Un método y un aparato para medir el espesor de una capa de metal provista sobre un objeto metálico.

Un método para medir el espesor de una capa metálica (2) provista sobre un objeto metálico (1),

en el que lacapa metálica tiene una resistividad (ρ1) que difiere de la resistividad (ρ2) del objeto metálico, y el métodocomprende:

generar un campo magnético constante en la proximidad estrecha de la capa metálica,

generar una variación repentina del campo magnético para que se induzca una corriente en la superficie dela capa metálica,

medir los cambios del campo magnético fuera de la capa metálica debido a la corriente inducida durante unperiodo de tiempo que es más largo que el tiempo que la corriente tarda en propagarse a través de la capa metálica,detectar cuándo los valores medidos de los cambios del campo magnético se desvían de valores esperadosde cambios de un campo magnético para un objeto homogéneo con la misma resistividad que la capa y, sobre labase de ello, estimar el tiempo que la corriente inducida tarda en propagarse a través de la capa y alcanza el límiteentre la capa metálica y el objeto metálico, y

determinar el espesor (d) de la capa sobre la base de una relación matemática entre el espesor de la capa yel tiempo que la corriente inducida tarda en alcanzar el límite entre la capa metálica y el objeto metálico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/053140.

Solicitante: ABB AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: KOPPARBERGSVÄGEN 2 721 83 VÄSTERÀS SUECIA.

Inventor/es: LINDER, STEN, THEGEL,LENNART.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01B7/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01B MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES ANALOGAS; MEDIDA DE ANGULOS; MEDIDA DE AREAS; MEDIDA DE IRREGULARIDADES DE SUPERFICIES O CONTORNOS.Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización de medios eléctricos o magnéticos.

PDF original: ES-2408590_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Un método y un aparato para medir el espesor de una capa de metal provista sobre un objeto metálico Campo de la invención La presente invención se refiere a un método y a un aparato ara medir el espesor de una capa de material

proporcionada sobre un objeto metálico, tal como una lámina metálica o una tira metálica. La invención es adecuada, por ejemplo, para medir el espesor de capas metálicas u objetos metálicos fabricados de diferentes tipos de aleaciones de aluminio.

Técnica anterior

Actualmente, en la producción de objetos metálicos, tales como laminas metálicas o tiras metálicas, es común producir objetos que tienen una pluralidad de capas de diferentes metales o aleaciones metálicas. Un objeto de una aleación metálica puede ser protegido, por ejemplo, con una película fina de una capa de otra aleación que el objeto. Por ejemplo, una lámina de aluminio de una cierta aleación puede ser revestida con una capa superficial de otra aleación que tiene buena resistencia contra corrosión. Cuando se producen tales objetos, la producción se inicia a partir de dos láminas metálicas más gruesas, que se ponen juntas y las láminas metálicas apiladas son arrolladas entonces hasta un espesor deseado en un tren de laminación. Un problema con este método de producción es que las láminas de metales diferentes pueden tener diferentes propiedades de flotación durante la deformación y de acuerdo con ello las láminas son comprimidas de manera diferente durante la laminación. De acuerdo con ello, los productores de tales láminas metálicas tienen una necesidad de medir el espesor de la capa metálica. Además, existe un interés en medir la resistividad eléctrica de la capa con el fin de comprender cambios del metal que suceden durante el proceso de laminación.

El tren de laminación incluye al menos dos rodillos y un sistema de control del espesor que controla el intersticio entre los rodillos y, por lo tanto, el espesor del objeto producido. Para el control del espesor, el espesor del objeto se mide, al menos, en un punto sobre la tira después de la laminación, es decir, después de que el objeto ha pasado a través de los rodillos. Esta medición se utiliza como entrada al control del espesor, junto con un valor deseado del

espesor del objeto.

Hung-Chi Yang y col: "Pulsed eddy-current measurement of a conducting coating on a magnetic metal plate; Pulsed eddy-current measurement of a conducting coating on a magnetic metal plate", Measurement Science and Technology, vol. 13, no. 8, páginas 1259-1265 (1 Agosto 2002) muestran la medición del espesor de una capa metalica sobre un objeto metálico. Una bobina que colabora con una función escalonada produce un campo 30 magnético que induce una corriente en la capa a medir. Los cambios del campo magnético debidos a esta corriente inducida son medidos como una corriente en la bobina de recepción. Otros documentos que muestran la medición de espesores de capas conductoras son US6040694A, DE102006025356A1, US 2003/038628A1, US 2007/090833A1, Ananth Sethuraman and James H. Rose: "Rapid inversion of eddy current data for conductivity and thickness of metal coating", Journal of Nondestructive Evaluation, vol. 14, no. 1, páginas 39-46 (Marzo 1995) and

US2007/273371 A1.

