CN103148790A - 一种锂电池薄膜微位移测厚方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种锂电池薄膜微位移测厚方法，本发明的方法采用标准量块标定上下传感器间距实现静态去噪，再结合3层小波处理、阈值判断处理和7层小波处理联合算法实现动态去噪。该方法可以现场、实时使激光传感器完成对锂电池任意涂层长度的测厚，测量精度高。本发明中包括了相对静止和相对运动状态下的测量，其中相对运动状态包括：1）激光测厚装置静止、待测量锂电池薄膜运动，2）激光测厚装置运动、待测量锂电池薄膜静止，3）激光测厚装置运动、待测量锂电池薄膜运动三种状态，本发明的方法均适用，因此在工业中应用范围广，适应性强。

Description

一种锂电池薄膜微位移测厚方法

所属技术领域

本发明涉及板材厚度微位移激光检测的技术领域，尤其涉及任意涂层长度薄膜厚度微位移的在线测量。

背景技术

传统的离线、静态、接触式锂电池涂布机膜厚测量技术满足不了现代加工中动态测量的要求，如离线停机测厚影响生产效率，γ、X射线测厚会产生辐射，超声测厚则对外界环境比较敏感。因此在线非接触式测量显得尤其重要。激光测厚由于其体积小、易集成，测量精度高，对安装环境要求低，不需要安全保护措施，目前已成为离线静态测量的主流。

在锂电池薄膜在线检测装置中，主要存在静态系统误差和外界环境、运动机构产生的动态误差。来自于系统和外界温度的静态误差可以通过系统标定消除。但是传统的薄膜动态误差处理方法多侧重于时域、频域和小波域的处理方法，时、频域方法虽然响应时间较快但滤波性能较差，小波去噪虽然滤波效果较好但只适用于较长(一般长度大于900mm)或连续的薄膜的涂层，但对于任意较短薄膜长度的测厚精度严重失真。

中南大学周俊峰2006年博士论文《高精度薄板带板凸度激光检测的误差分析与精度控制研究》研制了一种高精度在线铝板凸度检测装置并提出了动态误差的抑制方法，但其测厚对象为连续涂层面。上述方案中，对于被测目标为非连续性的锂电池薄膜，尤其是较短涂层长度，所测厚度包含非涂层部分，因此不能准确测量薄膜厚度。

发明内容

本发明旨在提供一种在锂电池薄膜在生产过程中能克服激光测厚设备动态扫描和生产线运行时产生的动态误差并且能够实现非连续性尤其是任意涂层长度的微位移测量的方法。

本发明的锂电池薄膜微位移测厚方法，包括如下步骤：

步骤1、激光测厚装置静态误差抑制：

步骤1.1、取厚度为M的量块平行放置于激光测厚装置的上激光传感器、下激光传感器之间，测得上激光传感器与量块上表面之间的距离数据，记为s₁(n)，测得下激光传感器与量块下表面之间的距离数据，记为s₂(n)，记采样次数为n，n=1,2,...N,N为最大采样次数；

步骤1.2、根据公式s(n)=M+s₁(n)+s₂(n)，获得上激光传感器、下激光传感器之间的垂直间距数据，记为s(n)；

步骤1.3、对s(n)采用7层小波处理，获得的s'(n)为7层小波处理后的垂直间距；

步骤1.4、将N次采样获得的N组s(n)数据，逐一采用步骤1.3进行处理，获得N组s'(n)数据；

步骤1.5、取s'(n)平均值得到修正后的垂直间距值dis：

根据公式 $\mathrm{dis}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{s}^{\′}\left(n\right)=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a_0}^{\′}\left(n\right),$

对N组7层小波处理后的垂直间距取平均值，即获得修正后的垂直间距值，记为dis；

步骤1.6、取出平行放置于激光测厚装置的上激光传感器、下激光传感器之间的量块，完成激光测厚装置静态误差抑制；

步骤2、将待测量锂电池薄膜平行放置于激光测厚装置的上激光传感器、下激光传感器之间，当待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对静止时，进入步骤3；当待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对运动时，进入步骤4；

步骤3、锂电池薄膜静态测量：

步骤3.1、测得待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对静止时，上激光传感器与待测量锂电池薄膜上表面之间的距离数据为s₁'(ns)，下激光传感器与待测量锂电池薄膜下表面之间的距离数据为s₂'(ns)，记对待测量锂电池薄膜采样次数为ns，ns=1,2,...NS,NS为最大采样次数；

