(57)【要約】被覆材料の重合を自動的に判定するための被覆試験システムで実行される方法であって、ポリマー被覆を備える物体に隣接して分光計プローブを配置し、プローブを使用してポリマー被覆のスペクトルを取得し、ポリマー被覆の重合を測定するために、取得したスペクトルに対してケモメトリック分析を実行することを含む方法が開示される。【選択図】図２Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆材料の重合を自動的に判定するための被覆試験システムで実行される方法であって、
ポリマー被覆を備える物体に隣接して分光計プローブを配置し、
プローブを使用してポリマー被覆のスペクトルを取得し、
ポリマー被覆の重合を測定するために、取得したスペクトルに対してケモメトリック分析を実行する
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
被覆処理において物体をポリマーで被覆することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記被覆処理と、ポリマー被覆の重合の前記測定との両方を実行する被覆試験システムを通して物体を送ることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
スペクトルは近赤外分光法、ＮＩＲを使用して取得される、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
物体は電線である、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
分光計プローブを、分光計プローブが物体に接触しないように、物体から一定の距離、および物体に対して一定の向きに維持する、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
取得したスペクトルに信号前処理を適用することをさらに含む、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
ケモメトリック分析は、取得したスペクトルを相関モデルに投影することを含む、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
測定された重合に応じて被覆処理の実質的な実時間制御のためのデータを自動的に生成することをさらに含む、請求項２〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
実質的に実時間で被覆処理の制御のために自動的に生成されたデータを視覚ディスプレイ上に自動的に表示することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
被覆処理が自動的に調整されるように、フィードバックループ内で被覆処理の制御のために自動的に生成されたデータを使用することをさらに含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
被覆材料の重合を自動的に判定するための相関モデルを作成する方法であって、
分光法を用いて複数の被覆材料のスペクトルを取得し、
取得したスペクトルに信号の前処理を適用し、
前処理されたスペクトルを使用して、スペクトルを被覆材料の重合に相関させる相関モデルを作成する
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
相関モデルは検証スペクトルを使用して検証される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
相関モデルはケモメトリック分析を使用して作成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
物体は電線である、請求項１２〜１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
物体は、電線、光ファイバ、同軸ファイバ、またはポリマーで被覆された表面のいずれかである、請求項１〜４、６〜１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
物体に適用されたポリマー被覆の重合を自動的に判定する装置であって、
実時間でポリマー被覆の１つ以上の特性を自動的に測定するために使用されるスペクトルを取得するように構成された、使用時に物体に隣接して配置される分光計プローブと、
使用中にプローブがポリマー被覆の重合を測定するように、使用時に物体に隣接してプローブを保持するプローブホルダと
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１〜１６の何れか一項に記載の方法を実行するように構成された請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
分光計プローブを電線に隣接して配置するための装置であって、プローブは、電線被覆材料の重合を実時間で自動的に判定するために使用されるスペクトルを取得するように構成され、装置は、
被覆電線を受け入れるためのチャネルと、
使用時にプローブがポリマー被覆の重合を測定し、測定された重合に応じて電線被覆処理を実質的に実時間で制御するためのデータを自動的に生成するように、チャネルに隣接してプローブを保持するプローブホルダと
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２０】
チャネルは、電線が装置に挿入される第１の端部と、電線が装置から出る第２の端部とを備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
チャネルの第１の端部とチャネルの第２の端部との間に位置する第１の組のプーリをさらに備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
第１の組のプーリとチャネルの第２の端部との間に位置する第２の組のプーリをさらに備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
チャネルの第１の端部に位置する第３の組のプーリ、および、チャネルの第２の端部に位置する第４の組のプーリをさらに備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
第３および第４の組のプーリは、第３および第４の組のプーリの回転軸が第１の組のプーリの回転軸に垂直になるように、第１の組のプーリに垂直に配置される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
第１の組のプーリは、第１および第２の組のプーリの回転軸線が互いに同軸になるように、第２の組のプーリと同軸に配置される、請求項２２〜２４の何れか一項に記載の装置。
【請求項２６】
各組のプーリは第１のプーリおよび第２のプーリを備え、第２のプーリは、第１のプーリに対して第２のプーリを移動させる付勢部材に配置され、装置は、ある範囲の厚さの被覆電線を収容できる、請求項２１または２５に記載の装置。
【請求項２７】
プーリは、被覆電線を受け入れるための溝を備える、請求項２３〜２６の何れか一項に記載の装置。
【請求項２８】
装置は、プローブホルダが収容されるチャネルの上に配置されたプラットフォームを備える、請求項１９〜２７の何れか一項に記載の装置。
【請求項２９】
プラットフォームは、チャネルに対する分光計プローブの位置を調整するためにプローブホルダを移動するための調整機構を備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
調整機構は、ねじ山付きねじを備える、請求項２９の何れか一項に記載の装置。
【請求項３１】
プローブホルダは、分光計プローブを受け入れるための複数の孔を備える、請求項１９〜３０の何れか一項に記載の装置。
【請求項３２】
孔のそれぞれは、分光計プローブをチャネルに対して一定の範囲の方向に配置できるように、互いに対して異なる角度で配置される、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
チャネルに対して９０°、８５°、および８０°に向けられた３つの孔が存在する、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
チャネルを包囲する筐体をさらに備える、請求項１９〜３３の何れか一項に記載の装置。
【請求項３５】
筐体は、プローブホルダを受け入れるための切り欠き部を備える、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
筐体は、プローブホルダを筐体に強固に取り付けるためのアタッチメントを備える、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
分光計プローブはＮＩＲプローブである、請求項１９〜３６の何れか一項に記載の装置。
【請求項３８】
電線被覆材料の重合を自動的に制御するための電線被覆システムであって、
請求項１９〜３７の何れか一項に記載の装置、
電線被覆装置、
分光計プローブ、
演算ユニットおよびオペレータインターフェイスを備える分光計、ならびに
電線
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項３９】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法を実行するよう構成された請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
被覆材料の重合を自動的に制御するための物体被覆システムであって、
請求項１７に記載の装置、
被覆装置、
分光計プローブ、
演算ユニットおよびオペレータインターフェイスを備える分光計、ならびに
物体
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項４１】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法を実行するよう構成された請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
電線被覆材料の重合を自動的に制御するための電線被覆システムで実行される方法であって、
電線被覆処理においてポリマーで電線を被覆し、
分光計を使用してポリマー被覆の重合を測定し、
測定された重合に応じて電線被覆処理を実質的に実時間で制御するためのデータを自動的に生成する
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項４３】
前記被覆処理と、ポリマー被覆の重合の前記測定との両方を実行する電線被覆システムを通して電線を送ることをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
電線被覆処理が自動的に調整されるように、フィードバックループ内で電線被覆処理の制御のために自動的に生成されたデータを使用することをさらに含む、請求項４２または４３に記載の方法。
【請求項４５】
分光計の仕様がポリマー被覆のスペクトルを取得することを含む、請求項４２〜４４の何れか一項に記載の方法。
【請求項４６】
分光計を使用してポリマー被覆の重合を測定するステップは、
被覆された電線に隣接して分光計プローブを配置し、
プローブを使用してポリマー被覆のスペクトルを取得する
ことを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
分光計プローブを、分光計プローブが電線に接触しないように、電線から一定の距離、および電線に対して一定の向きに維持する、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
取得したスペクトルに信号前処理を適用することをさらに含む、請求項４５〜４７の何れか一項に記載の方法。
【請求項４９】
ポリマー被覆の重合を測定するために、取得したスペクトルに対してケモメトリック分析を実行する、請求項４５〜４８の何れか一項に記載の方法。
【請求項５０】
ケモメトリック分析は、取得したスペクトルを相関モデルに投影することを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
分光計は近赤外分光計、ＮＩＲである、請求項１〜５０の何れか一項に記載の方法。
