Analiza podłoża lakieru w podczerwieni

Często pojawia się potrzeba analizy podłoża lakieru w samochodzie. Dotyczy to zazwyczaj wyceny pojazdu, opinii eksperckiej lub w niektórych przypadkach w transakcji kupna-sprzedaży samochodu. Przyrządy do pomiaru grubości warstw lakieru, mierzą grubość powłoki wraz z jej podłożem do warstwy ferrytycznej. Dokładność pomiarów jest zadowalająca, jednak chcąc przeprowadzić identyfikację miejsc nadwozia podejrzanych o naprawy z zastosowaniem wypełniaczy (szpachli itp.) wymaga to dużej liczby punktowych pomiarów grubości na całej powierzchni pojazdu.

Czy jest inna, szybsza metoda lokalizacji naprawianych miejsc nadwozia?

Proponuję metodę, w obecnej chwili mniej dokładną, ale umożliwiającą analizę całego elementu lub części pojazdu wykonując jeden pomiar. Wystarczy jedno zdjęcie termowizyjne, aby zlokalizować miejsca wskazujące możliwość naprawy lakierniczej w obszarze fotografowanej powierzchni. Do badania potrzebujemy promiennika i kamery termowizyjnej. Promiennik możemy spotkać w każdym zaawansowanym warsztacie lakierniczym, natomiast trudniej będzie spotkać w lakierni kamerę termowizyjną. Przeprowadziliśmy kilka eksperymentów w celu sprawdzenia możliwości wykorzystania termowizji do powyższego zadania. Pierwszy eksperyment obejmował wizualizację w podczerwieni naprawianej pokrywy silnika samochodu osobowego. Do wyrównania powierzchni pokrywy użyto kilka rodzajów szpachli, warstwy wypełnień miały różne grubości. Element ogrzano za pomocą promiennika podczerwieni i wykonano szereg zdjęć termowizyjnych. Obraz w podczerwieni wyraźnie przedstawia lokalne różnice temperatury pokrywy. Strefy szpachlowane utrzymują znacznie wyższą temperaturę w porównaniu do czystej metalicznej płaszczyzny. Na zdjęciu termowizyjnym widać również rozkład temperatury szpachli, w tym przypadku jednak znaczący wpływ na temperaturę miało położenie promiennika a nie miejscowe grubości szpachli.

Rys. Pokrywa sinika oraz jej obraz termowizyjny

Dostarczane przez producentów kamer termowizyjnych oprogramowanie daje duże możliwości analizy obrazu. Na klasyczne zdjęcie cyfrowe można nałożyć obraz termowizyjny z wybraną paletą kolorów oraz zdefiniowanym zakresem temperatur. W lokalizacji szpachlowanych miejsc interesuje nas przede wszystkim wyznaczenie granic wypełnień. W tym celu wybrano paletę odwróconej skali szarości, dzięki temu zaciemnione strefy zdjęcia termowizyjnego pokryły się z miejscami szpachlowanymi na klasycznym zdjęciu cyfrowym.

Rys. Klasyczne zdjęcie z nałożonym obrazem termowizyjnym z paletą odwróconej szarości

Eksperyment pierwszy miał na celu weryfikację możliwości zastosowania kamery termowizyjnej do lokalizacji miejscowych napraw lakierniczych. Aby upewnić się, czy zdjęcie w podczerwieni dokładnie odwzorowuje granice szpachli, badania przeprowadzono na elemencie nielakierowanym. W obrazie termowizyjnym na wskazania temperatury ma wpływ wiele czynników, oprócz temperatury duże znaczenie ma współczynnik emisyjności obrazowanej powierzchni. Można się spodziewać, że czysta, metaliczna płaszczyzna elementu nadwozia ma inny współczynnik emisyjności niż powierzchnie szpachlowane. Zróżnicowane współczynniki emisyjności nawet przy jednakowej temperaturze całego elementu będą powodowały inne wartości temperatury na zdjęciu termowizyjnym. Pojawia się pytanie:

Czy zdjęcie termowizyjne zlokalizuje wypełnienia pod lakierem?

Odpowiedź na to dał nam eksperyment drugi. Do badań użyliśmy szpachlowanego i lakierowanego błotnika. Procedura była jednakowa jak w pierwszym eksperymencie: ekspozycja elementu przed promiennikiem, seria zdjęć termowizyjnych i ich analiza.

Rys. Błotnik i jego obraz termowizyjny w palecie kolorów odwróconej szarości.

Badania przyniosły oczekiwane rezultaty, jednorodna powłoka o niezmiennym współczynniku emisyjności nie ukryła wypełnień przed termowizją. Pod warstwą lakieru zlokalizowaliśmy szpachlowane miejsca. Pomiary grubości lakieru potwierdziły wyniki uzyskane w termowizji. Złożenie zdjęcia klasycznego i w podczerwieni dokładnie wskazuje  możliwe miejscowe naprawy lakiernicze. W palecie odwróconej szarości zaciemnione miejsca wyznaczyły strefy wypełnień. Dla powierzchni pokrytych ciemnymi barwami lakierów identyfikację ułatwia nakładanie obrazu termowizyjnego w palecie szarości, gdzie miejsca o wyższej temperaturze będą rozjaśnione.

Rys. Zdjęcie błotnika z nałożonym obrazem termowizyjnym w skali szarości.

Opisane eksperymenty dotyczyły pojedynczych elementów karoserii samochodu. Nasuwa się następne pytanie:

W jaki sposób przeprowadzić szybką analizę całego nadwozia?

Z pewnością trudno będzie wykonać jedno zdjęcie termowizyjne obejmujące powierzchnię całego samochodu. Trudności sprawi też próba ogrzania całej karoserii jednym promiennikiem. Z pomocą może przyjść nam kabina lakiernicza wyposażona w promienniki podczerwieni. Na rynku oferowane są kabiny lakiernicze z promiennikami oraz możliwość doposażenia kabin już istniejących. Są to rozwiązania z zainstalowanymi promiennikami na ścianach i suficie kabiny lub zautomatyzowane system mobilnych promienników. Daje to możliwość ogrzania całego nadwozia a następnie wykonania serii zdjęć termowizyjnych.

Rys. Kabina lakiernicza z promiennikami podczerwieni.

Rys. Zautomatyzowany system promienników „Robodry”

Termowizja ma coraz szersze zastosowania w różnych dziedzinach techniki i nie omija to również branży lakierniczej. Kamery termowizyjne stają się coraz bardziej dostępne, obecny stan techniki daje możliwość korzystania z podczerwieni również w telefonach komórkowych. Na łamach jednego z poprzednich numerów wydawnictwa przedstawiłem możliwość stosowania kamery termowizyjnej do wizualizacji rozkładu prędkości powietrza w kabinie lakierniczej.

Przedstawione w tym artykule eksperymenty stanowią fragment badań nad termowizyjnym systemem analizy podłoża lakieru. Część wyników zgromadzonych w realizacji eksperymentu pierwszego została wykorzystana w pracy inżynierskiej zrealizowanej na Wydziale Techniki morskiej i Transportu ZUT w Szczecinie. Na obecnym etapie technologia pozwala na identyfikację i wyznaczenie granic wypełnienia pod lakierem. Dalsze prace eksperymentalne mają na celu weryfikację możliwości oszacowania grubości wypełnienia.

Piotr Nikończuk

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Techniki Morskiej i Transportu