CN112779566A

CN112779566A - 用于制造金属材料的方法以及设备

Info

Publication number: CN112779566A
Application number: CN202011227082.5A
Authority: CN
Inventors: 行里武英; 渡边邦男; 长尾谕; 上野明; 新村稔
Original assignee: Seiko Wave Co ltd; Pan Pacific Copper Co Ltd
Current assignee: Jx Metal Smelting Co ltd
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2021-05-11
Also published as: JP2021075759A; JP7189554B2

Abstract

本发明提供一种通过测量装置检测小的突起物且用于制造金属材料的方法以及设备。用于制造金属材料的方法，其中，所述方法包括：通过电解精炼使金属材料在阴极表面析出的工序；使用3D计测装置从所述阴极的两面侧计测所述析出的金属材料的表面的工序；以及将所述析出的金属材料从所述阴极剥离的工序，所述3D计测装置是基于结构光法非接触方式的光学测量装置。

Description

用于制造金属材料的方法以及设备

技术领域

本公开涉及用于制造金属材料的方法以及设备。更具体而言，涉及一种用于通过电解精炼制造金属材料的方法以及设备。

背景技术

电解铜是通过电解精炼而制造的铜材料。例如，将粗铜设置在阳极侧，将不锈钢板设置在阴极侧。然后，通过供给电流，铜从阳极溶解，溶解的铜向阴极侧析出。析出一定量以上后，将阴极侧的板从电解槽中提起。接下来，利用刮刀剥除在阴极侧的板表面析出的铜。对剥除后的铜板进行检查，然后，作为产品出厂。

理想的是，铜板表面优选光滑且没有突起物(齿槽)。但是，现实中，由于各种因素，在铜板表面产生突起物。因此，在出厂前，作业人员通过目视对铜板的表面进行检查。但是，由于有大量的成为检查对象的铜板，因此作业员的负担大，漏看突起物的存在的危险性也高。

因此，进行了使检查作业自动化的尝试。例如，在专利文献1中，公开了通过3D相机等拍摄铜板、基于拍摄影像来检测粒铜的存在等、以及判定铜板的等级。

在专利文献2中，公开了与专利文献1同样地拍摄铜板。进而，在专利文献2中，公开了根据小块的大小和个数来判定铜板的等级。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-105429号公报

专利文献2：日本特开2010-122225号公报

突起物尺寸如果也有较大的物体，则也有较小的物体，在小的突起物中，也有低于尺寸1cm那样的较小的物体。在产品管理以外还用于运行管理的情况下，优选尽早发现这样的小尺寸的齿槽，作为信息进行管理。

作为进行铜板表面的突起物的检测以及产生部位的确定的方法，有如专利文献1那样使用了激光的3D计测方法。但是，在专利文献1的方法中，进行从拍摄到图像整体的解析。在这样的方法中，难以检测小的突起物，管理突起物信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种检测小的突起物的方法以及设备。

本发明人等进行了研究，结果发现采用能够检测1cm以下的凹凸的结构光法。利用结构光的原理的测量方法利用三角测量的原理，利用照射的光的图案根据对象物的形状而变形的现象。此外，基于结构光的原理的测量方法不像专利文献1那样捕捉面整体，而是生成铜板上的各点的3维坐标(例如分辨率数毫米×数毫米)。由此，能够把握各突起物的详细的特征(例如，突起物的高度、形状、产生部位等)。

本发明基于上述见解而完成，在一侧面中包含以下的发明。

(发明1)

一种用于制造金属材料的方法，其中，所述方法包括：

通过电解精炼使金属材料在阴极表面析出的工序；

使用3D计测装置从所述阴极的两面侧计测所述析出的金属材料的表面的工序；以及

将所述析出的金属材料从所述阴极剥离的工序，

所述3D计测装置是基于结构光法非接触方式的光学测量装置。

(发明2)

根据发明1的方法，其中，所述进行计测的工序包括对规定的光的图案进行投影的步骤。

(发明3)

根据发明2的方法，其中，进行投影的光图案有包括条纹纹样的多个图案，在该方法中能够以0.5mm～3.5mm为单位计测对象物。

(发明4)

根据发明2或者3的方法，其中，对于1片金属材料的计测，将所述光的图案投影到所述金属材料表面的期间为100msec以下。

(发明5)

根据发明2～4中任一项所述的方法，其中，所述计测的工序包括在暗室内计测，且包括至少在投影所述光的图案的期间，关闭暗室内的照明。

(发明6)

根据发明5的方法，其中，所述方法还包括在所述计测的工序后打开暗室内的照明的工序。

(发明7)

