涂層測(cè)厚儀在汽車制造、電鍍、五金加工、鋼結(jié)構(gòu)防腐等行業(yè)已經(jīng)非常常見。實(shí)際檢測(cè)時(shí)，用戶除了關(guān)心儀器能不能測(cè)，更關(guān)心的是另外幾個(gè)問題：同一個(gè)位置多測(cè)幾次，數(shù)據(jù)穩(wěn)不穩(wěn)定；涂層比較薄的時(shí)候，讀數(shù)會(huì)不會(huì)跳；車間溫度發(fā)生變化以后，測(cè)量結(jié)果會(huì)不會(huì)受到影響。這些問題看起來(lái)都是“測(cè)量精度”的問題，但從儀器本身來(lái)看，背后涉及激勵(lì)信號(hào)、數(shù)據(jù)采集、電路設(shè)計(jì)以及探頭結(jié)構(gòu)等多個(gè)環(huán)節(jié)。

林上科技在涂層測(cè)厚儀研發(fā)過程中，對(duì)這些問題進(jìn)行了針對(duì)性的改進(jìn)，并取得發(fā)明專利《一種涂層測(cè)厚儀及涂層厚度檢測(cè)方法》，專利號(hào)為ZL202010552100.0。這項(xiàng)專利目前已經(jīng)應(yīng)用到林上部分涂層測(cè)厚儀產(chǎn)品中，包括LS220H、LS225、LS226等型號(hào)。

專利核心點(diǎn)一：數(shù)字振蕩技術(shù)

數(shù)字振蕩技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是什么？磁性法和渦流法涂層測(cè)厚儀，都需要通過探頭產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)，再根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)變化計(jì)算涂層厚度。傳統(tǒng)模擬振蕩電路容易受到元器件本身以及外部環(huán)境影響。比如溫度發(fā)生變化、電源電壓有波動(dòng)，或者模擬器件參數(shù)出現(xiàn)漂移，都有可能讓振蕩信號(hào)發(fā)生變化。如果前端信號(hào)本身不穩(wěn)定，后面的數(shù)據(jù)處理做得再?gòu)?fù)雜，最終測(cè)量結(jié)果還是容易出現(xiàn)波動(dòng)。最終導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果精度不高、重復(fù)性不好、數(shù)據(jù)不穩(wěn)定等情況。

林上這項(xiàng)專利采用數(shù)字振蕩方式，通過單片機(jī)數(shù)字信號(hào)控制激勵(lì)信號(hào)。傳統(tǒng)模擬振蕩電路，這種方式可以減少溫度、濕度、電源以及模擬器件參數(shù)變化對(duì)振蕩信號(hào)的影響。簡(jiǎn)單理解就是先把測(cè)量所需要的基礎(chǔ)信號(hào)從源頭做穩(wěn)定。這一點(diǎn)對(duì)于比較薄的涂鍍層尤其重要。因?yàn)橥繉釉奖。盘?hào)變化本身就越小，如果測(cè)量電路還有較大的波動(dòng)，最終反映到厚度數(shù)據(jù)上就會(huì)更加明顯。也就是為什么越薄越難做精準(zhǔn)。

專利核心點(diǎn)二：高速ADC數(shù)據(jù)采集

涂層測(cè)厚儀的探頭在檢測(cè)過程中，還需要進(jìn)行信號(hào)采集和計(jì)算。林上的專利方案中采用高速ADC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，儀器可以快速獲取檢測(cè)信號(hào)，再通過程序計(jì)算對(duì)應(yīng)的涂層厚度。涂層測(cè)厚儀大多都是基于磁感應(yīng)或電渦流方式進(jìn)行檢測(cè)。不管是磁感應(yīng)還是電渦流的方式，均為變化的信號(hào)。采用高速ADC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，采集頻率高、數(shù)據(jù)會(huì)更精準(zhǔn)。進(jìn)一步提升測(cè)厚儀的檢測(cè)精度。

高速ADC數(shù)據(jù)采集除了會(huì)影響精度，同樣會(huì)影響檢測(cè)速度。這一部分用戶平時(shí)其實(shí)看不到，但使用儀器的時(shí)候能夠比較直接地感受到。比如在生產(chǎn)線上抽檢，一件工件可能需要檢測(cè)多個(gè)位置；電鍍件、汽車零部件做質(zhì)量控制時(shí)，一批產(chǎn)品往往需要連續(xù)測(cè)很多次。如果每次測(cè)量都需要等待，檢測(cè)效率就會(huì)比較低。

專利核心點(diǎn)三：數(shù)字信號(hào)探頭技術(shù)

