用于表征湿漆层的堆叠体的传感器系统和方法技术方案

提供一种基于拟合到物理模型中通过各湿漆层的参数来表征已涂漆主体的湿漆层堆叠体的方法，湿漆层堆叠体包括至少两个湿漆层，方法通过传感器系统以非接触方式执行，传感器系统包括用于发射THz辐射的发射器系统、用于检测THz辐射的检测器系统和可操作地耦合至发射器系统和检测器系统的处理单元。方法包括：由发射器系统朝向已涂漆主体发射THz辐射信号，使得THz辐射与湿漆层堆叠体相互作用，由检测器系统检测作为与湿漆层堆叠体相互作用的检测到的THz辐射信号的响应信号；通过优化物理模型的模型参数来确定模型参数，使得物理模型的预测响应信号被拟合到检测到的响应信号中，物理模型逼近THz辐射信号与湿漆层堆叠体的相互作用，其中模型参数中的至少一些指示了湿漆层的各光学性质和湿漆层厚度；和从确定的模型参数确定湿漆层中的至少一个湿漆层的各漆层参数。

Sensor systems and methods used to characterize the stack of wet lacquer layers

A method based on fitting to the physical model of wet paint layer stack through the parameters of the wet paint layer to characterize the painted body, wet paint layer stack includes at least two wet paint layer, through the sensor system in non-contact mode, sensor system includes a transmitter system, radiation emission THz detector system for the detection of THz radiation and operably coupled to the transmitter system and detector system processing unit. The method comprises: a transmitter system has been subject to emit THz radiation toward the painting signal, making THz radiation and wet paint layer stacking interactions, by the detector as a response signal detection system THz radiation signal detection of interactions with the wet paint layer stack to the model parameter optimization; through the physical model to determine the model parameters. So the prediction of the physical model was fitted to the response signal detected in the physical model approximation interaction of THz radiation signal and the wet paint layer stack, wherein at least some of the model parameters indicating the optical properties of the wet paint layer and wet paint thickness; and to determine the parameters of at least one layer of paint wet paint wet paint layer in the model parameters.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于表征湿漆层的堆叠体的传感器系统和方法
本专利技术的方面涉及用于借助于THz辐射表征诸如已涂漆的汽车部件等的已涂漆主体的湿漆层堆叠体的方法。更精确地说，方法包括分析与湿漆层堆叠体相互作用的检测到的THz辐射信号。本专利技术的进一步方面涉及给主体涂漆的对应的方法、对应的传感器系统和用于给主体涂漆的对应的涂漆设备。
技术介绍
