CN116304480B - 一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法。一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法包括：选择待测材料的涡流涂层测厚系数k0；将待测材料划分为n个区域，通过涡流探头在各个区域的中心获取输出信号值；将所有输出信号值按照从大到小的顺序进行排序，并记为Ui；计算理论涡流涂层测厚系数k1；计算涂层厚度d。本发明通过对输出信号值异常的区域进行计算理论涡流涂层测厚系数，并与涡流涂层测厚系数进行比较，避免涂层厚度没有异常，金属基板产生缺陷的情况下，直接将对应区域的涂层厚度值进行舍弃，能够全面地对待测材料进行涂层厚度检测，提升涂层厚度检测的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及涂层厚度检测领域，更具体的说，它涉及一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法。
背景技术
目前对于金属基板上的非导电涂层一般采用无接触检测法进行厚度测量，原理是通过向涡流探头内部的线圈通过交变电流，并将涡流探头抵住涂层，期间线圈内的交变电流通过电磁场在金属基板产生涡流，并通过涡流对涡流探头处的线圈内电流产生阻抗，通过线圈端电压与涡流探头相较于金属基板的提拉距离的关系，检测涂层的厚度。但在实际操作过程中，由于涂层厚度的不均匀和金属基板的加工缺陷，获取的线圈端电压值一般会出现异常值，传统采用的方法为直接将异常值进行剔除，在进行后续计算，但是异常值的出现有可能是因为金属基板的缺陷，而涂层厚度还是正常的，直接剔除会造成涂层厚度检测的局部缺失，影响涂层厚度检测的准确度。
发明内容
本发明提供一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，通过对输出信号值异常的区域进行计算理论涡流涂层测厚系数，并与涡流涂层测厚系数进行比较，避免涂层厚度没有异常，金属基板产生缺陷的情况下，直接将对应区域的涂层厚度值进行舍弃，能够全面地对待测材料进行涂层厚度检测，提升涂层厚度检测的准确度。
一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，包括如下步骤：
S1：响应用户的操作，根据待测材料的规格信息选择待测材料的涡流涂层测厚系数k0；
S2：将待测材料划分为n个区域，通过涡流探头在各个区域的中心获取输出信号值；
S3：将所有输出信号值按照从大到小的顺序进行排序，并记为Ui，其中i＝1,2,3……n；
S4：建立输出信号值存储集合δr，其中r＝1,2,3……R，R为输出信号值存储集合的总个数，输出信号值存储集合初始为空，令j＝1，j用于作为编号选择输出信号值，f＝1，f用于作为编号记录输出信号值存储集合；
S5：选择输出信号值Uj，计算电压波动系数判断“μ≤μ0”是否成立，其中μ0为接受指数，若是“μ≤μ0”成立，进入S7；若是“μ≤μ0”不成立，进入S6；
S6：将输出信号值Uj添加至输出信号值存储集合δf中，将输出信号值Uj+1添加至输出信号值存储集合δf+1中，进入S7。
S7：将j+1赋值给j，判断“j<n”是否成立，若是“j<n”成立，将f+1赋值给f，回到S5；若是“j<n”不成立，进入S8；
S8：计算所有输出信号值存储集合δr内部的元素个数，并且将内部元素个数最多的输出信号值存储集合δr之外的所有输出信号值存储集合δr内部元素进行合并，形成新的异常输出信号值存储集合ε；
S9：依次获取异常输出信号值存储集合ε中的输出信号值Ui，针对每一个获取的输出信号值Ui执行如下内容：将获取的输出信号值Ui记为第一电压值ω1，并且定位到该输出信号值Ui对应的涡流探头，将该涡流探头向上移动L距离，再次获取输出信号值并记为第二电压值ω2，计算理论涡流涂层测厚系数判断“k1＝k0”是否成立，若是“k1＝k0”不成立，根据第一电压值ω1计算涂层厚度d＝k1ω1 2+c，其中c为测量误差，由操作人员进行预实验进行确定，再将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中；若是“k1＝k0”成立，将此输出信号值从异常输出信号值存储集合ε中进行删除；