【請求項５２】
ＮＩＲは、９００〜１７５０ｎｍ帯域で取得される、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
実質的に実時間で電線被覆処理の制御のために自動的に生成されたデータを視覚ディスプレイ上に自動的に表示することをさらに含む、請求項１〜５２の何れか一項に記載の方法。
【請求項５４】
電線被覆材料の重合を自動的に制御するための相関モデルを作成する方法であって、
分光法を用いて複数の電線被覆材料のスペクトルを取得し、
取得したスペクトルに信号の前処理を適用し、
前処理されたスペクトルを使用して、スペクトルを被覆材料の重合に相関させる相関モデルを作成する
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項５５】
相関モデルは検証スペクトルを使用して検証される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
相関モデルはケモメトリック分析を使用して作成される、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
電線被覆材料の重合を自動的に制御するための電線被覆システムであって、
請求項１９〜３７の何れか一項に記載の装置、
電線被覆装置、
分光計プローブ、
演算ユニットおよびオペレータインターフェイスを備える分光計、ならびに
電線
を備え、
請求項４２〜５６の何れか一項に記載の方法を実行するよう構成されることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、分光技術を使用して被覆材料の特性を判定することに関する。実施形態は、分光技術を使用して被覆材料の特性を判定することを含む。
【背景技術】
【０００２】
被覆電線の重要な品質要因は、電線エナメルと二次絶縁ワニスの両方の絶縁特性である。絶縁材料を構成する絶縁ポリマーの硬化レベルは、高品質を確実に達成するために重要である。
【０００３】
電気絶縁の品質と信頼性を評価するために使用される公知の方法は、破壊的な試験を伴い、これらは高価で時間がかかる。磁気電線に対しては、損失角正接試験（タンデルタ（ｔｇδ）試験としても知られている）が一般的に使用される。これには、絶縁層を通る分散電流を測定しながら、電線の微小試料を徐々に加熱する必要がある。これは、試料あたり１０〜４０分を要するオフラインの試料破壊試験である。他の試験機器は、一度に８つの試料に対して並行試験を実行できるが、これには約１時間３０分を要する。モータおよび変圧器用の電線の絶縁を確認するために頻繁に用いられる代替試験では、被覆電線の端部を取り出して、試験ベンチに取り付けることを伴う。次に、被覆が焼けるまで、電圧を増加させて電線に印加する。正接試験と同様に、これもオフラインで試料を破壊し、実行に数時間かかることがある。他の公知の試験には、機械的応力、溶剤保持、結合強度等が含まれる。
【０００４】
したがって、ポリマー被覆材料の品質を判定するための公知の技術を改善する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、被覆材料の１つ以上の特性を自動的に判定するための被覆試験システムで実行される方法であって、ポリマー被覆を備える物体に隣接して分光計プローブを配置し、プローブを使用してポリマー被覆のスペクトルを取得し、ポリマー被覆の１つ以上の特性を測定するために、取得したスペクトルに対してケモメトリック分析を実行することを含む方法が提供される。
【０００６】
有利には、ケモメトリック分析は、取得したスペクトルを特定の被覆パラメータに関連付ける。これにより、ポリマー被覆のパラメータおよび／または品質の迅速、効率的かつ非破壊的な判定が可能となる。
【０００７】
使用される、分光プローブとしても知られている分光計プローブは、従来の分光プローブとすることができる。好ましくは、プローブは反射型プローブである。反射プローブは信号の送信と検出を実行し、これにより、試料から信号を取得することを可能とする。プローブを物体に隣接して配置することにより、検出された信号の品質が十分に確保され、外部電源による信号の減衰が最小限に抑えられ、信号対雑音比が向上する。
【０００８】
いくつかの実施形態では、プローブは、たとえばランプなどの外部光源を備えた光透過および検出プローブを含むことができる。このプローブでは、多数のファイバがランプからプローブの端まで光を伝送し、被覆に入射する。任意の数の伝送ファイバが存在することができる。たとえば、単一のファイバとすることもできるし、４、５、または６本のファイバが存在することもできる。別のファイバが、被覆試料からプローブの端部に入り、次いで分光計に送信される反射光を検出する。
【０００９】
他の実施形態では、プローブは、内蔵ランプを備えた光検出プローブとすることができる。ランプはプローブの端に位置する。プローブの端から分光計に反射光を搬送する検出ファイバも存在する。
【００１０】
他の実施形態では、プローブではなく、一方のファイバが、光を伝送するために使用される外部ランプに取り付けられ、他方のファイバが、反射光を捕捉し、それを分光計に運ぶように配置された、２本の傾斜したシングルコアファイバが存在することができる。
【００１１】
好ましくは、この方法は、被覆処理において物体をポリマーで被覆することを含む。有利には、これにより、被覆パラメータのインライン判定が提供される。
【００１２】
好ましくは、この方法は、前記被覆処理を実行し、ポリマー被覆の特性の前記測定を実行する被覆試験システムを通して物体を送ることをさらに含む。
【００１３】
有利には、システムを通して物体を送ることにより、最初に物体のある長さを被覆し、次に被覆の特性をその後に試験することが可能となる。これにより、被覆された物体に沿って、または連続した物体で一定の間隔でスペクトルを取得することが可能となる。場合によっては、これらの間隔を非常に小さく設定して、ポリマー被覆の特性が物体の長さに沿ってほぼ連続的に測定されるかのごとくすることができる。物体への被覆が１回だけ必要な場合、システムに送られる物体は被覆されていない物体である。あるいは、複数の被覆が必要な他の実施形態では、被覆システムを通して送られる物体は、被覆されていない物体とすることも、被覆された物体とすることもできる。
【００１４】
分光計プローブを、分光計プローブが物体に接触しないように、物体から一定の距離、および物体に対して一定の向きに維持することができる。いくつかの実施形態では、プローブを、物体から１ｍｍの距離に保持することができる。他の実施形態では、プローブを物体から１ｃｍに保持することができる。他の実施形態では、プローブを、物体から１ｍｍ〜１ｃｍの間の任意の距離で保持することができる。距離は、監視する表面によって異なる。たとえば、いくつかの実施形態では、物体は電線とすることができる。この場合、平形電線の場合は線の幅に依存し、丸形電線の場合は線の直径に依存する。
【００１５】
距離は、検出領域が物体の表面を超えないように選択することが好ましい。これにより、最高の信号対雑音比を可能とすることができる。プローブは、光が特定の距離と角度でエナメル（被覆材料）に入るように配置する必要がある。
【００１６】
有利には、これにより、プローブを正確に較正して、得られるスペクトルが互いに同等であることを保証することができ、このことは、ポリマー被覆の特性の正確な測定に役立つ。異なる種類の物体を被覆する場合、一定の距離および方向は異なり得る。たとえば、異なる厚さ、異なる輪郭（たとえば、円形または平板）、または異なる被覆材料を備えた物体は、被覆された物体に対してさまざまな距離または角度でプローブを維持する必要があり得る。距離および方向は、被覆処理を開始する前に調整することができる。被覆材料の硬化に影響し、得られる結果に影響し得るため、プローブが物体に接触しないことが有利である。プローブを、後で説明するように、一定の距離および方向でプローブホルダに保持することができる。
【００１７】
好ましくは、この方法は、ポリマー被覆の特性を測定するために、取得したスペクトルに信号前処理を適用することをさらに含む。これにより、スペクトルが、ポリマー被覆の特性を正確に判定するために使用できる形式になることを保証する。信号の前処理には、スペクトルから不要なノイズを除去することを伴うことができる。また、スペクトルの一部を切除すること、たとえばスペクトル幅を小さくすることを伴うこともできる。スペクトルの幅を小さくすると、スペクトルの特定の領域に焦点を当てることができ、かつ、取得されたデータのサイズを小さくし、これはデータのより効率的な処理および保存に役立つ。信号の前処理には、平滑化、スケーリング、データ選択、デジタルフィルタ、Ｓａｖｉｔｓｋｙ−Ｇｏｌａｙ法、数値微分（１次および２次導関数を使用）、ベースライン減算、トレンド除去の任意の組み合わせを含むノイズ最小化方法を含むことができる。
【００１８】
好ましくは、ケモメトリック分析は、取得したスペクトルを相関モデルに投影することを含む。相関モデルは、本発明の第２の態様で概説されるように、公知の特性を有する複数の被覆材料のスペクトルを取得することにより作成することができる。
【００１９】
取得されたスペクトルは、相関モデルを作成するために使用される複数の被覆材料のスペクトルと同じ前処理を使用して前処理されることが好ましい。これにより、データセットを確実に相互に比較できる。
【００２０】
好ましくは、スペクトルは近赤外分光法、ＮＩＲを使用して取得される。有利には、これは、ポリマー被覆材料の構造の分子レベル分析を提供する。ポリマー被覆材料は、ＮＩＲスペクトルで独自のフィンガープリントを提供する多くの官能基を含む有機分子で構成されている。この手法は、有機分子の分子構造に対して高感度であり、定量分析を提供する。
【００２１】
好ましくは、ＮＩＲスペクトルは、７００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域で取得される。より好ましくは、ＮＩＲスペクトルは、９００〜１７５０ｎｍの帯域で取得される。しかし、他の実施形態では、任意のＮＩＲ帯域を使用することができる。
【００２２】
あるいは、他の実施形態では、異なる種類の分光法を使用することができる。たとえば、赤外分光法、ラマン分光法、フーリエ変換分光法（ＦＴＩＲ）、中赤外分光法（ＭＩＲ）、紫外可視（ＵＶ／ＶＩＳ）分光法、または核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法のいずれかを使用することができる。
【００２３】
好ましくは、１つ以上の特性は、ポリマー被覆の重合を含む。被覆の重合は、被覆材料の品質の信頼できる指標を提供する。いくつかの実施形態では、ポリマー被覆は、粘性体の形態で物体に適用することができる。一部の実施形態では、被覆材料の粘度は低くすることができる。適用後、被覆材料が硬化して、被覆構造の重合すなわち架橋が生じる場合がある。いくつかの実施形態における重合は、被覆後に自動的に起こり得る。他の実施形態において、重合は、物体をオーブンまたは他の任意の種類の熱源に通すことにより達成することができる。
【００２４】
あるいは、被覆材料の均一性、および／または被覆材料の厚さを含み得る他の特性を判定することができる。あるいは、被覆材料の種類が正しいか、または、被覆材料内に異物が残っていないかを判定することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、ポリマー被覆は熱硬化性ポリマーとすることができる。他の実施形態では、ポリマー被覆は熱可塑性ポリマーとすることができる。たとえば、ポリマー被覆は、ポリエステルイミド（ＰＥＩ）、アミドイミドで上塗りされたポリエステルイミド（ＰＥＩ＋ＡＩ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリウレタン（ＰＵ）、繊維ガラス、エポキシ、ポリエステルポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ＴＨＥＩＣ  ＰＥＳ、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ＰＶＦ／ＰＶＡ（ポリビニルホルマール／ポリビニルアルコール）、ＰＥＩ＋ＰＡＩ、ＰＥ（ポリエチレン）＋ＰＡＩ、または添加剤とのその他の組み合わせのいずれかとすることができる。有利には、被覆材料は、物体の目的に応じて選択することができる。
【００２６】
好ましくは、物体は、電線、光ファイバ、同軸ファイバ、またはポリマーで被覆された表面のいずれかである。