根据发明6的方法，其中，所述方法还包括防止阴极的摇动的工序，

所述进行计测的工序在防止所述阴极的摇动的工序之后、且在所述剥离的工序之前进行。

(发明8)

根据发明1～7中的任一项所述的方法，其中，

所述方法还包括对从3D计测装置得到的图像数据进行解析来检测突起物的工序。

(发明9)

根据发明8的方法，其中，所述进行检测的工序包括：以所述金属材料表面的凹凸最少的部分为基准来计测突起物的高度。

(发明10)

一种用于制造金属材料的设备，

所述设备具备电解槽、剥离装置和3D计测装置，

所述电解槽具备用于使金属材料在表面析出的阴极，

所述3D计测装置是具备测量装置和投影机的结构光法非接触方式的光学测量装置，

所述3D计测装置计测所述析出的金属材料的表面，

所述剥离装置将所述析出的金属材料从所述阴极剥离。

(发明11)

根据发明10的设备，其中，所述投影机投影规定的光的图案。

(发明12)

根据发明11的设备，其中，投影的光的图案有包括条纹纹样的多个图案，能够以0.5mm～3.5mm为单位计测对象物。

(发明13)

根据发明11或者12的设备，其中，对于1片金属材料的计测，将所述光的图案投影到所述金属材料表面的期间为100msec以下。

(发明14)

根据发明11～13中任一项所述的设备，其中，

所述设备还具备暗室和控制器，在所述暗室内具备所述测量装置和所述投影机，

至少在投影所述光的图案的期间，通过所述控制器将所述暗室内的照明控制为关闭。

(发明15)

根据发明14的设备，其中，在所述计测后，通过所述控制器将所述暗室内的照明控制为打开。

(发明16)

根据发明15的设备，其中，

所述测量装置的测量在防止所述阴极的摇动后且在剥离所述金属材料前进行。

(发明17)

根据发明10～16中任一项所述的设备，其中，

所述设备还具备信息处理装置，

所述信息处理装置对从所述3D计测装置得到的测量数据进行解析来检测突起物。

(发明18)

根据发明17的设备，其中，所述检测包括以所述金属材料表面的凹凸最少的部分为基准计测突起物的高度。

上述发明在一个方面中，3D计测装置是基于结构光法非接触方式的光学测量装置。由此，能够检测小尺寸的突起物。

附图说明

图1表示一个实施方式中的设备的概要。

图2表示一个实施方式中的结构光的图案。上图表示投影前的状态，下图表示投影后的状态。

图3表示在一个实施方式中，条纹纹样的重复单位的尺寸的定义。

具体实施方式

以下，对用于实施发明的具体的实施方式进行说明。以下的说明用于促进发明的理解。即，并不意图限定本发明的范围。

1.对象金属

本公开中作为对象的金属只要是成为电解精炼的对象的金属，就没有特别限定。例如，金属可以是选自Cu、Zn、Ni、Te、Zn、Pb以及Ag的金属。特别是在本公开的发明中有用的是Cu。以下，将Cu作为具体例，对本公开的实施方式进行说明。以下说明的实施方式(用于制造电解铜的设备以及用于制造电解铜的方法)并不限定于Cu，也能够应用于上述的其他金属。

2.用于制造电解铜的设备

在一个实施方式中，本公开涉及用于制造电解铜的设备。图1表示设备的概要。该设备至少具备以下要素：

电解槽；

剥离装置；以及

3D计测装置。

3D计测装置是具备测量装置和投影机的结构光法非接触方式的光学测量装置。

此外，根据需要，也可以设置用于对由测量装置测量出的数据进行处理的信息处理装置。或者，也可以根据需要设置用于控制照明、测量装置、投影机等的控制器。或者，根据需要，为了使基于投影机的光的投影状态良好，也可以设置暗室。

电解槽具备阳极和阴极，通过施加电，使电解液中的铜在阴极表面以板状析出。在1个电解槽中交替配置多个阳极和阴极。使铜在阴极析出一定时间后，多个阴极集中用起重机等提起，通过移载机移动至剥离装置。

在阴极移动至剥离装置期间，可以通过目视来检查析出的铜板的表面是否有突起物，也可以根据需要实施手动剥除突起物的作业。

在通过移载机移动的期间，阴极在悬挂的状态下移动。因此，阴极在阴极以吊具为中心摇动的状态下移动。然后，在到达剥离装置后，成为从摇动的状态起被固定的状态，利用刮刀等，进行在阴极表面析出的铜板的剥离。典型地，由于在阴极的两面析出铜板，因此剥离在阴极的两面进行。

