DE19847258A1 - Method and device for detecting state of electrostatic coating such as oil layer on cold rolled strips by detecting reflected laser light from particles in spray mist and evaluating using image processing - Google Patents

Method and device for detecting state of electrostatic coating such as oil layer on cold rolled strips by detecting reflected laser light from particles in spray mist and evaluating using image processing

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Abstract

Laser light (6) is applied to particles in a spray mist to excite a reflection, and a reflection trace is made visible. The visible reflection trace is monitored optoelectronically and digitally recorded. The recorded information is subject to computer assisted image processing to evaluate the existence, distribution/homogeneity of spray particles in the reflection trace. The monitored region is classified as good or bad, and a signal is output to readjust the parameters temperature, applied voltage and volume flow. An ADDITIONAL CLAIM is also made for a state detecting device e.g. using a CCD camera.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandserfassung von Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten von Gegenständen, beispielsweise kaltgewalzter Bänder, bei dem das Beschichtungsmittel in annähernd gleichmäßiger Schichtdicke aufgetragen und der Auftrag aus einem verdüste Sprühteilchen enthaltenen Sprühnebel vorgenommenen wird, wobei mit der Temperatur des Beschichtungsmittels, der angelegten Spannung und der Volumenstrommenge die Schichtdicke eingestellt wird.The invention relates to a method for state detection of coating agents in electrostatic coating of objects, for example cold rolled strips which the coating agent in approximately uniform Layer thickness applied and the application from an atomized Spray mist containing spray particles is made, with the temperature of the coating agent, the applied voltage and the volume flow rate Layer thickness is set.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Zustandserfassung von Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit einem Sprühsystem, das das Beschichtungsmittel aus einem Sprühnebel auf den Gegenstand elektrostatisch aufbringt.The invention further relates to a device for Condition detection of coating agents at  electrostatic coating of objects with a Spray system that removes the coating agent from a spray applies electrostatically to the object.

Es ist bekannt, kaltgewalzte Bleche und Bänder mit einer dünnen Ölschicht zu versehen. Die Ölschicht wird üblicherweise mittels eines elektrostatischen Sprühsystems aufgebracht wie es beispielsweise in der US 5 441 204 beschrieben ist. Der hierin offenbarte Sprühbalken trägt mehrere nebeneinander liegende Düsen, die das Öl in einem über die Breite des Bandes sich erstreckenden Sprühkegel vernebeln.It is known to use cold rolled sheet and strip to provide a thin layer of oil. The oil layer will usually using an electrostatic spray system applied as is the case, for example, in US Pat. No. 5,441,204 is described. The spray bar disclosed herein carries several juxtaposed nozzles that the oil in one spray cone extending across the width of the belt fog up.

Die Gleichmäßigkeit des Auftrages der Ölteilchen auf das sich vorbeibewegende Band hängt somit entscheidend von deren Verteilung und Menge im Sprühkegel ab. Inhomogenitäten in der Verteilung der Ölteilchen führen zu unterschiedlichen Abscheideraten auf dem Substrat und damit zu einem ungleichmäßigem Ölfilm. Sie haben ihre Ursache häufig in der Verschmutzung der Sprühdüsen, in Unterschieden der Ölzusammensetzung und des Potentialverlaufs.The uniformity of the application of the oil particles on the itself moving band depends crucially on their Distribution and quantity in the spray cone. Inhomogeneities in the Distribution of the oil particles lead to different Deposition rates on the substrate and thus to one uneven oil film. They often have their cause in the Pollution of the spray nozzles, in the differences of the Oil composition and the potential course.

Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, daß die Gleichmäßigkeit des Beschichtungsauftrages erhöht und die Wartungs- und Instandhaltung der Beschichtungsanlage verbessert. In this prior art, the object of the invention based on a method and a device of the introduction provide mentioned type that the uniformity of the Coating order increased and the maintenance and Maintenance of the coating system improved.  