S10：依次获取内部元素个数最多的输出信号值存储集合δr中的输出信号值Ui，针对每一个获取的输出信号值Ui执行如下内容：将获取的输出信号值Ui记为第三电压值ω3，根据第三电压值ω3计算涂层厚度d＝k0ω3 2+c，将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中；
S11：计算涂层厚度集合ζ内部所有涂层厚度的平均值，并记为理论涂层厚度值d1，进入S12；
S12：判断是否成立，其中d0为待测材料对应的标准涂层厚度值，α为波动阈值，若是/>成立，显示“涂层检测合格”；若是/>不成立，显示“涂层检测不合格”。
作为优选的一个方面，所述步骤S9中，测量误差c的确定包括如下步骤：将标准涂层厚度的标准材料通过涡流探头获取输出信号值U0，通过c＝d0-k0U0 2计算测量误差c，其中d0为标准材料对应的标准涂层厚度值。
根据权利要求2所述的一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，其特征在于，所述步骤S10中，在将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中之前，执行如下内容：判断 是否成立，若是/>成立，将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中；若是/>不成立，将计算所得的涂层厚度d进行舍弃。
作为优选的一个方面，所述步骤S2中，涡流探头内置平衡电桥和模数转换器ADC，输出信号值为平衡电桥两端的电压经过模数转换器ADC转换得到的值。
作为优选的一个方面，所述步骤S3中，采用的排序算法为冒泡排序法。
作为优选的一个方面，还包括：显示“涂层检测不合格”的同时，启动报警模式，报警模式包括响铃、灯光闪烁和语音提示。
作为优选的一个方面，待测材料由金属基板和非导电涂层组成。
作为优选的一个方面，所述涡流探头采用的交流电频率为10-20kHz。
本发明具有以下优点：
1、本发明通过对输出信号值异常的区域进行计算理论涡流涂层测厚系数，并与涡流涂层测厚系数进行比较，避免涂层厚度没有异常，金属基板产生缺陷的情况下，直接将对应区域的涂层厚度值进行舍弃，能够全面地对待测材料进行涂层厚度检测，提升涂层厚度检测的准确度。
2、本发明将计算所得的涂层厚度与标准涂层厚度值进行比较，并将超过范围的计算所得的涂层厚度进行舍弃，避免影响后续待测材料整体的厚度计算，进一步提升了涂层厚度检测的准确率。
附图说明
图1为本发明实施例所采用的待测材料区域划分示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，包括如下步骤：
S1：响应用户的操作，根据待测材料的规格信息选择待测材料的涡流涂层测厚系数k0，待测材料由金属基板和非导电涂层组成；待测材料的规格信息包括待测材料类别和待测材料厚度，涡流涂层测厚系数k0由金属基板的厚度和金属基板的电导率等决定。
S2：如图1所示，将待测材料划分为n个区域，本实施例中n＝4，即将待测材料划分为4个区域，通过涡流探头在各个区域的中心获取输出信号值。
本实施例中的涡流探头内置平衡电桥和模数转换器ADC，输出信号值为平衡电桥两端的电压经过模数转换器ADC转换得到的值，涡流探头中的线圈通入频率为16kHz的交变电流后，在金属基板处产生涡流，并且生成感应磁场，对线圈内的交变电流产生阻抗，而平衡电桥两端的电压为受到阻抗影响后的线圈端电压。
S3：将所有输出信号值通过冒泡排序法按照从大到小的顺序进行排序，并记为Ui，其中i＝1,2,3……n。
S4：建立输出信号值存储集合δr，其中r＝1,2,3……R，R为输出信号值存储集合的总个数，输出信号值存储集合初始为空，令j＝1，j用于作为编号选择输出信号值，f＝1，f用于作为编号记录输出信号值存储集合。
S5：选择输出信号值Uj，计算电压波动系数判断“μ≤μ0”是否成立，其中μ0为接受指数，在本实施例中，μ0设置为0.05，若是“μ≤μ0”成立，说明输出信号值Uj和输出信号值Uj+1相差不大，在可接受范围内，不会对后续涂层厚度计算造成影响，进入S7；若是“μ≤μ0”不成立，说明输出信号值Uj和输出信号值Uj+1相差教大，会对后续涂层厚度计算造成影响，但不清楚此异常是涂层厚度问题还是金属基板问题，进入S6。
S6：将输出信号值Uj添加至输出信号值存储集合δf中，将输出信号值Uj+1添加至输出信号值存储集合δf+1中，进入S7。
