1．傳統非接觸式(shì)塗層(céng)厚度(dù)測量方(fāng)法

當物(wù)質受(shòu)到(dào)光(guāng)，聲波，輻射(shè)等激發時，物(wù)質(zhì)會吸收(shōu)一部分能(néng)量轉(zhuǎn)化(huà)為(wéi)熱(rè)能。基於該(gāi)原理(lǐ)能通過光(guāng)源照射待測基(jī)材來測(cè)量其光熱反(fǎn)應（紅(hóng)外(wài)輻(fú)射），從(cóng)而(ér)確(què)定基(jī)材上的(dí)塗(tú)層厚(hòu)度(dù)。圖1展示(shì)了(liǎo)樣(yàng)品被激發(fā)光(guāng)源照射(shè)時(shí)發生的(dí)光(guāng)熱反(fǎn)應現象。除(chú)了特(tè)殊發(fā)光材料(liào)外，照射激發(fā)的光(guāng)能(néng)主要(yào)轉化為熱(rè)能(néng)，造成樣(yàng)品表(biǎo)麵溫度(dù)發生(shēng)變(biàn)化(huà)。

圖1樣(yàng)品(pǐn)對光源照(zhào)射作(zuò)出熱反應(yīng)

如圖(tú)2所示，有幾種光(guāng)熱反應的測量方(fāng)法(fǎ)。例如：檢測樣品表麵(miàn)紅外輻(fú)射(shè)的光熱輻射法，利用(yòng)麥(mài)克風以聲(shēng)波形式(shì)檢(jiǎn)測樣品周圍氣體的熱(rè)膨脹(zhàng)方(fāng)法(fǎ)(麥(mài)克(kè)風光(guāng)聲(shēng)法)，利(lì)用壓電元(yuán)件(jiàn)檢測熱彈(dàn)性波的(dí)壓電元件(jiàn)法(fǎ)，利用(yòng)光學(xué)幹涉係統中的(dí)光(guāng)學(xué)探(tàn)頭(tóu)檢(jiǎn)測(cè)熱(rè)膨脹引(yǐn)起表(biǎo)麵位移(yí)的光熱(rè)位(wèi)移測量法等。

圖2各(gè)種(zhǒng)熱反(fǎn)應的(dí)檢測(cè)方法(fǎ)

光幹(gān)涉法(fǎ)和光束(shù)偏(piān)振法(fǎ)是(shì)通(tōng)過將激光(guāng)束(shù)照(zhào)射到(dào)樣(yàng)品表麵，用(yòng)光(guāng)束位置傳感器(qì)檢測(cè)反射光(guāng)因光(guāng)熱(rè)位(wèi)移而(ér)產(chǎn)生(shēng)的反(fǎn)射(shè)角變化(huà)來測(cè)量塗層厚(hòu)度(dù)，如圖3所(suǒ)示。

圖(tú)3通過激光(guāng)束(shù)進(jìn)行光(guāng)束(shù)偏振的方(fāng)法(fǎ)

但(dàn)采用激光束的測厚方法(fǎ)要求(qiú)樣品與測(cè)厚儀(yí)器的(dí)測量距(jù)離較(jiào)短，且(qiě)照射(shè)激(jī)光(guāng)束(shù)必(bì)須(xū)垂(chuí)直於樣品(pǐn)表麵。當待(dài)測(cè)樣品(pǐn)在塗裝(zhuāng)生產綫上的吊架或傳送(sòng)帶上運動時(shí)，運(yùn)動中的物體(tǐ)容(róng)易碰(pèng)撞(zhuàng)探(tàn)頭，所以產(chǎn)綫上的(dí)在(zài)綫(xiàn)測厚(hòu)儀器(qì)需要滿足(zú)測試(shì)距離較長並(bìng)且測(cè)試(shì)角(jiǎo)度(dù)容差(chà)大的(dí)技(jì)術(shù)需求。激光(guāng)束的測厚方法明顯不(bù)滿(mǎn)足這要求。