【００２７】
好ましくは、電線は磁気電線である。たとえば、電線は、変圧器、インダクタ、モータ、スピーカ、ハードディスクヘッドアクチュエータ、電磁石、または絶縁電線を必要とするその他の用途で使用するためとすることができる。電線は、銅、鋼、アルミニウム、または合金とすることができる。
【００２８】
好ましくは、この方法は、測定された特性に応じて被覆処理の実質的な実時間制御のためのデータを自動的に生成することをさらに含む。
【００２９】
この方法により、被覆処理を実時間で制御できる。物体を被覆した直後に、分光法を使用して被覆の品質を判定することができる。これにより、被覆の「インライン」試験が可能になる。これにより、被覆処理中に被覆パラメータをほぼ瞬時に調整することができる。
【００３０】
好ましくは、この方法は、実質的に実時間で被覆処理の制御のために自動的に生成されたデータを視覚ディスプレイ上に自動的に表示することをさらに含む。たとえば、取得したスペクトルの投影を相関モデル上に相関させた後である。有利には、これは、被覆処理がどのように制御されるべきかに関する表示をディスプレイに提供する。これには、被覆処理のパラメータを調整すべきであるという指示を含むことができる。他の実施形態では、相関モデルから推測される被験物体の被覆パラメータの詳細を提供することができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、被覆処理を調整および制御できる使用者に対して提示される。有利には、これは実時間制御を提供し、被覆のスペクトルが取得された後、ほぼ瞬時に表示が使用者に表示される。
【００３１】
好ましくは、この方法は、被覆処理が自動的に調整されるように、フィードバックループ内で被覆処理の制御のために自動的に生成されたデータを使用することをさらに含む。フィードバックループにより、被覆処理のパラメータを調整し、ポリマー被覆の測定された特性に基づいて被覆処理を自動的に制御できる。有利には、これは、完全に自動化されたシステムを提供し、測定された被覆の品質に基づいて被覆処理を調整するための使用者の入力を必要としない。
【００３２】
他の実施形態では、自動生成されたデータを視覚ディスプレイに自動的に表示することができ、かつ、フィードバックループを使用して被覆処理を自動的に調整することができる。これにより、使用者による無効化がない場合には自動手順を維持しながら、必要に応じて使用者の介入がフィードバックループを無効化できるようになる。
【００３３】
あるいは、自動生成されたデータを視覚ディスプレイに自動的に表示することができ、特定の例では、フィードバックループが被覆処理を自動的に調整すべきであることを使用者に確認させることを必要とすることができる。これにより、使用者は被覆処理の変更を無効化する判定を下すことができ、これは、被覆処理を大幅に変更する場合に重要となり得る。
【００３４】
第２の態様によれば、被覆材料の１つ以上の特性を自動的に判定するための相関モデルを作成する方法であって、分光法を用いて複数の被覆材料のスペクトルを取得し、取得したスペクトルに信号の前処理を適用し、前処理されたスペクトルを使用して、スペクトルを被覆材料の１つ以上の特性に相関させる相関モデルを作成することを含む方法が提供される。
【００３５】
好ましくは、相関モデルはケモメトリック分析を使用して作成される。これには、ニューラルネットワークアーキテクチャの使用を含むことができる。あるいは、部分最小二乗法（ＰＬＳ）を使用することを含むことができる。いくつかの実施形態では、自己学習機能を使用することを含むことができる。自己学習機能を使用して、最適な信号前処理を判定することができる。あるいは、モデルの作成に使用するスペクトルを判定することもできる。自己学習機能は、いくつかの実施形態では遺伝的アルゴリズム、または他の種類の辞書学習であってもよい。他の実施形態では、相関モデルの作成には、主成分分析（ＰＣＡ）、ニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズム、辞書学習、交互最小二乗法（ＡＬＳ）および部分最小二乗法（ＰＬＳ）を含むケモメトリック法の任意の組み合わせを含むことができる。
【００３６】
好ましくは、相関モデルは検証スペクトルを使用して検証される。検証スペクトルは、相関モデルの作成に使用されるスペクトルと異なる公知の重合度を持つ被覆材料のスペクトルである。検証されたスペクトルは、相関モデルの試験に使用される。
【００３７】
相関モデルは、相関係数から判定係数（Ｒ２）、相互検証、交差検証の二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥＣＶ）、残差の検査、二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）のいずれかを使用して試験できる。いくつかの実施形態では、判定係数は０．８１〜０．８８の間とすることができる。
【００３８】
複数の被覆材料の取得されたスペクトルは、異なる重合度の、被覆された一連の物体からのスペクトルであり得る。たとえば一連の物体を、異なる速度の範囲で被覆チャンバを通過させることができる。これにより、一連の物体の被覆が互いに異なることが保証される。たとえば、被覆の重合度は、異なる速度で被覆装置を通過した物体に対して異なるであろう。
【００３９】
相関モデルのこの作成は、一連の分光計で実行できる。
【００４０】
好ましくは、相関モデルを作成するために使用される被覆材料の１つ以上の特性は、破壊的な従来の試験を使用して測定される。たとえば、これには以下の試験のいずれかを使用することを含むことができる。すなわち、当業で公知のように、タンジェントデルタ（ＴｇＤ）、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、散逸率、溶媒保持、結合強度、機械的応力（ねじり、曲げ、伸び）、および凝集である。これらの試験は、重合に関係し得る被覆材料のさまざまな物理的、電気的、化学的特性を特徴付ける。
【００４１】
信号の前処理は、第１の態様について上述したような任意の前処理とすることができる。
【００４２】
相関モデルを使用して、第１の態様の方法に従って被覆の品質を評価することができる。
【００４３】
第３の態様によれば、分光計プローブを電線に隣接して配置するための装置であって、プローブは、電線被覆材料の１つ以上の特性を実時間で自動的に判定するために使用されるスペクトルを取得するように構成され、装置は、被覆電線を受け入れるためのチャネルと、使用時にプローブがポリマー被覆の特性を測定し、測定された特性に応じて電線被覆処理を実質的に実時間で制御するためのデータを自動的に生成するように、チャネルに隣接してプローブを保持するプローブホルダとを備える装置が提供される。
【００４４】
プローブを電線に隣接させることで、被験電線の電線被覆に入射する光を発することを可能とする。有利には、装置は、被覆された電線に対して分光プローブを確実に配置することを可能とする。これにより、プローブを、チャネル内に受け入れられた電線に対して固定位置に保持できるため、再現性のある測定値を取得することが可能となる。
【００４５】
好ましくは、チャネルは、電線が装置に挿入される第１の端部と、電線が装置から出る第２の端部とを備える。被覆電線は、装置の第１の端部に供給され、プローブが装置を出る前に被覆材料のスペクトルを取得することができる。有利には、これにより、装置を通過する際に、被覆された電線の長さの被覆材料を試験することが可能になる。
【００４６】
好ましくは、装置は、チャネルの第１の端部とチャネルの第２の端部との間に位置する第１の組のプーリをさらに備える。被覆電線はプーリにより受けることができる。プーリは、チャネルの第１端と第２端の間で電線を案内するのを補助する。プーリにより、電線をチャネル内の固定位置に維持することを確実とする。
【００４７】
装置は、第１の組のプーリとチャネルの第２の端部との間に位置する第２の組のプーリを備えることができる。第２の組のプーリは、電線をチャネルに通すことにより、第１の組のプーリと同じ役割を実行することができる。第２の組のプーリを使用すると、電線が装置を通過する際に電線が支持され、電線の垂れ下がりや引っ掛かりが防止される。
【００４８】
いくつかの実施形態では、装置は、チャネルの第１の端部に位置する第３の組のプーリ、および、チャネルの第２の端部に位置する第４の組のプーリをさらに備えることができる。第３および第４の組のプーリは、電線が装置に出入りするための案内を提供し、電線がチャネルに出入りすることを確実とする。あるいは、いくつかの実施形態では、チャネルの第１の端部に配置された１組のプーリが存在し、チャネルの第２の端部に配置されたプーリが存在しなくてもよい。他の実施形態では、チャネルの第２の端部に配置された１組のプーリが存在し、チャネルの第１の端部に配置されたプーリが存在しなくてもよい。
【００４９】
好ましくは、プーリの各組は、第１のプーリおよび第２のプーリを備える。いくつかの実施形態では、プーリの第１、第２、第３および第４の組のそれぞれは、第１および第２のプーリを備えることができる。他の実施形態では、プーリの第１、第２、第３および第４の組は、任意の数のプーリを備えることができる。第１および第２のプーリは、チャネルのいずれかの側に配置することができる。有利には、これにより、電線が第１のプーリと第２のプーリとの間を通過し、チャネルを通して電線を案内するのを補助することを可能とする。
【００５０】
好ましくは、第２のプーリは、第２のプーリが第１のプーリに対して移動するように付勢部材上に配置され、その結果、装置は、ある範囲の厚さの被覆電線を収容できる。第２のプーリは、第１のプーリに対して第２のプーリが配置され、付勢部材が第２のプーリを確実にそこに戻す、所定の好ましい位置を有することができる。装置内に電線を受け入れると、付勢部材に作用する電線の力により、この好ましい位置から第２のプーリを移動させることができる。有利には、これは、プーリが電線との接触を維持し、その機能を実行できるようにしつつも、ある範囲の厚さの電線に装置を使用できることを意味する。これにより、破壊的または機械的応力を引き起こすことなく、電線からのプローブの距離が一定であることを保証する。いくつかの実施形態では、付勢部材をばねとすることができる。
【００５１】
あるいは、第１および第２のプーリの両方を付勢部材に配置して、第２のプーリを第１のプーリに対して移動させることができる。プーリの第１、第２、第３、および第４のセットのそれぞれの第２のプーリは、付勢部材上に配置されることが好ましいが、いくつかの実施形態では、そうではない場合がある。たとえば、いくつかの実施形態では、プーリの第３および／または第４の組の第２のプーリは、第１のプーリに対して可動でなくてもよい。プーリの組が単一のプーリのみを備える場合、これは付勢部材に配置されないことが好ましい。
【００５２】
好ましくは、第３および第４の組のプーリは、第３および第４の組のプーリの回転軸が第１の組のプーリの回転軸に垂直になるように、第１の組のプーリに垂直に配置される。たとえば、第３および第４の組のプーリの軸方向長さは、第１の組のプーリの軸方向長さに垂直な平面内にある。これにより、チャネルを介して供給される電線があらゆる方向、すなわちチャネルの上および下、ならびに両側に案内されることを確実にする。これにより、電線が装置内の固定された経路に保持されることを確実にする。代替的または追加的に、第１の組のプーリは、第１および第２の組のプーリの回転軸線が互いに同軸になるように、第２の組のプーリと同軸に配置される。たとえば、第１および第２の組のプーリを、互いに同じ平面内に配置することができる。代替的または追加的に、第３の組のプーリは、第３および第４の組のプーリの回転軸線が互いに同軸になるように、第４の組のプーリと同軸に配置される。互いに同軸のプーリの組と、互いに垂直なプーリの組を持つことで、あらゆる方向において電線を支持することをさらに確実にする。
【００５３】
代替的または追加的に、第３および第４の組のプーリは、第３および第４の組の回転軸線が第２の組のプーリの回転軸線に垂直になるように、第２の組のプーリに垂直に配置することができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、プーリは、被覆電線を受け入れるための溝を備えることが好ましい。これは、丸線で使用する実施形態に望ましい。溝は、電線を受け入れる領域を提供し、電線がプーリから滑り落ちないことを確実にする。他の実施形態では、プーリは丸い円筒形プーリである。円筒形プーリを有することは、平形電線に使用する実施形態において好ましい。