Objetos y resumen de la invención Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para medir el espesor de una capa metálica 40 proporcionada sobre un objeto metálico.

Este objeto se consigue por un método como se define en la reivindicación 1.

Los metales y las aleaciones de metales con diferentes composiciones tienen diferente resistividad. La presente 45 invención utiliza el hecho de que la profundidad de penetración en un material de una corriente inducida sobre el tiempo depende de la resistividad del material y de que la capa metálica tiene una resistividad que difiere de la resistividad del objeto metálico. De acuerdo con la invención, un campo magnético variables en el tiempo induce una corriente en la superficie de la capa. La corriente inducida se propaga a través de la capa y dentro del objeto metálico. La corriente inducida produce un campo magnético secundario, Los cambios sobre el tiempo del campo 50 magnético secundario se miden fuera de la capa mientras la corriente inducida se propaga a través de la capa y dentro del objeto metálico. De manera adecuada, los cambios del campo magnético secundario se miden por medio de una bobina. Por lo tanto, los cambios del campo magnético se miden midiendo la tensión a través de la bobina.

La magnitud del campo magnético a través de la bobina depende de la profundidad de penetración de la corriente 55 inducida. Por lo tanto, el campo magnético se reduce cuando la corriente inducida se propaga a través del material. La profundidad de penetración en un cierto tiempo después del instante en el que la corriente ha sido inducida es proporcional a la raíz cuadrada de la resistividad del material penetrado. De acuerdo con ello, existe un cambio en la tensión medida, es decir, en el cambio del campo magnético, en el instante en el que la corriente inducida pasa a través del límite entre la capa y el objeto. Utilizando una relación matemática conocida entre los cambios del campo magnético, el tiempo de propagación, y la resistividad de material propagado, y una relación matemática conocida entre la profundidad de penetración de la corriente inducida, el tiempo de propagación, y la resistividad del material propagado, es posible derivar una relación entre el espesor de la capa y los valores medidos de los cambios del

campo magnético. De acuerdo con la invención, esta relación se puede utilizar para determinar el espesor de la capa.

La invención hace posible determinar automáticamente el espesor de una capa metálica sobre un objeto metálico. Además, la invención hace posible determinar el espesor de la capa sin estar en contacto con la para o el objeto. 10 Por lo tanto, el método de acuerdo con la invención es adecuado para uso en la producción de productos que incluyen una capa metálica producida sobre una lámina o tira de metal, tal como para control del espesor de la capa.

Aunque es posible utilizar diferentes tipos de variaciones del campo magnético, es conveniente generar la variación como una función escalonada, en la que el campo magnético se cambia repentinamente a un valor que difiere 15 considerablemente de su valor previo. El campo magnético puede caer hasta un valor considerablemente más bajo,

o el campo magnético se puede incrementar hasta un valor considerablemente más alto. Por ejemplo, la variación es generada permitiendo repentinamente que el campo magnético caiga a cero. Tal función escalonada es fácil de generar y facilita el cálculo del espesor de la capa.

De acuerdo con la invención, el método comprende detectar cuándo los valores medidos de los cambios del campo magnético se desvían de valores esperados de cambios de un campo magnético para un objeto homogéneo con la misma resistividad que la capa, y sobre la base de esto estimar el tiempo que la corriente inducida tarda en propagarse a través de la capa y alcanza el límite entre la capa metálica y el objeto metálico, y determinar el espesor de la capa sobre la base de un relación matemática entre el espesor y el tiempo que la corriente inducida tarda en llegar al límite entre la capa metálica y el objeto metálico.

Detectando cuándo los valores medidos del campo magnético se desvían de valores esperados para un objeto homogéneo con la misma resistividad que la capa, es posible determinar el tiempo que la corriente inducida tarda en propagarse a través de la capa y llegar al límite entre la capa metálica y el objeto metálico y de acuerdo con ello determinar la profundidad de penetración en el instante en el que la corriente pasa el límite entre la capa y el objeto. El espesor de la capa se determina como la profundidad de penetración en el instante en el que la corriente pasa el límite entre la capa y el objeto.

De acuerdo con una forma de realización de la invención, el método comprende integrar los cambios medidos del

campo magnético y determinar el espesor de la capa basado en una relación matemática entre el espesor de la capa y la integral de los valores medidos de los cambios del campo magnético. Esta forma de realización utiliza el hecho de que la profundidad de penetración es proporcional a la integral del cambio medido del campo magnético. La integración de los valores de medición es ventajosa, puesto que proporciona valores de medición estables y facilita la comprensión de la medición.