此外，考慮(lǜ)到激光束強(qiáng)度(dù)的(dí)危害性，操(cāo)作人(rén)員(yuán)必須擁(yōng)有相關專(zhuān)業技(jì)能，以(yǐ)及激光(guāng)儀(yí)器的(dí)維(wéi)護費用較(jiào)高(gāo)。使用(yòng)激光束(shù)測厚方法不利於對(duì)大批(pī)量產品進(jìn)行塗裝(zhuāng)工藝(yì)。

2．塗(tú)魔(mó)師(shī)ATO非(fēi)接觸(chù)無(wú)損(sǔn)測厚分(fēn)析技術

如圖4所示，塗魔師采(cǎi)用ATO光熱(rè)法專(zhuān)利(lì)技術(shù)
；該項(xiàng)技(jì)術采用(yòng)氙(xiān)燈(dēng)安(ān)全(quán)光(guāng)源(yuán)代替(tì)激光(guāng)束進(jìn)行激(jī)發(fā)，並(bìng)以(yǐ)脈衝(chōng)方(fāng)式(shì)短暫(zàn)加熱(rè)待測塗層(céng)，內置(zhì)高速紅外(wài)傳(chuán)感器將記(jì)錄塗(tú)層(céng)表麵溫(wēn)度分布(bù)並(bìng)生(shēng)成(chéng)溫(wēn)度衰減(jiǎn)曲綫，最後(hòu)利用專門研(yán)發(fā)的算法(fǎ)分(fēn)析(xī)表麵(miàn)動(dòng)態溫度曲(qū)綫計(jì)算待(dài)測塗層(céng)厚度(dù)。

圖4塗(tú)魔師ATO測(cè)量原理

通常，塗(tú)層厚度(dù)越大(dà)，反應(yīng)時間越長（例(lì)如1-2秒(miǎo)）
；塗(tú)層厚度越小，反應(yīng)時間(jiān)越(yuè)短（例如0.02-0.3秒(miǎo)），如圖(tú)5所(suǒ)示。

圖(tú)5塗層(céng)厚(hòu)度不同導致(zhì)反(fǎn)應時間(jiān)不同

相(xiāng)比(bǐ)於(yú)傳統(tǒng)非接(jiē)觸式(shì)測厚儀，塗魔(mó)師ATO測(cè)厚技(jì)術明(míng)顯降低(dī)了(liǎo)儀器(qì)維護(hù)成本，而且塗(tú)魔師(shī)能(néng)更加快速精(jīng)準(zhǔn)和(hé)簡單(dān)測(cè)厚(hòu)，無需嚴格控製(zhì)樣品與測厚儀(yí)器之間的(dí)測(cè)試角度和(hé)距離，即(jí)使是細小部(bù)位，彎(wān)角，產(chǎn)品邊緣，凹(āo)槽等難(nán)測(cè)部位也能(néng)精準(zhǔn)測厚，並(bìng)且對操作(zuò)人(rén)員(yuán)的專業要求低(dī)。

另(lìng)外(wài)，塗(tú)魔(mó)師(shī)容易(yì)集成(chéng)到(dào)塗裝係統(tǒng)中，與(yǔ)機(jī)械臂或其他(tā)移(yí)動(dòng)裝置(zhì)配合(hé)使用(yòng)能方(fāng)便精(jīng)準(zhǔn)測(cè)量(liáng)工件膜(mó)厚，實現(xiàn)不(bù)間(jiān)斷連續膜(mó)厚(hòu)監控(kòng)，提(tí)高生產效率。

3．塗(tú)魔(mó)師(shī)ATO無(wú)接觸測厚(hòu)儀在粉末(mò)塗料(liào)的(dí)應用實例

塗魔(mó)師(shī)非接觸(chù)膜厚(hòu)分析儀器不僅適(shì)用於(yú)測量(liáng)粉末塗層厚度，還能精準測量(liáng)液體(tǐ)塗料，粘膠劑，熱(rè)噴(pēn)塗(tú)，潤(rùn)滑塗(tú)層(céng)等(děng)多(duō)種(zhǒng)塗(tú)層類(lèi)型的(dí)膜厚(hòu)。