步骤3.2、根据公式ω(ns)=dis-s₁'(ns)-s₂'(ns)，获得相对静止时待测量锂电池薄膜厚度，记为ω(ns)；

步骤3.3、对ω(ns)采用7层小波处理，获得的ω'(ns)为相对静止时待测量锂电池薄膜实际厚度分布；

步骤4：锂电池薄膜动态测量：

步骤4.1、测得待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对运动时，上激光传感器与待测量锂电池薄膜上表面之间的距离数据为s₁''(nd)，下激光传感器与待测量锂电池薄膜下表面之间的距离数据为s₂''(nd)，记对待测量锂电池薄膜采样次数为nd，nd=1,2,...ND,ND为最大采样次数；

步骤4.2、根据公式ν(nd)=dis-s₁''(nd)-s₂''(nd)，获得相对运动时待测量锂电池薄膜厚度，记为ν(nd)；

步骤4.3、对ν(nd)采用3层小波处理，获得的ν'(nd)为3层小波处理后的厚度分布值；

步骤4.3.1、记a₀(nd)=v(nd)，a₀(nd)为低频段未进行小波分解的系数；

步骤4.3.2、根据以下递推公式进行计算：

$a_j\left(\mathrm{nd}\right)=\left[\begin{array}{cc}\underset{k=2\mathrm{nd}+1}{\overset{2\mathrm{nd}+8}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{j-1}\left(\mathrm{nd}\right)h_0(k-2\mathrm{nd})& k\≤N\\ 0& k>N\end{array}\right]$

式中，a_j(nd)为3层小波处理中的低频段小波分解系数，j为小波分解层数,3层小波处理中j=1,2,3；k为中间变量，k的取值范围为正整数，h₀(k-2nd)为3层小波处理中的低通数字滤波器的离散值，h₀(k-2nd)实现高频信号的滤除，h₀(k-2nd)的范围为h₀(1)～h₀(8)，

所述的h₀(1)～h₀(8)构造为：h₀(1)=0.230377813308896，h₀(2)=0.714846570552915，h₀(3)=0.63088076793986，h₀(4)=-0.0279837694168599，h₀(5)=-0.187034811719093，h₀(6)=0.0308413818355607，h₀(7)=0.0328830116668852，h₀(8)=-0.010597401785089；

步骤4.3.3、根据4.3.2中的递推公式计算获得a₃(nd)；

步骤4.3.4、将a₃(nd)代入下述公式计算：

${a_2}^{\′}\left(\mathrm{nd}\right)=\underset{k=(\mathrm{nd}-8)/2}{\overset{(\mathrm{nd}-1)/2}{\mathrm{\Σ}}}{a}_3\left(\mathrm{nd}\right)h_0(\mathrm{nd}-2k),$ ${a_1}^{\′}\left(\mathrm{nd}\right)=\underset{k=(\mathrm{nd}-8)/2}{\overset{(\mathrm{nd}-1)/2}{\mathrm{\Σ}}}{a_2}^{\′}\left(\mathrm{nd}\right)h_0(\mathrm{nd}-2k),$

${a_0}^{\′}\left(\mathrm{nd}\right)=\underset{k=(\mathrm{nd}-8)/2}{\overset{(\mathrm{nd}-1)/2}{\mathrm{\Σ}}}{a_1}^{\′}\left(\mathrm{nd}\right)h_0(\mathrm{nd}-2k),$ v'(nd)=a₀'(nd)；

其中a_j'(nd)为3层小波处理中的小波重构公式，a₀'(nd)为3层小波处理中的第0层小波重构公式，h₀(nd-2k)为3层小波处理中的低通数字滤波器的离散值，h₀(nd-2k)实现高频信号的滤除，h₀(nd-2k)的范围为h₀(1)～h₀(8)，ν'(nd)为3层小波处理后的厚度分布值；

步骤4.4、将ND次采样获得的ND组ν(nd)数据，逐一采用步骤4.3进行处理，获得ND组ν'(nd)数据；

步骤4.5、对ν'(nd)采用信号阈值滤波：

步骤4.5.1、采用测量工具测量至少3次待测量锂电池薄膜的厚度，对测量结果取平均值，记为薄膜实测厚度diss，

步骤4.5.2、

根据公式gate_down=diss-25μm，计算获得阈值下限gate_down；

根据公式gate_up=diss+25μm，计算获得阈值上限gate_up；

根据公式 $v_1\left(\mathrm{nd}\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)& \mathrm{gate}\_\mathrm{down}<v^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)<\mathrm{gate}\_\mathrm{up}\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.$ 对获得经阈值处理后的薄膜厚度，记为ν₁(nd)；

