CN103398661A - 非晶合金带材厚度在线实时检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非晶合金带材厚度在线实时检测装置，包括检测器、信号接收装置和数据分析模块，所述检测器包含有多个检测探头，各个检测探头分别单独检测其与被测物表面对应点的距离并向信号接收装置反馈距离数据；所述信号接收装置接收到各检测探头发送的距离数据后将其传送至数据分析模块；所述被检测物体为贴和在一起的非晶合金带材和铜辊；所述数据分析模块储存接收到的数据，并对接收到的数据进行分析得到非晶带材单点厚度、平均厚度、横向不同位置厚度偏差和纵向不同位置厚度偏差；所述检测探头为激光探头、红外线探头、超声波探头或电磁式位移探头。该非晶合金带材厚度在线实时检测装置能够实现多点在线实时检测，大大提高了测试精度。
Description
技术领域
本发明涉及厚度检测领域，特别是涉及一种非晶合金带材厚度在线实时检测装置。
背景技术
由于原子不规则排列，非晶软磁性合金没有晶粒和晶界存在，磁畴的钉扎点或钉扎线少，磁晶各向异性很小，从而令非晶软磁性合金显示出良好的软磁特性：矫顽力小、磁导率高、磁感应强度高、电阻率高、损耗小、频率特性好。自1967年非晶软磁性合金问世以来，即引起了人们的极大重视，是近几十年来材料研究的热点之一。非晶合金带材是非晶软磁合金最主要也是需求最大的产品。
非晶合金带材的厚度、厚度均匀性对其性能有决定性的影响，因此需要准确测量和严格控制。工业上非晶合金带材的生产方法普遍采用铜辊快淬喷带的方法，该方法生产工艺简单，生产周期短，对生产设备精度要求高，控制难度大，非晶合金带材的厚度难以保证，需要实时在线精确测量厚度并对生产过程指导调控。
非晶合金带材厚度薄，一般仅为15～50μm，国标中对非晶合金带材厚度偏差要求极高，同一炉带材沿长度方向的厚度偏差必须低于平均厚度的+10%，宽度方向的厚度偏差必须低于+2μm。为了令制得的非晶带材厚度达标，实时精确检测带材厚度就显得尤为重要。另外，由于铜辊快淬法生产非晶合金带材的速度很快（20-40m/s），这令实时检测非晶带材厚度更加难以实现。
非晶合金带材的早期厚度检测仪器主要参考轧制金属带材、造纸、塑料薄膜用测厚仪设计和选用。测厚仪的研究和应用开始于20世纪50年代，当时主要用双束光探测器接收光信号进行测量。70年代开始采用单束光探测器。80年代随着核技术发展和成熟，根据物质和射线相互作用原理，同位素测厚仪开始成为主流，造纸、塑料薄膜、金属轧制板材等多采用同位素测厚仪。随着X射线技术不断成熟，这种技术也越来越多的应用于测厚仪器。X射线具有放射性同位素测试仪的所有优点，但比放射源安全得多。X射线测厚仪在理想环境下的测试精度很高，可达0.1μm，是造纸、塑料薄膜、金属轧制板材等的理想测厚装置。然而由于非晶合金带材的生产速度快（20-40m/s），用X射线测试仪测量时，测量点远离铜棍，带材上下跳动难免偏离测量位置，导致测量误差大。同时由于X射线测试体积较大，无法集成实现非晶合金带材横向多点同时测量。
中国工程物理研究院化工材料研究所在专利CN201310036141.4中公开了一种多点测厚装置和方法，该方法实现了多点测厚，但是测试精度低，且接触式测量使其无法使其应用于高速传输的非晶合金带材在线厚度测量上。安徽芜湖君华科技材料有限责任公司在专利201120264930.X中公开了一种在线检测非晶带材厚度和单边厚薄的装置，该方法通过用流量计测定气体喷嘴与贴辊带材间隙的气体流量来反应带材的厚度变化，但是由于气流本身稳定性差，非晶合金带材的厚度波动要求严格，变化小，难以在流量计上反映出来，另外铜棍和气体喷嘴的跳动远超过带材的厚度变化，所以这种方法的检测精度极低，几乎不可用于非晶合金带材在线厚度测量。上海宏昊企业发展有限公司在专利CN201220549900.8中公开了一种抗干扰镀层厚度测量仪，该方法采用了多探头集成测厚方法，但是该测试方法依靠检测红外光穿透镀层的衰减量来判断厚度的办法，这种方法不能用于高反射且不透光的非晶合金带材厚度检测。