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 5 gelöst.This task is accomplished by a method of the type mentioned at the beginning Genus with the characterizing features of claim 1 and by a device with the characteristic features of claim 5 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.Advantageous embodiments of the method and Device can be found in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Existenz, Homogenität und Verteilung der Sprühteilchen im Sprühnebel als ein Maß für den Betriebszustand des Sprühsystems zu bestimmen.The method according to the invention enables the existence, Homogeneity and distribution of the spray particles in the spray as a measure of the operating state of the spray system determine.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat den Vorteil eines kompakten und robusten Aufbaus bei gleichzeitiger einfacherer Bedienbarkeit.The inventive device for performing the The process has the advantage of being compact and robust Construction with easier usability at the same time.

Mit all diesen Merkmalen wird erreicht, daß die erfindungsgemäße Lösung den komplexen Anforderungen einer gleichmäßigen Beschichtung von Gegenständen, beispielsweise Blechen und/oder Bänder mit hoher Effizienz und Konstanz besser gerecht wird.With all these features it is achieved that the Solution according to the invention the complex requirements of a uniform coating of objects, for example Sheets and / or strips with high efficiency and consistency does better justice.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.Further advantages and details emerge from the following description with reference to the attached drawings.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. The invention is intended to be based on an exemplary embodiment are explained in more detail.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a schematic representation of the device according to the invention,

Fig. 2 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 is a flow diagram of the method according to the invention and

Fig. 3 Beispiele einer Reflexionsspur des Laserstrahles im Sprühnebel. Fig. 3 examples of a reflection trace of the laser beam in the spray.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Band 1, dessen Ober- und Unterseite durch ein elektrostatisches Sprühsystem 2 mit Öl zu beschichten ist. Der Sprühbalken 3 trägt nicht dargestellte Düsen, die das Öl als Sprühnebel in Form eines keilförmig ausgebildeten Sprühnebelraumes 4 über die Breite B des Bandes zerstäuben. An einer Stirnseite S des Sprühnebelraumes 4 befindet sich eine Laserlichtquelle 5 eines Rotlicht-Lasers, die einen Laserstrahl 6 erzeugt, welcher den mit Sprühteilchen gefüllten Sprühnebelraum 4 durchsetzt. Der Laserstrahl 6 tritt senkrecht in den Sprühnebelraum 4 ein und ist so ausgerichtet, daß er nahe der Düsen etwa parallel zur Ober- und/oder Unterseite des zu beschichtenden Bandes 1 von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite verläuft. Bei seinem Weg durch den Ölnebel trifft der Laserstrahl 6 auf Sprühteilchen, die das auftreffende Licht reflektieren. Es entsteht im Sprühnebelraum 4 eine sichtbare Reflexionsspur 7. Fig. 1 shows schematically a tape 1 , the top and bottom of which is to be coated with oil by an electrostatic spray system 2 . The spray bar 3 carries nozzles, not shown, which atomize the oil as a spray in the form of a wedge-shaped spray space 4 across the width B of the belt. Is located at a front side S of the spray chamber 4 a laser light source 5 of a red-light laser, which generates a laser beam 6, which passes through the spray chamber is filled with spray particles. 4 The laser beam 6 enters the spray mist chamber 4 vertically and is oriented such that it runs approximately parallel to the top and / or bottom of the strip 1 to be coated from one end face to the other end face near the nozzles. As it travels through the oil mist, the laser beam 6 strikes spray particles that reflect the incident light. A visible reflection trace 7 is created in the spray space 4 .

Die Fig. 2 zeigt eine derartig im Ölnebel sichtbar gemachte Reflexionsspur 7. Diese Reflexionsspur 7 wird mit einer CCD- Kamera 8, die etwa senkrecht zur Keilfläche K des Sprühnebelraumes 4 positioniert ist, abgebildet und die Bilddaten digital gespeichert. Fig. 2 shows a such visualized in the oil mist reflection lane 7. This reflection track 7 is imaged with a CCD camera 8 , which is positioned approximately perpendicular to the wedge surface K of the spray mist space 4 , and the image data is stored digitally.