對於(yú)粉(fěn)末(mò)塗(tú)料(liào)塗(tú)裝(zhuāng)，未固(gù)化(huà)塗層(céng)厚度(dù)與固化後膜(mó)厚(hòu)差異(yì)通(tōng)常(cháng)相(xiāng)差(chà)約1%～3%，而塗(tú)魔師測(cè)厚係統能自動計算(suàn)並補償該(gāi)差(chà)值(zhí)，因此塗(tú)魔師能(néng)在(zài)產品(pǐn)進入(rù)烤(kǎo)爐(lú)前(qián)精準測量(liáng)未固化塗(tú)層(céng)實(shí)時得出幹膜厚(hòu)度(dù)，無(wú)需等到(dào)粉末塗層固(gù)化後才(cái)進行測厚。

目前大(dà)多(duō)數廠(chǎng)家使用(yòng)渦(wō)流(liú)法，電磁(cí)感應法等幹膜測(cè)厚儀(yí)測(cè)量粉(fěn)末(mò)塗(tú)料膜厚，他(tā)們(mén)必須等(děng)到(dào)產(chǎn)品(pǐn)進(jìn)入(rù)烤(kǎo)爐完全固化塗(tú)層後才能接觸(chù)測(cè)厚。如果(guǒ)等(děng)到塗層固(gù)化(huà)後(hòu)才(cái)發現膜(mó)厚(hòu)值不能滿足合格範圍(wéi)，則(zé)需要(yào)進行(háng)返工，時效(xiào)性和生產效率與(yǔ)成(chéng)本都不符(fú)合(hé)經(jīng)濟(jì)效(xiào)益。

使(shǐ)用(yòng)塗魔師非(fēi)接觸膜厚(hòu)分析係統能輕(qīng)鬆(sōng)解決上(shàng)述(shù)問(wèn)題。塗魔(mó)師不(bù)僅能非(fēi)接觸，非(fēi)破(pò)壞性(xìng)，無損測厚，而且(qiě)在塗層未固化(huà)（濕(shī)膜(mó)）狀態(tài)下就能快(kuài)速(sù)精(jīng)準(zhǔn)得出(chū)幹膜(mó)厚度，協助生(shēng)產廠家及時(shí)調整(zhěng)噴(pēn)塗(tú)參(cān)數，降低不良率(shuài)，穩定(dìng)塗裝(zhuāng)質(zhì)量並節省塗料用量(liáng)。

4．塗魔師ATO無(wú)接觸測(cè)厚(hòu)儀(yí)的其他(tā)應用實例

除了測量粉(fěn)末(mò)塗層厚度(dù)，塗(tú)魔(mó)師也(yě)能(néng)精(jīng)準(zhǔn)測(cè)量液體(tǐ)塗(tú)料漆膜厚度
；金屬，碳纖維(wéi)，MDF中(zhōng)纖板，橡膠，矽(guī)片(piàn)等基材上(shàng)潤滑(huá)塗層，粘合(hé)劑(jì)等塗層(céng)厚度(dù)
；柔性印刷電路(lù)板(bǎn)上(shàng)導(dǎo)體(tǐ)油墨膜厚等等(děng)。

