CN106352783B - 厚度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种厚度检测装置，包括：在第一方向上相互间隔设置的公共电极和一个或多个检测电极组，公共电极和检测电极组之间形成用于通过待检测件的检测通道，待检测件沿垂直于第一方向的第二方向通过检测通道；一个检测电极组包括两个检测电极，两个检测电极在第二方向上间隔地设置，两个检测电极在垂直于第二方向的平面上的投影的至少一部分错位设置；控制部，与每个检测电极均连接，用于根据属于同一个检测电极组的两个检测电极的输出得到待检测件的厚度。应用本发明的技术方案，待检测件遮挡两个检测电极的面积不会始终相同，因此该的厚度检测装置能够检测各种待检测件的厚度，具有更广泛的适用性。

Description

厚度检测装置

技术领域

本发明涉及机电领域，具体而言，涉及一种厚度检测装置。

背景技术

厚度检测装置具有广泛的应用，例如对纸张、票据、塑料薄膜、纺织物品等薄片状物品进行连续厚度测量，这在生产、检测、处理、回收等过程中处于越来越重要的地位。

现有技术中据有包括相对设置的公共电极和两个检测电极的厚度检测装置，其中在公共电极和检测电极之间形成检测通道，当待检测件经过检测通道时，改变了公共电极和两个检测电极间的介质的介电常数，使两个检测电极上的感应电荷数量也随之发生变化，两个检测电极的输出电压大小也发生变化，再对两个检测电极的电压进行差分放大。根据待检测件的厚度不同，公共电极和两个检测电极间的介电常数也不相同，进而两个检测电极上的感应电荷数量也不相同，因此通过两个检测电极输出的电信号的大小并进行差分放大，计算出待检测件的厚度。

但是若待检测件遮蔽两个检测电极的面积相同时，则两个检测电极与公共电极之间的介电常数也相同，两个检测电极上感应的电荷数量也相同，两个检测电极的输出电压经过差分放大后，输出为0，因此无法判断待检测件的厚度，这制约了这种双检测电极结构的厚度检测装置的应用。

例如图1所示出的，两排电极2311～231n、2321～232n中的单体电极为长方形，且电极上下对应，规则整齐排列。当有原稿通过检测通道，原稿A与电极2316重合的面积A6、与电极2315重合的面积A5、与电极2326重合的面积B6、与电极2325重合的面积B5，原稿B与两排检测电极重合的面积为与电极2313重合的面积A3、与电极2312重合的面积A2、与电极2323重合的面积B3、与电极2322重合的面积B2，此时对应电极组的重合面积A2＝B2、A3＝B3、A5＝B5、A6＝B6。假设电极的原始面积大小为S，原稿进入公共电极和检测电极之间后，介电常数为r，原稿没有进入公共电极和检测电极之间前，介电常数为1，V为每个电极的电压输出，电压输出V等于介电常数与相应的检测电极面积的乘积，差分放大器的放大倍数为G。此时第一个检测电极组的输出通过差分放大后的输出Vp1＝G×(V21-V11)＝G×(S-S)＝0，第二个检测电极组的输出通过差分放大后的输出Vp2＝G×(V22-V12)＝G×{(rB2-B2+S)-(rA2-A2+S)}＝0，第三个检测电极组的输出通过差分放大后的输出Vp3＝G×(V23-V13)＝G×{(rB3-B3+S)-(rA3-A3+S)}＝0，第四个检测电极组的输出通过差分放大后的输出Vp4＝G×(V24-V14)＝G×(S-S)＝0，第五个检测电极组的输出通过差分放大后的输出Vp5＝G×(V25-V15)＝G×{(rB5-B5+S)-(rA5-A5+S)}＝0，第六个检测电极组的输出通过差分放大后的输出Vp6＝G×(V26-V16)＝G×{(rB6-B6+S)-(rA6-A6+S)}＝0，第七个检测电极组的输出通过差分放大后的输出Vp7＝G×(V27-V17)＝G×(S-S)＝0，依次计算出n个检测电极组各自的输出，所有检测电极组的输出都为0，无法计算测量出原稿的厚度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种厚度检测装置，以解决现有技术中的厚度检测装置的使用范围受到待检测件的尺寸的限制问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种厚度检测装置，包括：在第一方向上相互间隔设置的公共电极和一个或多个检测电极组，公共电极和检测电极组之间形成用于通过待检测件的检测通道，待检测件沿垂直于第一方向的第二方向通过检测通道；一个检测电极组包括两个检测电极，两个检测电极在第二方向上间隔地设置，两个检测电极在垂直于第二方向的平面上的投影的至少一部分错位设置；控制部，与每个检测电极均连接，用于根据属于同一个检测电极组的两个检测电极的输出得到待检测件的厚度。

进一步地，属于同一个检测电极组的两个检测电极的相互靠近的两个侧边缘在第三方向上相互错位设置，其中第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。

进一步地，检测电极为平行四边形，检测电极在第二方向上倾斜地设置。

进一步地，检测电极组为多个，多个检测电极组沿第三方向相互间隔地设置，多个检测电极组的在第二方向上位于第一侧的多个检测电极形成第一检测电极列，多个检测电极组的在第二方向上位于第二侧的多个检测电极形成第二检测电极列，其中第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。

进一步地，一个检测电极组的位于第一检测电极列的检测电极与相邻的一个检测电极组的位于第二检测电极列的检测电极在第二方向上对应地设置。

进一步地，同一个检测电极组的两个检测电极的尺寸相同。

进一步地，控制部包括差分电路，差分电路的输入端分别与属于同一个检测电极组的两个检测电极电连接，差分电路根据两个检测电极的输出之间的差值得到输出值。

进一步地，控制部包括：一个或多个第一位移控制电路，与在第二方向上位于第一侧的一个或多个检测电极一一对应的连接，用于输出检测电极的电信号；一个或多个第二位移控制电路，与在第二方向上位于第二侧的一个或多个检测电极一一对应的连接，用于输出检测电极的电信号。

进一步地，厚度检测装置还包括：第一保护部，设置在公共电极的外侧；和/或，第二保护部，设置在检测电极的外侧。

进一步地，厚度检测装置还包括：第一导电部，设置在公共电极的与检测电极相对的外表面上；和/或，第二导电部，设置在检测电极的与公共电极相对的外表面上。

应用本发明的技术方案，因为两个检测电极在垂直于第二方向的平面上的投影的至少一部分错位设置，因此待检测件遮挡两个检测电极的面积不会始终相同，即在待检测件通过一个检测电极组的时候，至少有一个时刻使得两个检测电极的输出的差值不为零，因此本发明的厚度检测装置能够检测各种待检测件的厚度，不会受到待检测件的尺寸等条件的限制，具有更广泛的适用性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的厚度检测装置的实施例的检测电极的排列结构示意图；

图2示出了本发明中的厚度检测装置的一种实施例的检测电极的排列结构示意图；

图3示出了本发明中的厚度检测装置的另一种实施例的检测电极的排列结构示意图；

图4示出了本发明中的厚度检测装置的第一种实施例的结构示意图；

图5示出了本发明中的厚度检测装置的第二种实施例的结构示意图；以及

图6示出了本发明中的厚度检测装置的第三种实施例的结构示意图。

图7示出了本发明中的厚度检测装置的实施例的控制部的点连接关系示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种厚度检测装置，如图2至7所示，该厚度检测装置包括：在第一方向上相互间隔设置的公共电极13和一个或多个检测电极组，公共电极13和检测电极组之间形成用于通过待检测件的检测通道，待检测件沿垂直于第一方向的沿第二方向通过检测通道；一个检测电极组包括两个检测电极，所述两个检测电极在第二方向上间隔地设置，所述两个检测电极在垂直于第二方向的平面上的投影的至少一部分错位设置；控制部，与每个检测电极均连接，用于根据属于同一个检测电极组的两个检测电极的输出得到待检测件的厚度。