Die gespeicherten Daten werden wie aus dem Ablaufschema gemäß Fig. 3 dargestellt in einer Bildverarbeitungseinheit 9 verarbeitet. Die Bildverarbeitungseinheit 9 besteht aus einem Prozessor 10, der mit der CCD-Kamera 8 verbunden ist, und aus einem Monitor 12, auf dem die Reflexionsspur 7 zugleich analog für den Anlagenbediener angezeigt wird.The stored data are processed in an image processing unit 9 as shown in the flowchart according to FIG. 3. The image processing unit 9 consists of a processor 10 , which is connected to the CCD camera 8 , and a monitor 12 , on which the reflection track 7 is simultaneously displayed analogously for the system operator.

Das erfaßte Bild der sichtbaren Reflexionsspur 7 wird dahingehend untersucht, ob die Reflexionsspur linienförmig geschlossen ist und keine Unterbrechungen aufweist. Treten Unterbrechungen in der Reflexionsspur 7 auf, bedeutet dies, daß in dem vom Laserlichtstrahl 6 durchsetzten Sprühnebelraum 4 Inhomogenitäten in der Verteilung der Sprühteilchen vorhanden sind.The captured image of the visible reflection track 7 is examined to determine whether the reflection track is closed in a line and has no interruptions. Occur discontinuities in the reflection on lane 7, this means that in the penetrated by the laser light beam 6 spray chamber 4 inhomogeneities are present in the distribution of the spray particles.

Die im Prozessor gespeicherte Erkennungssoftware klassifiziert den Zustand des Sprühnebels im Sprühnebelraum 4 in einen für den Beschichtungsprozeß "guten" oder "schlechten" Zustand. Für den Fall, daß die Erkennungssoftware aus dem unterbrochenen Verlauf der Reflexionsspur 7 Inhomogenitäten im Sprühnebel feststellt, wird eine Signaleinheit 11 angesteuert, die ein Signal für die Änderung der Regelgrößen Temperatur, Spannung und Volumenstrommenge an den Anlagenfahrer ausgibt. The recognition software stored in the processor classifies the state of the spray in the spray space 4 into a "good" or "bad" state for the coating process. In the event that the detection software detects inhomogeneities in the spray from the interrupted course of the reflection track 7 , a signal unit 11 is activated which outputs a signal for the change in the controlled variables temperature, voltage and volume flow rate to the plant operator.

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used

11

Band
tape

22nd

Sprühsystem
Spray system

33rd

Sprühbalken
Spray bar

44th

Sprühnebelraum
Spray mist

55

Laserlichtquelle
Laser light source

66

Laserlichtstrahl
Laser light beam

77

Reflexionsspur
Reflection trail

88th

CCd-Kamera
CCd camera

99

Bildverarbeitungseinheit
Image processing unit

1010th

Prozessor
processor

1111

Signaleinheit
Signal unit

1212th

Monitor
B Breite des Bandes
S Stirnseite von
monitor
B Width of the band
S face of

44th

K Keilfläche von K wedge area of

44th

Claims (11)