施加聚合物涂层并且特别是施加油漆可以对于增加主体的保护和美观或者对于使主体进一步的工艺(诸如施加进一步的层)做好准备是有用的。在下文中，主要讨论聚合物涂层是漆膜的情况，但是该讨论也适用于由其他聚合物涂层涂覆的主体。尽管涂漆工业通过使用油漆机器人而越来越自动化，但许多漆膜仍然显示出在油漆的均匀性或视觉外观上的失败，或者被涂漆在本身包含缺陷的基底上。由于这些原因，漆膜的准确质量控制是油漆工艺的重要部分。质量控制的一个重要方面是油漆厚度的测量，以便确保在预定公差范围内的均匀厚度。轿车主体典型地覆盖有很多不同的层，各层具有其自己的功能。传统上，各层在下一层可以喷涂在顶部之前必须干燥。由于这非常耗时，所以工业油漆线越来越多地利用所谓的湿碰湿技术(wet-on-wettechnique)。该技术的理念是，在前一层仍然相对湿的情况下将下一层喷涂在前一层上，这急剧降低了两个层之间的涂漆前置时间(paintingleadtime)。在固化之前，汽车主体于是包含多层相对湿的层，对其早期质量控制是必要的。大多数用于确定厚度的最近现有技术只是确定整个漆膜的总厚度。此外，这些技术中的许多技术(诸如声学和磁感应)仅在接触模式下工作。此外，这些技术不是针对油漆的，即不能考虑到特定油漆组成的特定性质，这造成大的误差条，尤其是对于厚层和多层不同油漆。为了克服这些限制，最近提出了基于THz辐射的方法。这些基于THz的新方法允许非接触测量并由此克服了现有技术的重要缺陷。例如，JP2004028618A和EP2213977A1描述了用于使用THz辐射确定漆膜厚度的相应方法。厚度通过时域信号峰值位置的减去来获得。峰值位置与已知一组油漆的折射率一起允许计算厚度。然而，该方法的鲁棒性留下了用于改进的空间。还有，该方法仅对于具有已知折射率的单层已知油漆可靠，然而这典型地是未知的。然而，在如上面所引用的诸如轿车主体等的工业应用中，典型地在先前施加的层已干燥之前施加各种类型的很多漆层，这没有通过已知技术适当地解决。因此，用于漆层表征的已知技术留下了用于改进的空间。
技术实现思路
鉴于以上情况，提供了根据权利要求1的方法、根据权利要求14的给主体涂漆的方法、根据权利要求15的传感器系统和根据权利要求16的涂漆设备。根据第一方面，提供一种基于拟合到物理模型中通过各湿漆层的参数来表征包括至少两个湿漆层的已涂漆主体的湿漆层堆叠体的方法，湿漆层堆叠体包括至少两个湿漆层，方法通过传感器系统以非接触方式执行，传感器系统包括用于发射THz辐射的发射器系统、用于检测THz辐射的检测器系统和可操作地耦合至发射器系统和检测器系统的处理单元。方法包括：由发射器系统朝向已涂漆主体发射THz辐射信号，使得THz辐射与湿漆层堆叠体相互作用，由检测器系统检测作为与湿漆层堆叠体相互作用的检测到的THz辐射信号的响应信号；通过优化物理模型的模型参数使得物理模型的预测响应信号被拟合到检测到的响应信号中，来确定模型参数，物理模型逼近THz辐射信号与湿漆层堆叠体的相互作用，其中模型参数中的至少一些指示了湿漆层的各光学性质和湿漆层厚度；和从确定的模型参数确定湿漆层中的至少一个湿漆层的各漆层参数。根据第二方面，提供一种给主体涂漆的方法。方法包括：将至少两个漆层施加至主体，由此在主体上产生湿漆层堆叠体；通过根据前述权利要求中的任一项的方法来表征湿漆层堆叠体，由此获得包括湿漆层中的一个和/或湿漆层堆叠体的预测干漆层厚度的漆层参数；依赖于获得的漆层参数进一步处理已涂漆主体。根据第三方面，提供一种用于表征已涂漆主体的湿漆层的传感器系统。传感器系统包括：发射器系统，用于朝向已涂漆主体发射THz辐射；检测器系统，用于检测来自已涂漆主体的THz辐射；定位系统，用于将发射器系统和检测器系统相对于已涂漆主体定位；和处理单元，被可操作地耦合至发射器系统和检测器系统。传感器系统被配置为通过根据第一方面的方法表征已涂漆主体。根据第四方面，提供一种用于给主体涂漆的涂漆设备。涂漆设备包括：涂漆装置，用于将油漆施加至主体由此在主体上产生湿漆层堆叠体；和根据第三方面的传感器系统。涂漆装置或进一步的处理单元被可操作地耦合至传感器系统并且被配置为依赖于获得的漆层参数进一步处理已涂漆主体。根据本专利技术的传感器组件和方法允许当涂层的两个或更多漆层仍然是湿的时获得准确且有意义的一组油漆参数、特别是可靠的漆层厚度。这通过利用来自已涂漆主体的检测到的THz辐射响应的大量信息、将物理模型的预测响应信号拟合到检测到的THz响应信号中来实现。本专利技术通过确定湿漆层结构的各厚度和性质并通过可靠地预测固化后各湿层的干厚度首次开创了执行湿漆层结构的工业质量控制。本专利技术可以用于在线(on-line)、线上(in-line)、近线(at-line)和离线质量控制，但是优选用在预计对例如今天的汽车和航空工业中的生产前置时间的缩短具有显著积极影响的线上中。可以与本文中描述的实施例组合的进一步的优点、特征、方面和细节从从属权利要求、描述和附图是显而易见的。附图说明将在下文中参照附图来描述细节，其中图1是根据本专利技术的实施例的传感器系统的示意性侧视图；图2a和图2b是图1的传感器系统的可能的进一步细节和变体的示意性侧视图；图3是图示出由根据本专利技术的实施例的传感器系统发射的TH辐射与已涂漆主体相互作用的示意图；图4是图示出根据本专利技术的实施例的表征已涂漆主体的方法的框图；图5示出如在实施例中采用的基底上的湿层堆叠体的模型；图6是表示在时域中通过如图1所示的系统测量的已涂漆主体的响应信号和相关量的一组四个图；图7至图9是分别在四个不同时间处表示不同已涂漆主体的响应信号和相关量的四个图的组；图10是表示作为干燥时间的函数的各种湿漆层的湿厚度和预测干厚度的图，其中在施加漆层之后湿厚度随着生长时间而收敛成预测的干漆层厚度。具体实施方式本专利技术的多个方面的详细描述在下文中，描述本专利技术的一些更多方面。除非另有明确规定，否则这些方面彼此独立且可以以任何方式组合。例如，该文档中描述的任何方面或示例可以与任何其他方面或实施例组合。首先，描述一些一般方面。根据本专利技术的一方面，提供一种用于确定至少两个湿漆层的堆叠体(在本文中也称作湿漆层堆叠体)中的至少一个湿漆层的当前厚度的方法。此外，方法允许确定这样的湿漆层堆叠体中的至少一个、若干和/或所有湿漆层的预测干漆层厚度。