CN110044312A - 一种厚度的测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厚度的测量装置及其测量方法，测量装置包括机架，机架上转动连接有旋转杆，旋转杆上固定套设有滚筒；待测物放置于滚筒的上表面；旋转杆连接有旋转驱动件；旋转驱动件连接有角度传感器；机架上滑动设有第一位移传感器，第一位移传感器位于滚筒的上方；第一位移传感器；第一位移传感器连接有直线驱动件，机架上设有第二位移传感器。本发明提供的一种厚度的测量装置，可定位滚筒上任一点的坐标，测量待测物放置前后上表面与第一位移传感器的距离，可获得待测物在该点的厚度。通过该装置可有效规避现有上下传感器三角法测量中C型架或O型架挠度变形等影响，精确迅速地测量待测物任一点的厚度。

Description

一种厚度的测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及厚度测量技术领域，尤其涉及一种厚度的测量装置及其测量方法。

背景技术

在锂电池行业的极片生产领域中，随着冷压设备能力的提高，冷压后的极片厚度控制公差要求≤±2um，且冷压速度要＞80m/min，甚至达到了150m/min。目前对于极片厚度的测量，行业应用的是的激光三角法测量，使用上下两个位移传感器轴线对中进行测量，受到C型架或者O型架的挠度变形影响和极片波浪影响，测厚仪的测量误差最好水平为≥±0.8um，MSA GRR理论上最佳只能达到＞20％。现有的激光测厚仪满足不了±2um公差下10％的GRR要求，且测厚仪扫描速度＜20m/min，30s左右才进行一次扫描，大于30m长度的极片才取一次样，采样频率间隔过长。厚度仪的限制对于后续的冷压厚度生产控制和客户要求造成阻碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种厚度的测量装置及其测量方法，来提升厚度的测试精度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种厚度的测量装置，包括机架，所述机架上转动连接有旋转杆，所述旋转杆上固定套设有滚筒；所述待测物放置于所述滚筒的上表面；

所述滚筒连接有用于驱动所述滚筒旋转的旋转驱动件；所述旋转驱动件连接有用于测量所述旋转驱动件驱动滚筒旋转的旋转角度的角度传感器；

所述机架上滑动设有第一位移传感器，所述第一位移传感器位于所述滚筒的上方；所述第一位移传感器在所述滚筒的上表面未放置待测物时测量所述滚筒的上表面和第一位移传感器之间的距离，在所述滚筒的上表面放置待测物时测量所述待测物的上表面和第一位移传感器之间的距离；

所述机架上设有用于测量所述第一位移传感器在机架上位置的第二位移传感器。

可选的，所述机架上还设有第三位移传感器，所述第三位移传感器位于所述滚筒的下方；所述第三位移传感器用于测量所述滚筒的下表面和第三位移传感器之间的距离。

可选的，所述第一位移传感器连接有用于驱动第一位移传感器在所述机架上直线滑动的直线驱动件，所述第一位移传感器受驱移动的方向和所述滚筒的中轴线平行，所述第二位移传感器用于测量所述第一位移传感器受驱移动的位移量。

可选的，所述机架上还固定设有校准片，所述校准片位于所述机架和滚筒之间；

所述第一位移传感器滑动至所述校准片的上方时，所述第一位移传感器测量所述校准片的上表面和第一位移传感器之间的距离。

可选的，所述角度传感器为绝对式编码器，所述第一位移传感器为反射式位移传感器，所述第二位移传感器为绝对式光栅尺，所述第三位移传感器为涡流式位移传感器；

所述第二位移传感器连接第一位移传感器。

可选的，所述滚筒的下方还安装有用于对滚筒进行清洁的清洁器，所述清洁器位于所述滚筒的下方。

可选的，所述测量装置还包括数据处理模块，所述数据处理模块包括传感器单元、中央处理单元和运动控制单元；

所述角度传感器、第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器均连接所述传感器单元；所述传感器单元连接所述中央处理单元；

所述旋转驱动件和直线驱动件均连接所述运动控制单元，所述中央处理单元连接所述运动控制单元。

一种厚度的测量方法，包括以下步骤：

S10、在待测物未放置于滚筒的上表面时测量获得多组滚筒数据；每一组所述滚筒数据包括滚筒的旋转角度a、第一位移传感器的位移量s以及第一位移传感器和滚筒的上表面之间的距离h；

S20、在待测物放置于滚筒的上表面时，测量获得至少一组待测物数据；每一组所述待测物数据包括滚筒的旋转角度a’、第一位移传感器的位移量s’以及第一位移传感器和待测物上表面之间的距离h’；