【００５５】
好ましくは、装置は、プローブホルダが収容されるチャネルの上に配置されたプラットフォームを備える。プラットフォームは、プローブホルダがプローブをチャネルに対して一定距離に保持できる領域を提供する。
【００５６】
好ましくは、プラットフォームは、プローブホルダを移動するための調整機構を備え、チャネルに対する分光計プローブの位置を調整する。プラットフォーム上のプローブホルダの位置を調整できることにより、被覆電線の所望の部分にプローブを配置することを確実とする。好ましくは、調整機構は、ねじ山付きねじを備える。調節機構は、ねじに対して作用してプローブホルダを所定の位置に維持する複数の付勢部材をさらに備えることができる。いくつかの実施形態では、プローブホルダは、複数の孔をさらに備えることができ、プラットフォームは、孔に受け入れられるように構成された対応する取り付けペグを有する。調整機構を作動させると、ペグが孔内で動き、プローブホルダを動かすことができる。これにより、プローブホルダの動きが制限され、プローブホルダが動きすぎないことを確実にする。
【００５７】
好ましくは、プローブホルダは、分光計プローブを受け入れるための複数の孔を備える。孔のそれぞれは、分光計プローブをチャネルに対して一定の範囲の方向に配置できるように、互いに対して異なる角度で配置することができる。有利には、これにより、最適な配置を各電線被覆材料に対して使用することが可能となる。
【００５８】
好ましくは、チャネルに対して９０°、８５°、および８０°に向けられた３つの孔がある。すなわち、チャネルの長さに対して、つまりチャネルの第１の端部と第２の端部の間に配置される。３つの孔は、プローブをチャネルに対してそれぞれ９０°、８５°、および８０°で保持する。他の実施形態では、一定範囲の向きを有する、より多いまたはより少ない孔が存在することができる。
【００５９】
好ましくは、装置は、チャネルを包囲する筐体をさらに備える。これは、装置の審美的な魅力を促進し、装置の内部部品を保護する。好ましくは、筐体は、プローブホルダを受け入れるための切り欠き部を備える。筐体は、チャネルの第１および第２の端部に切り欠き部をさらに備えることができる。これにより、筐体を所定の位置としつつも、プローブをプローブホルダに挿入し、電線をチャネルに挿入することが可能となる。
【００６０】
いくつかの実施形態では、筐体は、筐体内部へのアクセスを可能にするために、第１の領域および第２の領域を備えることができ、第１の領域は第２の領域に対して移動可能である。たとえば、第１の領域は、１つ以上のヒンジを介して第２の領域に取り付けることができる。有利には、これは、筐体内の任意の詰まりへのアクセスを可能にするために望ましい。
【００６１】
好ましくは、装置は、プローブホルダを筐体に強固に取り付けるためのアタッチメントをさらに備える。アタッチメントは、複数のねじおよび／またはボルトと、前記ねじおよび／またはボルトを受け入れるための相補的なねじ孔を備えることができる。アタッチメントは、筐体の側壁、および／または筐体の底部に設けることができる。別の実施形態では、プローブホルダを筐体に溶接することができる。
【００６２】
好ましくは、分光計プローブはＮＩＲプローブである。分光計プローブは、従来のＮＩＲプローブとすることができる。あるいは、分光計プローブは、目的に合わせてカスタマイズすることもできる。
【００６３】
好ましくは、１つ以上の特性は、前述のように、電線被覆の重合を含む。とはいえ、前述のような他の特性も使用可能ではある。
【００６４】
好ましくは、装置は、第１または第２の態様の方法を実行する際に使用される。
【００６５】
第４の態様によれば、電線被覆材料の１つ以上の特性を自動的に制御するための電線被覆システムであって、第３の態様の装置、電線被覆装置、分光計プローブ、演算ユニットおよびオペレータインターフェイスを備える分光計、ならびに電線を備えるシステムが提供される。
【００６６】
あるいは、いくつかの実施形態では、電線被覆システムは、オペレータインターフェイスを備えていなくてもよい。
【００６７】
有利には、電線被覆システムは、電線に適用される電線被覆の品質が十分な品質であることを保証するために自動的に制御可能である。
【００６８】
好ましくは、システムは、第１の態様の方法を実行するように構成される。
【００６９】
第５の態様によれば、物体に適用されたポリマー被覆の１つ以上の特性を自動的に判定する装置であって、実時間でポリマー被覆の１つ以上の特性を自動的に測定するために使用されるスペクトルを取得するように構成された、使用時に物体に隣接して配置される分光計プローブと、使用中にプローブがポリマー被覆の特性を判定するように、使用時に物体に隣接してプローブを保持するプローブホルダとを備える装置が提供される。
【００７０】
好ましくは、装置は、第１の態様の方法を実行するように構成することができる。
【００７１】
第６の態様によれば、被覆材料の１つ以上の特性を自動的に制御するための物体被覆システムであって、被覆装置、分光計プローブ、演算ユニットおよびオペレータインターフェイスを備える分光計、ならびに物体を備えるシステムが提供される。
【００７２】
好ましくは、システムは、第１の態様の方法を実行するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】一実施形態に従う電線被覆システムを示す図である。
【図２Ａ】丸形電線を試験するための電線試験装置の第１の実施形態の上面斜視図を示す。
【図２Ｂ】丸形電線を試験するための電線試験装置の第１の実施形態の内側の上面斜視図の側面を示す。
【図２Ｃ】丸形電線を試験するための電線試験装置の第１の実施形態の内側の側面図を示す。
【図２Ｄ】丸形電線を試験するための電線試験装置の第１の実施形態の内側の底面斜視図を示す。
【図３Ａ】丸形電線を試験するための電線試験装置の第１の実施形態内のプーリの第２の組の拡大図を示す。
【図３Ｂ】丸形電線を試験するための電線試験装置の第１の実施形態内のプーリの第２の組の拡大図を示す。
【図４Ａ】平形電線を試験するための電線試験装置の第２の実施形態の内部の上面斜視図の側面を示す。
【図４Ｂ】平形電線を試験するための電線試験装置の第２の実施形態の内側の斜視図の側面を示す。
【図４Ｃ】平形電線を試験するための電線試験装置の第２の実施形態の内側の斜視図の側面を示す。
【図５Ａ】平形電線を試験するための電線試験装置の第２の実施形態内のプーリの第３の組の拡大図を示す。
【図５Ｂ】平形電線を試験するための電線試験装置の第２の実施形態内のプーリの第３の組の拡大図を示す。
【図６】平形電線を試験するための電線試験装置の第２の実施形態の背面斜視図を示す。
【図７】被覆材料の１つ以上の特性を測定するために被覆試験システムで実行される方法のフローチャートである。
【図８】被覆材料の１つ以上の特性を自動的に制御するための相関モデルを作成する方法のフローチャートである。
【図９】３つの電線被覆のＮＩＲスペクトルを示す。
【図１０Ａ】電線試験装置の第３の実施形態の上面側面斜視図の側面を示す。
【図１０Ｂ】電線試験装置の第３の実施形態の側面斜視図を示す。
【図１１】電線に適用された電線被覆材料が薄い場合に電線被覆パラメータを検出するために使用される代替ツールを示す。
【図１２】物体のポリマー被覆を試験するために使用される物体被覆試験装置のさらなる実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
図１は、電線被覆システム２の一実施形態を示す。被覆システムは、被覆チャンバ６と、分光プローブ１０が収容される電線被覆試験装置８とを備える。分光プローブ１０は、オペレータインターフェイス１４を制御する分光計１２に接続される。
【００７５】
電線４は被覆チャンバ６を通過し、そこでポリマー被覆が電線４に適用される。次いで、被覆電線４は、電線試験装置８に送られ、そこでプローブ１０が被覆材料のスペクトルを取得する次いで、電線４は、電線試験装置８を通過して出て、第２の被覆が必要な場合には被覆チャンバ６を再び通過するか、またはたとえばスプールに保管することができる。スペクトルは、分光計１２によって処理および分析される。被覆材料の品質指標である結果は、オペレータインターフェイス１４上に表示することができ、および／または、以下でより詳細に議論されるように、被覆パラメータを自動的に変更するために用いることができる。
【００７６】
典型的には、多数の被覆層が望ましいので、被覆チャンバ６を通過する被覆の数は２よりも多い。場合によっては、層は、エナメルの初期層と、これらのエナメル層上の自己接着層とを含む９つの層を含むことができる。必要に応じて任意の数の層を用いることができる。
【００７７】
有利には、被覆材料の品質を判定するために、非破壊的で高速かつ安価な技術が提供される。
【００７８】
図２Ａ〜２Ｄは、本明細書で丸形電線と呼ばれる実質的に円形または丸い断面を有する電線で使用するための電線被覆試験装置８の実施形態の様々な向きを示す。図２Ｂは、第１の部分１０２ａおよび第２の部分１０２ｂを備える筐体１０２を備える装置８の内部を示し、第１および第２の部分はヒンジ１０４を介して取り付けられている。第１の部分１０２ａは第２の部分１０２ｂに対して移動可能であり、筐体１０２内部へのアクセスを可能にする。第２の部分１０８ｂは、互いに直交するように配置され一緒に取り付けられた２つのプレートで形成されている。有利には、これにより、保守を目的とした筐体内の部品への容易なアクセスが可能となる。図２Ａと図２Ｂに示された装置の唯一の違いは、筐体１０２の小さな変化であり、これは設計変更である。
【００７９】
図２Ｃ〜２Ｄは、試験装置８の内部の種々の斜視図を示し、筐体１０２ａの第１の部分が装置８から取り外されている。装置８は、プーリの第１の組１０６およびプーリの第２の組１０８を備える。プーリは、装置８を通るチャネル１１２を規定する。プーリの第１の組１０６は、第１のプーリ１０６ａおよび第２のプーリ１０６ｂを備え、プーリの第２の組は、第１のプーリ１０８ａおよび第２のプーリ１０８ｂを備える。プーリ１０６ａ、１０６ｂ、１０８ａ、１０８ｂはそれぞれ、それらの周囲に丸形電線４を受け入れるための溝を有し、電線４がプーリ１０６ａ、１０６ｂ、１０８ａ、１０８ｂから滑り落ちないことを確実にする。第１のプーリ１０６ａ、１０８ａのそれぞれは、対応する第２のプーリ１０６ａ、１０８ｂに対してチャネル１１２の長さに沿ってオフセットされ、たとえば、第１のプーリ１０６ａ、１０８ａは、それぞれの第２のプーリ１０６ｂ、１０８ｂよりもチャネル１１２のそれぞれの端部に近い。これにより、電線４は、電線４の長さの長い部分にわたってプーリ１０６および１０８によって支持されることが確実となる。
【００８０】
プローブホルダ１１０は、プーリの第１の組１０６との第２の組１０８との間に配置される。プローブホルダ１１０は、チャネル１１２の上に配置されたプラットフォーム１１４に収容される。図２Ａおよび２Ｂから明らかなように、プローブホルダ１１０は、プローブ１０を受け入れるための３つの孔１１６を備えている。図２Ｂに示す例では、プローブ１０は中央孔１１６内にあり、図２Ａに示す例ではプローブ１０は、プーリの第２の組１０８に最も近い孔１１６内にある。
【００８１】
図２Ｄは、装置８の底面斜視図を示す。図２Ｄから分かるように、プラットフォーム１１４は、プローブホルダ１１０の一部が貫通できる開口部１１７を備える。さらに、孔１１６は、プローブホルダ１１０を完全に貫通する。有利には、プラットフォーム１１４に開口部１１７および孔１１６を有することは、プローブが孔１１６に挿入された場合に、プローブ１０とチャネル１１２との間に途切れない伝送および／または検出経路が存在することを意味する。
【００８２】
プラットフォームは、調整ねじ１１８およびペグ１２０を備える。ペグ１２０は、プローブホルダ１１０のスロット１２２に受け入れられる。図２Ａ〜２Ｄでは見えないが、複数のばね１２４がプローブホルダ１１０上に配置される。
【００８３】
調整ねじ１１８は、プラットフォーム１１４上でプローブホルダ１１０を動かすために使用することができる。これにより、チャネル１１２に対してプローブ１０の位置決めを調整することが可能になる。ねじ１１８を作動させると、プローブホルダ１１０は、ばね１２４に抗して、またはばね１２４から離れるように移動する。ペグ１２０はスロット１１２内で移動し、プローブホルダが特定の量だけ設定された方向にのみ移動することを確実にする。
【００８４】
