一些情况中，基底30包括交通工具50的表面，例如如图2中所示的航空器。虽然将航空器示作实例，但是本领域内的那些普通技术人员可意识到，防护涂层20可被施加至广泛的其他交通工具50，例如，如汽车、船舶、火车等等，或其他的所需表面。在图2所示的特定实例中，防护涂层20包括CIC，其被施加至易腐蚀的交通工具50的表面，例如飞机机身55的下半弧和起落架60。根据应用，可定期地重复施加CIC，例如，每隔几年。在一些实施方式中，将CIC施加为当干燥时具有厚度在大约10至50微米范围内的层。

再次参照图1，特种颜料颗粒25可包括提高防护涂层20的可见性的任何合适的颗粒。在一些实施方式中，例如，特种颜料颗粒25可选自反射颜料颗粒、光发射颜料颗粒、黑色颜料颗粒等等。反射颜料可分类为效应颜料、金属效应颜料、珠光颜料，以及干涉颜料。反射颜料的实例包括闪光型颜料且可选自各种材料，例如金属颜料、全息颜料、干涉颜料、珠光颜料以及虹彩颜料、玻璃、大理石、以及云母颗粒。在一些特定实施例中，特种颜料颗粒25可包括干涉云母、氧化铁薄片、铝薄片等等，在一些情况中，在将其引入防护涂层20之前，可借助特定的颜料对其进行涂覆。

优选地，特种颜料颗粒25呈现一些反射、衍射或吸收特性的组合，以便借助防护涂层20和基底30所反射的光提供高的对比度。在一些实施方式中，例如，借助光吸收效应颜料，例如黑色闪光颜料，可获得区别性的光对比度。当置于某些类型的光例如紫外光时，特种颜料颗粒25还可呈现出荧光性。光发射颜料可为，例如，发光颜料、荧光颜料、以及磷光颜料。

光源10可包括任何合适的可见和/或紫外光源，例如日光或直接的阳光、白炽光、荧光、LED光或其他类型的光。在操作中，光源10照射防护涂层20，该防护涂层对光进行反射，从而借助合适的视觉检验器15，例如裸眼35和/或摄像头40和任选的图1中所示的计算机45进行观察。

在一些实施方式中，摄像头40和任选的计算机45包括与单个壳体结合的独立的、便携式装置，在检验时其捕捉防护涂层20的一个或多个数字图像。然后，装置可检测防护涂层20中的不连续性，并基于观察的反射光的形态同时将其与作为比较性标准所保存的多个预存储的图像进行比较，确定其均匀性和厚度。在其他的实例中，摄像头40和任选的计算机45包括通过合适的连接——例如物理连接器或无线通信连接——彼此通信的单独设备。

图3是图示了根据本公开的用于视觉检验防护涂层20的方法100的一个实例的流程图。在图示说明的实施方式中，方法100包括第一步骤101，其中在形成混合物之前，确定被添加至防护涂层20的每单位体积的特种颜料颗粒25的量和类型。这可例如通过以下来完成：选择所需的颜料比例，将相对应量的特种颜料颗粒25添加至防护涂层20的前体，然后混合所得混合物，直至其中的特种颜料颗粒25的分布变成基本均匀。在一些实施方式中，选择足够大的特种颜料颗粒25，以便在检验期间可通过裸眼35看到，但是其不大于应用所许可的大小。在一些情况中，例如，特种颜料颗粒25至少小于防护涂层20的所需厚度。

在一些实施方式中，以预定的量混合特种颜料颗粒25并选择组合，以便获得所需的视觉检验防护涂层20的结果。可对特种颜料颗粒25进行组合，以便提高对涂层的均匀性、合适厚度、不足厚度、过度涂覆（过量的厚度）、和不连续性例如小孔、空隙、漏涂(holidays)、以及不含防护涂层20的视觉检测。

例如，当将防护涂层20以特定厚度施加至基底30时，可选择在某一体积的混合物内的特种颜料颗粒25的比例以产生所需分布。在一些特定的实施例中，例如，当以期望的厚度——例如大约10至50微米——将防护涂层20施加至基底30时，加入足够的特种颜料颗粒25，以产生期望的每平方英寸大约10至30个特种颜料颗粒25的分布。如果被合适地混合和施加，在指定位置任何来自该分布的偏差将表明在该位置具有不一致性的可能性。其他范围和方法也是可行的。例如，可利用每平方英寸大约5至10个特种颜料颗粒的较低范围、每平方英寸大约10至20个特种颜料颗粒的较窄范围、或每平方英寸大于约30个特种颜料颗粒的较高范围，这取决于应用以及可用的检验方法。

制备均匀混合物的方法是本领域内所熟知的。当混合物的一部分体积具有的特种颜料颗粒25的体积比与混合物的整个体积具有的特种颜料颗粒25的体积比基本类似时，混合物为基本均匀的。例如，在制备每加仑含大约16盎司的特种颜料的比例的混合物时，且在已知特种颜料在每盎司具有大约1,000个个体的特种颜料颗粒25时，可利用下面的公式：P（颜料颗粒）=R（每单位体积的颜料颗粒的预期比例）×V（体积），预测特定体积（例如一汤匙）内的颜料的大约数目。在上面所列出的实例中，一汤匙预计将含大约62.5个颜料颗粒25。可根据特定应用的界限，确定可接受的范围（例如，在颜料颗粒25的期望数目的10%内）。

在一些实例中，特种颜料颗粒25悬浮在混合物中，在其中具有基本均匀的分布，使得当将防护涂层20施加至基底30并干燥时，被嵌入防护涂层20中的特种颜料颗粒25的视觉分布与防护涂层20的厚度相对应。

