Семейство приборов wave-scan
Сканеры для измерения шагрени и DOI

Семейство сканеров шагрени wave-scan для контроля волнистости и шагрени при окраске

 

Шагрень, волнистость...или Orange Peel?

Качество внешнего вида окрашенной поверхности зависит от степени шагрени. Шагрень в свою очередь, зависит от размеров структур оптического рельефа, расстояния наблюдения и качества формирования изображения/отражения.

Что такое шагрень... или волнистость... или Orange Peel

Шагрень при окраске. Orange peel и индекс DOI
На фотографии заметна разница в уровне шагрени на дверце и на заднем крыле. На дверце преобладают 'длинные волны', качество отражения на крыле более высокое

При оценке качества внешнего вида окрашенного изделия мы обращаем внимание на его цветовые характеристики, блеск, оптические эффекты (искристость металликов или изменение цвета хамелеонами) и пр. Также одним из интересных эффектов является эффект "влажной поверхности", который зависит от степени и однородности шагрени, формирующейся в процессе полимеризации лакокрасочного покрытия [либо при неравномерном распределении красящего состава].

Какую шагрень считать оптическим эффектом, а какую технологическим дефектом - определяют дизайнеры, отвечающие за финишный внешний вид окрашенных изделий. Вместе с технологами они задают определённые рамки и параметры, в которых шагрень считается приемлемой и может быть легко воcпроизведена. Производители продукции, во внешнем виде которой шагрень играет значительную роль, имеют свои собственные палитры шкал и значений требуемой шагрени.

Что влияет на качество оценки шагрени


На качество оценки оптической шагрени в свою очередь влияют три основных параметра:

 

- размеры структур оптического рельефа
- расстояние или дистанция наблюдения
- качество отражения

Размер структур

Поверхности с различным размером структур рельефа выглядят по-разному. Волнистость (оптический рельеф) лакокрасочных покрытий определяется структурами в диапазоне 0,1 - 30 мм. Эту волнистость называют шагренью, текстурой или «апельсинной коркой» (Orange Peel). На блестящих поверхностях такая «корка» видится волнистым узором из темных и светлых областей. Светлые зоны в них создают элементы структуры, отражающие свет в направлении наблюдателя.

 

Расстояние

Второй фактор, влияющий на проявление и восприятие шагрени — расстояние. Чем оно больше, тем меньше объектов проявится. Крупные структуры (10 - 30 мм) лучше всего видны с 3 метров. Мелкие структуры (0,1 - 1 мм) можно рассмотреть только с близкого расстояния - 40 см. Структуры размером менее 0,1 мм человеческий взгляд не различает.

Разрешение глаза человека

При очень мелких структурах (ниже предела разрешения человеческого глаза >0,1 мм) узор из светлых/тёмных областей не виден даже вблизи. В результате снижается качество формирования изображения (image forming quality или IFQ). Хотя с 3 метров структуры размером 1–3 мм трудно определить как "волнистость", но они, тем не менее, влияют на внешний вид покрытия

 

Качество формирования изображения [IFQ]

Чем выше контрастность и резкость изображения объекта, отражённого окрашенной поверхностью - тем лучше будет качество формирования изображения. Мелкие структуры искажают отражение, отчего края становятся расплывчатыми и не резкими.

IFQ на малом расстоянии:
DOI или чёткость изображения

Шагрень при окраске. Orange peel и индекс DOI

DOI (качество отражения на близком расстоянии) можно описать такими словами как ясность/яркость или четкость/резкость. Из-за очень мелких структур (меньше 0,3 мм) DOI понижается.

 

IFQ на большом расстоянии:
"Влажный вид"

Шагрень при окраске. Orange peel и индекс DOI

На большом расстоянии (3 м) на качество отражения в основном влияют структуры размером 1–3 мм, создавая эффект «влажной поверхности"

Чем измерить шагрень?


В линейке приборов для измерения шагрени компании BYK-Gardner представлены портативные сканеры:
- wave-scan II
- wave-scan dual
- micro-wave-scan
и промышленный сканер для автоматического измерения шагрени на конвейере - wave-scan Robotic.
Приборы оценивают качество поверхности точно так же, как это делает человеческий глаз [оптическое разрешение = 0,1 мм]. Как взгляд человека, прибор "пробегает" по ней и фиксирует волнообразное чередование темных и светлых зон.

Сканер шагрени wave-scan

Как это работает?

Технически это реализуется с помощью лазерного источника света (освещает тестируемый образец под углом 60°) и детектора (измеряет интенсивность зеркально отраженного света). Сканер имеет 4 колеса для удобства перемещения по тестируемой поверхности. Двигаясь по тестируемой поверхности, прибор точку за точкой сканирует её оптический профиль на заданном расстоянии. Расстояние (шаг сканирования) выбирается в меню прибора - 50, 100 или 200 мм.

 

Сканер шагрени wave-scan

 

Чтобы смоделировать визуальную оценку шагрени человеческим глазом с учётом его разрешающей способности на различном расстоянии, сигнал, поступающий на детектор, раскладывается на несколько диапазонов с помощью математических функций.

 

Идеальная шагрень, соотношение длинных и коротких волн
На рисунке изображён график 'идеальной шагрени'. Разумеется, термин 'идеальная шагрень' столь же субъективен как и 'идеальный цвет'. Однако, большинство автопроизводителей стремится привести шагрень к такому уровню, при котором на графике структурных спектров будет виден 'двугорбый верблюд' с увеличенным 'горбом' в области коротких волн [спектральные структуры диапазона 0,3-1 мм]

Тусклость (Dullness)

Структуры размером менее 0,1 мм влияют на визуальное восприятие [делают отражённое изображение менее чётким] - поэтому wave-scan использует встроенную CCD-камеру для измерения рассеянного света, вызванного этими малыми структурами. Этот параметр называется «тусклость».

Спектр структур

Значения тусклости (du) и данные волнистости от Wa до We формируют так называемый "структурный спектр". Это позволяет проводить детальный анализ шагрени и факторов, влияющих на ее возникновение - лакокрасочных материалов, параметров процесса окраски и пр.
 
Диапазон, структуры Длина волн, мм
Wa 0,1–0,3
Wb 0,3–1
Wc 1–3
Wd 3–10
We 10–30
SW [short wave] 0,3–1,2
LW [long wave] 1,2–12
В таблице приведён полный перечень структур. Подробный анализ этих групп позволяет выявить причину отклонений от требуемых параметров шагрени.
 

Интерпретация результатов измерений

Результаты измерения шагрени с помощью приборов wave-scan могут дать весьма полезную информацию специалистам на линии окраски или технологам. Детальный анализ данных позволяет понять - какие параметры в технологическом процессе или какие свойства ЛКМ следует изменить при оптимизации шагрени для достижения бескомпромиссного качества внешнего вида.
 .

Влияние шероховатости субстрата на шагрень

  На чёткость отражения значительное влияние оказывает качество подложки. Высокая степень шероховатости стали или пластика проявляется даже в финишном слое лака, отрицательно сказываясь на блеске покрытия. Шероховатость подложки проявляется в высоких значениях Wb и Wc. Увеличение толщины наносимого грунта может купировать этот рост значений Wb и Wc

Влияние толщины покрытия на шагрень

  Структурный спектр может помочь оптимизировать внешний вид изделий, например - через определение оптимальной толщины покрытия. Увеличение толщины лака улучшает его растекание и выравнивание за счет поверхностного натяжения. На графике структур это будет выражаться в снижении значений в диапазоне Wc и Wd

Влияние положения при отверждении на шагрень

  Что касается процесса отверждения покрытия, поверхности, расположенные во время сушки горизонтально, показывают лучшие характеристики растекания и выравнивания — Wc и We снижаются. Наиболее сильно положение при полимеризации влияет на короткие волны [одно и то же покрытие покажет на вертикальной поверхности величину Wd на 10 единиц выше, чем на горизонтальной]

Автомобильные шкалы для wave-scan dual

Шкалы DOI Измеряемый параметр Шкалы DOI Измеряемый параметр
DOI: du, Wa и Wb по стандарту ASTM E430 Peugeout:
PP-Orange Peel
PN-DOI

индекс разливности
четкость отражения
Визуальная оценка: Orange Peel по тест-панелям ACT
Tension-scales:
GM-Tension
P-Tension
H-Tension
разливность
данные GM
данные Honda
данные Honda
BMW:
N1 Note 1 m
N3 Note 3 m

оценка с расстояния 1 м
оценка с расстояния 3 м
Ford:
Luster
Sharpness
Orange Peel
Combined

блеск
DOI
индекс разливности
общая оценка
Daimler Chrysler:
Gloss DCA
Dorigon DCA
Orange Peel DCA
Over All DCA

блеск
DOI
индекс разливности
общая оценка
В таблице приведены лишь некоторые автомобильные шкалы. Кроме того, ряд автоконцернов использует для контроля шагрени специально для них производимые модели сканеров. Поэтому, например, результаты измерения шагрени на автомобилях Toyota, полученные с помощью стандартных сканеров, будут кардинально отличаться от результатов замеров сканером wave-scan T

Стандарты по шагрени в авиации


Авиастроители предъявляют к качеству окраски самолётов такие же высокие требования как и автоконцерны. Прежде всего это связано с особенностями производственного цикла - множество деталей производятся и поставляются с десятков независимых предприятий. Сами детали производятся из различных материалов - алюминий, титан, композиты etc.