本发明的厚度检测装置包括一个或多个检测电极组，每个检测电极组包括两个检测电极，检测电极和公共电极13之间相当于一个电容器，待检测件从检测电极与公共电极13之间通过，改变检测电极与公共电极13之间的介电常数，因此会改变检测电极上的电荷量，从而改变检测电极输出的电压，控制部计算两个检测电极输出电压的变化量的差值，进而能够得出待检测件的厚度。又因为两个检测电极在垂直于第二方向的平面上的投影的至少一部分错位设置，因此待检测件遮挡两个检测电极的面积不会始终相同，即在待检测件通过一个检测电极组的时候，至少有一个时刻使得两个检测电极的输出的差值不为零，因此本发明的厚度检测装置能够检测各种待检测件的厚度，不会受到待检测件的尺寸等条件的限制，具有更广泛的适用性。

由于两个检测电极在垂直于第二方向的平面上的投影的至少一部分错位设置，因此属于同一个检测电极组的两个检测电极不能够以检测通道的中线呈轴对称，因此两个检测电极有多种设置方式。

其中一种优选实施例中，属于同一个检测电极组的两个检测电极的相互靠近的两个侧边缘在第三方向上相互错位设置，其中第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。

例如图2示出的实施例，检测电极(231n、232n)为矩形，且属于同一个检测电极组的两个检测电极在第三方向上错位设置。

而如图3示出的实施例，检测电极(231n、232n)为平行四边形，检测电极在第二方向上倾斜地设置。并且在该实施例中，属于同一个检测电极组的两个检测电极在第三方向上错位设置。

此外，检测电极的形状还可以是圆形、椭圆形或多边形等多种情况，不限于矩形或平行四边形。

优选地，所述检测电极组为多个，多个所述检测电极组沿第三方向相互间隔地设置，多个所述检测电极组的在第二方向上位于第一侧的多个所述检测电极形成第一检测电极列，多个所述检测电极组的在第二方向上位于第二侧的多个所述检测电极形成第二检测电极列，其中第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。

例如图2和图3示出的实施例，图中标号为2311至231n的一列检测电极沿第三方向排列，为第一检测电极列；而标号为2321至232n的一列检测电极沿第三方向排列，为第二检测电极列。每一个属于第一检测电极列的检测电极均与一个属于第二检测电极列的检测电极相对应组成检测电极组，其中第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。

优选地，一个检测电极组的位于第一检测电极列的检测电极与相邻的一个检测电极组的位于第二检测电极列的检测电极在第二方向上对应地设置。这种方式比较简单组成本发明的厚度检测装置，即可以按照相同的规则排列两列检测电极列，之后将相互错开一位的检测电极电连接，组成检测电极组。

优选地，检测电极在第三方向上的宽度小于或等于待检测件在第三方向上的宽度。更优选地，检测电极组在第二方向上的最大长度小于或等于待检测件在第二方向上的长度，其中第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。

本发明的厚度检测装置对待检测件的尺寸没有严格的限定，即可以适用于现有的厚度检测装置无法检测的大尺寸的待检测件，因此具有广泛的适用性。

优选地，同一个检测电极组的两个检测电极的尺寸相同。即两个检测电极与公共电极13之间形成的电容为同规格的电容。

优选地，如图7所示，控制部包括差分电路32，差分电路32的输入端分别与属于同一个检测电极组的两个检测电极电连接，差分电路32根据两个检测电极的输出之间的差值得到输出值。

该差分电路32还具有放大功能，可以将两个检测电极的输出之间的差值放大后输出，便于控制部的后端运算。

优选地，控制部包括：一个或多个第一位移控制电路311，与在第二方向上位于第一侧的一个或多个检测电极一一对应的连接，用于输出检测电极的电信号；一个或多个第二位移控制电路312，与在第二方向上位于第二侧的一个或多个检测电极一一对应的连接，用于输出检测电极的电信号。

优选地，如图4所示，厚度检测装置包括公共电极13和两排检测电极2311～231n、2321～232n，公共电极13和两排检测电极2311～231n、2321～232n分别设置在公共电极基板12和检测电极基板22上，两排检测电极呈错位排列，公共电极基板12和检测电极基板22又分别设置在公共电极框体11和检测电极框体21上；两排检测电极2311～231n、2321～232n、检测电极基板22和检测电极框体21均属于厚度检测装置的上机体2，而公共电极13、公共电极基板12和公共电极框体11均属于厚度检测装置的下机体1。