青岛云路新能源科技有限公司在专利CN201210583310.1中公开了一种采用电磁式微位移传感器测量非晶带材厚度的方法和装置，该方法能够实现带材厚度连续检测并记录，但是其检测方法是用电磁位移传感器检测探头到导辊表面的距离变化，这种方法受探头和导辊的波动、带材表面平整度、带材表面吸附物和带材与导辊贴合的紧密性影响很大，测量精度低。另外这种检测是离线的，所测带材厚度不能对带材生产过程进行调控。青岛云路新能源科技有限公司在专利CN201310036407.5中还公开了一种在线测量带材板型的方法和装置，该方法采用上下准直共线的激光光束照射待测带材，在带材正反面形成两个测量点，通过测量两个测量点的距离来获得带材厚度，该方法实现了在线检测、信号反馈和记录，但是非晶带材高速移动过程中的上下跳动极大的影响了测量精度，而且探头体积大也无法实现多点测量。
综上所述，现有非晶合金带材厚度测量存在在线测试难、测量精度低、多点测量实现困难的缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种高精度、多点在线实时检测非晶合金带材厚度的装置。
制备非晶合金带材时均需经历如下过程：即合金熔体从喷嘴流出后附着在快速旋转的铜辊表面，冷却成带；在成形后的非晶合金带材脱离铜辊之前，其与铜辊无缝隙贴合。基于非晶合金带材制备过程的这种特点，本发明提供了一种非晶合金带材厚度在线实时检测装置，包括检测器、信号接收装置和数据分析模块，所述检测器包含有多个检测探头，各个检测探头分别单独检测其与被测物表面对应点的距离并向所述信号接收装置反馈距离数据；所述被检测物体为贴和在一起的非晶合金带材和铜辊；所述信号接收装置接收到各检测探头发送的距离数据后将其传送至所述数据分析模块；所述数据分析模块存储接收到的数据，并对接收到的数据进行分析得到非晶带材单点厚度、平均厚度、横向不同位置厚度偏差、纵向不同位置厚度偏差。
所述非晶带材单点厚度计算方法为检测探头与铜辊之间距离减去检测探头与非晶带材单点之间距离。
所述非晶带材平均厚度为多个所述非晶带材单点厚度的平均值。
所述横向不同位置厚度偏差为所述非晶带材单点厚度与此点对应横向平均厚度的相对偏差。
所述纵向不同位置厚度偏差为所述非晶带材单点厚度与此点对应纵向平均厚度的相对偏差。
所述多个检测探头为激光探头、红外探头、超声波探头、电磁式位移探头。
所述非晶合金带材厚度在线实时检测装置还包括一控制模块，所述控制模块依据从数据分析模块接收到的横向不同位置的厚度偏差纵向不同位置厚度偏差数据判断偏差是否达标，不达标时调整喷嘴与铜辊之间的距离。
所述非晶合金带材厚度在线实时检测装置还包括一显示模块，所述显示模块从所述数据分析模块接收数据，并将接收到的非晶带材单点厚度、平均厚度、横向不同位置厚度偏差、纵向不同位置厚度偏差数据与时间的关系分别进行显示。
所述多个检测探头平行排布在所述检测器上。
该非晶合金带材厚度在线实时检测装置结合非晶合金带材制备方法的特点，将测试点设置在合金熔体与铜辊贴合部位，消除了离辊测试过程中非晶合金带材跳动对测试精度的影响，提高了测试精度；采用多个检测探头集成的探测器采集信号可以实现非晶合金带材横向、纵向全检。
附图说明
图1是本发明的检测过程示意图；
图2是本发明中多个检测探头在检测器上的一种排布方式；
图3a是本发明检测非晶合金带材厚度的工作原理；
图3b是本发明工作时的实时输出信号；
图4是本发明检测方式检测的非晶带材平均厚度随时间变化实时输出曲线；
图5是本发明检测的非晶合金带材横向厚度偏差实时检测曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例1