在本文中，湿漆层被限定为尚未干燥的并且仍然具有液体或未固化组分的层。这仅是对于最近施加的且液体组分尚未蒸发或固化化学反应未完成的油漆的情况。因此，根据一方面，该方法在已施加了漆堆叠体之后小于12小时、更典型地小于4小时、甚至更典型地小于1小时执行。根据进一步的方面，方法通过传感器系统以非接触方式执行，即没有要求与已涂漆主体直接物理接触的任何传感器部件。这不排除保持已涂漆主体的保持器，或者除与已涂漆主体接触的THz发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于拟合到物理模型中通过各湿漆层参数来表征已涂漆主体(2)的湿漆层堆叠体(4)的方法，所述湿漆层堆叠体(4)包括至少两个湿漆层(4a，4b)，所述方法通过传感器系统(1)以非接触方式执行，所述传感器系统包括用于发射THz辐射的发射器系统(10)、用于检测THz辐射的检测器系统和可操作地耦合至所述发射器系统(10)和所述检测器系统(20)的处理单元(30)，所述方法包括：‑由所述发射器系统(10)朝向所述已涂漆主体(2)发射THz辐射信号(60)，使得所述THz辐射与所述湿漆层堆叠体(4)相互作用，‑由所述检测器系统(20)检测作为与所述湿漆层堆叠体(4)相互作用的THz辐射信号(70)的响应信号(74)；‑通过优化所述物理模型的模型参数使得所述物理模型的预测响应信号(94)被拟合到检测到的响应信号中，来确定所述模型参数，，所述物理模型逼近所述THz辐射信号与所述湿漆层堆叠体(4)的相互作用，其中所述模型参数中的至少一些参数指示了所述湿漆层的各光学性质和湿漆层厚度；和‑从确定的模型参数(92)确定所述湿漆层中的至少一个湿漆层的各漆层参数，所述各漆层参数包括至少一个预测干漆层厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于拟合到物理模型中通过各湿漆层参数来表征已涂漆主体(2)的湿漆层堆叠体(4)的方法，所述湿漆层堆叠体(4)包括至少两个湿漆层(4a，4b)，所述方法通过传感器系统(1)以非接触方式执行，所述传感器系统包括用于发射THz辐射的发射器系统(10)、用于检测THz辐射的检测器系统和可操作地耦合至所述发射器系统(10)和所述检测器系统(20)的处理单元(30)，所述方法包括：-由所述发射器系统(10)朝向所述已涂漆主体(2)发射THz辐射信号(60)，使得所述THz辐射与所述湿漆层堆叠体(4)相互作用，-由所述检测器系统(20)检测作为与所述湿漆层堆叠体(4)相互作用的THz辐射信号(70)的响应信号(74)；-通过优化所述物理模型的模型参数使得所述物理模型的预测响应信号(94)被拟合到检测到的响应信号中，来确定所述模型参数，，所述物理模型逼近所述THz辐射信号与所述湿漆层堆叠体(4)的相互作用，其中所述模型参数中的至少一些参数指示了所述湿漆层的各光学性质和湿漆层厚度；和-从确定的模型参数(92)确定所述湿漆层中的至少一个湿漆层的各漆层参数，所述各漆层参数包括至少一个预测干漆层厚度。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过包括最佳拟合算法的迭代过程(86)将所述物理模型的所述预测响应信号拟合到所述检测到的响应信号。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括如下步骤：(a)使用针对所述模型参数(92)的初始猜测，基于所述物理模型来计算预测响应信号(94)；(b)计算表达所述预测响应信号(94)与所述检测到的响应信号(74)之间的偏差(95)的误差函数；(c)迭代步骤(a)和(b)，由此使所述模型参数(92)变化，直到所述误差函数满足最佳拟合准则，(d)获取拟合参数作为步骤(c)中满足所述最佳拟合准则的最终参数，并且从所述拟合参数来计算所述湿漆层参数中的至少一个湿漆层参数。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述湿漆层中的一个层的所确定的湿漆层参数中的至少一个湿漆层参数包括所述湿漆层的厚度。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述模型参数和/或所述各湿漆层参数包括当前湿层厚度，并且其中所述确定步骤包括确定作为所述当前湿漆层厚度的函数的所述预测干漆层厚度。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在不使用自油漆的施加以来过去的时间的情况下确定所述模型参数和所述漆层参数。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述模型参数的至少一部分是描述所述至少两个湿漆层中的每一个湿漆层的物理性质的有效参数。8.根据权利要求7所述的方法，其中每个湿漆层的光学性质由描述相应湿漆层的光学性质的有效光学参数(εeff)来表示，其中在确定所述模型参数的步骤中，根据相应的预存储的湿部分光学参数(εcorr)、相应的预存储的干部分光学参数(εdry)和使所述湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·M·范梅赫伦，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH