wave-scan


* произносится как 'вэйв-скан'


Лазерные сканеры шагрени wave-scan - международный индустриальный стандарт. Это единственные в мире приборы для измерения шагрени (волнистости, эффекта "апельсиновой корки" и пр.) по всем известным шкалам




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 отраженного окрашенной поверхностью объекта - тем лучше будет качество формирования изображения. Мелкие структуры искажают отражение, отчего края становятся расплывчатыми и не резкими.

IFQ на близком 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 яркость покрытия также влияет шероховатость подложки (отрицательно), толщина покрытия и положение окрашенной поверхности во время сушки (вертикальное или горизонтальное)

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. На покрытия с более мелкими структурами рельефа положение во время полимеризации вряд ли оказывает влияние

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-Oranfe 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

 

Каждой задаче - своё решение!

В зависимости от области применения, мы предлагаем четыре основных модели лазерных сканеров шагрени серии wave-scan.

wave-scan II

Сканер шагрени wave-scan II

Малый вес и отличная эргономика wave-scan II делают процесс контроля еще более легким, особенно при использовании на конвейере. Новый дизайн упрощает работу на поверхности со сложной геометрией. Управление и меню стали еще понятнее и удобнее

 

Wave-scan II удобен для применения и на плоских, и на искривленных поверхностях (с радиусом кривизны >500 мм), снабжен большим дисплеем и USB-портом, встроенной памятью

 

Новый дополнительный ИК–светодиод позволяет измерять и анализировать те же самые спектральные структуры (0,1...30 мм) на поверхностях со средним блеском (грунт/праймер). Индекс DOI и степень четкости отражения анализируется с помощью встроенной современной CCD-камеры.

Сканер wave-scan II даёт новые возможности специалистам "black belt" на автомобильных заводах при анализе дефектов или несоответствий финишного покрытия требуемым параметрам. Прибор обеспечивает контроль шагрени в соответствии с внутренними стандартами всех мировых автоконцернов.

 

- 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 криволинейные детали (радиус >500 мм)

 

wave-scan dual

Сканер шагрени wave-scan dual

Wave-scan dual работает на поверхностях с различной степенью блеска — от сильноблестящих до полуматовых. Кроме лазерного источника света, применяемого на очень блестящих поверхностях, эта модель дополнительно снабжена мощным инфракрасным светодиодом, что позволяет выстраивать тот же структурный спектр (от 0,1 до 30 мм) при измерении на поверхностях со средней степенью блеска.

 

В автомобильной промышленности это помогает оптимизировать внешний вид окрашиваемой поверхности уже с момента нанесения грунта (зависит от степени блеска грунта).

 

При измерении поверхностей со средним блеском результаты измерений оптического сканера wave-scan dual хорошо коррелируют с показаниями механического профилометра. Измеряя шагрень на каждом слое наносимого покрытия Вы можете заранее определить - какой из слоев оказывает негативное влияние на конечный внешний вид изделия.

Например, после нанесения праймера на крыло и на дверь Вы выяснили, что значения Wb и Wc на двери выше допустимых. Это значит, что металл, из которого отштамповали дверь более шероховатый (по Rz). И механическая шагрень проявилась во внешнем виде. То есть, грунтовочный слой не смог полностью сгладить шероховатость субстрата и исключить его влияние на качество покрытия. Решением задачи может стать:

 

- увеличение толщины грунта на двери [дополнительные затраты]
- его регулярная повторная шлифовка [дополнительные затраты]
- последующее увеличение толщины слоя лака [дополнительные затраты]
- предъявление более жестких требований к поставщикам дверей или металла [при штамповке на своей линии]

 

Наиболее часто подобные проблемы возникают в цехе окраски кузовов и элементов из металла. У изделий из полимеров и пластика проблема шероховатости субстрата практически отсутствует (как у литьевых так и штампованных).

micro-wave-scan

Сканер шагрени micro-wave-scan

Есть задачи

Выпустив в 2006 году портативный сканер micro-wave-scan, компания BYK-Gardner укрепила свою позицию лидера в разработке решений для контроля качества внешнего вида. Многие приборы BYK-Gardner уже стали "промышленным стандартом" во всём мире. Теперь такой стандарт есть и при решении задач, связанных с измерением шагрени на изделиях небольшого размера с малым радиусом кривизны.