如图1所示，一种非晶合金带材厚度在线实时检测装置，包括检测器1、信号接收装置2和数据分析模块3，检测器1包含有多个平行排布的检测探头4（图2），各个检测探头4发射检测光线8分别单独检测其与被测物表面对应点的距离并向所述信号接收装置2反馈距离数据（图3a）；所述被检测物体为贴和在一起的非晶合金带材5和铜辊6；所述信号接收装置2接收到各检测探头4发送的距离数据后将其传送至所述数据分析模块3；所述数据分析模块3存储接收到的数据，并对接收到的数据进行分析得到非晶带材单点厚度、平均厚度、横向不同位置厚度偏差和纵向不同位置厚度偏差。
所述非晶带材单点厚度计算方法为检测探头与铜辊之间距离减去检测探头与非晶带材单点之间距离。
所述非晶带材平均厚度为多个所述非晶带材单点厚度的平均值。
所述横向不同位置厚度偏差为所述非晶带材单点厚度与此点对应横向平均厚度的相对偏差。
所述纵向不同位置厚度偏差为所述非晶带材单点厚度与此点对应纵向平均厚度的相对偏差。
所述检测探头4可以为激光探头、红外线探头、超声波探头或电磁式位移探头。
结合非晶合金带材制备方法的特点，将测试点设置在合金熔体与铜辊贴合部位，消除了离辊测试过程中非晶合金带材跳动对测试精度的影响，提高了测试精度；采用多个检测探头集成的探测器采集信号可以实现非晶合金带材横向、纵向全检。
实施例2
与实施例1中非晶合金带材厚度在线实时检测装置的区别在于：所述非晶合金带材厚度在线实时检测装置还包括一控制模块9，控制模块9依据从数据分析模块3接收到的横向不同位置的厚度偏差和纵向不同位置的厚度偏差数据判断偏差是否达标，不达标时调整喷嘴7与铜辊6之间的距离。
工作时：所述控制模块9接收来自于数据分析模块3发送来的横向不同位置厚度偏差和纵向不同位置厚度偏差数据，比对这两个偏差数据分别是否在预设偏差范围内，如果偏差超过预设偏差范围则实时调整喷嘴与铜辊之间的距离，令产品厚度实时得到调控。
该非晶合金带材厚度在线实时检测装置还可实现非晶合金带材厚度实施调控，有效减少次品率，节约成本。
实施例3
与实施例1中非晶合金带材厚度在线实时检测装置的区别在于：所述非晶合金带材厚度在线实时检测装置还包括一显示模块10，所述显示模块10从所述数据分析模块3接收数据，并将接收到的非晶带材单点厚度、平均厚度、横向不同位置厚度偏差、纵向不同位置厚度偏差数据与时间的关系分别进行显示。
该非晶合金带材厚度在线实时检测装置还可实现测试数据在线显示，有利于在线观测非晶合金带材厚度的变化。
Claims (5)
1.一种非晶合金带材厚度在线实时检测装置，包括检测器（1）、信号接收装置（2）和数据分析模块（3），其特征在于：所述检测器（1）包含有多个检测探头（4），各个检测探头（4）分别单独检测其与被测物表面对应点的距离并向所述信号接收装置（2）反馈距离数据；所述被检测物体为贴和在一起的非晶合金带材（5）和铜辊（6）；所述信号接收装置（2）接收到各检测探头（4）发送的数据后将其传送至所述数据分析模块（3）；所述数据分析模块（3）存储接收到的数据，并对接收到的数据进行分析得到非晶带材单点厚度、平均厚度、横向不同位置厚度偏差和纵向不同位置厚度偏差。
2.如权利要求1所述的非晶合金带材厚度在线实时检测装置，其特征在于：所述多个检测探头（4）包括激光探头、红外探头、超声波探头和电磁式位移探头。
3.如权利要求1所述的非晶合金带材厚度在线实时检测装置，其特征在于：还包括一控制模块（9），所述控制模块（9）依据从数据分析模块（3）接收到的横向不同位置的厚度偏差和纵向不同位置的厚度偏差数据判断偏差是否达标，不达标时调整喷嘴（7）与铜辊（6）之间的距离。
4.如权利要求1所述的非晶合金带材厚度在线实时检测装置，其特征在于：还包括一显示模块（10），所述显示模块（10）从所述数据分析模块（3）接收数据，并将接收到的非晶带材单点厚度、平均厚度、横向不同位置厚度偏差、纵向不同位置厚度偏差数据与时间的关系分别进行显示。
5.如权利要求1所述的非晶合金带材厚度在线实时检测装置，其特征在于：所述多个检测探头（4）平行排布在所述检测器（1）上。
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