CN103063151B - 一种激光测厚c形架机构及其调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及板材厚度激光检测的技术领域，尤其涉及一种提高激光在线测厚精度的C形架机构及调整使用方法，包括C型架壳体、上激光传感器、下激光传感器，还包括上角移台组、下角移台组、下位移台组，本发明纠正了认为上下激光传感器发出的激光与被测物存在射入角度不会影响检测精度的技术偏见，通过在C形架前端两个采集数据的激光传感器的上下位置安装了特殊的调整装置，并利用光线在悬浊液中可以显示光束路径这一物理特征，在对激光传感器进行调整，由此上下两个激光传感器所检测到的数据在静态、动态下都能够达到了该传感器的最佳测量精度要求。

Description

一种激光测厚 C 形架机构及其调整方法

技术领域

本发明涉及板材厚度激光检测的技术领域，尤其涉及一种提高激光在线测厚精度的C形架机构及调整使用方法。

背景技术

在锂电池极板的生产过程中，对板材厚度的检测非常重要（锂电池是由电池正负极板的多次叠加后组成的，由于受电池厚度的限制，极板过厚无法完成规定层数的折叠，极板过薄会影响电池的电容量），直接影响到后续工作，随着测厚技术的不断发展，对于板材厚度的测量出现很多方法，如激光透射法、超声波测量等，不同的测量方法有不同的技术特点和应用范围，如今，激光测厚等非接触式测量已被用于板材的厚度测量，激光测量方法属于非接触式，可以在线测量，实时性能好等特点。锂电池电极激光厚度测量装置系统相对于当前其他电极测量方式（如低压电接触或各类射线非接触式测量）具有更出色的测量优势，该仪器精通过非接触激光测量方法，快速而精确地采集电极涂层厚度数据；但不影响电极材料。现行的激光在线测量系统一般分为C形和口字型两种，测量原理为

A. 利用两个激光传感器进行差动测量：δ=L-(L1+L2),其中

L：两个传感器间的固定距离；

L1；上面传感器测到极片上表面距离；

L2下传感器探测到的极片下表面的距离；

B. 计算机将采集到的两个信号L1和L2按(A)中的公式进行数据分析后得到厚度δ。

激光在线测量系统是属于超精检测，影响检测精度的方面较多，大体有以下几个方面：

(1):设备采用的激光传感器的精度等级，

(2)上下激光传感器对被测物的检测位置、激光束的在检测时的射入角度的影响

(3)系统所处检测环境的振动、噪声、温度影响，

(4)设备在检测时自身产生的机械振动等影响，

(5)系统在校准时的量块的精度等级影响，

(6)系统的对数据的分析，判断等软件的处理能力影响。

本发明要解决的是对影响（2）的上下激光传感器对被测物的检测位置、激光束的在检测时的射入角度对检测系统的数据采集的影响。

现有的激光检测系统在检测前需要做的是对上下激光传感器的距离进行标定，方法是在两个传感器之间的支架平台上放置一标准量块，量块的厚度是1mm，用激光传感器对量块进行多次测量，最后得出数据结论，L1（上传感器数据）+L2（下传感器数据）+1=H（两传感器距离）。此计算出的H就作为上下传感器的今后用于测量时的标准数据值。而我们的实际被测物的实际厚度是0.1mm，如果激光发出的光束和被测物垂直平面产生一定角度，以假设倾斜5˚为例，由于存在入射倾斜角度，从而产生的实际量取长度要大于理论长度，也就是被测物的实际测量值比被测物的实际尺寸小了。

计算方法如下：

先取上部为例（误差主要在标准量块的标定的过程中产生）

0.5—0.05=0.45 mm；

0.45÷sin85˚=0.4517 mm；

0.4517—0.45=0.0017mm，则上部的检测误差为0.0017mm。

上下的实际检测误差为：0.0017mm×2=0.0034mm。

这台检测设备要求的检测误差精度是±0.001mm，也就是说因为5˚的角度误差使实际检测误差超出了设备的检测误差精度，检测结果比实际值少了0.0034mm,实际检测结果为不合格。如果即便有3˚的倾斜角，计算结果也要达到1.2µm，严重影响检测精度。

而由于影响检测精度的方面较多，现有的C型架检测机构往往会忽略上述问题带来的误差（认为角度的微小差异，采集的数据变化没有超过精度要求的10％而被忽视），而着重注意利用软件算法来进行误差的校正，例如利用小波算法进行校正等，这方面的技术偏见明显影响高精度检测的准确性。

发明内容

本发明提供一种能够消除因上下传感器安装误差和安装后的激光束对被检测物的射入角度的变化而导致的采集数据不准问题的激光测厚C型架机构及其调整方法

本发明的激光测厚C型架机构，包括C型架壳体1、上激光传感器2、下激光传感器3，还包括上角移台组4、下角移台组5、下位移台组6，上激光传感器2通过上角移台组4连接至C型架壳体1上部，下激光传感器3通过下角移台组5、下位移台组6连接至C型架壳体1下部；所述的上角移台组4、下角移台组5分别由两个调整方向相互垂直的角移台组成，所述的下位移台组6由两个调整方向相互垂直的位移台组成。