Каждый материал имеет свои особенности, что может негативно сказаться на качестве финального внешнего вида самолёта после окраски. Именно поэтому важна стандартизация и единообразие элементов ещё на этапе производства.

Мировые лидеры авиаиндустрии, такие как Airbus, Boeing, Embraer, Bombardier и пр. на своих предприятиях применяют систему контроля шагрени на базе сканеров wave-scan. Контролируемый параметр при этом - Tension, чья величина не должна превышать заданных внутренним стандартом значений.измерение шагрени на самолёте


Чем измерить шагрень?

В линейке волновых сканеров немецкой компании BYK-Gardner — модели wave-scan II, wave-scan dual, micro-wave-scan и wave-scan Robotic.

wave-scan IIwave san II


wave-scan II пришёл на смену устаревшему wave-scan DOI. Прибор также превосходно обеспечивает контроль внешнего вида верхнего покрытия - базы и лака. Wave-scan II характеризуется стопроцентной корреляцией с wave-scan DOI и открывает новые возможности для измерения шагрени/волнистости и DOI на поверхностях с сильным блеском (du <40).
.
- новая система навигации и управления – колесо, как на компьютерной мыши.
- объем памяти увеличен до 1 500 значений (ранее – 500)
- новая док-станция - хранение прибора, зарядка батареи, обмен данными с ПК по USB.
- малый вес и размеры, эргономичный дизайн
- возможность измерять криволиненые детали (радиус >500 мм)

wave-scan dualwave-scan-dual

Wave-scan dual - это "продвинутый" прибор для "продвинутых" пользователей. Основное его отличие от wave-scan II состоит в возможности измерения шагрени не только верхнего покрытия (база-лак), но и грунта. Это стало возможно благодаря допонительному источнику света - ИК-светодиоду. Но загрунтованная поверхность должна обладать необходимым уровнем блеска (тусклость или du <65).

Wave-scan dual как и wave-scan II прекрасно работает как на плоских, так и на искривленных поверхностях (с радиусом кривизны >500 мм), снабжен большим дисплеем и USB-портом, встроенной памятью. Индекс DOI и степень четкости отражения анализируется с помощью встроенной современной CCD-камеры. Wave-scan dual даёт новые возможности специалистам "black belt" на автомобильных заводах при анализе дефектов или несоответствии внешнего вида заданным параметрам. Прибор обеспечивает контроль шагрени всоответствии с внутренними стандартами всех мировых автоконцернов.

micro-wave-scanmicro-wave-scan

Модель Micro-wave-scan изначально была разработана для измеренияшагрени и DOI на изделиях с малым радиусом кривизны. Таких как бамперы, дверцы бензобака, корпуса автомобильных зеркал, дверные ручки и пр. Но автомобилестроение - не единственная область применения прибора micro-wave-scan. Производители бытовой техники Samsung, LG, BOSCH, SAMSUNG, SONY и пр. уделяют качеству внешнего вида своей продукции особое внимание и используют прибор micro-wave-scan в своих службах контроля качества. Этим же прибором контролируют внешний вид деталей яхт, самолётов и пр.

wave-scan robotic

Измеритель шагрени и DOI wave-scan Robotic применяется для контроля готового покрытия на конечном участке окрасочной линии, например - при окраске кузовов автомобилей. Прибор представляет собой сканирующий датчик, который фиксируется на роботе. В отличие от стандартных моделей сканеров wave-scan, которые снабжены колёсиками для размещения их на контролируемой поверхности, сканер Robotic проводит измерения бесконтактно. В соответствии с программой робота сканер размещается над поверхностью окрашенного кузова автомобиля на расстоянии 15+-2 мм. Роботизированная система гарантирует одинаковые условия измерения для всех тестируемых объектов и высокую производительность (сканирование происходит со скоростью от 50 до 150 мм/сек.)


ЗАО Контроль качества - официальный представитель компании BYK-Gardner в России, странах ТС и СНГ. У нас Вы можете подобрать и приобрести необходимый прибор, обеспечить его стандартной гарантией 24 месяца, откалибровать или отремонтировать. Наши специалисты будут рады провести обучение вашего персонала работе с оборудованием и программным обеспечением BYK-Gardner