图4提供了根据本公开被施加至基底30的具有变化厚度的防护涂层20的一个实例。如图4中所示，所观察的防护涂层20的对比度随着防护涂层20的厚度直接变化，同时沿着X轴（从左至右）方向增加。因此，当防护涂层20变得更厚时，所观察的特种颜料颗粒25的密度相应增加。另外，在防护涂层20施加有预期厚度时，被防护涂层20和被特种颜料颗粒25反射的光之间的对比度落在非常窄的范围内。在图4所示的实例中，例如，预期将防护涂层20的厚度落在t₁至t₂的范围内，其中所观察的光的对比度落在c₁至c₂的范围内。然而，当发生过度涂覆（例如，防护涂层20的厚度落在t₂至t₃的范围内）时，防护涂层20变得逐渐地不透明，且所观察的光的对比度落在c₂至c₃的范围内。在一些实施方式中，t₁为大约10微米的厚度，t₂为大约50微米的厚度，且t₃为大约300微米的厚度。在那些实施方式中，c₁为大约10%的光对比度，c₂为大约50%的光对比度，且c₃为大约70%的光对比度。在其他的实施方式中，t₁-t₃和c₁-c₃可具有不同的值，以适用于各种期望的应用。

再次参照图3，如果测试的表面具有合适厚度的防护涂层20且特种颜料颗粒25能够通过裸眼检验该表面，那么使用者可确定初始选择的比例是合适的且该测试表面可用作用于随后检验的比较性标准。一些实例可涉及重复的过程。一旦已知所需的比例，方法100进入下一个步骤102，其中在控制的条件下制备含特种颜料颗粒25的防护涂层20的比较性标准，从而建立了多个由该颜料颗粒反射的和发射的光的形态(pattern)。

在确定每单位体积的防护涂层20的特种颜料颗粒25的所需比例之后，以及在制备比较性样品（如果需要）后，在下一个步骤103中，大批量地制备适用于期望应用的含特种颜料颗粒25的防护涂层20的混合物。然后在下一个步骤104中，将防护涂层20施加至基底30并允许固化。可通过自动或手动工艺，施加防护涂层20，并可利用喷雾器、刷子等等执行。

在下一个步骤105中，借助合适的光源10对固化的防护涂层20的检验区域进行照射。在一些实施方式中，光源10可发射紫外光，其可进一步提高检验防护涂层20的能力。由特种颜料颗粒25反射的光之间的对比度形成了可通过视觉检验器15识别的形态。

在下一个步骤106中，可借助视觉检验器15观察防护涂层20的照射区域，从而确定由特种颜料颗粒25所反射的和发射的光的形态。然后在步骤107中，将所观察到的由特种颜料颗粒25所反射的和发射的光的形态与在控制条件下单独制备的比较性标准（见步骤102）的形态进行比较。

在最后的步骤108中，将检验中的所述防护涂层20的图像与比较性标准进行比较，并确定检验区域的均匀性、厚度和不连续性。例如，比较性标准可规定在给定的区域内，例如每平方英寸，防护涂层20应该包含某一数量的特种颜料颗粒25。在检验时，防护涂层20上的问题点可由裸眼35可见。而且，摄像头40和任选的计算机45可确定其中包含多于或少于预期数量的特种颜料颗粒25的位置。可利用其他的变体形式，其在检验时允许使用者确定防护涂层20是否满足特定设定的标准。

应该注意，本设备和方法的上述实施方式仅仅是执行的可能性实例且仅仅是为了清楚的理解本公开的原理进行阐述。可在不偏离本公开的精神和范围的情况下，设计和/或构造本文所述本公开的许多不同实施方式。本文所有的这些和其他的所述修饰和变化旨在涵盖于本公开的范围内且受所附的权利要求保护。因此，除了所附的权利要求所指出的之外，本公开的范围不旨在具有限制性。

Claims (12)

1.一种用于检验基底上的防护涂层的方法，包括步骤：

提供被施加至基底的混合物，所述混合物包括预定量的防护涂层制剂和预定量的特种颜料，其中所述防护涂层制剂以液体的形式提供且所述特种颜料以颗粒的形式提供；

观察所述防护涂层中的所述特种颜料颗粒的外观；和

确定所述防护涂层中的任何缺陷的存在。

2.根据权利要求1中所述方法，其中所述基底为金属表面。

3.根据权利要求1中所述的方法，其中所述基底为复合材料表面。

4.根据权利要求1中所述的方法，其中所述基底为航空器组件的表面。

5.根据权利要求1中所述的方法，其中所述防护涂层包含缓蚀化合物。

6.根据权利要求1中所述的方法，其中所述防护涂层包含有机化合物。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中所述特种颜料颗粒包括云母、金属薄片、玻璃、大理石、或其组合。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中所述特种颜料颗粒包括金属效应颜料、珠光颜料、干涉颜料、全息效应颜料、干涉颜料、珍珠色颜料、虹彩颜料、发光颜料、荧光颜料、磷光颜料、或其组合。

9.根据权利要求1中所述的方法，其中利用数码摄像设备执行所述观察步骤。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述观察步骤进一步包括借助来自光源的光照射所述基底。

11.根据权利要求10中所述的方法，其中所述光源包括下面的一个或多个：自然光源、闪光和紫外光源。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中确定所述防护涂层中的任何缺陷的存在的所述步骤包括将所述防护涂层中的所述特种颜料颗粒的外观与比较性标准进行比较。

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