步骤4.5.3、将ND组ν'(nd)数据，逐一采用步骤4.5.2进行处理，获得ND组ν₁(nd)数据；

步骤4.5.4、对ND个ν₁(nd)数据取平均值，记为dis1：

dis1为信号阈值滤波后的厚度分布值；

步骤4.6、对ν₁(nd)采用7层小波处理，获得的ν₁'(nd)为相对运动时待测量锂电池薄膜实际厚度分布。

在上述的锂电池薄膜微位移测厚方法中，所述的7层小波处理具体为包括以下步骤：

步骤a、对s(n)采用7层小波处理，则记a₀(n)=s(n)，a₀(n)为低频段未进行小波分解的系数；

步骤b、根据以下递推公式进行计算：

$a_j\left(n\right)=\left\{\begin{array}{cc}\underset{k=2n+1}{\overset{2n+8}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{j-1}\left(n\right)h_0(k-2n)& k\&le;N\\ 0& k>N\end{array}\right.$

式中，a_j(n)为低频段小波分解系数，其中j=1,2...P，j为小波分解层数；P为小波分解层数最大值，P=7，k为中间变量，k的取值范围为正整数，h₀(k-2n)为低通数字滤波器的离散值，h₀(k-2n)实现高频信号的滤除，h₀(k-2n)的范围为h₀(1)～h₀(8)，

所述的h₀(1)～h₀(8)构造为：h₀(1)=0.230377813308896，h₀(2)=0.714846570552915，h₀(3)=0.63088076793986，h₀(4)=-0.0279837694168599，h₀(5)=-0.187034811719093，h₀(6)=0.0308413818355607，h₀(7)=0.0328830116668852，h₀(8)=-0.010597401785089；

步骤c、根据1.3.2中的递推公式计算获得a₇(n)；

步骤d、将a₇(n)代入下述公式计算：

${a_6}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_7\left(n\right)h_0(n-2k),$ ${a_5}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_6}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$

${a_4}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_5}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$ ${a_3}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_4}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$

${a_2}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_3}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$ ${a_1}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_2}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$

${a_0}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_1}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$ s′(n)=a₀'(n)，

其中a_j'(n)为小波重构公式，a₀'(n)为第0层小波重构公式，h₀(n-2k)为低通数字滤波器的离散值，h₀(n-2k)实现高频信号的滤除，h₀(n-2k)的范围为h₀(1)～h₀(8)，s'(n)为7层小波处理后的垂直间距。

本专利中所述的低频段为62.5～125Hz低频段区间，高频为125～1000Hz高频段区间。

本发明的方法采用标准量块标定上下传感器间距实现静态去噪，再结合3层小波处理、阈值判断处理和7层小波处理联合算法实现动态去噪。该方法可以现场、实时使激光传感器完成对锂电池任意涂层长度的测厚，测量精度高。本专利中包括了相对静止和相对运动状态下的测量，其中相对运动状态包括1）激光测厚装置静止、待测量锂电池薄膜运动，2）激光测厚装置运动、待测量锂电池薄膜静止，3）激光测厚装置运动、待测量锂电池薄膜运动三种状态，本发明的方法均适用，因此在工业中应用范围广，适应性强。

本发明的优点：本发明基于激光测厚装置提出了一种锂电池薄膜微位移在线测厚方法，该方法首先将标准量块置于上下传感器有效量程范围内，通过7层小波分解和重构实现系统标定确定上下传感器间距以及静态误差的抑制，其次针对两种测量状态给出了具体测量方法。当锂电池生产线处于停止状态，采用7层小波算法实现静止状态下微位移测量；对于运行中的生产线，采用3层小波分解重构-阈值滤波-7层小波分解重构的联合算法实现扫描机构和生产线运行中产生的动态误差的抑制。在系统标定、静态薄膜测厚和动态薄膜测厚的信号重构中赋值高频段的小波分解系数d_j(n)为0，从而抑制动态噪声，实现高精度测的测量。本发明可以在线、实时使激光传感器完成对锂电池薄膜任意涂层长度的非接触式测厚，通过静态和动态误差抑制大幅提高被测物测量精度。