S7：将j+1赋值给j，判断“j<n”是否成立，若是“j<n”成立，说明还未遍历完所有输出信号值，将f+1赋值给f，回到S5；若是“j<n”不成立，说明已经遍历完所有输出信号值，进入S8。
S8：计算所有输出信号值存储集合δr内部的元素个数，并且将内部元素个数最多的输出信号值存储集合δr之外的所有输出信号值存储集合δr内部元素进行合并，形成新的异常输出信号值存储集合ε。
S9：依次获取异常输出信号值存储集合ε中的输出信号值Ui，针对每一个获取的输出信号值Ui执行如下内容：将获取的输出信号值Ui记为第一电压值ω1，并且定位到该输出信号值Ui对应的涡流探头，将该涡流探头向上移动L距离，其中L为人为设定，在本实施例中，L＝5cm，再次获取输出信号值并记为第二电压值ω2，计算理论涡流涂层测厚系数判断“k1＝k0”是否成立，若是“k1＝k0”不成立，说明该区域的涡流涂层测厚系数发生了变化，此时输出信号值发生异常可能的原因是涡流涂层测厚系数发生了变化，因此，若是以理论涡流涂层测厚系数k1计算涂层厚度仍然具有可信度，根据第一电压值ω1计算涂层厚度d＝k1ω1 2+c，其中c为测量误差，由操作人员进行预实验进行确定，再将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中；若是“k1＝k0”成立，说明该区域的涡流涂层测厚系数未发生变化，此时输出信号值发生异常的原因是涂层厚度发生了变化，因此这个输出信号值对后续涂层厚度计算无法提供贡献，将此输出信号值从异常输出信号值存储集合ε中进行删除。
其中测量误差c的确定包括如下步骤：将标准涂层厚度的标准材料通过涡流探头获取输出信号值U0，通过c＝d0-k0U0 2计算测量误差c，其中d0为标准材料对应的标准涂层厚度值。
S10：依次获取内部元素个数最多的输出信号值存储集合δr中的输出信号值Ui，针对每一个获取的输出信号值Ui执行如下内容：将获取的输出信号值Ui记为第三电压值ω3，根据第三电压值ω3计算涂层厚度d＝k0ω3 2+c，将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中。
S11：计算涂层厚度集合ζ内部所有涂层厚度的平均值，并记为理论涂层厚度值d1，进入S12。
S12：判断是否成立，其中d0为待测材料对应的标准涂层厚度值，由待测材料的喷涂工艺进行确定，α为波动阈值，人为进行设定，若是/>成立，说明该待测材料的涂层厚度在正常范围内，显示“涂层检测合格”；若是/>不成立，说明该待测材料的涂层厚度不在正常范围内，显示“涂层检测不合格”。
本发明通过对输出信号值异常的区域进行计算理论涡流涂层测厚系数，并与涡流涂层测厚系数进行比较，避免涂层厚度没有异常，金属基板产生缺陷的情况下，直接将对应区域的涂层厚度值进行舍弃，能够全面地对待测材料进行涂层厚度检测，提升涂层厚度检测的准确度。
在具体实施中，当出现了涡流涂层测厚系数发生变化的情况，其对应区域仍然可能出现涂层厚度异常的情况，因此，在将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中，需要提前将计算所得的涂层厚度d与标准涂层厚度值d0进行比较，具体执行如下内容：判断是否成立，若是/>成立，说明计算所得的涂层厚度d在合理范围内，将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中；若是/>不成立，说明计算所得的涂层厚度d不在合理范围内，说明此区域的涂层厚度是异常的，将计算所得的涂层厚度d进行舍弃。
本发明将计算所得的涂层厚度与标准涂层厚度值进行比较，并将超过范围的计算所得的涂层厚度进行舍弃，避免影响后续待测材料整体的厚度计算，进一步提升了涂层厚度检测的准确率。
在本实施例中，为了让涂层厚度不合格的待测材料及时被清楚，还包括：显示“涂层检测不合格”的同时，启动报警模式，报警模式包括响铃、灯光闪烁和语音提示。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：响应用户的操作，根据待测材料的规格信息选择待测材料的涡流涂层测厚系数k0；
S2：将待测材料划分为n个区域，通过涡流探头在各个区域的中心获取输出信号值；
S3：将所有输出信号值按照从大到小的顺序进行排序，并记为Ui，其中i＝1,2,3……n；