 

Созданный специально для этих целей, micro-wave-scan моментально занял своё место во всех лабораториях контроля качества при производстве автокомпонентов, бытовой техники премиум-класса, элементов отделки интерьера самолётов, яхт и пр.

Первыми пользователями прибора традиционно стали такие компании как BMW, Mercedes-Benz, AUDI, Airbus, Boeing, TGV, Shinkansen, Samsung и пр. Кузова автомобилей, корпуса бытовой техники, фюзеляжи самолетов - всё это, как правило, окрашивается непосредственно на заводе, где ведется обязательный контроль шагрени с помощью сканеров wave-scan II или wave-scan dual.

 

Но большая часть комплектующих поступает от сторонних поставщиков (практически 100% пластиковых автокомпонентов, таких как корпуса автомобильных зеркал, дверные ручки, молдинги, бамперы и пр. производятся независимыми от автоконцернов предприятиями).

Сканер шагрени micro-wave-scan

И есть решения

И в этом случае необходим 100% входной контроль качества автокомпонентов. Ведь в собранном виде автомобиль или самолет должен выглядеть как единое целое не только с технической точки зрения, но и с эстетической. И значения шагрени должны быть абсолютно одинаковы как на стальном кузове, так и на пластиковом бампере.

 

Решеним стал новый micro-wave-scan. Обладая метрологическими характеристиками сканеров wave-scan II и wave-scan dual, он получил новые возможности для измерения шагрени и DOI на деталях небольших размеров с малым радиусом кривизны.

 

Производители комплектующих получили профессиональный инструмент для решения повседневных задач. Вопросы, связанные с расхождением уровня шагрени остались в прошлом.

 

Теперь визуальное впечатление от шагрени можно выразить в объективных цифрах. А степень шагрени ("апельсиновой кожуры") стало возможно контролировать для соответствия требованиям автомобильных концернов. Производители бамперов теперь могут точно знать какая шагрень необходима для VW, а какая - для GM или Hyundai

 

wave-scan Robotic

Сканер шагрени wave-scan Robotic

Система автоматического контроля шагрени wave-scan Robotic применяется для контроля внешнего вида покрытия на конечном участке окрасочной линии, например - при окраске кузовов автомобилей. Прибор представляет собой сканирующий датчик, размещенный на промышленном роботе.

 

В отличие от стандартных моделей сканеров wave-scan, которые имеют шасси (4 обрезиненных колеса) для размещения их на измеряемой 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.). Эта система как никогда лучше позволяет избежать ошибок при измерении, связанных с "человеческим фактором"

 

Сколько стоит wave-scan?

Назначение Код Модель Цена, с НДС*
Средние и малые элементы
[бампера, молдинги, дверные ручки и пр.]
AW-4824 micro-wave-scan 26 400 евро
Крупные и средние элементы
[фюзеляж, кузов, бампера]
AW-4840 wave-scan dual 34 790 евро
AW-4846 wave-scan II 31 300 евро
AW-4850 wave-scan dual ROBOTIC 71 099 евро**
AW-4822 wave-scan ROBOTIC 63 840 евро**

 

*цены действительны до 31 декабря 2018 года. Для получения коммерческого предложения обращайтесь в ЗАО "Контроль качества"
**без учёта стоимости промышленного робота

 

По вопросам приобретения, аренды, применения и обслуживания сканеров шагрени wave-scan - обращайтесь:

 

по телефону (812) 677-93-16
по электропочте info@bykgardner.ru