TWI776141B - 物件清潔度之監測方法與監測系統 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種物件清潔度之監測方法與監測系統。此監測方法利用塑性變形裝置加工形成待測物件，並相對於塑性變形裝置之變形單元，定義出檢測區域。當待測物件經變形單元通過檢測區域時，對待測物件進行採樣製程，以利用檢測元件來採樣物件表面之狀態。然後，對檢測元件進行分析製程，以即時且準確地判斷物件清潔度。

Description

物件清潔度之監測方法與監測系統

本發明係有關一種監測方法與系統，特別是提供一種可即時且準確地量測物件清潔度之監測方法與監測系統。

金屬材料具有良好之機械強度與傳導性質，加以其具有良好之延展性，故常藉由塑性變形加工被製作為各種構型之組件。

塑性變形所施加之加工應力可使得金屬材料相應產生形變，其中為避免施加應力之變形單元磨損材料表面，故塑性變形裝置可具有潤滑系統，以藉由潤滑液來潤滑變形單元與材料。雖然變形單元與材料間已利用潤滑液來潤滑，但隨著應力之施加與材料之形變，塑性變形製程仍會產生少量金屬粉屑，且隨著加工之進行，潤滑液中之金屬粉屑含量逐漸增加，而降低潤滑效果，進而降低加工後之材料的表面品質。

由於潤滑液之品質檢驗須進一步藉由實驗儀器才可測得，故現場操作人員僅能根據加工後之材料品質來判斷潤滑液之狀態，而無法即時且準確地判斷潤滑情形，進而無法提升加工製程之穩定性，且無法穩定維持加工後之材料品質。其次，依據加工後之材料品質，當操作人員判斷潤滑液須更換時，潤滑液之狀態常已不敷使用，而須排空換新，故大幅增加加工成本。

有鑑於此，亟須提供一種物件清潔度之監測方法與監測系統，以改進習知物件清潔度之監測方法與監測系統的缺陷。

因此，本發明之一態樣是在提供一種物件清潔度之監測方法，此監測方法係藉由檢測元件來採樣物件表面之狀態，以進一步利用檢測元件之色度值來判斷物件清潔度，並採用相應之改善製程，以提升加工品質。

本發明之另一態樣是提供一種物件清潔度之監測系統，此監測系統可藉由前述之方法來判斷物件清潔度。

根據本發明之一態樣，提出一種物件清潔度之監測方法。首先，提供待測物件，其中待測物件係經塑性變形裝置來連續加工所形成。然後，相對於塑性變形裝置之變形單元，定義出檢測區域。接著，當待測物件經變形單元通過檢測區域時，對待測物件進行採樣製程。相應於檢測區域，採樣製程係先黏貼檢測元件至待測物件上。接著，移除檢測元件，並進行分析製程，其中分析製程係藉由光學量測檢測元件之色度值，並與設定值比較，以判斷物件清潔度。

依據本發明之一些實施例，前述之採樣製程係重複進行複數次，且此些採樣製程所移除之檢測元件係彼此疊合，以進行分析製程。

依據本發明之一些實施例，前述之採樣製程係重複進行三次。

依據本發明之一些實施例，前述之檢測元件為透明膠帶。

依據本發明之一些實施例，前述之檢測元件係黏貼於白色承載元件上，以進行分析製程。

依據本發明之一些實施例，當色度值不符合設定值時，前述之監測方法可選擇性地對塑性變形裝置之潤滑液進行改善製程。

根據本發明之另一態樣，提出一種物件清潔度之監測系統，其包含塑性變形裝置、檢測裝置與分析裝置。塑性變形裝置包含變形單元，且變形單元係配置以加工待測物件。檢測裝置包含黏貼單元與移除單元。其中，黏貼單元係配置以黏貼檢測元件至待測物件上，而移除單元係配置以由待測物件上移除檢測元件。分析裝置係配置以量測檢測元件之色度值，以判斷物件清潔度。

依據本發明之一些實施例，前述之檢測裝置可選擇性地包含定位單元。相對於變形單元，此定位單元係配置以定義出檢測區域。檢測元件係相應於檢測區域被黏貼，且經變形單元加工後，待測物件可通過檢測區域。

依據本發明之一些實施例，前述之檢測裝置可選擇性地包含疊加單元。此疊加單元係配置以黏貼被移除之檢測元件至白色承載元件上。

依據本發明之一些實施例，前述之監測系統可選擇性地包含回饋裝置。此回饋裝置訊號連接分析裝置與塑性變形裝置，其中此回饋裝置係用以接收檢測元件之色度值，並傳送改善訊號至塑性變形裝置。