図２Ａは、筐体１０２が閉じられた、通常の動作状態にある図２Ｂの電線試験装置８を示す。筐体の第１の部分１０２ａは、筐体が閉じられた際にプローブホルダにアクセスすることを可能とする切り欠き部１２６を有する。切り欠き部１２８ａおよび１２８ｂは、それぞれチャネル１１２の第１の端部１２９および第２の端部１３１を画定する。
【００８５】
被覆電線４は、電線被覆の品質を判定するために装置８に通される。電線４は、切り欠き部１２８ａを通過し、プローブホルダ１１０およびプラットフォーム１１４の下で電線を引っ張って案内するプーリ１０６上に受け入れられる。次いで、その後に電線４が切り欠き部１２８ｂを通って装置８を出る前に、プーリの第２の組１０８に受け入れられる前に、プローブ１０を使用して電線被覆のスペクトルを取得する。取得したスペクトルを使用して、以下で詳細に説明するように、電線被覆の品質を判定し、および／または、フィードバックを提供して電線被覆処理のパラメータを調整することができる。
【００８６】
図３Ａおよび３Ｂは、図２の装置８のプーリの第２の組１０８の拡大図を示す。図から分かるように、第２のプーリ１０８ｂは、筐体の第２の部分１０２ｂの壁に取り付けられたアーム１３０上に配置される。ピン１３２とピン１３１の間にばねが取り付けられており、これによりアームが旋回する。
【００８７】
図３Ａから分かるように、電線４は第１のプーリ１０８ａおよび第２のプーリ１０８ｂと接触している。この配置では、装置８はその動作状態にある。
【００８８】
図３Ｂでは、第２のプーリ１０８ｂはもはや電線４と接触しておらず、アーム１３０はピン１３２とピン１３１の間のばねの付勢に逆らって旋回している。プーリ１０８ｂに加えられる力は、プーリ１０８ｂを第１のプーリ１０８ａに対してその元の位置に押し戻すように作用するばねの力よりも大きい。
【００８９】
有利には、この構成を有することにより、装置が様々な寸法の電線４を収容することを可能とする。電線４を装置８に挿入する際に、電線４の厚さが第１のプーリ１０８ａと第２のプーリ１０８ｂとの間の距離よりも大きい場合、第２のプーリ１０８ｂはばねの付勢に抗して移動し、第１のプーリ１０８ａと第２のプーリ１０８ｂの間の距離を増加させる。第１のプーリ１０８ａと第２のプーリ１０８ｂとの間の初期距離は、被覆される電線４の最小厚さより大きくならないように設定されることが望ましい。さもなければ、細い電線４を試験する場合、いずれのプーリ１０８ａ、１０８ｂも電線４と接触しないであろう。ねじ１３８は、アーム１３０の止めとして機能し、プーリ１０８ａ、１０８ｂによって電線に加えられる圧力が過大にならないことを確実にする。これにより、プーリ１０８ａ、１０８ｂは互いに一定の距離に維持され、電線に過度の応力をかけずに、プーリ１０８ａ、１０８ｂが継続して回転できることを確実とする。これは、電線が細く、損傷を受けやすい場合に有利である。
【００９０】
プーリの第１の組１０６は、上述のプーリの第２の組１０８と同様に、第１のプーリ１０６ａと第２のプーリ１０６ｂの間の移動を可能にする、対応するばね機構を有する。
【００９１】
図２〜図３に示す電線被覆装置８のプーリシステムは、コリメータが使用されていないシステムに対して、典型的には、直径が１．５ｍｍから最大５ｍｍまでの丸形電線を収容するであろう。コリメータを使用する場合、直径０．１ｍｍ〜５ｍｍの電線を使用することができる。しかし、より大きなまたはより小さな寸法の電線を試験する場合は、それに応じて装置を変更することができる。
【００９２】
図４Ａ〜４Ｃは、平形電線に使用するための例示的な電線被覆試験装置８を示す。図４Ｂは、図２の装置８と同様に、ヒンジ１０４を介して取り付けられた第１の部分１０２ａおよび第２の部分１０２ｂを備える筐体１０２を有する装置８の内部斜視図を示す。
【００９３】
図４Ｃは、試験装置８のさらなる内部斜視図を示し、筐体の第１の部分１０２ａが装置８から取り外されている。図から分かるように、装置８は、プーリの第１の組１０６およびプーリの第２の組１０８を備える。プーリの第１の組１０６および第２の組１０８は、電線４を受け入れるための溝を備えていないことを除いて、図２の装置８と同じである。加えて、図４Ａ〜４Ｃの装置は、プーリの第３の組１０７およびプーリの第４の組１０９を備える。プーリの第３の組１０７は、チャネル１２９の第１の端部に位置し、プーリの第４の組１０９は、チャネル１３１の第２の端部に位置する。プーリの第３の組１０７は、第１のプーリ１０７ａおよび第２のプーリ１０７ｂを備え、プーリの第４の組１０９は、第１のプーリ１０９ａおよび第２のプーリ１０９ｂを備える。
【００９４】
プーリの第３の組１０７および第４の組１０９は、プーリの第１の組１０６および第２の組１０９の平面に垂直な平面内に配置され、プーリの第３の組１０７および第４の組１０９のそれぞれがチャネル１１２の両側に配置され、プーリの第１の組１０７および第２の組１０８のそれぞれがチャネル１１２の上下に配置される。有利には、プーリを互いに異なる方向に有することにより、プーリの第１の組１０６および第２の組１０８は電線４が装置８内で垂直に動くのを防いで、プーリの第３の組１０７および第４の組１０９は電線８が装置８内で水平に動くのを防いで、電線４の２軸での動きを防止する。
【００９５】
図４Ｃに示されているプローブは、図４Ａに示されているプローブとは異なる。これは、プローブホルダ１１０を変更することにより、異なるプローブを使用できることを説明するためである。
【００９６】
具体的には、図４Ａに示すプローブは、光源（ランプ）から被観察物体に光を伝送するためのプローブ内の伝送ファイバ経路と、反射信号を検出し、それを分光計に伝送する検出ファイバを備える。しかし、図４Ｃに示すプローブは内蔵光源（ランプ）を有しており、分光計への反射信号の検出に使用されるファイバは１本のみであるため、伝送ファイバは不要である。本発明は、いずれの種類のプローブでも機能することを理解されたい。
【００９７】
図２Ａおよび４Ｃに示されているいずれの種類のプローブも、任意の種類または寸法の電線に使用することができるが、他方に比べて一方のプローブを使用することの利点がある。両方のプローブは、平形電線、丸形電線、およびスプール上の電線（図１０Ａおよび１０Ｂに関連して説明する）の試験に適している。しかし、図２Ａに示すプローブは、
直径が２ｍｍ未満の細い丸形電線に特に適している。
【００９８】
図４Ａ〜４Ｃの装置８の他のすべての特徴は、図２Ａ〜２Ｄに示される特徴と共通である。
【００９９】
図４Ａは、図４Ｂの電線試験装置８を、筐体１０２が閉じられた通常の動作状態で示す。
【０１００】
被覆電線４は、電線被覆の品質を判定するために、図４Ａの装置８を通過する。電線は、切り欠き部１２８ａを通過し、電線４を引っ張って装置８内に案内するプーリの第３の組１０７によって案内される。次に、電線４は、プローブホルダ１１０およびプラットフォーム１１４の下で電線４を引っ張って案内するプーリの第１の組１０６に通される。次いで、電線４を案内し引っ張るプーリの第２の組１０８に電線４が受け入れられる前に、プローブ１０を使用して電線被覆のスペクトルを取得する。次に、電線４は、切り欠き部１２８ｂを通ってチャネルの第２の端部１３１で装置８から出るように電線４を案内するプーリの第４の組１０９に受け入れられる。取得したスペクトルを使用して、以下で詳細に説明するように、電線被覆処理のパラメータを調整するフィードバックを提供することができる。
【０１０１】
別の図に示していないが、図４Ａ〜４Ｃに示す装置８のプーリの第１の組１０６および第２の組１０８は、図３Ａおよび３Ｂに示す装置８について説明したのと同じばね機構を有する。
【０１０２】
図５Ａおよび５Ｂは、プーリの第３の組１０７の拡大図を示す。図から分かるように、プーリの第３の組１０７の第２のプーリ１０７ｂは、筐体１３９に取り付けられ、筐体１３９は、それぞれスタンド１４２内の孔に受け入れられる３本のロッド１４０を介して取り付けられる。スタンド１４２は、筐体の第２の部分１０２ｂに強固に接続されている。３本のロッド１４０ａの中央は、スタンド１４２と筐体１３９の間を付勢するばね１４４を有する。
【０１０３】
図５Ａに示すように、電線４は、プーリの第３の組１０７の第１のプーリ１０７ａおよび第２のプーリ１０７ｂと接触している。逆に、図５Ａでは、第２のプーリ１０７ｂが第１のプーリ１０７ａに対して移動し、電線４が第２のプーリ１０７ｂともはや接触していない。これは、プーリ１０７ｂと筐体１３９がロッド１４０上を移動し、ロッド１４０がスタンド１４２の孔を通って移動することにより達成される。これにより、プーリの第３の組の第１のプーリ１０７ａと第２のプーリ１０７ｂの間の間隔を変えることができるため、様々な寸法の電線４を装置８に収容することが可能となる。ばね１４４は、筐体１３９とスタンド１４２の間に付勢を提供して、筐体をスタンド１４２に対して過度に近くまで押すことができないことを確実にする。さらに、ばね１４４は、第２のプーリ１０７ｂがその静止位置に戻ることを可能にし、より大きな電線が装置８を通過した後、小さな電線で使用するために装置を初期化できることを確実とする。
【０１０４】
プーリの第４の組１０９には、第１のプーリ１０９ａに対して第２のプーリ１０９ｂを動かすための対応する同一の配置が存在する。
【０１０５】
このばねプーリ配置により、最大２２ｍｍの直径の電線をシステム内に収容することが可能となる。しかし、より大きな電線を試験する場合は、これらのより大きな電線種類に対応するように装置を変更することができる。
【０１０６】
第１のプーリ１０７ａと第２のプーリ１０７ｂの間の初期距離は、被覆される電線４の最小の厚さ以下に設定されることが望ましい。そうでなければ、細い電線４を試験する場合に、いずれのプーリ１０７ａ、１０７ｂも電線４と接触しないであろう。
【０１０７】
他の実施形態では、任意の数のロッド１４０が存在することができ、ばね１４４が任意の数のロッド１４０に存在することができる。さらに、図３Ａ、３Ｂ、および５Ａ、５Ｂのいずれにおいても、第２のプーリ１０６ｂ、１０７ｂ、１０８ｂ、１０９ｂではなく、第１のプーリ１０６ａ、１０７ａ、１０８ａ、１０９ａを、移動するように構成されたプーリとすることができる。
【０１０８】
図４Ａから分かるように、筐体の第１の部分１０２ａのスロット１４５は、ロッド１４０を筐体１０２の外側に移動可能にし、より広い範囲の移動を可能にする。また、スロット１４５は、ロッド１４０を含まない図２Ａに示される装置８にも示されている。これらのスロットは、図２Ａ〜２Ｄおよび４Ａ〜４Ｃに示す装置の両方に対して同じ筐体を製造することを可能とする。
【０１０９】
プーリの第３の組１０７ａまたは第４の組１０９ａの第１のプーリが可動である他の実施形態では、上述の対応する機構を適用することができる。
【０１１０】
プーリの第３の組１０７ａまたは第４の組１０９ａの第１のプーリは、可動でない場合には、ロッドを介して筐体に取り付けられる。とはいえ、当業者に知られている任意の取り付け機構を使用することができる。
【０１１１】
他の実施形態では、当業者に公知の可動プーリを保持する任意の他の構成を使用することができる。
【０１１２】
図６は、平形電線を被覆するための図４の装置８の背面図を示す。筐体の第２の領域には、多数のナットおよびボルトが取り付けられていることが明確に分かる。これらのナットおよびボルトは、プーリおよびプローブホルダ等の、前述の部品の筐体への取り付けを提供する。有利には、このようにして部品を筐体に取り付けることで、確実な取り付け機構が得られる。
【０１１３】
典型的には、装置の筐体１０２は、３００ｍｍ×１１５ｍｍ×１０８ｍｍの寸法である。しかし、任意の他の寸法を使用することができる。好ましくは、筐体の一部を固体鋼で作り、一部をアルミニウムで作る。しかし、任意の種類の金属、または他の種類の材料を使用することができる。
【０１１４】
電線からのプローブの距離と角度は非常に重要である。したがって、図２Ａ〜６に示す装置８は、すべての種類および寸法の電線への適応性を可能としつつも、試験が再現可能であることを確実とし、プローブの簡単な取り付けを可能にし、少数の自由度を提供する。
【０１１５】
図７は、物体上の被覆材料の１つ以上の特性を測定するために被覆試験システムで実行される方法のフローチャートである。
【０１１６】
ステップ２０１は、ポリマー被覆を備える物体に隣接して分光計プローブを配置することを含む。ステップ２０３で、プローブを使用してポリマー被覆のスペクトルが取得される。最後に、ステップ２０５は、ポリマー被覆の１つ以上の特性を測定するために、取得したスペクトルでケモメトリック分析を実行することを含む。
