[發明專利]用于表征被涂覆主體的傳感器系統和方法

有效

• 申請號: 201510039912.4
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104807496B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: J.L.M.范梅徹倫;H.梅博德
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 葉曉勇,姜甜

技術領域

本發明的方面涉及一種用于使用THz輻射、通過一個或多個涂敷參數來表征被涂覆主體的方法。該主體通過聚合涂敷、例如涂料膜來涂覆，以及涂敷參數包括例如聚合涂敷的厚度等。此外，本發明的方面涉及相應的傳感器系統。

背景技術

聚合涂敷、具體來說是涂料的施加對于主體的擴大保護和美學或者對于制備主體供其他過程、例如(一個或多個)其他層的施加能夠是有用的。下面主要論述聚合涂敷是涂料膜的情況，但是本論述也適用于通過其他聚合所涂覆的主體。

涂料膜通常以多個層施加于基底，每層具有不同目的。如果涂料施加于金屬基底、例如機動車組件上，例如，典型層序列(由底至頂)為電泳涂層（e-coat）、底漆（primer）、底涂層（base coat）和透明涂層（clear coat），其中電泳涂層和底漆例如防止生銹，底涂層主要用于美學，以及透明涂層用于美學以及用于進一步環境保護。

雖然涂料工業通過使用涂料機器人越來越自動化，但是許多涂料膜仍然在涂料的均勻性或視覺外觀方面呈現不足或者涂料在本身包含缺陷的基底上。由于這些原因，涂料膜的準確質量控制是涂料過程的重要部分。質量控制的一個重要方面是涂料厚度的測量，以便確保預定容差范圍之內的均勻厚度。

用于厚度確定的大多數現有技術只確定整個涂料膜的總厚度。此外，這些技術的許多、例如聲和磁感測僅在接觸模式進行工作。此外，這些技術是涂料非特定的、即不能考慮特定涂料組成的特定性質，這引起大誤差條，特別是對于不同涂料的厚層和多層。

為了克服這些限制的一部分，近來已經提出基于THz輻射的方法。這些基于THz的新方法允許非接觸測量，并且由此克服現有技術的重要缺點。例如，JP 2004028618 A和EP 2213977 A1描述用于使用THz輻射來確定涂料膜的厚度的相應方法。厚度通過時域信號的峰值位置的減少來得到。峰值位置連同涂料的已知群折射率一起允許厚度的計算。但是，這種方法的健壯性留有改進的余地。另外，該方法僅對于具有已知折射率的已知涂料的單層才是可靠的。

因此，仍然需要進一步改進這些測量技術，例如以便得到更準確參數、例如(一個或多個)單獨層厚度和可能的涂料標識，以獲得可靠質量控制。

發明內容

鑒于以上所述，提供如權利要求1所述的方法以及如權利要求14所述的傳感器系統。

按照第一方面，提供一種通過基于與物理模型的擬合的至少一個涂敷參數來表征被涂覆主體的方法。被涂覆主體包括由聚合涂敷、例如涂料膜所涂覆的基底，聚合涂敷具有至少一個層。該方法由傳感器系統按照非接觸方式來執行，傳感器系統包括：發射器系統，用于發射THz輻射；檢測器系統，用于檢測THz輻射；以及處理單元，操作上耦合到發射器系統和檢測器系統。該方法包括：由發射器系統將THz輻射信號發射到被涂覆主體，使得THz輻射與聚合涂敷相互作用；由檢測器系統檢測作為與聚合涂敷相互作用的所檢測THz輻射信號的響應信號；通過優化模型參數來確定物理模型的模型參數，使得物理模型的預測響應信號與所檢測響應信號擬合，模型參數指示描述THz輻射信號與聚合涂敷的相互作用的聚合涂敷的光學性質；以及從所確定模型參數來確定至少一個涂敷參數。

模型參數包括至少一個層的折射率的參數化。在至少一個層為多個層的情況下，所確定模型參數因而包括多個層的至少一個的相應折射率的參數化以及優選的多個層的每個的相應折射率的參數化。至少一個涂敷參數包括聚合涂敷的厚度。

按照第二方面，提供一種用于表征被涂覆主體的傳感器系統。該傳感器系統包括：發射器系統，用于將THz輻射發射到被涂覆主體；檢測器系統，用于檢測來自被涂覆主體的THz輻射；定位系統，用于相對于上涂料主體來定位發射器系統和檢測器系統；以及處理單元，操作上耦合到發射器系統和檢測器系統。該傳感器系統配置用于通過按照第一方面的方法來表征被涂覆主體。

按照本發明的實施例的傳感器組合件和方法允許可靠地得到(一個或多個)涂敷參數的準確和有意義集合，特別是涂敷或者其至少一個層的厚度。這通過利用來自被涂覆主體的所檢測THz輻射響應的大量信息、通過使物理模型的預測響應與所檢測THz響應信號擬合來實現。由此，優選地，所檢測THz輻射信號的整個時間軌跡用于擬合(例如通過使用響應預測與測量響應之間的任何偏差的誤差函數)。通過使用整個時間軌跡，該方法甚至相對THz輻射與聚合涂敷的小相互作用、例如小反射分波也極為靈敏，并且因此允許(一個或多個)單獨涂敷參數的確定，即使層之間的光學對比度極小。