應用本發明物件清潔度之監測方法與監測系統，其係藉由檢測元件來採樣物件之表面狀態，並進一步量測檢測元件之色度值，即可即時且準確地判斷物件清潔度。其次，藉由更多次之採樣，本發明之監測方法的鑑別率可進一步被提升。再者，藉由結合自動化程序控制，物件清潔度可即時地被監測，而可利用回饋裝置，依據所測得之色度值，即時地傳送改善訊號至塑性變形裝置，以採取相應之改善措施，而可提升塑性變形裝置之加工品質。

以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

本發明之物件清潔度之監測方法可利用一監測系統來進行。此監測系統可包含塑性變形裝置、檢測裝置與分析裝置。在一些實施例中，此監測系統可選擇性地包含回饋裝置。塑性變形裝置包含變形單元，且此變形單元可用以加工待測物件。在一些具體例中，本發明之塑性變形裝置可例如係應用於金屬軋延等加工製程的裝置，而變形單元為軋延裝置之軋輥，其中金屬軋延可包含熱軋製程或冷軋製程。在此些具體例中，金屬軋延等加工製程適用於加工鋼、銅、鋁、合金鋼、其他適當之金屬材料，或上述材料之任意混合。檢測裝置包含黏貼單元與移除單元。在一些實施例中，檢測裝置可選擇性地包含定位單元。在其他實施例中，檢測裝置可選擇性地包含疊加單元。

請參照圖1，其係繪示依照本發明之一些實施例之物件清潔度之監測方法之流程示意圖。方法100係先提供待測物件，並定義檢測區域，如操作110與操作120所示。

於操作120中，檢測區域係指相對於塑性變形裝置之變形單元的一虛擬區域。請同時參照圖2A與圖2B，其均係繪示依照本發明之一些實施例之連續加工時之待測物件的俯視示意圖，且兩者之差異在於相較於圖2A所繪示之待測物件，圖2B之待測物件係更進一步被加工一段時間。沿著加工方向200a，經變形單元210加工後，物件220a可形成待測物件220b。其中，相較於變形單元210，待測物件220b可進一步劃分為區域I、區域II與區域III。可理解的是，區域I、區域II與區域III僅係用以劃分區域，其數量與分界位置沒有特別之限制，所屬技術領域具有通常知識者可根據設備與製程需求調整區域之劃分數量與其分界位置。

為了檢測物件清潔度，相對於變形單元210之位置，虛擬之檢測區域230係被定義。其中，檢測區域230與待測物件220b之邊緣具有間距x，且檢測區域230與變形單元210具有間距y。經一段時間後(即圖2B)，雖然更連續加工一段待測物件220b，但檢測區域230之位置仍係固定不動的。據此，本發明所稱之「檢測區域230」係指相對於變形單元210之虛擬區域，且其並不會隨著戴測物件220b之加工移動而改變位置。在一些實施例中，檢測區域230之範圍亦可涵蓋整個區域I。在一些具體例中，依據設備配置與製程需求，現場操作人員可定義檢測區域230之位置。在其他實施例中，檢測區域230可藉由監測系統之定位單元來定義，或其他適當之方式來定義。

請再參照圖1。於進行操作120後，進行採樣製程130。採樣製程可先利用黏貼單元將檢測元件(為明確區別，以下稱之為第一檢測元件)黏貼至待測物件上，其中第一檢測元件之黏貼位置係相應於檢測區域，如操作131所示。然後，利用移除單元從待測物件之表面移除第一檢測元件，並進一步判斷採樣次數是否不小於設定次數，如操作133與操作135所示。若採樣次數小於設定次數時，重複進行操作131與操作133，以將另一檢測元件(以下稱之為第二檢測元件)黏貼於待測物件之表面上，並從待測物件之表面撕除。可理解的，第一檢測元件與第二檢測元件係相同的，兩者不具有差異，且由於待測物件係連續地被加工的，故雖然第二檢測元件係相應於檢測區域來黏貼，但第二檢測元件於待測物件之表面的實體黏貼位置係不同於第一檢測元件於待測物件之表面的實體黏貼位置。在一些實施例中，設定次數可為3次(即採樣製程130須進行3次)。

在一些實施例中，當黏貼之檢測元件被移除時，檢測元件較佳不遺留殘膠於待測物件之表面。本發明之檢測元件沒有特別之限制，其僅須可黏貼於加工後之待測物件表面，且於撕除時不遺留殘膠在待測物件之表面即可。在一些具體例中，檢測元件可為透明膠帶、其他具有黏貼性質之適當元件，或上述之任意組合。其次，檢測元件之形狀沒有特別之限制，惟其黏貼範圍須不大於前述之檢測區域。較佳的，檢測元件之黏貼範圍係等於檢測區域。當移除檢測元件時，具黏性之檢測元件可一併黏附待測物件之表面髒污(例如：加工所形成之金屬粉屑、金屬粉屑與加工潤滑液反應(例如：皂化反應)所形成之雜質及/或其他髒污)。換言之，待測物件之表面髒污係轉移至檢測元件上。

於進行操作135後，若採樣次數不小於設定次數時，利用監測系統之分析裝置來進行分析製程，如操作140所示。由於待測物件之表面髒污係轉移至檢測元件上，故分析製程可藉由量測檢測元件之色度值來判斷物件清潔度。在一些實施例中，監測系統之疊加單元可將從待測物件之表面移除的檢測元件黏貼於白色之承載元件(例如：白紙)上，以形成待分析樣品，再進行分析製程。在一些實施例中，當前述之採樣次數係大於1次時，多個相同之檢測元件可彼此堆疊結合在一起，以進行分析製程。在此些實施例中，堆疊之檢測元件可黏貼於白色之承載元件上，以形成待分析樣品，並進行分析製程。相同地，檢測元件之堆疊結合，以及黏結承載元件與堆疊之檢測元件亦可藉由檢測裝置之疊加單元來達成。

當進行分析製程時，檢測元件之色度值係藉由色度儀來量測，並與設定值比較，以判斷物件清潔度。在一些具體例中，色度儀可為Konica Minolta公司製作，且型號為Spectrophotometer CM-2500d之儀器。舉例而言，當檢測元件係黏貼於白色承載元件時，由於待分析樣品之背景為白色，故色度儀所測得之色度值越高代表物件清潔度越佳，而所測得之色度值越低代表物件清潔度越差。在其他實施例中，依據所黏附之髒污顏色，色度儀可直接量測檢測元件之色度值，故檢測元件亦可不黏貼於承載元件上。在一些實施例中，色度值之設定值可依據製程要求來設定。

請參照圖3，其係繪示依照本發明之一些實施例之物件清潔度之監測方法之流程示意圖。圖3之監測方法300與圖1之監測方法100大致上相同，兩者之差異在於方法300於進行分析製程(即操作340)後，進一步判斷所測得之色度值是否不符合設定值，如操作350所示。若所測得之色度值符合設定值時，重新進行採樣製程330，以持續監測物件清潔度。若所測得之色度值不符合設定值時，進行改善製程，如操作360所示。當進行改善製程時，依據所測得之色度值，可對變性變形裝置之潤滑液進行浮油刮除操作、過濾操作、更換操作及/或其他有助於提升物件清潔度之操作手段。

據此，藉由檢測元件與色度值之量測，本發明之監測方法可簡便且即時地測得物件清潔度，而可提升塑性變形之加工品質。

以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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。

實施例1

實施例1係分別對已知表面鋁粉量之鋁片A-1、鋁片A-2與鋁片A-3進行本發明前述之監測方法，其中採樣製程之設定次數為1次。採樣製程之檢測元件的色度值係以色度儀來量測，其結果分別如第1表所示。

實施例2

實施例2係使用與實施例1相同之監測方法，不同之處在於實施例2之採樣製程的設定次數為3次，且3個檢測元件係堆疊在一起，以量測其色度值。量測結果如第1表所示。

比較例1

比較例1係使用目視之方式來判斷鋁片A-1、鋁片A-2與鋁片A-3之清潔度，其結果如第1表所示。

依據第1表之結果可知，本發明之監測方法可精準且簡便地判斷出鋁片之清潔度。其中，隨著採樣次數之增加，清潔度之鑑別率亦隨之提升。顯然，藉由多次之採樣，鋁片間之差異性可被放大，而可有效提升清潔度之鑑別率。於比較例1中，由於目視之限制，表面鋁粉量接近之鋁片的清潔度不易精準地被區分，而降低其鑑別率。再者，目視法易容易因觀察者之差異而進一步降低其鑑別率。

另外，為進一步鑑定鋁片之實際清潔度，利用能量散射光譜儀(Energy Dispersive Spectrometer；EDS)分析鋁片A-1、鋁片A-2與鋁片A-3之表面，並量測鋁片之表面粗糙度。其結果分別如第2表所示。

於EDS分析中，由於金屬氧化物之強度與耐磨性均高於金屬，故形成較多金屬氧化物之磨潤區的殘留鋁磨耗量會較少。據此，氧原子和鋁原子之比值(O/Al)越高，清潔度越高。因此，EDS分析之清潔度鑑定結果與鋁片之實際清潔度相符合。於粗糙度分析中，粗糙度越低代表磨損較少，而具有較少之表面殘留鋁粉屑，故具有較佳之清潔度。因此，粗糙度之清潔度鑑定結果亦與鋁片之實際清潔度相符合。

應用例

應用例係將本發明之監測方法應用於鋁板之軋延系統中，並結合自動化製程，以改善軋延液之清潔度，而可提升軋延品質。其中，採樣製程之設定次數為3次，且3個檢測元件係堆疊在一起，以利用色度儀量測色度值。另外，為進一步判斷鋁片之清潔度，鋁片表面之鋁粉量係被量測。