【０１１７】
被覆試験システムの使用は、特に、被覆および電線に適用された被覆を試験するための電線被覆システム１との関係で説明される。第１に、電線被覆システムは、電線被覆処理において高分子化合物で電線４を被覆する。その後、分光法を使用してスペクトルを取得し、ポリマー被覆の特性を測定する。その後、測定された特性に応じて、電線被覆処理を実質的に実時間で制御するためのデータが自動的に生成される。
【０１１８】
高分子化合物による電線４の被覆は、図１の電線被覆チャンバ６により実行することができる。被覆チャンバ６は、当業で公知の任意の種類の被覆チャンバ６とすることができ、ここでは詳細に説明しない。
【０１１９】
被覆チャンバ６を通過した後、被覆電線４は、電線被覆試験装置８に通される。分光プローブ１０は、図２Ａ〜図６に示す装置に関して説明したように、電線が装置８を通過する際に電線４に近づくように配置される。次いで、ポリマー被覆の特性を測定するために、プローブ１０により電線被覆のスペクトルが取得される。プローブ１０は、従来の分光プローブとすることができる。プローブはＮＩＲプローブであることが好ましいが、任意の他の種類の分光法を使用することもできる。プローブ１０は、スペクトルを取得する際のプローブ１０からの信号の送信および検出を制御する分光計１２によって制御される。プローブはハロゲン源から放射を発し、試料からのＮＩＲ反射を収集する。プローブは内部基準を有しており、光ファイバを介して分光計１２に接続される。
【０１２０】
分光計１２は、検出された信号を処理して、使用者インターフェイス１４がスペクトルを表示できるようにすることができる。分光計は、回折格子およびＮＩＲ波長範囲９００〜１７００ｎｍのＣＣＤセンサを含む。他の実施形態では、別個の演算ユニットがデータの処理を担当することができる。
【０１２１】
この構成では、電線被覆材料に触れたり干渉したりすることなく、移動する電線被覆表面からスペクトルを取得することができる。
【０１２２】
取得したスペクトルに基づいて、ポリマー被覆の特定の特性を判定し、次いで、これらを使用して、電線被覆チャンバ６の電線被覆に関連するパラメータを自動的に制御および調整することができる。
【０１２３】
装置８は、図２Ａ〜６に示されるような装置８のいずれかとすることができる。プローブ１０は、プローブホルダ１１０内に配置され、これにより、プローブ１０が電線４から一定の距離に保持されることを確実とする。これにより、十分な品質の信号を取得できる。被覆される電線４の種類および／または厚さに応じて、プローブ１０は、プローブホルダ１１０上の孔１１６の１つに挿入され、これにより、プローブ１０を電線４に対して特定の角度に向けることが可能になる。
【０１２４】
上記で概説したように、装置８は、電線４に対して異なる向きでプローブ１０を保持するために、３つの異なる角度で３つの孔１１６を有する。角度は９０°、８５°、および８０°である。９０°の向きは、被覆材料の厚い層向けに設計されており、光が材料内部に入射および散乱して有用な情報を提供することができる。他の２つの向きは、他の電線種類で使用できる。
【０１２５】
エナメル線を用いる場合、プローブ１０が線の表面に垂直であると、信号が飽和し得る。角度が８５°より大きい場合にも、同じことが当てはまり、信号が飽和し得る。プローブ１０が電線表面に対して７７°よりも小さい角度にあると、信号は一貫していない（取得された情報がない、または損失の多く、かつ、ノイズが多い）。
【０１２６】
最初に新しい電線被覆が電線４に適用されると、相関モデルを作成する必要がある。したがって、電線被覆材料のスペクトルをモデルに供給して、被覆材料の品質を実時間で判定し、被覆処理のパラメータを実時間で調整することが可能となる。
【０１２７】
相関モデルを作成するには、ＮＩＲを使用して広範囲の被覆線のスペクトルを取得する。得られたスペクトルは前処理され、ケモメトリック分析を使用して相関モデルを判定し、観察されたスペクトルを被覆材料の電気物理特性に相関させる。
【０１２８】
図８は、電線被覆材料の１つ以上の特性を自動的に制御するための相関モデルを作成する方法を示す。ステップ２１１では、分光法を使用して、複数の被覆材料からスペクトルを取得する。ステップ２１３では、取得されたスペクトルに信号前処理が適用される。ステップ２１５では、前処理されたスペクトルを使用して相関モデルを作成し、スペクトルを被覆材料の１つ以上の特性に相関させる。
【０１２９】
相関モデルの作成は、相互に異なる重合度の被覆を有する一連の電線のスペクトルを取得することから始まる。異なる重合度を達成する１つの方法は、他の被覆パラメータをすべて一定に保ちながら、被覆チャンバ６を通過する電線の速度を変えることである。次いで、試料組の被覆電線ごとにＮＩＲスペクトルが取得される。
【０１３０】
試料組のＮＩＲスペクトルの測定は、「インライン」で実行でき、この場合、電線が被覆チャンバを出るときにスペクトルが取得される。あるいは、ＮＩＲスペクトルは後の時点で取得することができる。たとえば、ライン上の電線の動きをシミュレートできる機械システムを使用して、研究室内でオフラインにする。
【０１３１】
取得されたＮＩＲスペクトルは、２つの試料組に分割される。訓練データおよび検証データである。訓練データは相関モデルを作成するために使用され、その後、検証データを使用して検証（試験）される。
【０１３２】
訓練データで使用されていない重合度の試料からの検証データを持つことが重要である。これは、検証データがモデルの真の試験を提供することを確実にするためである。たとえば、訓練データは、すべての電線被覆速度で被覆電線からのスペクトルでは作成されず、選択された数の電線被覆速度のみで作成される。他の速度で被覆された電線からのデータは、相関モデルを検証するために使用される。
【０１３３】
モデルを作成する場合、訓練および検証組内の各電線の電線被覆の特性（例えば重合）が判定される。これは、十分に確立された手法を使用して実行できる。これらには、以下の試験のいずれかを使用することを含む。すなわち、当業で公知のように、タンジェントデルタ（ＴｇＤ）、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、散逸率、溶媒保持、結合強度、機械的応力（ねじり、曲げ、伸び）、および凝集である。これらの試験は、電線被覆材料のさまざまな物理的、電気的、および化学的特性を特徴付ける。
【０１３４】
その後、ケモメトリック分析を使用して、取得したスペクトルを、試験を経て判定した特性と相関させ、相関モデルを判定する。
【０１３５】
相関モデルを作成する前に、訓練スペクトルおよび検証スペクトルは最初に前処理される。これには、主成分分析と樹形図ツリー（クラスター分析）の使用が含まれ得る。スペクトルの外部部分（低波長での光の影響と高波長での機器分解能の問題）はカットオフされ、その後、ケナードストーン、絶対偏差の中央値ＭＡＤ、外れ値検出アルゴリズムのいずれかを介して外れ値が特定さる（必要に応じて分離される）。その後、スペクトルはＳｏｖｉｔｚｋｙ−Ｇｏｌａｙフィルタで平滑化される。ベースライン補正が適用される：オフセット、トレンド除去、場合によっては多重散乱補正（ＭＳＣ）。標準正規変量（ＳＮＶ）がデータのスケール補正に使用される。モデル転送およびアルゴリズム堅牢性のために、離散ウェーブレット変換が適用され、時間の影響と分光計のスペクトルの波長シフトの較正の違いを考慮する。この前処理の任意の組み合わせを必要に応じて使用することができる。
【０１３６】
スペクトルに対して前処理されたケモメトリック分析が実行されると、相関モデルが作成される。ケモメトリック法については、以下で詳しく説明する。
【０１３７】
当初、取得された各ＮＩＲスペクトルは、多数の波長をカバーする多数のデータポイントを有しており、これらの各波長での吸収値が関連付けられている。ＮＩＲ分光学の分野で一般的に知られているように、各吸収ピークは、分子オーバートーンおよび異なる官能基の組み合わせ振動等の化学的性質を示す。典型的には、これらのピークのいくつかの間には固有の相関関係がある。
【０１３８】
相関モデルを作成する場合、ケモメトリック分析ツールを使用して、次元を減らした（すなわち、データポイントの数が少ない）ＮＩＲスペクトルを表す潜在的な変数を判定する。これらの潜在的な（または隠れた）変数は、加算と減算、および／または積算と除算の形、あるいは開始波長間のより複雑な相関の形をとることができる。潜在的な変数は、どの波長が他の波長に依存しているか、またはどの波長が他の波長に対して特定の量だけオフセットされているかを識別する方法であり、すなわち、開始変数（すなわち波長）の最大変動の方向を判定することを可能にするたとえば、５００個のデータポイントを持つスペクトルから開始する場合、これをわずか１０個のデータポイントに減らすことができる。
【０１３９】
潜在的な変数の判定は、さまざまなケモメトリックツールを使用してさまざまな方法で実現することができる。
【０１４０】
一実施形態では、当業で公知なように、部分最小二乗回帰（ＰＬＳ）法を使用することができる。ＰＬＳ法は、潜在的な変数を電線被覆材料の物理的特性に関連付ける。ＰＬＳ法は、問題が線形問題である場合にのみ機能する。たとえば、電線が被覆される速度（すなわち、その重合）が潜在的な変数に比例する場合である。モデルが線形の場合、ＰＬＳを使用して相関モデルを正常に作成することができる。その後、検証データを使用して検証され、モデルが試験される。
【０１４１】
しかし、相関モデルの作成には多くの構成パラメータが使用されるため、モデルの作成に使用されるパラメータを最適化して、モデルの作成に使用される優先パラメータを判定する必要がある。たとえば、最適な前処理が適用される。
【０１４２】
関係するパラメータの数のため、これは単純に手動で行うことはできず、代わりに自動化されている。この処理を自動化するそのような方法の１つは、当業で一般に公知の遺伝的アルゴリズムを使用することである。当業で公知のように、ハイパーパラメータ最適化アルゴリズム等の、他の機械学習または辞書学習を使用することができる。遺伝的アルゴリズムから、モデルが試験され、それが望ましい閾値内に収まることが確認される。たとえば、過剰適合であるモデルを有することは結果に影響し、信頼できる値を提供できず、モデルの適合度が低すぎるとシステムの値を確実に予測できない場合がある。遺伝的アルゴリズムは、残差の標準偏差を与えるために二乗和誤差（ＳＳＥ）または二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）に関してパラメータのすべての組み合わせのフィードバックを与え、これを最適な処理を判定するために使用することができる。他のパラメータには、Ｒ２値、アルゴリズムの終了条件でフィードバックとして使用される平均二乗誤差（ＭＳＥ）、交差検証、またはブートストラップの任意の組み合わせを含むことができる。
【０１４３】
遺伝的アルゴリズムを使用して変更できるモデルの作成に使用されるパラメータには、適用される前処理を含むことができる。これには、選択されたスペクトル領域（すなわち特定の波長）、または選択された特定の生データセット（すなわち特定の重合を伴う電線のＮＩＲスペクトル）を含むことができる。
【０１４４】
相関が線形ではなく、物理パラメータが潜在的な変数に直接比例していないと判定された場合、上記のＰＬＳ法の使用は適切ではない。この場合、代わりに、当業で公知のように、人工ニューラルネットワークとしても知られているニューラルネットワーク法を使用して、相関モデルを作成することができる。これ（ＰＬＳ等）は逆伝播を使用する。当業で公知のように、これは、関連するバイアスおよび重みを持つノードを使用するが、ここでは詳細に説明しない。あるいは、他の実施形態では、ニューラルネットワーク法ではなく、非線形カーネルアルゴリズムを使用することができる。ＰＶＡ／ＰＶＦポリマーは、この非線形挙動を示すポリマーの一種である。
【０１４５】
上記と同様にして、非線形問題にニューラルネットワークを使用する場合、遺伝的アルゴリズム法を使用して、相関モデルを作成するための最適なパラメータを判定することができる。
【０１４６】
方法が線形であるか非線形であるかの判定、および、適切なケモメトリック法（すなわち、ＰＬＳまたはニューラルネットワーク）の選択は、遺伝的アルゴリズム（または機械学習）法の結果に基づいて判定することができる。これは自動化された処理である。しかし、他の実施形態では、使用者はこの判定を制御することができる。
【０１４７】