具体实施方式

实施例1：

本发明的锂电池薄膜微位移测厚方法，包括如下步骤：

步骤1、激光测厚装置静态误差抑制：

步骤1.1、取厚度为M的量块平行放置于激光测厚装置的上激光传感器、下激光传感器之间，测得上激光传感器与量块上表面之间的距离数据，记为s₁(n)，测得下激光传感器与量块下表面之间的距离数据，记为s₂(n)，记采样次数为n，n=1,2,...N,N为最大采样次数；

步骤1.2、根据公式s(n)=M+s₁(n)+s₂(n)，获得上激光传感器、下激光传感器之间的垂直间距数据，记为s(n)；

步骤1.3、对s(n)采用7层小波处理，获得的s'(n)为7层小波处理后的垂直间距；

步骤1.4、将N次采样获得的N组s(n)数据，逐一采用步骤1.3进行处理，获得N组s'(n)数据；

步骤1.5、取s'(n)平均值得到修正后的垂直间距值dis：

根据公式 $\mathrm{dis}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{s}^{\&prime;}\left(n\right)=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_0}^{\&prime;}\left(n\right),$

对N组7层小波处理后的垂直间距取平均值，即获得修正后的垂直间距值，记为dis；

步骤1.6、取出平行放置于激光测厚装置的上激光传感器、下激光传感器之间的量块，完成激光测厚装置静态误差抑制；

步骤2、将待测量锂电池薄膜平行放置于激光测厚装置的上激光传感器、下激光传感器之间，当待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对静止时，进入步骤3；当待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对运动时，进入步骤4；

步骤3、锂电池薄膜静态测量：

步骤3.1、测得待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对静止时，上激光传感器与待测量锂电池薄膜上表面之间的距离数据为s₁'(ns)，下激光传感器与待测量锂电池薄膜下表面之间的距离数据为s₂'(ns)，记对待测量锂电池薄膜采样次数为ns，ns=1,2,...NS,NS为最大采样次数；

步骤3.2、根据公式ω(ns)=dis-s₁'(ns)-s₂'(ns)，获得相对静止时待测量锂电池薄膜厚度，记为ω(ns)；

步骤3.3、对ω(ns)采用7层小波处理，获得的ω'(ns)为相对静止时待测量锂电池薄膜实际厚度分布；

步骤4：锂电池薄膜动态测量：

步骤4.1、测得待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对运动时，上激光传感器与待测量锂电池薄膜上表面之间的距离数据为s₁''(nd)，下激光传感器与待测量锂电池薄膜下表面之间的距离数据为s₂''(nd)，记对待测量锂电池薄膜采样次数为nd，nd=1,2,...ND,ND为最大采样次数；

步骤4.2、根据公式ν(nd)=dis-s₁''(nd)-s₂''(nd)，获得相对运动时待测量锂电池薄膜厚度，记为ν(nd)；

步骤4.3、对ν(nd)采用3层小波处理，获得的ν'(nd)为3层小波处理后的厚度分布值；

步骤4.3.1、记a₀(nd)=v(nd)，a₀(nd)为低频段未进行小波分解的系数；

步骤4.3.2、根据以下递推公式进行计算：

$a_j\left(\mathrm{nd}\right)=\left[\begin{array}{cc}\underset{k=2\mathrm{nd}+1}{\overset{2\mathrm{nd}+8}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{j-1}\left(\mathrm{nd}\right)h_0(k-2\mathrm{nd})& k\&le;N\\ 0& k>N\end{array}\right]$

式中，a_j(nd)为3层小波处理中的低频段小波分解系数，j为小波分解层数,3层小波处理中j=1,2,3；k为中间变量，k的取值范围为正整数，h₀(k-2nd)为3层小波处理中的低通数字滤波器的离散值，h₀(k-2nd)实现高频信号的滤除，h₀(k-2nd)的范围为h₀(1)～h₀(8)，

所述的h₀(1)～h₀(8)构造为：h₀(1)=0.230377813308896，h₀(2)=0.714846570552915，h₀(3)=0.63088076793986，h₀(4)=-0.0279837694168599，h₀(5)=-0.187034811719093，h₀(6)=0.0308413818355607，h₀(7)=0.0328830116668852，h₀(8)=-0.010597401785089；