依據堆疊形成之待分析樣品的色度值，軋延液之管理系統係採用相應之動作。如第3表所示。

依據第3表可知，依據所測得之色度值，自動化程序控制可啟動或關閉軋延液管理系統，以提升鋁片之清潔度。其中，藉由浮油刮除與濾紙過濾等操作，浮油中之鋁粉與皂化髒污可被移除，而提升軋延液之清淨度，進而提升鋁片之清潔度。當色度值係為78.87至70.88時，軋延液之清淨度較差，故除了提升濾紙之作動率外，部分之軋延液係被排出，並更換新的軋延液，以提升軋延液之清淨度。當色度值小於70.88時，清淨度過差之軋延液已不適用，故軋延液須全部排出，並替換為重新配製的軋延液。

據此，藉由本發明之監測方法所測得的色度值，操作人員可即時且準確地判斷物件之清淨度，而採取相應之改善操作，進而改善塑性變形之加工品質。其中，藉由較多次之採樣，物件清潔度之鑑別率可被提升，而更進一步提升準確性。另外，藉由結合自動化程序控制，物件清潔度可即時地被監控，而有助於提升塑性變形裝置的潤滑液之清淨度，進而可大幅提升塑性變形加工之品質與穩定性。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，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。

100,300:方法 110,120,131,133,135,140,310,320,331,333,335,340,350,360:操作 130,330:採樣製程 200a:加工方向 210:變形單元 220a,220b:物件 230:檢測區域 I,II,III:區域 x,y:間距

為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下。 圖1係繪示依照本發明之一些實施例之物件清潔度之監測方法之流程示意圖。 圖2A係繪示依照本發明之一些實施例之連續加工時之待測物件的俯視示意圖。 圖2B係繪示依照本發明之一些實施例之連續加工時之待測物件的俯視示意圖。 圖3係繪示依照本發明之一些實施例之物件清潔度之監測方法之流程示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:方法

110:操作

120:操作

130:採樣製程

131:操作

133:操作

135:操作

140:操作

Claims (6)

1. 一種物件清潔度之監測方法，包含：提供一待測物件，其中該待測物件係經一塑性變形裝置連續加工所形成，且該待測元件包含鋁片；相對於該塑性變形裝置之一變形單元，定義出一檢測區域；當該待測物件經該變形單元通過該檢測區域時，對該待測物件進行一採樣製程，其中該採樣製程包含：相應於該檢測區域，黏貼一檢測元件至該待測物件上；以及移除該檢測元件，且其中該採樣製程係重複進行複數次；以及進行一分析製程，其中該些採樣製程所移除之該些檢測元件係彼此疊合，以進行該分析製程，該分析製程係藉由光學量測疊合之該些檢測元件之一色度值，並與一設定值比較，以判斷該物件清潔度，其中該設定值係大於81.53，其中當該色度值不符合該設定值時，對該塑性變形裝置之一潤滑液進行一改善製程，其中該改善製程包含：當該色度值為70.88至81.53時，進行一浮油刮除操作與一過濾操作；以及當該色度值小於78.88時，進行一更換操作。
2. 如請求項1所述之物件清潔度之監測方法，其中該採樣製程係重複進行三次。
3. 如請求項1所述之物件清潔度之監測方法，其中該檢測元件為透明膠帶。
4. 如請求項1所述之物件清潔度之監測方法，其中該檢測元件係黏貼於一白色承載元件上，以進行該分析製程。
5. 一種物件清潔度之監測系統，包含：一塑性變形裝置，包含一變形單元與一潤滑系統，其中該變形單元係配置加工一待測物件，且該待測元件包含鋁片；一檢測裝置，包含：一黏貼單元，配置以黏貼一檢測元件至該待測物件上；一移除單元，配置以由該待測物件上移除該檢測元件；以及一定位單元，配置以相對於該變形單元，定義出一檢測區域，其中該檢測元件係相應於該檢測區域被黏貼，且經該變形單元加工後，該待測物件通過該檢測區域；一分析裝置，配置以量測該檢測元件之一色度值，以判斷該物件清潔度；以及一回饋裝置，訊號連接該分析裝置與該塑性變形裝置，其中該回饋裝置係配製以接收該檢測元件之該色度值，並 傳送一改善訊號至該塑性變形裝置之該潤滑系統，且其中當該色度值為為70.88至81.53時，該回饋裝置係配製以傳送該改善訊號至該潤滑系統之一刮除單元與一過濾單元；以及當該色度值小於78.88時，該回饋裝置係配製以傳送該改善訊號至該潤滑系統之一排放單元。
6. 如請求項5所述之物件清潔度之監測系統，其中該檢測裝置更包含：一疊加單元，配置以黏貼被移除之該檢測元件至一白色承載元件上。

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