De acuerdo con una forma de realización de la invención, el método comprende... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para medir el espesor de una capa metálica (2) provista sobre un objeto metálico (1) , en el que la capa metálica tiene una resistividad (#1) que difiere de la resistividad (#2) del objeto metálico, y el método comprende:

generar un campo magnético constante en la proximidad estrecha de la capa metálica, generar una variación repentina del campo magnético para que se induzca una corriente en la superficie de la capa metálica, medir los cambios del campo magnético fuera de la capa metálica debido a la corriente inducida durante un periodo de tiempo que es más largo que el tiempo que la corriente tarda en propagarse a través de la capa metálica,

detectar cuándo los valores medidos de los cambios del campo magnético se desvían de valores esperados de cambios de un campo magnético para un objeto homogéneo con la misma resistividad que la capa y, sobre la base de ello, estimar el tiempo que la corriente inducida tarda en propagarse a través de la capa y alcanza el límite entre la capa metálica y el objeto metálico, y

determinar el espesor (d) de la capa sobre la base de una relación matemática entre el espesor de la capa y 15 el tiempo que la corriente inducida tarda en alcanzar el límite entre la capa metálica y el objeto metálico.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha variación es generada como una función escalonada, en la que el campo magnético se cambia repentinamente a un valor que difiere considerablemente de su valor previo.

2.

3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha variación es generada al permitir repentinamente que el campo magnético caiga a cero.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los cambios del campo magnético se 25 miden midiendo la tensión a través de una bobina (5) posicionada cerca de la capa (2) .

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el método comprende integrar los cambios medidos del campo magnético y determinar el espesor (d) de la capa sobre la base de una relación matemática entre el espesor de la capa y la integral de los valores medidos de los cambios del campo magnético.

3.

6. El método de acuerdo con las reivindicaciones 4 y 5, en el que el método comprende determinar el valor integral (lu (t!) ) cuando la relación entre la integral del cambio medido del campo magnético y la raíz cuadrada del tiempo se desvía de la linealidad y sobre la base de ello, estimar el espesor de la capa como proporcional al valor integral determinado.

3.

7. El método de las reivindicaciones 4 y 5, en el que el método comprende determinar el instante (t!) en el que la relación entre la integral del cambio medido del campo magnético y la raíz cuadrada del tiempo se desvía de la linealidad, que es el instante en el que la corriente pasa el límite, y sobre la base de ello, estimar el tiempo que la corriente inducida tarda en llegar al límite entre la capa metálica y el objeto metálico.

4.

8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el método comprende determinar la resistividad de la capa metálica sobre la base de los cambios medidos del campo magnético antes de que la variación del campo magnético se haya propagado a través de la capa metálica.

9. Un aparato para medir el espesor de una capa metálica (2) provista sobre un objeto metálico (1) , en el que la capa metálica tiene una resistividad (#1) que difiere de la resistividad (#2) del objeto metálico, caracterizado por que el aparato comprende:

un primer dispositivo (4, 7) dispuesto para generar un campo magnético constante en la proximidad estrecha de la capa metálica, y para generar una variación repentina del campo magnético para que se induzca una 50 corriente en la superficie de la capa metálica,

un segundo dispositivo (5, 8) dispuesto para medir los cambios del campo magnético fuera de la capa metálica debido a la corriente inducida durante un periodo de tiempo que es más largo que el tiempo que la corriente tarda en propagarse a través de la capa metálica, y

una unidad de cálculo (9) configurada para recibir los cambios medidos del campo magnético y para 55 detectar cuándo los valores medidos de los campos del campo magnético se desvían de los valores esperados de cambios de un campo magnético para un objeto homogéneo con la misma resistividad que la capa y, sobre la base de ello, estimar el tiempo que la corriente inducida tarda en propagarse a través de la capa y llega al límite entre la capa metálica y el objeto metálico, y determinar el espesor (d) de la capa sobre la base de una relación matemática entre el espesor de la capa y el tiempo que la corriente inducida tarda en alcanzar el límite entre la capa metálica y

el objeto metálico.

10. El aparato de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho primer dispositivo comprende una bobina (4) suministrada con una corriente variable en el tiempo y el primer dispositivo está dispuesto para generar dicha variación cambiando repentinamente la corriente suministrada a la bobina.

11. El aparato de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, en el que dicho segundo dispositivo comprende una bobina (5) y el segundo dispositivo está dispuesto para medir los cambios del campo magnético a través de la bobina 5 midiendo la tensión a través de la bobina.

12. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que el aparato comprende un integrador (17) dispuesto para integrar los cambios medidos del campo magnético, y la unidad de cálculo (9) está configurada para recibir los cambios medidos integrados del campo magnético, y para determinar el espesor (d) de la capa sobre la base de una relación matemática entre el espesor de la capa y la integral de los valores medidos de los cambios del campo magnético.

13. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que la unidad de cálculo (9) está configurada para determinar la resistividad de la capa metálica sobre la base de los cambios medidos del campo 15 magnético antes de que la variación del campo magnético se haya propagado a través de la capa metálica.


 

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