專利中還有一個(gè)比較關(guān)鍵的設(shè)計(jì)，就是檢測(cè)頭與信號(hào)處理電路采用一體化固定結(jié)構(gòu)。為什么把檢測(cè)頭和信號(hào)處理電路做在一起呢？以前一些檢測(cè)儀器的結(jié)構(gòu)中，傳感器和后端電路之間存在較長(zhǎng)的模擬信號(hào)傳輸路徑，如探頭與主機(jī)連接線、主副電路等結(jié)構(gòu)。檢測(cè)時(shí)探頭移動(dòng)、連接狀態(tài)變化或者外部干擾，都可能對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響。

將信號(hào)處理電路放到更加靠近檢測(cè)頭的位置，可以縮短信號(hào)傳輸距離，同時(shí)減少機(jī)械運(yùn)動(dòng)以及連接變化帶來(lái)的干擾。林上部分涂層測(cè)厚儀的探頭內(nèi)部就集成了數(shù)字信號(hào)處理電路。探頭獲取信號(hào)后，可以在檢測(cè)探頭端完成相應(yīng)的信號(hào)處理，再將數(shù)據(jù)傳輸給主機(jī)。用戶不需要知道里面具體有多少塊電路板，但最終結(jié)果很直觀：連續(xù)測(cè)量時(shí)，數(shù)據(jù)不容易出現(xiàn)沒有規(guī)律的大幅跳動(dòng)。同時(shí)不容易受到檢測(cè)環(huán)境周邊的磁場(chǎng)或電場(chǎng)干擾。

專利之外，還需要解決現(xiàn)場(chǎng)使用的問題

一臺(tái)涂層測(cè)厚儀實(shí)際好不好用，不能只看某一個(gè)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境通常比較穩(wěn)定，而實(shí)際使用環(huán)境要復(fù)雜得多。比如夏天和冬天車間溫度差別很大；同一臺(tái)儀器可能今天測(cè)鋼板上的油漆，明天又拿去測(cè)鍍鋅層；有些工件表面比較平整，有些工件則是弧面、小尺寸或者結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。因此在專利技術(shù)基礎(chǔ)上，林上涂層測(cè)厚儀還采用了溫度補(bǔ)償、調(diào)零和多點(diǎn)校準(zhǔn)等設(shè)計(jì)。溫度補(bǔ)償主要用于降低環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。由于用戶測(cè)量的工件是多樣化的，不同材料工件的磁性和導(dǎo)電性能均不一樣，這樣會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)零點(diǎn)數(shù)據(jù)不一樣。調(diào)零和多點(diǎn)校準(zhǔn)則更加常用，用戶可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)片以及實(shí)際測(cè)量范圍，用涂鍍的工件對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。尤其是在對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性要求比較高的情況下，按照實(shí)際工件和厚度范圍校準(zhǔn)，比直接拿儀器測(cè)量更加穩(wěn)妥。

哪些涂層可以測(cè)？

涂層測(cè)厚儀能不能測(cè)，首先還是要看基材和涂層，需要從測(cè)量原理來(lái)區(qū)分。

磁性法主要用于鋼、鐵等鐵磁性金屬基體。例如：鋼材表面的油漆、防腐涂層、清漆、搪瓷層，以及部分鍍鋅層、鍍鉻層等，都可以根據(jù)實(shí)際情況采用磁性法進(jìn)行檢測(cè)。

渦流法主要用于鋁、銅等非磁性金屬基體上的非導(dǎo)電涂層。比較常見的有鋁合金表面的陽(yáng)極氧化膜、油漆層、粉末噴涂層等。

所以選擇涂層測(cè)厚儀時(shí)，不能只問“能測(cè)多厚”，還要先確定基材是什么、上面的涂層是什么，以及大概的厚度范圍。對(duì)于電鍍件、汽車零部件、五金件等薄涂鍍層檢測(cè)，測(cè)量重復(fù)性通常更加重要。因?yàn)楹穸缺旧肀容^小，幾微米甚至更小的變化，都可能直接影響質(zhì)量判斷。需要選擇能測(cè)量超薄涂層的儀器和探頭。常規(guī)的噴涂層，如噴塑噴粉等可以采用常規(guī)的探頭或兩用探頭。

從專利到產(chǎn)品

從專利到產(chǎn)品中間實(shí)際是研發(fā)到產(chǎn)品化的一個(gè)轉(zhuǎn)變過程。目前，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于林上LS220H、LS225、LS226等多款已上市產(chǎn)品及部分在研發(fā)階段的涂層測(cè)厚儀產(chǎn)品上。可廣泛用于汽車制造、電鍍、五金加工、機(jī)械制造、鋼結(jié)構(gòu)防腐等行業(yè)的涂層厚度檢測(cè)。對(duì)于林上的涂層測(cè)厚儀來(lái)說(shuō)，參數(shù)表上的精度是一方面，長(zhǎng)期使用過程中數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定、不同環(huán)境下能不能保持較好的重復(fù)性，同樣很重要。這也是林上在涂層測(cè)厚儀研發(fā)過程中一直在做的事情。