步骤4.3.3、根据4.3.2中的递推公式计算获得a₃(nd)；

步骤4.3.4、将a₃(nd)代入下述公式计算：

${a_2}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)=\underset{k=(\mathrm{nd}-8)/2}{\overset{(\mathrm{nd}-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_3\left(\mathrm{nd}\right)h_0(\mathrm{nd}-2k),$ ${a_1}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)=\underset{k=(\mathrm{nd}-8)/2}{\overset{(\mathrm{nd}-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_2}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)h_0(\mathrm{nd}-2k),$

${a_0}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)=\underset{k=(\mathrm{nd}-8)/2}{\overset{(\mathrm{nd}-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_1}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)h_0(\mathrm{nd}-2k),$ v'(nd)=a₀'(nd)；

其中a_j'(nd)为3层小波处理中的小波重构公式，a₀'(nd)为3层小波处理中的第0层小波重构公式，h₀(nd-2k)为3层小波处理中的低通数字滤波器的离散值，h₀(nd-2k)实现高频信号的滤除，h₀(nd-2k)的范围为h₀(1)～h₀(8)，ν'(nd)为3层小波处理后的厚度分布值；

步骤4.4、将ND次采样获得的ND组ν(nd)数据，逐一采用步骤4.3进行处理，获得ND组ν'(nd)数据；

步骤4.5、对ν'(nd)采用信号阈值滤波：

步骤4.5.1、采用测量工具测量至少3次待测量锂电池薄膜的厚度，对测量结果取平均值，记为薄膜实测厚度diss，

步骤4.5.2、

根据公式gate_down=diss-25μm，计算获得阈值下限gate_down；

根据公式gate_up=diss+25μm，计算获得阈值上限gate_up；

根据公式 $v_1\left(\mathrm{nd}\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)& \mathrm{gate}\_\mathrm{down}<v^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)<\mathrm{gate}\_\mathrm{up}\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.$ 对获得经阈值处理后的薄膜厚度，记为ν₁(nd)；

步骤4.5.3、将ND组ν'(nd)数据，逐一采用步骤4.5.2进行处理，获得ND组ν₁(nd)数据；

步骤4.5.4、对ND个ν₁(nd)数据取平均值，记为dis1：

dis1为信号阈值滤波后的厚度分布值；

步骤4.6、对ν₁(nd)采用7层小波处理，获得的ν₁'(nd)为相对运动时待测量锂电池薄膜实际厚度分布。

最终，当待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对静止时，步骤3最终获得的ω'(ns)为相对静止时待测量锂电池薄膜实际厚度分布；当待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对运动时，步骤4最终获得的ν₁'(nd)为相对运动时待测量锂电池薄膜实际厚度分布。

实施例2：

在实施例1的锂电池薄膜微位移测厚方法中，所述的7层小波处理具体为包括以下步骤：

步骤a、对s(n)采用7层小波处理，则记a₀(n)=s(n)，a₀(n)为低频段未进行小波分解的系数；

步骤b、根据以下递推公式进行计算：

$a_j\left(n\right)=\left\{\begin{array}{cc}\underset{k=2n+1}{\overset{2n+8}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{j-1}\left(n\right)h_0(k-2n)& k\&le;N\\ 0& k>N\end{array}\right.$

式中，a_j(n)为低频段小波分解系数，其中j=1,2...P，j为小波分解层数；P为小波分解层数最大值，P=7，k为中间变量，k的取值范围为正整数，h₀(k-2n)为低通数字滤波器的离散值，h₀(k-2n)实现高频信号的滤除，h₀(k-2n)的范围为h₀(1)～h₀(8)，

所述的h₀(1)～h₀(8)构造为：h₀(1)=0.230377813308896，h₀(2)=0.714846570552915，h₀(3)=0.63088076793986，h₀(4)=-0.0279837694168599，h₀(5)=-0.187034811719093，h₀(6)=0.0308413818355607，h₀(7)=0.0328830116668852，h₀(8)=-0.010597401785089；

步骤c、根据1.3.2中的递推公式计算获得a₇(n)；

步骤d、将a₇(n)代入下述公式计算：

${a_6}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_7\left(n\right)h_0(n-2k),$ ${a_5}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_6}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$

${a_4}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_5}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$ ${a_3}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_4}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$

${a_2}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_3}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$ ${a_1}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_2}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$

${a_0}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_1}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$ s′(n)=a₀'(n)，