S4：建立输出信号值存储集合δr，其中r＝1,2,3……R，R为输出信号值存储集合的总个数，输出信号值存储集合初始为空，令j＝1，j用于作为编号选择输出信号值，f＝1，f用于作为编号记录输出信号值存储集合；
S5：选择输出信号值Uj，计算电压波动系数判断“μ≤μ0”是否成立，其中μ0为接受指数，若是“μ≤μ0”成立，进入S7；若是“μ≤μ0”不成立，进入S6；
S6：将输出信号值Uj添加至输出信号值存储集合δf中，将输出信号值Uj+1添加至输出信号值存储集合δf+1中，进入S7；
S7：将j+1赋值给j，判断“j<n”是否成立，若是“j<n”成立，将g+1赋值给g，回到S5；若是“j<n”不成立，进入S8；
S8：计算所有输出信号值存储集合δr内部的元素个数，并且将内部元素个数最多的输出信号值存储集合δr之外的所有输出信号值存储集合δr内部元素进行合并，形成新的异常输出信号值存储集合ε；
S9：依次获取异常输出信号值存储集合ε中的输出信号值Ui，针对每一个获取的输出信号值Ui执行如下内容：将获取的输出信号值Ui记为第一电压值ω1，并且定位到该输出信号值Ui对应的涡流探头，将该涡流探头向上移动L距离，再次获取输出信号值并记为第二电压值ω2，计算理论涡流涂层测厚系数判断“k1＝k0”是否成立，若是“k1＝k0”不成立，根据第一电压值ω1计算涂层厚度d＝k1ω1 2+c，其中c为测量误差，由操作人员进行预实验进行确定，再将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中；若是“k1＝k0”成立，将此输出信号值从异常输出信号值存储集合ε中进行删除；
S10：依次获取内部元素个数最多的输出信号值存储集合δr中的输出信号值Ui，针对每一个获取的输出信号值Ui执行如下内容：将获取的输出信号值Ui记为第三电压值ω3，根据第三电压值ω3计算涂层厚度d＝k0ω3 2+c，将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中；
S11：计算涂层厚度集合ζ内部所有涂层厚度的平均值，并记为理论涂层厚度值d1，进入S12；
S12：判断是否成立，其中d0为待测材料对应的标准涂层厚度值，α为波动阈值，若是/>成立，显示“涂层检测合格”；若是/>不成立，显示“涂层检测不合格”。
2.根据权利要求1所述的一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，其特征在于，所述步骤S9中，测量误差c的确定包括如下步骤：将标准涂层厚度的标准材料通过涡流探头获取输出信号值U0，通过c＝d0-k0U0 2计算测量误差c，其中d0为标准材料对应的标准涂层厚度值。
3.根据权利要求2所述的一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，其特征在于，所述步骤S10中，在将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中之前，执行如下内容：判断是否成立，若是/>成立，将计算所得的涂层厚度d添加至涂层厚度集合ζ中；若是/>不成立，将计算所得的涂层厚度d进行舍弃。
4.根据权利要求1所述的一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，涡流探头内置平衡电桥和模数转换器ADC，输出信号值为平衡电桥两端的电压经过模数转换器ADC转换得到的值。
5.根据权利要求1所述的一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用的排序算法为冒泡排序法。
6.根据权利要求1所述的一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，其特征在于，还包括：
显示“涂层检测不合格”的同时，启动报警模式，报警模式包括响铃、灯光闪烁和语音提示。
7.根据权利要求1所述的一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，其特征在于，待测材料由金属基板和非导电涂层组成。
8.根据权利要求4所述的一种基于高频涡流的涂层厚度检测方法，其特征在于，所述涡流探头采用的交流电频率为10-20kHz。
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