使用される処理の種類と使用される処理の特定の組み合わせは、電線被覆材料の種類によって異なる。典型的な電線被覆エナメルには、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ＰＥＩ＋ＡＩ、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリウレタン（ＰＵ）、グラスファイバー、またはエポキシが含まれる。異なる種類のエナメル（電線被覆材料）は、異なる添加剤および溶剤を含有する。したがって、ＮＩＲ官能基は、ＮＩＲ領域において異なる波長で振動する（特定のオーバートーンとして知られる）ことが分かっている。新しい潜在的な変数を収集してそのエナメルに固有の相関モデルを作成するために、最大分散の方向と多変量解析を各エナメルに対して実行する必要がある。
【０１４８】
既述のように、被覆の品質を判定するために使用されるパラメータは、電線被覆の重合であることが好ましい。電線被覆材の硬化中に、ポリマーは化学構造を変化させ、架橋を行う。そして、溶媒が蒸発すると、新しい化学基が形成される。ＮＩＲを使用すると、プローブからの信号が電線被覆内の分子を励起する。これにより、化学基の振動の第１および第２のオーバートーン、およびこれらの化学基の組み合わせ（重畳効果）をＮＩＲバンドで表示できる。硬化プロセスを通して、ＮＩＲ領域の振動情報は一貫して変化する。ＮＩＲ分光システムは、相関モデルの作成に使用されるこれらの変化を検出することができる。
【０１４９】
相関モデルが確立されると、それを用いて、物理的な試験を実行する必要なく、電線被覆の品質を試験することができる。必要なのは、試験する電線被覆のスペクトルのみであり、相関モデルへの投影を通して、電線被覆の未知の特性を判定することができる。
【０１５０】
したがって、モデル作成に使用されるスペクトルの母集団からの新しいスペクトルの偏差は、同じ潜在的な変数の分析の点において相関モデルによって逆処理される。これにより、最小二乗において補間が行われる場合がある。
【０１５１】
相関モデルを使用して被覆材料の未知の特性を判定するには、まず、試験する電線被覆材料のスペクトルを取得する。次いで、相関モデルを確立するために使用されたのと同じデータ処理と分析が、取得されたスペクトルに適用される。その後、スペクトルを相関モデルに投影して、モデルからの偏差を判定することができる。相関モデルからの出力は、システムの特性、たとえば重合度に関する詳細を提供する。これにより、被覆材料の品質に関する洞察が得られるため、被覆システムの操作パラメータを適宜調整して重合を調整することが可能となる。
【０１５２】
この種の自動フィードバック被覆システムを実施することのできる一例は、被覆システムのオーブン温度の制御とすることができる。夜間の外気温度が変化するということは、特に温度制御が行われていない古いオーブンにおいて、被覆オーブンへの空気の取り込みが変化し、オーブンの温度が変化することを意味する。被覆材料の重合はオーブンの温度に依存し、オーブンの温度の変化は重合度の変化を招く。上記のようにＮＩＲモニタリングシステムを有すると、重合がインラインでモニタリングされ、被覆パラメータの自動および実時間調整が可能になる。たとえば、オーブンの温度等のパラメータ、または電線が被覆装置６を通過する速度を調整して、電線被覆が所望の基準に適合することを確実にすることができる。
【０１５３】
システム２によって取得された、異なる重合度の３つの電線被覆材料のＮＩＲスペクトルの例を図９に示す。図示の例では、電線はＰＥＩ＋ＡＩエナメルで被覆されている。
【０１５４】
スペクトルは上記のように処理されている。図からわかるように、１１００〜１２００ｎｍ範囲３０１は、２番目のオーバートーンＣＨ２およびＣＨ３ストレッチングを表す。１４００〜１５５０ｎｍ範囲３０３は、ＮＨおよびＯＨ第１オーバートーンンストレッチならびにＣＨ基とメチレンとメチルの組み合わせモードを表す。１６３０〜１７００ｎｍ範囲３０５は、第１オーバートーンＣＨストレッチ（メチレンＣＨ２基の典型）を表す。図から分かるように、これらの領域はそれぞれ、これらの官能基を代表する特徴的な吸収を示す。
【０１５５】
スペクトル３０７は、理想的な重合度の被覆が施された電線からのものである。スペクトル３０９は、重合が不十分な被覆を有する電線からのものであり、スペクトル３１１は、重合が過剰な被覆を有する電線からのものである。図から明確に分かるように、関心領域のそれぞれにおいて、異なる重合度のスペクトルのそれぞれの吸収ピークは、異なる重合度のために異なる強度を示す。これらの違いを使用して、相関モデルを構築できる。したがって、モデルは、上記で概説した物理的特性に相関する潜在的な変数から取得した多変量解析を通じて作成される。
【０１５６】
現在試験中の電線のスペクトルが相関モデルに投影され、被覆パラメータの品質が判定されると、これを使用して実時間で被覆処理を制御することができる。これには、相関モデルから判定された被覆の重合の詳細を、ユーザインターフェイス１４を介してオペレータに提示することが含まれる。オペレータは、被覆処理を実時間で調整できる場合がある。有利には、これは実時間制御を提供し、被覆のスペクトルが取得された後、ほぼ瞬時に表示が使用者に表示される。
【０１５７】
あるいは、自動フィードバックループが存在し、被覆処理が自動的に調整されてもよい。フィードバックループにより、電線被覆処理のパラメータを調整し、相関モデルへの投影からポリマー被覆の測定された特性に基づいて電線被覆処理を自動的に制御することができる。有利には、これは完全に自動化されたシステムを提供し、測定された電線の品質に基づいて、被覆処理を調整するための使用者入力を必要としない。
【０１５８】
他の実施形態では、自動生成されたデータを視覚ディスプレイ上に自動的に表示することができ、フィードバックループを使用して電線被覆処理を自動的に調整することができる。これにより、使用者の介入がない場合に自動手順を維持しながら、必要に応じて使用者の介入がフィードバックループを無効化できるようになる。
【０１５９】
あるいは、自動生成されたデータを視覚ディスプレイに自動的に表示することができ、また、特定の例では、フィードバックループが電線被覆処理を自動的に調整する必要があることを使用者に確認する必要がある場合がある。これにより、使用者は被覆処理の変更を無効化する判定を下すことができ、これは、被覆処理を大幅に変更する場合に重要になる場合がある。
【０１６０】
ここまで、ポリマー被覆の特性を使用してフィードバックを提供し、被覆処理を実時間で自動的に調整するインライン試験に関して実施形態を説明してきたが、実施形態は、オフラインシステム、すなわち、被覆処理外での被覆材料の特性を判定するために用いられる方法および装置を含むこともできる。有利には、たとえば被覆の品質の詳細を提供するために、任意の種類のポリマー被覆された物体の被覆をいつでも試験することができる。
【０１６１】
図１０Ａおよび１０Ｂは、さらなる実施形態による電線試験装置８を示す。この装置は、第１のリール（すなわちスプール）４０２ａおよび第２のリール４０２ｂを備える。プローブ１０は、筐体４０６を介してレール４０４上に配置される。プーリ４０８の組が、第１リール４０２と第２リール４０２との間に配置される。
【０１６２】
プローブ１０は、電線４がリール４０２上にある間に被覆材料のスペクトルを取得する。電線は自動化システムを介してリール４０２ａ、４０２ｂに巻き付けられ、一方のリールがいっぱいになると、巻き取りは自動的に他方のリールに切り替えられる。これにより、オペレータはいっぱいになったリールを空のリールと交換でき、被覆試験処理を中断することなく続行することができる。
【０１６３】
プローブ１０およびその筐体４０６は、空気圧システム上のレール４０４に沿って移動可能である。これにより、プローブ１０は、いずれのリール４０２上で電線４のスペクトルを取得するかを切り替えることができる。好ましくは、図１０Ａおよび１０Ｂに示される試験装置８は、直径１．５ｍｍ未満の電線４で使用するためのものである。
【０１６４】
他の実施形態では、プローブ１０およびその筐体４０６は、機械的、電気機械的または電空システムのいずれかを使用してレール４０４に沿って移動可能である。切り替えは自動または手動のいずれかとすることができる。
【０１６５】
これは、上記で説明したのと同じように、取得したスペクトルを相関モデルに投影することにより、産業用電線被覆処理に対して効果的に「実時間」フィードバックを提供する。
【０１６６】
たとえば、例示的生産状況は、ＮＩＲプローブの検出領域の大きさ（直径）が約１ｃｍ、電線の寸法が５００ｐｍ、リールの円周が５０ｃｍで、６６ｃｍ／ｓの電線被覆ライン速度を有することができる。これは、１ｃｍの検出領域内に約２０巻の電線があることを意味する。これは、リール上の１ｃｍの検出領域で、過去１５秒間の被覆生産に関する情報を取得することを意味する。これにより、効果的に実時間のフィードバックが可能になり、被覆パラメータを必要に応じて変更することができる。
【０１６７】
図１１は、電線に適用される電線被覆材料が薄い場合に電線被覆パラメータを検出するために使用される代替ツールを示す。図２Ａ〜６の電線試験装置は、入射光が電線被覆材料に十分に散乱せず、反射光が異なる重合度の判定に十分でないため使用できないので、この装置がこの種類の電線に必要である。図１１では、電線試験装置５００は、伝送ファイバ５０１および検出ファイバ５０３を備える。伝送ファイバ５０１は、当業で一般的に公知なように、可動軸５０５上に配置され、これにより、被覆電線に対する角度範囲にわたる伝送ファイバ５０１の移動が可能になる。同様に、検出ファイバ５０３も可動軸５０７に配置される。インジケータ５０９ａおよび５０９ｂは、電線が移動する方向に垂直な平面に対してファイバ５０１、５０３が配向される角度を表示する。有利には、伝送ファイバ５０１および検出ファイバ５０３を傾斜させることができることにより、光路を制御することが可能になり、設定距離で光を検出することが可能になる。
【０１６８】
装置５００を使用してＮＩＲスペクトルを検出すると、処理およびケモメトリック分析を含む上記と同じ分析を使用して、実時間で電線被覆材料の被覆パラメータを判定することができる。
【０１６９】
有利には、説明された実施形態は、実時間で電線被覆処理の制御を可能にする。電線を被覆した直後に、分光法を使用して被覆の品質を判定できる。これにより、電線被覆の「インライン」試験が可能になる。これにより、被覆処理中に被覆パラメータをほぼ瞬時に調整できる。したがって、電線被覆材料の品質を判定するために、当業で従来から公知のように、ベンチ（オフライン）試験を実施する必要はない。代わりに、上述した相関モデルにより、電線被覆材料の特性を推測できる。
【０１７０】
図１２は、本発明の実施形態の方法を実行することができる代替装置を示し、この方法は、電線に適用された被覆の試験に限定されないことを実証している。図１２に示すように、装置は、シート等の平面のポリマー被覆の重合の品質を試験している。図から分かるように、装置は、プローブ１０と、試験されている物体６０１に隣接するが物理的に接触していないプローブを保持するためのプローブホルダ１１０とを備える。物体６０１は、プローブ１０およびプローブホルダ６１０とともにベンチ６０３に配置される。物体６０１は、物体６０１に沿って被覆材料の品質を試験するために、オペレータによって手動で移動させることができる。しかし、自動システムを使用して、プローブ１０に対して物体を移動させることができることは理解されるであろう。プローブ１０と表面との間の距離も自動的に調整することができる。これは、被覆される表面が湾曲しており、プローブと表面の間の実質的に一定の間隔を維持することが望ましい場合に特に有利である。
【０１７１】
図１２は、被覆システムとインラインで操作できる、すなわち、上記のように、被覆材料の品質が判定され、被覆パラメータが自動的に調整される。本発明の範囲内で、上記の実施形態に対して多くの修正および変更を行うことができる。
【０１７２】
あるいは、上記の装置および方法は、被覆材料の特性を、被覆処理の特性とは関係なく、後の時点で判定する場合には、オフライン装置として使用することができる。たとえば、装置は、物体が使用されている際に、物体上の被覆の重合を判定するために使用することができる。これにより、物体の被覆の品質に関する洞察を提供することができる。たとえば、これは品質試験に使用することができる。測定された特性は、試験されている物体の潜在的な寿命に関する有用な情報を提供することができるため、損傷や障害を防ぐことができる。有利には、これは非破壊検査であるため、検査中の物体を分解する必要なくその場で検査できる。