优选地，厚度检测装置还包括：第一保护部，设置在公共电极的外侧；和/或，第二保护部，设置在检测电极的外侧。

保护部是提高电极的耐磨程度，防止电极磨损导致测量不准的发生，因此可以仅设置在与待检测件接触的电极的外侧，也可以在公共电极13和检测电极外侧均设置。

优选地，厚度检测装置还包括：第一导电部14，设置在公共电极13的与检测电极相对的外表面上；和/或，第二导电部241，设置在检测电极的与公共电极13相对的外表面上。

如图5所示的实施例中，为了避免电极被磨损而造成检测误差，厚度检测装置还包括设置在公共电极13外侧的第一保护层15，和设置在检测电极外侧的第二保护层25。进一步地，为了电极的提高敏感度，即提高检测的准确性，公共电极15的端面上设置有第一导电部14，检测电极的端面上设置有第二导电部241，其中导电部为高导电材料制成的导电薄膜，包括金或银等。

如图6所示的实施例中，为了保护公共电极13和两排检测电极2311～231n、2321～232n不受到磨损和腐蚀，在公共电极框体11设有保护板16，在检测电极框体21上设置有保护板16，保护板16材料可以是玻璃板或者塑料板，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的保护板。

以下根据图2示出的实施例具体说明本发明的厚度检测装置的工作过程。两排检测电极2311～231n、2321～232n中的单体电极为长方形，与现有的厚度检测装置的电极形状相同，但上下两排电极排列成千鸟状错位排列。当有原稿通过检测通道，原稿A与两排检测电极重合的面积为与检测电极2316重合的面积A6、与检测电极2315重合的面积A5、与检测电极2327重合的面积B7、与检测电极2326重合的面积B6；原稿B与两排检测电极重合的面积为与检测电极2313重合的面积A3、与检测电极2312重合的面积A2、与检测电极2324重合的面积B4、与检测电极2323重合的面积B3，此时对应电极组的重合面积A2≠B2＝0、A3≠B3、A4＝0≠B4、A5≠B5＝0、A6≠B6、A7＝0≠B7。假设一个检测电极的原始面积大小为S，原稿进入公共电极和检测电极之间后，介电常数为r，原稿没有进入公共电极和检测电极之间前，介电常数为1，V为每个检测电极的电压输出，电压输出V等于介电常数与相应的检测电极的面积的乘积，差分放大器的放大倍数为G。此时第一个电极组通过差分放大后的输出Vp1＝G×(V21-V11)＝G×(S-S)＝0，第二个电极组通过差分放大后的输出Vp2＝G×(V22-V12)＝G×{(S)-(rA2-A2+S)}，第三个电极组通过差分放大后的输出Vp3＝G×(V23-V13)＝G×{(rB3-B3+S)-(rA3-A3+S)}，第四个电极组通过差分放大后的输出Vp4＝G×(V24-V14)＝G×{(rB4-B4+S)-(S)}，第五个电极组通过差分放大后的输出Vp5＝G×(V25-V15)＝G×{(S)-(rA5-A5+S)}，第六个电极组通过差分放大后的输出Vp6＝G×(V26-V16)＝G×{(rB6-B6+S)-(rA6-A6+S)}，第七个电极组通过差分放大后的输出Vp7＝G×(V27-V17)＝G×{(rB7-B7+S)-(S)}，依次计算出n个电极组各自的输出，通过对各个电极组的输出进行计算，就可以测量出原稿的厚度。