1. Verfahren zur Zustandserfassung von Beschichtungsmitteln beim eletrostatischen Beschichten von Gegenständen, beispielsweise kaltgewalzter Bänder, bei dem das Beschichtungsmittel in annähernd gleichmäßiger Schichtdicke aufgetragen und der Auftrag aus einem verdüste Sprühteilchen enthaltenen Sprühnebel vorgenommenen wird, wobei mit der Temperatur des Beschichtungsmittels, der angelegten Spannung und der Volumenstrommenge die Schichtdicke eingestellt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) die im Sprühnebel enthaltenen Sprühteilchen werden mit einer Laserlichtquelle beaufschlagt, zur Reflexion angeregt und als Reflexionsspur sichtbar gemacht;
  • b) die sichtbare Reflexionsspur wird opto-elektronisch überwacht und digital aufgezeichnet;
  • c) die Aufzeichnung nach Schritt b) wird einer rechnergestützten Bildverarbeitung unterworfen, die die aufgezeichnete Reflexionsspur nach Existenz, Verteilung/Homogenität der Sprühteilchen im Sprühnebel auswertet und der Bereich gemäß Schritt a) in "gut" oder "schlecht" klassifiziert und
  • d) mit der Klassifizierung nach Schritt c) wird ein Signal für die Nachregelung und/oder Veränderung der Steuergrößen Temperatur, Spannung und Volumenstrommenge ausgelöst.
1. A method for detecting the condition of coating agents in the electrostatic coating of objects, for example cold-rolled strips, in which the coating agent is applied in an approximately uniform layer thickness and the application is carried out from a spray mist containing spray particles, with the temperature of the coating agent, the applied voltage and the Volume flow, the layer thickness is set, characterized by the following steps:
  • a) the spray particles contained in the spray are acted upon by a laser light source, stimulated to reflect and made visible as a reflection trace;
  • b) the visible reflection trace is monitored opto-electronically and recorded digitally;
  • c) the recording after step b) is subjected to computer-aided image processing, which evaluates the recorded reflection trace for existence, distribution / homogeneity of the spray particles in the spray and classifies the area according to step a) into "good" or "bad" and
  • d) with the classification according to step c), a signal for the readjustment and / or change of the control variables temperature, voltage and volume flow rate is triggered.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Laserlichtquelle vorzugsweise ein Rotlicht-Laser mit eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that as Laser light source preferably a red light laser is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühnebel in Richtung seiner größten Ausdehnung mit dem Laser beaufschlagt wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Spray towards its greatest extent with the Laser is applied. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung der Reflexionsspur videobasiert ist.4. The method according to claim 1, characterized in that the Recording of the reflection trace is video-based. 5. Vorrichtung zur Zustandserfasssung von Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten von Gegenständen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Sprühsystem, das das Beschichtungsmittel aus einem Sprühnebel auf den Gegenstand elektrostatisch aufbringt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sprühnebel mindestens eine Laserlichtquelle (5) zur Erzeugung einer den Sprühnebel durchsetzenden Reflexionsspur (7) und mindestens eine Kamera (8) zur Erfassung der Reflexionsspur (7) zugeordnet ist, die zur Auswertung und Klassifizierung der Reflexionsspur mit einer Bildverarbeitungseinheit (9) gekoppelt ist, welche mit einer Signalgebereinheit (11) für die Änderung der Steuergrößen des Sprühsystems in Verbindung steht. 5. Device for detecting the condition of coating agents in the electrostatic coating of objects for carrying out the method according to claim 1, with a spray system which applies the coating agent from a spray mist to the object, characterized in that the spray mist has at least one laser light source ( 5 ) for generation a reflection track ( 7 ) penetrating the spray mist and at least one camera ( 8 ) for detecting the reflection track ( 7 ) is assigned, which is coupled to an evaluation and classification of the reflection track with an image processing unit ( 9 ) which is connected to a signal transmitter unit ( 11 ) for the Change of the control variables of the spray system is related. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquelle (5) vorzugsweise ein Rotlicht-Laser ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the laser light source ( 5 ) is preferably a red light laser. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquelle (5) nahe des Sprühbalkens (3) so angeordnet ist, daß der Laserstrahl den Sprühnebel durchsetzt.7. The device according to claim 5, characterized in that the laser light source ( 5 ) near the spray bar ( 3 ) is arranged so that the laser beam passes through the spray. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserlichtstrahl (5) unter einem beliebigen Winkel, vorzugsweise senkrecht, auf den Sprühnebel auftrifft.8. The device according to claim 7, characterized in that the laser light beam ( 5 ) strikes the spray mist at any angle, preferably perpendicular. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (8) eine CCD-Kamera ist.9. The device according to claim 5, characterized in that the camera ( 8 ) is a CCD camera. 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (8) in einer Ebene so zum Sprühnebel positioniert ist, daß die erzeugte Reflexionsspur (7) im Sprühnebel von der Kamera (8) erfaßbar ist. 10. The device according to one or more of claims 5 to 8, characterized in that the camera ( 8 ) is positioned in one plane to the spray mist so that the reflection trace ( 7 ) generated in the spray mist can be detected by the camera ( 8 ). 11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungseinheit (9) aus einem Prozessor (10) zur Verarbeitung der digital gespeicherten Daten der Reflexionsspur und einem Monitor (12) zur Anzeige der Reflexionsspur und einer Ausgabeeinheit besteht.11. The device according to claim 5, characterized in that the image processing unit ( 9 ) consists of a processor ( 10 ) for processing the digitally stored data of the reflection track and a monitor ( 12 ) for displaying the reflection track and an output unit.
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