从电解槽中吸引阴极，在进行铜板的剥离之前的期间，测量析出的铜板的表面的状态。因此，具备测量装置。如上所述，典型地，由于在阴极的两面析出铜板，因此测量装置也可以设置2台，以使得不仅能够测量阴极的一个面，还能够测量另一个面。

此外，与测量装置一起设置投影机。由此，通过将规定的图案投影到铜板的表面，能够容易地检测铜板的表面状态的变化。

在用投影机进行投影的期间，期望使周围变暗。因此，优选设置暗室。此外，除了进行测量时以外，优选设置照明设备，以使得作业员能够通过目视监视剥离作业。因此，为了使照明设备的接通断开的切换与测量装置以及投影机的接通断开的切换联动，也可以设置控制器。例如，在使用测量装置以及投影机测量铜板的表面的过程中，能够通过控制器使照明设备断开。然后，在测量结束后，能够通过控制器使照明设备接通。

通过剥离装置剥离铜板后，另行利用移载机进行移动，成型为所希望的形状，测量重量或捆扎，最终出厂。

接着，对使用这些设备的方法进行说明。

3.用于制造电解铜的方法

在一个实施方式中，本公开涉及用于制造电解铜的方法。所述方法至少包括以下工序。

·通过电解精炼，使电解铜在阴极表面析出的工序；

·使用3D计测装置从阴极的两面侧测量析出的电解铜的表面的工序；以及

·将析出的电解铜从阴极剥离的工序。

析出的工序如前项中所述，电解槽具备阳极和阴极，是通过对它们施加电，使电解液中的金属离子(例如，铜离子)在阴极表面以板状析出的工序。

剥离的工序如前项中所述，是利用刮刀等进行在阴极表面析出的金属材料(例如，铜板)的剥离的工序。

以下，对测量的工序进行详细说明。

3-1.测量铜板的表面的场所

测量的场所只要是阴极从电解槽引出而进行铜板的剥离为止的期间的场所，就没有特别限定。但是，优选在进行铜板的剥离的场所进行测量。

其理由如下。从电解槽中提拉阴极，直到进行铜板的剥离为止的期间，阴极以悬挂的状态移动。此时，阴极板以吊具为中心摇动。在铜板的表面的突起物大的情况下，即使稍微摇动，测量也没有障碍，但在检测小尺寸的突起物的情况下，成为问题。特别是在结构光法的情况下，需要在静止的状态下进行测量。但是，每次测量时，停止阴极的移动会降低生产效率。另一方面，在通过剥离装置进行剥离时，需要固定阴极板(换言之，需要防止摇动)。因此，如果在该定时进行测量，则能够使停止阴极的移动的频度为最小限度。根据以上的理由，优选在防止阴极的摇动的工序后且在剥离的工序前进行测量。

另外，在剥离时，为了容易插入刮刀，对阴极进行击打·。因此，更优选在进行击打之前进行测量。

3-2.测量装置

用于测量的装置是3D测量装置。即，是能够检测作为测量对象的铜板表面的三维形状的测量装置。

作为能够检测三维形状的测量装置，可列举出按照光切断法的装置、或者利用了结构光的装置等，但在本公开的一个实施方式中，使用利用了结构光的装置。

3-3.测量周期

测量1片阴极所花费的周期优选为3秒以下。作为其理由，可以列举：更换阴极板，将铜板剥离，再将铜板更换为另一个阴极为止花费大约3秒左右。即，如果是3秒以下，则即使插入了测量的工序，也能够避免时间比以往的作业工序增加。

3-4.结构光法

通过结构光法能够测量铜板的表面。结构光法是指，对测量对象投影规定图案的光(图2)。在图2中，投影水平方向的条纹纹样，但既可以是垂直方向的条纹纹样，也可以是倾斜方向的条纹纹样，也可以以一定的间隔投影点。此外，投影的纹样并不限定于1种，也可以以规定的顺序投影多种纹样，并对各个纹样进行测量。作为投影多种纹样的优点，可举出计测值的准确度的提高。

典型地，条纹纹样也可以是按照相移法的纹样。即，如图2所示，纹样的对比度不是明确的浓淡，也可以利用浓淡状态由正弦波表示的纹样。而且，也可以在错开相位的状态下准备多个纹样并进行投影。

条纹纹样的重复单位优选为0.5mm～3.5mm(更优选为0.8mm～1.2mm)。由此，能够进行小尺寸的突起物的检测。另外，条纹纹样的重复单位是指1个条纹纹样部分的宽度和条纹纹样以外的1个部分的宽度的合计(图3)。

3-5.投影时间

在如上述那样通过结构光法进行测量的情况下，投影的时间(在投影多个纹样的情况下投影的时间的合计)优选为100msec以下(更优选为80msec以下)。作为理由，如上所述，测量1张阴极所花费的周期优选为3秒以内，也需要在该3秒以内更换阴极板或剥离铜板的时间。因此，在将数秒设为1次的周期时，能够分配给实际测量的时间并不那么多。