【０１７３】
他の実施形態において、装置を手持ち式とすることができる。装置は、試験される物体の隣の使用者によりプローブが保持され得るように、ハンドルを備えることができる。使用者は、上述したようにしてポリマー被覆の特性を判定するために、物体の隣の任意の位置にプローブを配置することができる。これは、物体が使用されている際に、物体上の被覆の品質を試験するのに有利である。
【０１７４】
明細書全体にわたって説明されている方法、および図１〜１１に関連して説明されている装置は、「電線被覆処理」および「電線」に関して説明されているが、方法および装置はそのように限定されるべきではない。装置および方法は、ポリマー被覆を備えた任意の物体に使用することができる。たとえば、これは、ポリマーで被覆された表面でとすることができる。試験可能なポリマー被覆表面を有することのできる物体には、電気モータ、コイル、大型金属板、電子制御コイル（ＥＣＣ）、発電機、変圧器、洗濯機または他の家庭用電化製品、窓およびドアフレーム、光ファイバークラッド（シングルおよびリボン構成）、同軸ファイバークラッドを含むこともできるが、これらに限定されない。
【０１７５】
単一の被覆のみが必要な場合、被覆システムに供給される物体は被覆されていない。あるいは、複数の被覆が必要とされる他の実施形態では、被覆システムを通して供給される物体は、被覆されていないか、被覆されているかのいずれかとすることができる。
【０１７６】
一般に、上述のように、従来のＮＩＲプローブを使用することができる。ただし、特定の用途では、特定のプローブ構成が必要になる場合がある。薄いエナメル層の場合、特定の角度で入射光および反射光を集めるために外部光源を備えた光コリメータが必要であるため、従来のプローブは使用できない。この場合、光は、ＮＩＲ用途に適し、使用される分光計と互換性のある（たとえば、開口数ＮＡ：０．２２、コアサイズ４００ｕｍ、１ｍｍコアサイズのファイバを透過）、低ＯＨ-含有ファイバによって収集される。
【０１７７】
信号の前処理には、平滑化、スケーリング、データ選択、デジタルフィルタＳａｖｉｔｓｋｙ−Ｇｏｌａｙ、および数値微分（１次および２次導関数を使用）の任意の組み合わせを含む、ノイズ最小化方法の任意の組み合わせを含むことができる。
【０１７８】
一実施形態では、ケモメトリック分析は、自己学習機能を備えたニューラルネットワークアーキテクチャの使用を伴う。他の実施形態では、ケモメトリック分析は、主成分分析（ＰＣＡ）、遺伝的アルゴリズム、辞書学習、交互最小二乗法（ＡＬＳ）および部分最小二乗法（ＰＬＳ）を含むケモメトリック方法の任意の変形を含むことができる。
【０１７９】
ＮＩＲスペクトルは、７００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域で取得されることが好ましい。より好ましくは、ＮＩＲスペクトルは、９００〜１７５０ｎｍ帯域で取得される。しかし、他の実施形態では、任意のＮＩＲ帯域を使用することができる。
【０１８０】
他の実施形態では、ＮＩＲに対する異なる種類の分光法を使用することができる。たとえば、赤外分光法、ラマン分光法、フーリエ変換分光法（ＦＴＩＲ）、中赤外分光法（ＭＩＲ）、紫外可視（ＵＶ／ＶＩＳ）分光法、または核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法のいずれかを使用することができる。
【０１８１】
各波長での吸収が測定されることは上で議論されたが、他の実施形態では、任意の特性を測定することができる。これには、吸光度、反射率、透過率のいずれかを含むことができる。いくつかの実施形態では、反射率の測定から、吸光度を判定することができる。たとえば、Ａ＝ｌｏｇ（１／Ｒ）であり、式中、Ａは吸光度、Ｒ反射率である。他の実施形態では、透過率を測定し、反射率を判定することができる。たとえば、Ｔ＝（１−Ｒ）２−ａｔであり、式中、ａは材料の吸収係数、ｔは材料の厚さである。他の実施形態では、吸光度を測定して反射率を判定し、透過率を測定して反射率を判定することができる。
【０１８２】
いくつかの実施形態では、ポリマー被覆は、粘性体の形態で物体に適用することができる。一部の実施形態では、被覆材料の粘度を低くすることができる。適用後、被覆材料が硬化して、被覆構造の重合または架橋を生じることができる。いくつかの実施形態における重合は、被覆後に自動的に起こり得る。他の実施形態において、重合は、物体をオーブンまたは他の任意の種類の熱源に通すことにより達成することができる。
【０１８３】
試験および検証データを取得する場合、分光計間の変化を考慮して、さまざまな異なる分光計を使用してスペクトルを取得することができる。あるいは、同じ分光計からスペクトルを取得することもできる。
【０１８４】
遺伝的アルゴリズムまたは辞書学習を使用して、最適な前処理パラメータを取得すると説明してきたが、これは必ずしも必要ではありない。いくつかの実施形態では、このステップは任意選択であることが想定され得る。
【０１８５】
重合以外の、または重合に加えて、特性を判定することができる。これらは、被覆材料の均一性、および／または被覆材料の厚さを含むことができる。あるいは、被覆材料の種類が正しいか、または被覆材料内に異物が残っていないかを判定することができる。
【０１８６】
いくつかの実施形態では、ポリマー被覆は熱硬化性ポリマーとすることができる。他の実施形態では、ポリマー被覆は熱可塑性ポリマーとすることができる。たとえば、ポリマー被覆は、ポリエステルイミド（ＰＥＩ）、アミドイミドで上塗りされたポリエステルイミド（ＰＥＩ＋ＡＩ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリウレタン（ＰＵ）、繊維ガラス、エポキシ、ポリエステルポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ＴＨＥＩＣＰＥＳ、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ＰＶＦ／ＰＶＡ（ポリビニルホルマール／ポリビニルアルコール））、ＰＥＩ＋ＰＡＩ、ＰＥ（ポリエチレン）＋ＰＡＩ、または添加剤とのその他の組み合わせのいずれかとすることができる。被覆には、エポキシ、ドベカン樹脂、被覆ワニス（たとえば洗濯機または他の家庭用電化製品の装飾被覆）、ポリエステル、エポキシポリエステル、アクリレート、ポリエステルイミド、エチレンテトラフルオロエチレン、電子ビーム架橋ポリマー、繊維ガラス、アクリル、ＰＶＡＣ、シラン、ビニルアクリル、および繊維強化ポリマー等の複合材料のいずれかも含むことができる。有利には、被覆材料は、物体の目的に応じて選択することができる。
【０１８７】
電線は磁気電線であることが好ましい。たとえば、変圧器、インダクタ、モータ、スピーカ、ハードディスクヘッドアクチュエータ、電磁石、または絶縁電線を必要とするその他の用途で使用するためのものとすることができる。しかし、他の実施形態では、電線は銅、鋼、アルミニウム、または合金とすることができる。
【０１８８】
２つの異なる電線試験装置８、すなわち、一方はプーリの第１および第２の組を備え、他方はプーリの第１、第２、第３および第４の組を備える実施形態が上で示されているが、実施形態は任意の組み合わせまたは任意の数のプーリの組を備えることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、１組のプーリがチャネルの第１の端部に配置されており、チャネルの第２の端部にはプーリが配置されていないようにすることができる。他の実施形態では、チャネルの第２の端部に１組のプーリが配置され、チャネルの第１の端部にはプーリが配置されていないようにすることができる。他の実施形態では、第５および第６の組のプーリが存在することができる。
【０１８９】
電線試験装置８のそれぞれは、平形または丸形電線用であると説明したが、装置はそのように制限されないことが想定され得る。いずれの装置でも、断面形状が任意の電線を使用できる。
【０１９０】
さらに、第１、第２、第３、および第４の組のプーリのそれぞれの第２のプーリは付勢部材上に配置されることが好ましいが、いくつかの実施形態ではそうではない場合がある。たとえば、いくつかの実施形態では、第３および／または第４の組のプーリの第２のプーリは、第１のプーリに対して移動可能としないことができる。プーリの組が単一のプーリのみを含む場合、これは付勢部材に配置されないことが好ましい。
【０１９１】
上記の実施形態では、プーリを動かすための付勢部材はばねであるが、プーリを動かすための他の任意の機構を使用することができる。たとえば、プーリの１つを、プーリを相互に動かすために手動または自動で動かすレバー上とすることができる。
【０１９２】
上記の実施形態では、第１の組のプーリが第２の組のプーリと同軸に配置され、第３の組のプーリが第４の組のプーリと同軸に配置され、第３および第４の組のプーリの組はプーリの第１および第２の組と同軸ではないことを示しているが、実施形態は方向の任意の組み合わせを有することができる。たとえば、第１、第２、第３、および第４の組のプーリをすべて互いに同軸とすることができる。
【０１９３】
上記の図では、プローブホルダとプラットフォームが別々に示されているが、他の実施形態では、それらを一体とすることができる。他の実施形態では、調整機構をねじと異ならせることができる。取り付けペグおよび孔は、プローブホルダが移動可能に載るレール等の、別の移動可能な取り付け機構に置き換えることができる。
【０１９４】
プローブを受け入れるために、プローブホルダに任意の数の孔が存在することができる。いくつかの実施形態では、１つの孔のみが、設定された角度で存在することができる。他の実施形態では、３つより多い孔が存在することができる。３つより多い孔はすべて、互いに異なる配向とすることができる。
【０１９５】
電線被覆試験装置が開くことができる筐体を有することは必須ではなく、筐体の第１および第２の領域は１つの一体部品とすることができる。他の実施形態では、筐体は、ヒンジに限定されない任意の機構により、互いに対して移動可能な任意の数の領域を備えることができる。
【０１９６】
代替実施形態では、プローブホルダおよび他の構成要素を、筐体に溶接する等の、他の任意の方法によって筐体に取り付けることができる。
【０１９７】
実施形態は従来のＮＩＲプローブを示すが、他の実施形態では、プローブはその目的のための特製とすることができる。
【０１９８】
他の実施形態では、１つより多いプローブが使用されてもよい。たとえば、２つのプローブを使用して、物体に沿った異なる区域でスペクトルを取得できる。他の実施形態では、多数のプローブは、物体に対して種々の向きで配置され、物体の単一の通過で複数のスペクトルを取得することができる。たとえば、プローブを物体の上下に配置できる。これにより、物体の周囲の被覆パラメータの詳細が分かる。
【０１９９】
上記の図に示すように、プローブをプローブホルダで保持するのではなく、プローブを別の機構で保持することができる。たとえば、クランプ機構である。プローブをクランプに取り付け、被試験物体の上に保持することができる。クランプを支柱に取り付け、プローブを物体に対して上下に移動できるようにすることができる。クランプは、プローブをチャネル／物体に対して異なる方向に保持できるように回転可能にすることができる。
【０２００】
上記の被覆システムは、オペレータインターフェイスを備えている。他の実施形態では、オペレータの相互作用が必要ない場合、被覆システムはオペレータインターフェイスを備えなくすることができる。
【０２０１】
本発明の他の実施形態は、本明細書の考察および本明細書に開示された実施形態の実施から当業者には明らかであろう。本明細書および実施例は例示としてのみ考慮されることが意図されており、本発明の真の範囲および精神は添付の特許請求の範囲によって示される。さらに、この用途が特定の順序で方法または手順のステップを列挙している場合、特定の状況では、いくつかのステップが実行される順序を変更することが可能であるか、場合によっては都合がよい場合がある。また、以下で説明する方法または手順のクレームのステップは、そのような順序の特異性がクレームで明示的に述べられていない限り、順序固有のものとして解釈されないことが意図されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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