一种上述激光测厚C型架机构的调整方法，包括如下步骤：

步骤1、在上激光传感器2和下激光传感器3之间水平放置长方体形的透明容器，所述的透明容器内放置悬浊液；

步骤2、打开上激光传感器2，发出上激光束照射透明容器，调整上角移台组4至上激光束与透明容器上顶面垂直，上激光束在悬浊液中显示出上激光束光路；

步骤3、打开下激光传感器3，发出下激光束照射透明容器，下激光束在悬浊液中显示出下激光束光路；

步骤4、调整下角移台组5，至下激光束光路与上激光束光路平行；

步骤5、调整下位移台组6，至下激光束光路与上激光束光路重合，完成激光测厚C型架机构调整。

本专利纠正了认为上下激光传感器发出的激光与被测物存在射入角度不会影响检测精度的技术偏见，通过在C形架前端两个采集数据的激光传感器的上下位置安装了特殊的调整装置，并利用光线在悬浊液中可以显示光束路径这一物理特征，在对激光传感器进行调整，用透明并装满悬浊液的方玻璃瓶并放置在两传感器中间，点亮上下传感器，利用水平仪等仪器，先调整被测材料达到水平，再调整上传感器上的两个角平台使激光传感器发出的光束与被测材料垂直，并锁紧角平台后的锁紧母，使之角度固定。调整下传感器下的两个直线微位移平台时下激光光束与上传感器发出的光束进行交会，调整两个角平台是两个光束最终合并为一条光束，将各平台的缩紧装置锁紧，固定位置。由此上下两个激光传感器所检测到的数据在静态、动态下都能够达到达到了该传感器的最佳测量精度要求。彻底解决了在科研、国防、航天、注塑、橡胶、轧钢、玻璃、纸张陶瓷、石材、汽车制造、等诸多领域生产加工过程中对被测物进行快速、高精度在线测量和控制的难题。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明产品结构产品实物结构图。

具体实施方式

实施例 1 ：

如图1所示，本发明的激光测厚C型架机构，包括C型架壳体1、上激光传感器2、下激光传感器3，还包括上角移台组4、下角移台组5、下位移台组6；C形架壳体1是由高强度的钢板经压力机折弯成为C形铁槽后，经线切割机床切割后折弯形成C形筒状经焊接拼合后最终成为C形架壳体1，上激光传感器2通过上角移台组4连接至C型架壳体1上部，下激光传感器3通过下角移台组5、下位移台组6连接至C型架壳体1下部；所述的上角移台组4、下角移台组5分别由两个调整方向相互垂直的角移台组成，所述的下位移台组6由两个调整方向相互垂直的位移台组成，角移台、位移台均可采用现有产品。

上激光传感器2通过上角移台组4连接，能够实现X-Y轴的旋转（两个自由度）；下激光传感器3通过下角移台组5、下位移台组6连接，既能在X--Y轴微量移动又能在X--Y轴方向旋转（四个自由度）。

实施例 2 ：

一种上述激光测厚C型架机构的调整方法，包括如下步骤：

步骤1、在上激光传感器（2）和下激光传感器（3）之间水平放置长方体形的透明容器，所述的透明容器内放置悬浊液；

步骤2、打开上激光传感器（2），发出上激光束照射透明容器，调整上角移台组（4）至上激光束与透明容器上顶面垂直，上激光束在悬浊液中显示出上激光束光路；

步骤3、打开下激光传感器（3），发出下激光束照射透明容器，下激光束在悬浊液中显示出下激光束光路；

步骤4、调整下角移台组（5），至下激光束光路与上激光束光路平行；

步骤5、调整下位移台组（6），至下激光束光路与上激光束光路重合，完成激光测厚C型架机构调整。

Claims (1)

1.一种激光测厚C型架机构的调整方法，用于调整的激光测厚C型架机构包括C型架壳体（1）、上激光传感器（2）、下激光传感器（3）、上角移台组（4）、下角移台组（5）、下位移台组（6），上激光传感器（2）通过上角移台组（4）连接至C型架壳体（1）上部，下激光传感器（3）通过下角移台组（5）、下位移台组（6）连接至C型架壳体（1）下部；所述的上角移台组（4）、下角移台组（5）分别由两个调整方向相互垂直的角移台组成，所述的下位移台组（6）由两个调整方向相互垂直的位移台组成；

所述的激光测厚C型架机构的调整方法特征在于包括如下步骤：

步骤1、在上激光传感器（2）和下激光传感器（3）之间水平放置长方体形的透明容器，所述的透明容器内放置悬浊液；

步骤2、打开上激光传感器（2），发出上激光束照射透明容器，调整上角移台组（4）至上激光束与透明容器上顶面垂直，上激光束在悬浊液中显示出上激光束光路；

步骤3、打开下激光传感器（3），发出下激光束照射透明容器，下激光束在悬浊液中显示出下激光束光路；

步骤4、调整下角移台组（5），至下激光束光路与上激光束光路平行；

步骤5、调整下位移台组（6），至下激光束光路与上激光束光路重合，完成激光测厚C型架机构调整。