通过利用上述方法进行测量，能够检测直径为1cm以下的突起物。优选能够检测直径为5mm以下、更优选直径为3mm以下的突起物。下限值没有特别限定，典型的是直径为0.5mm以上，优选为1mm以上。

3-6.照明的控制

在利用上述方法进行测量时，优选适当地切换照明设备的接通断开。从阴极剥离铜板时，大多在通过目视等从控制室确认状况的同时进行。因此，通常优选接通照明设备。另一方面，在利用上述方法进行测量时(即，至少在投影光的图案的期间)，为了能够鲜明地测量投影到铜板上的光的图案，优选关闭照明设备。此外，为了防止光从外部进入，优选在暗室内进行测量。通过导入规定的控制器，能够切换照明设备的接通/断开。此外，控制器能够与照明设备的接通/断开连动地控制测量装置以及投影机，以进行基于测量装置的测量以及基于投影机的投影。因此，在计测后，能够将暗室内的照明打开。

4.测量数据的解析

由测量装置测量出的测量数据被发送到规定的信息处理装置(例，服务器等)并被保存。而且，通过信息处理装置，能够进行与突起物的检测相关的解析。

用于从测量数据中检测突起物的手段没有特别限定，可以使用公知的图像解析手段(图像解析软件等)。例如，也可以对根据测量数据检测出的物体的直径以及高度预先设定判定基准，将超过该判定基准的物体视为突起物。

此外，也可以准备测量数据和在该测量数据内记述了突起物的存在的其他测量数据，以作为学习用数据，通过机器学习来检测突起物。

在铜板的表面，有可能存在细小的褶皱，在检测小尺寸的突起物时，为了不产生误检测，优选区分褶皱与突起物。优选的是，以铜板表面的凹凸最少的部分为基准，对图像数据计测高度。而且，也可以预先设定阈值等，在超过该阈值的情况下，判定为突起物。

以上，对本发明的具体实施方式进行了说明。上述实施方式只不过是本发明的具体例，本发明并不限定于上述实施方式。例如，上述实施方式的一个公开的技术特征能够应用于其他实施方式。此外，只要没有特别记载，就特定的方法而言，也可以将一部分工序替换为其他工序的顺序，也可以在特定的两个工序之间追加进一步的工序。本发明的范围由权利要求书来规定。

Claims

1.一种用于制造金属材料的方法，其中，

所述方法包括：

通过电解精炼使金属材料在阴极表面析出的工序；

将所述析出的金属材料从所述阴极剥离的工序，

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述进行计测的工序包括对规定的光的图案进行投影。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，

进行投影的光的图案有包括条纹纹样的多个图案，

能够以0.5mm～3.5mm为单位计测对象物。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，

对于1片金属材料的计测，将所述光的图案投影到所述金属材料表面的期间为100msec以下。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的方法，其中，

所述进行计测的工序包括在暗室内计测，且包括至少在投影所述光的图案的期间关闭暗室内的照明。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，

所述方法还包括：在所述计测的工序后，打开暗室内的照明的工序。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

所述方法还包括防止阴极的摇动的工序，

8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其中，

所述方法还包括：对从3D计测装置得到的图像数据进行解析来检测突起物的工序。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，

所述进行检测的工序包括：以所述金属材料表面的凹凸最少的部分为基准，计测突起物的高度。

10.一种用于制造金属材料的设备，其中，

所述设备具备电解槽、剥离装置和3D计测装置，

所述电解槽具备用于使金属材料在表面析出的阴极，

所述3D计测装置是具备测量装置和投影机且基于结构光法非接触方式的光学测量装置，

所述3D计测装置计测所述析出的金属材料的表面，

所述剥离装置将所述析出的金属材料从所述阴极剥离。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，

所述投影机投影规定的光的图案。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，

投影的光的图案有包括条纹纹样的多个图案，

能够以0.5mm～3.5mm为单位计测对象物。

13.根据权利要求11或12所述的设备，其中，

14.根据权利要求11～13中任一项所述的设备，其中，

15.根据权利要求14所述的设备，其中，

在所述计测后，通过所述控制器将所述暗室内的照明控制为打开。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，

所述测量装置的测量在防止所述阴极的摇动后、且在剥离所述金属材料前进行。

17.根据权利要求10～16中任一项所述的设备，其中，

所述设备还具备信息处理装置，

18.根据权利要求17的设备，其中，

所述检测包括以所述金属材料表面的凹凸最少的部分为基准，计测突起物的高度。