以下根据图3示出的实施例具体说明本发明的厚度检测装置的工作过程。两排检测电极2311～231n、2321～232n中的单体电极为平行四边形，与现有的厚度检测装置的电极形状不同，且上下两排电极排列成千鸟状错位设置。当有原稿通过检测通道，原稿A与两排检测电极重合的面积为与检测电极2317重合的面积A7、与检测电极2316重合的面积A6、与检测电极2315重合的面积A5、与检测电极2327重合的面积B7、与检测电极2326重合的面积B6，原稿B与两排检测电极重合的面积为与检测电极2314重合的面积A4、与检测电极2313重合的面积A3、与检测电极2312重合的面积A2、与检测电极2325重合的面积B5、与检测电极2324重合的面积B4、与检测电极2323重合的面积B3，此时对应电极组的重合面积A2≠B2＝0、A3≠B3、A4≠B4、A5≠B5、A6≠B6、A7≠B7。假设一个检测电极的原始面积大小为S，原稿进入公共电极和检测电极之间后，介电常数为r，原稿没有进入公共电极和检测电极之间前，介电常数为1，V为每个检测电极的电压输出，电压输出V等于介电常数与相应的检测电极面积的乘积，差分放大器的放大倍数为G。此时第一个电极组通过差分放大后的输出Vp1＝G×(V21-V11)＝G×(S-S)＝0，第二个电极组通过差分放大后的输出Vp2＝G×(V22-V12)＝G×{(S)-(rA2-A2+S)}，第三个电极组通过差分放大后的输出Vp3＝G×(V23-V13)＝G×{(rB3-B3+S)-(rA3-A3+S)}，第四个电极组通过差分放大后的输出Vp4＝G×(V24-V14)＝G×{(rB4-B4+S)-(rA4-A4+S)}，第五个电极组通过差分放大后的输出Vp5＝G×(V25-V15)＝G×{(rB5-B5+S)-(rA5-A5+S)}，第六个电极组通过差分放大后的输出Vp6＝G×(V26-V16)＝G×{(rB6-B6+S)-(rA6-A6+S)}，第七个电极组通过差分放大后的输出Vp7＝G×(V27-V17)＝G×{(rB7-B7+S)-(rA7-A7+S)}，依次计算出n个电极组各自的输出，通过对各个电极组的输出进行计算，就可以测量出原稿的厚度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种厚度检测装置，其特征在于，包括：

在第一方向上相互间隔设置的公共电极和一个或多个检测电极组，所述公共电极和所述检测电极组之间形成用于通过待检测件的检测通道，所述待检测件沿垂直于所述第一方向的第二方向通过所述检测通道；

一个所述检测电极组包括两个检测电极，所述两个检测电极在第二方向上间隔地设置，所述两个检测电极在垂直于第二方向的平面上的投影的至少一部分错位设置；

控制部，与每个所述检测电极均连接，用于根据属于同一个所述检测电极组的两个所述检测电极的输出得到所述待检测件的厚度；所述检测电极在第三方向上的宽度小于或等于所述待检测件在第三方向上的宽度，其中所述第三方向同时垂直于所述第一方向和所述第二方向；

所述控制部包括：

一个或多个第一位移控制电路，与在第二方向上位于第一侧的一个或多个所述检测电极一一对应的连接，用于输出所述检测电极的电信号；

一个或多个第二位移控制电路，与在第二方向上位于第二侧的一个或多个所述检测电极一一对应的连接，用于输出所述检测电极的电信号。

2.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，属于同一个所述检测电极组的两个所述检测电极的相互靠近的两个侧边缘在第三方向上相互错位设置，其中第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。

3.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述检测电极为平行四边形，所述检测电极在第二方向上倾斜地设置。

4.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述检测电极组为多个，多个所述检测电极组沿第三方向相互间隔地设置，多个所述检测电极组的在第二方向上位于第一侧的多个所述检测电极形成第一检测电极列，多个所述检测电极组的在第二方向上位于第二侧的多个所述检测电极形成第二检测电极列，其中第三方向同时垂直于第一方向和第二方向。

5.根据权利要求4所述的厚度检测装置，其特征在于，一个所述检测电极组的位于所述第一检测电极列的所述检测电极与相邻的一个所述检测电极组的位于所述第二检测电极列的所述检测电极在第二方向上对应地设置。

6.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，同一个所述检测电极组的两个所述检测电极的尺寸相同。

7.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述控制部包括差分电路，所述差分电路的输入端分别与属于同一个所述检测电极组的两个所述检测电极电连接，所述差分电路根据两个所述检测电极的输出之间的差值得到输出值。

8.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述厚度检测装置还包括：

第一保护部，设置在所述公共电极的外侧；和/或，

第二保护部，设置在所述检测电极的外侧。

9.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述厚度检测装置还包括：

第一导电部，设置在所述公共电极的与所述检测电极相对的外表面上；和/或，

第二导电部，设置在所述检测电极的与所述公共电极相对的外表面上。

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