5．塗魔師(shī)ATO無接觸測(cè)厚(hòu)儀的(dí)所(suǒ)有(yǒu)機(jī)型（圖6）

塗魔(mó)師共(gòng)有(yǒu)四種(zhǒng)型號(hào)：塗(tú)魔師FLEX手(shǒu)持(chí)非接觸式(shì)膜(mó)厚(hòu)分析儀
；塗魔師ATLINE實(shí)驗室(shì)型非接觸式膜(mó)厚測(cè)量係統(tǒng)
；塗(tú)魔(mó)師(shī)INLINE在綫(xiàn)式(shì)膜厚(hòu)分析(xī)係統，與(yǔ)機器臂配備使用能自動測厚
；塗魔師3D整體膜厚成(chéng)像(xiàng)測厚(hòu)係統，3D係(xì)統(tǒng)能一次(cì)性(xìng)測(cè)量產(chǎn)品(pǐn)整(zhěng)體膜(mó)厚真(zhēn)實(shí)分(fēn)布情(qíng)況(kuàng)，並以熱量成(chéng)像(xiàng)模式顯示(shì)測(cè)量(liáng)結果(guǒ)。

圖6塗魔(mó)師(shī)所有機型(xíng)

6．塗魔師非(fēi)接觸(chù)測厚(hòu)儀的測量(liáng)可靠(kào)性符合AIAG（MSA）/IATF16949標準

隨著ISO9001:2008標準普及(jí)，越(yuè)來越(yuè)多塗(tú)裝廠(chǎng)家要求在(zài)生產現場測量與(yǔ)控製(zhì)產品(pǐn)塗層厚度，或者需要(yào)在塗(tú)裝工藝全過程記(jì)錄(lù)與(yǔ)存(cún)檔膜厚數據，然後從測量(liáng)數(shù)據中(zhōng)運用各(gè)種統(tǒng)計方(fāng)法持續對(duì)產品(pǐn)進(jìn)行質量(liáng)控製(zhì)。此外塗(tú)裝部(bù)門也需要(yào)定期檢(jiǎn)查(chá)和校準正在使用(yòng)的(dí)測量係統。

由於現(xiàn)場測量(liáng)條件，測(cè)量(liáng)方(fāng)法，操作(zuò)工(gōng)人對測(cè)量的熟練程(chéng)度(dù)都存在差(chà)異性(xìng)，故(gù)必須(xū)事先(xiān)對(duì)測量係(xì)統的可靠性進行(háng)檢(jiǎn)查和(hé)確(què)認其(qí)測(cè)量(liáng)結果(guǒ)的重復(fù)性和(hé)再現(xiàn)性(xìng)。

汽(qì)車工(gōng)業(yè)行動組（AIAG）是(shì)由通(tōng)用(yòng)汽車(chē)，克萊斯勒，福特，卡(qiǎ)特(tè)彼(bǐ)勒等美國主(zhǔ)要汽車製造(zào)商於(yú)1982年(nián)成立(lì)。隨後，AIAG在(zài)ISO/TS 16949係(xì)列(liè)汽車(chē)行業(yè)質量(liáng)管理標(biāo)準(zhǔn)的基礎上(shàng)製(zhì)定(dìng)了新的(dí)AIAG（MSA）/IATF 16949標準，因此(cǐ)ISO/TS 16949於2018年9月(yuè)18日停(tíng)止使用(yòng)。

在(zài)日本，豐田汽(qì)車(chē)，日(rì)產(chǎn)汽車(chē)，本田(tián)汽車(chē)等(děng)聞(wén)名汽(qì)車企業(yè)都執行該標準(zhǔn)。在(zài)AIAG(MSA)/IATF16949中，測量係(xì)統的(dí)重(zhòng)復(fù)性(xìng)和(hé)再現性(GR&R)被(bèi)定(dìng)義(yì)為測量(liáng)係統(tǒng)可(kě)靠(kào)性的(dí)分(fēn)析(xī)方(fāng)法。

本(běn)文將(jiāng)不(bù)對測量數據(jù)的變化作出(chū)詳(xiáng)細(xì)解(jiě)釋，其中該分(fēn)析方法(fǎ)定義(yì)了："EV"=重復性(測(cè)量係統差異)
；"AV"=再(zài)現性(操(cāo)作者(zhě)差異)
；"PV"=過(guò)程差異(yì)之和(hé)，GR&R=SQRT(EV^2+AV^2)。在該方法(fǎ)中，GR&R≤10%視為合格(gé)，10%≤GR&R<30%視為可以(yǐ)接(jiē)受(shòu)（此(cǐ)時必須考慮被測量(liáng)特(tè)征的(dí)重要(yào)程(chéng)度和測(cè)量成本等因(yīn)素，同(tóng)時(shí)需要(yào)得(dé)到客(kè)戶(hù)認(rèn)可），30%≤GR&R視為(wéi)不合格，測量係統(tǒng)需(xū)要改進(jìn)。