其中a_j'(n)为小波重构公式，a₀'(n)为第0层小波重构公式，h₀(n-2k)为低通数字滤波器的离散值，h₀(n-2k)实现高频信号的滤除，h₀(n-2k)的范围为h₀(1)～h₀(8)，s'(n)为7层小波处理后的垂直间距。

Claims (2)

1.一种锂电池薄膜微位移测厚方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、激光测厚装置静态误差抑制：

步骤1.1、取厚度为M的量块平行放置于激光测厚装置的上激光传感器、下激光传感器之间，测得上激光传感器与量块上表面之间的距离数据，记为s₁(n)，测得下激光传感器与量块下表面之间的距离数据，记为s₂(n)，记采样次数为n，n=1,2,...N,N为最大采样次数；

步骤1.2、根据公式s(n)=M+s₁(n)+s₂(n)，获得上激光传感器、下激光传感器之间的垂直间距数据，记为s(n)；

步骤1.3、对s(n)采用7层小波处理，获得的s'(n)为7层小波处理后的垂直间距；

步骤1.4、将N次采样获得的N组s(n)数据，逐一采用步骤1.3进行处理，获得N组s'(n)数据；

步骤1.5、取s'(n)平均值得到修正后的垂直间距值dis：

根据公式 $\mathrm{dis}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{s}^{\&prime;}\left(n\right)=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_0}^{\&prime;}\left(n\right),$

对N组7层小波处理后的垂直间距取平均值，即获得修正后的垂直间距值，记为dis；

步骤1.6、取出平行放置于激光测厚装置的上激光传感器、下激光传感器之间的量块，完成激光测厚装置静态误差抑制；

步骤2、将待测量锂电池薄膜平行放置于激光测厚装置的上激光传感器、下激光传感器之间，当待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对静止时，进入步骤3；当待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对运动时，进入步骤4；

步骤3、锂电池薄膜静态测量：

步骤3.1、测得待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对静止时，上激光传感器与待测量锂电池薄膜上表面之间的距离数据为s₁'(ns)，下激光传感器与待测量锂电池薄膜下表面之间的距离数据为s₂'(ns)，记对待测量锂电池薄膜采样次数为ns，ns=1,2,...NS,NS为最大采样次数；

步骤3.2、根据公式ω(ns)=dis-s₁'(ns)-s₂'(ns)，获得相对静止时待测量锂电池薄膜厚度，记为ω(ns)；

步骤3.3、对ω(ns)采用7层小波处理，获得的ω'(ns)为相对静止时待测量锂电池薄膜实际厚度分布；

步骤4：锂电池薄膜动态测量：

步骤4.1、测得待测量锂电池薄膜与激光测厚装置相对运动时，上激光传感器与待测量锂电池薄膜上表面之间的距离数据为s₁''(nd)，下激光传感器与待测量锂电池薄膜下表面之间的距离数据为s₂''(nd)，记对待测量锂电池薄膜采样次数为nd，nd=1,2,...ND,ND为最大采样次数；

步骤4.2、根据公式ν(nd)=dis-s₁''(nd)-s₂''(nd)，获得相对运动时待测量锂电池薄膜厚度，记为ν(nd)；

步骤4.3、对ν(nd)采用3层小波处理，获得的ν'(nd)为3层小波处理后的厚度分布值；

步骤4.3.1、记a₀(nd)=v(nd)，a₀(nd)为低频段未进行小波分解的系数；

步骤4.3.2、根据以下递推公式进行计算：

$a_j\left(\mathrm{nd}\right)=\left[\begin{array}{cc}\underset{k=2\mathrm{nd}+1}{\overset{2\mathrm{nd}+8}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{j-1}\left(\mathrm{nd}\right)h_0(k-2\mathrm{nd})& k\&le;N\\ 0& k>N\end{array}\right]$

式中，a_j(nd)为3层小波处理中的低频段小波分解系数，j为小波分解层数,3层小波处理中j=1,2,3；k为中间变量，k的取值范围为正整数，h₀(k-2nd)为3层小波处理中的低通数字滤波器的离散值，h₀(k-2nd)实现高频信号的滤除，h₀(k-2nd)的范围为h₀(1)～h₀(8)，

所述的h₀(1)～h₀(8)构造为：h₀(1)=0.230377813308896，h₀(2)=0.714846570552915，h₀(3)=0.63088076793986，h₀(4)=-0.0279837694168599，h₀(5)=-0.187034811719093，h₀(6)=0.0308413818355607，h₀(7)=0.0328830116668852，h₀(8)=-0.010597401785089；

步骤4.3.3、根据4.3.2中的递推公式计算获得a₃(nd)；

步骤4.3.4、将a₃(nd)代入下述公式计算：

${a_2}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)=\underset{k=(\mathrm{nd}-8)/2}{\overset{(\mathrm{nd}-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_3\left(\mathrm{nd}\right)h_0(\mathrm{nd}-2k),$ ${a_1}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)=\underset{k=(\mathrm{nd}-8)/2}{\overset{(\mathrm{nd}-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_2}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)h_0(\mathrm{nd}-2k),$

${a_0}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)=\underset{k=(\mathrm{nd}-8)/2}{\overset{(\mathrm{nd}-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_1}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)h_0(\mathrm{nd}-2k),$ v'(nd)=a₀'(nd)；

其中a_j'(nd)为3层小波处理中的小波重构公式，a₀'(nd)为3层小波处理中的第0层小波重构公式，h₀(nd-2k)为3层小波处理中的低通数字滤波器的离散值，h₀(nd-2k)实现高频信号的滤除，h₀(nd-2k)的范围为h₀(1)～h₀(8)，ν'(nd)为3层小波处理后的厚度分布值；

步骤4.4、将ND次采样获得的ND组ν(nd)数据，逐一采用步骤4.3进行处理，获得ND组ν'(nd)数据；

步骤4.5、对ν'(nd)采用信号阈值滤波：

步骤4.5.1、采用测量工具测量至少3次待测量锂电池薄膜的厚度，对测量结果取平均值，记为薄膜实测厚度diss，

步骤4.5.2、

根据公式gate_down=diss-25μm，计算获得阈值下限gate_down；

根据公式gate_up=diss+25μm，计算获得阈值上限gate_up；

根据公式 $v_1\left(\mathrm{nd}\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v}^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)& \mathrm{gate}\_\mathrm{down}<v^{\&prime;}\left(\mathrm{nd}\right)<\mathrm{gate}\_\mathrm{up}\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.$ 对获得经阈值处理后的薄膜厚度，记为ν₁(nd)；

步骤4.6、对ν₁(nd)采用7层小波处理，获得的ν₁'(nd)为相对运动时待测量锂电池薄膜实际厚度分布。

2.根据权利要求1所述的锂电池薄膜微位移测厚方法，其特征在于所述的7层小波处理具体为包括以下步骤：

步骤a、对s(n)采用7层小波处理，则记a₀(n)=s(n)，a₀(n)为低频段未进行小波分解的系数；

步骤b、根据以下递推公式进行计算：

$a_j\left(n\right)=\left\{\begin{array}{cc}\underset{k=2n+1}{\overset{2n+8}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{j-1}\left(n\right)h_0(k-2n)& k\&le;N\\ 0& k>N\end{array}\right.$

式中，a_j(n)为低频段小波分解系数，其中j=1,2...P，j为小波分解层数；P为小波分解层数最大值，P=7，k为中间变量，k的取值范围为正整数，h₀(k-2n)为低通数字滤波器的离散值，h₀(k-2n)实现高频信号的滤除，h₀(k-2n)的范围为h₀(1)～h₀(8)，

所述的h₀(1)～h₀(8)构造为：h₀(1)=0.230377813308896，h₀(2)=0.714846570552915，h₀(3)=0.63088076793986，h₀(4)=-0.0279837694168599，h₀(5)=-0.187034811719093，h₀(6)=0.0308413818355607，h₀(7)=0.0328830116668852，h₀(8)=-0.010597401785089；

步骤c、根据1.3.2中的递推公式计算获得a₇(n)；

步骤d、将a₇(n)代入下述公式计算：

${a_6}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_7\left(n\right)h_0(n-2k),$ ${a_5}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_6}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$

${a_4}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_5}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$ ${a_3}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_4}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$

${a_2}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_3}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$ ${a_1}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_2}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$

${a_0}^{\&prime;}\left(n\right)=\underset{k=(n-8)/2}{\overset{(n-1)/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a_1}^{\&prime;}\left(n\right)h_0(n-2k),$ s′(n)=a₀′(n)，

其中a_j'(n)为小波重构公式，a₀'(n)为第0层小波重构公式，h₀(n-2k)为低通数字滤波器的离散值，h₀(n-2k)实现高频信号的滤除，h₀(n-2k)的范围为h₀(1)～h₀(8)，s'(n)为7层小波处理后的垂直间距。