塗(tú)魔師(shī)非(fēi)接(jiē)觸測厚(hòu)係統的GR&R≤10%，視(shì)為合格(gé)。

7．非接觸(chù)式(shì)塗(tú)層厚度(dù)的ISO和JIS測量標(biāo)準

粉末(mò)塗料(liào)膜厚的(dí)測量標(biāo)準(zhǔn)為(wéi)ISO 2808:2007第4版(bǎn)《塗(tú)料和(hé)清漆--漆膜(mó)厚(hòu)度的測定(dìng)標準(zhǔn)》，該(gāi)標(biāo)準由日本塗(tú)料製(zhì)造商協會(huì)（JPMA）和(hé)日本(běn)標準(zhǔn)協(xié)會(huì)（JSA）共(gòng)同(tóng)提出。

根(gēn)據日本塗料工業(yè)協(xié)會（JPMA）和(hé)日本標(biāo)準協會(huì)（JSA）提(tí)出(chū)的建(jiàn)議，JIS K5600《塗料的試(shì)驗(yàn)方法-第1部分：通則》最終(zhōng)發(fā)布(bù)為(wéi)JIS K 5600-1-7:2014《塗(tú)料的試驗方(fāng)法-第1部分：通則》。

其(qí)中，JIS K 5600-1-7:2014 標準(zhǔn)中(zhōng)的(dí)附件C"利(lì)用(yòng)熱(rè)性(xìng)能(néng)測(cè)量(liáng)方(fāng)法(fǎ)"，詳(xiáng)細(xì)說(shuō)明(míng)了利用光熱(rè)原(yuán)理(lǐ)的非接觸(chù)塗(tú)層厚(hòu)度測(cè)量方(fāng)法。這是以ISO 2808:2019中的"§4.4光(guāng)熱(rè)法 "作(zuò)為(wéi)依(yī)據(jù)。

在標準(zhǔn)“ISO 2808-2007 油漆(qī)與(yǔ)清(qīng)漆(qī)的膜厚(hòu)測量”中(zhōng)，附件A展示了幾種(zhǒng)濕(shī)膜(mó)測厚(hòu)方法(fǎ)的(dí)精(jīng)度對比。如(rú)下(xià)圖可見(jiàn)，精(jīng)度(dù)最差的是(shì)梳(shū)齒儀，精度(dù)最高的是光(guāng)熱法(fǎ)，而采用光(guāng)熱法(fǎ)的塗(tú)魔師(shī)非接(jiē)觸測厚係(xì)統(tǒng)測(cè)量精(jīng)度(dù)可(kě)達到0.2%。

參考文獻

（1）ISO 2808:2007 Edition 4 "Paints and varnishes -Determination of film thickness"

（2）JIS K5600 塗裝―一(yī)般(bān)試験方法第一(yī)部(bù)：通則(zé)（Testing methods for paints-Part 1: General rule）

（3）EN 15042-2 "Thickness Measurement of Coatings and Characterization of Surface with Surface Wave Part 2: Guide to the thickness measurement of coating by photothermic Method"

（4）高鬆(sōng)弘行，吉田尚幸，綱木(mù)英俊：計(jì)測と製(zhì)御(yù)，37(6)，(1998)

翁(wēng)開爾是瑞(ruì)士塗(tú)魔(mó)師(shī)ATO非(fēi)接觸測(cè)厚儀中(zhōng)國總(zǒng)代(dài)理，歡(huān)迎致(zhì)電(diàn)【400-6808-138】咨詢(xún)。