S30、筛选获得与所述待测物数据相匹配的滚筒数据；当a＝a’且s＝s’时，滚筒数据和待测物数据匹配；

S40、根据待测物数据和与其相匹配的滚筒数据，计算待测物的厚度T，T＝h-h’。

可选的，所述步骤S10之后还包括：

S11、根据测量获得的多组滚筒数据构建滚筒三维模型；

S12、根据滚筒三维模型，计算滚筒数据形成滚筒数据库；其中，滚筒数据库的滚筒数据量大于测量获得的滚筒数据量。

所述步骤S40中：筛选获得与复合筒数据相匹配的滚筒数据，具体包括：

在所述滚筒数据库中筛选获得与复合筒数据相匹配的滚筒数据。

可选的，所述步骤S10还包括：

当测量第一位移传感器和滚筒的上表面之间的距离h时，测量第二位移传感器和滚筒的下表面之间的距离；

将第二位移传感器和滚筒的下表面之间的距离的测量值与其标准值进行比较，若两者不相等，则根据两者的偏差值对测量获得的h进行校正；

所述步骤S30还包括：

当测量测量第一位移传感器和待测物的上表面之间的距离h’时，测量第二位移传感器和滚筒的下表面之间的距离；

将第二位移传感器和滚筒的下表面之间的距离的测量值与其标准值进行比较，若两者不相等，则根据两者的偏差值对测量获得的h’进行校正。

可选的，所述步骤S10之前还包括：

第一位移传感器受驱移动至校正片的上方，测量第一位移传感器和校正片之间的距离；

将第一位移传感器和校正片之间的距离的测量值与其标准值进行比较，若两者不相等，则校正第一位移传感器的高度位置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种厚度的测量装置，通过角度传感器和第二位移传感器，可定位滚筒上任一点的坐标。在同一点坐标上，测量待测物放置前滚筒上表面与第一位移传感器的距离，以及待测物放置后待测物上表面与第一位移传感器之间的距离，通过计算两者的差值可获得待测物在该点的厚度。通过该装置可有效规避现有上下传感器三角法测量中C型架或O型架挠度变形等影响，精确迅速地测量待测物任一点的厚度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供一的厚度的测量装置的结构示意图。

图示说明：1、机架；2、旋转杆；3、滚筒；4、待测物；5、旋转驱动件；61、第一位移传感器；62、第二位移传感器；63、第三位移传感器；7、校正片。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本实施例提供了一种厚度的测量装置，请参考图1，所述测量装置包括机架1，所述机架1上转动连接有旋转杆2，所述旋转杆2上固定套设有滚筒3。所述待测物4放置于所述滚筒3的上表面。

所述旋转杆2连接有用于驱动所述旋转杆2旋转的旋转驱动件5。所述旋转驱动件5连接有用于测量所述旋转驱动件5驱动滚筒3旋转的旋转角度的角度传感器。

所述机架1上滑动设有第一位移传感器61，所述第一位移传感器61位于所述滚筒3的上方。所述第一位移传感器61在所述滚筒3的上表面未放置待测物4时测量所述滚筒3的上表面和第一位移传感器61之间的距离，在所述滚筒3的上表面放置待测物4时测量所述待测物4的上表面和第一位移传感器61之间的距离。

所述第一位移传感器61连接有用于驱动第一位移传感器61在所述机架1上直线滑动的直线驱动件，所述机架1上设有用于测量所述第一位移传感器61受驱移动的位移量的第二位移传感器62。

本实施例提供的一种厚度的测量装置，通过角度传感器和第二位移传感器62，可定位滚筒3上任一点的坐标。在同一点坐标上，测量待测物4放置前滚筒3上表面与第一位移传感器61的距离，以及待测物4放置后待测物4上表面与第一位移传感器61之间的距离，通过计算两者的差值可获得待测物4在该点的厚度。通过该装置可有效规避现有上下传感器三角法测量中C型架或O型架挠度变形等影响，精确迅速地测量待测物4任一点的厚度。

具体的，所述第一位移传感器61受驱移动的方向和所述滚筒3的中轴线平行。

本实施例中，所述机架1上还设有第三位移传感器63，所述第三位移传感器63位于所述滚筒3的下方。所述第三位移传感器63用于测量所述滚筒3的下表面和第三位移传感器63之间的距离。

通过第三传感器可反映滚筒3竖直方向上的变形如挠度变形等，从而便于实时修正，使测量更加精确。

本实施例中，所述机架1上还固定设有校准片，所述校准片位于所述机架1和滚筒3之间。

所述第一位移传感器61受驱移动至所述校准片的上方时，所述第一位移传感器61测量所述校准片的上表面和第一位移传感器61之间的距离。

通过校正片7可反映第一位移传感器61在竖直方向上的变形，便于校正，使测量更加精确。

具体的，所述角度传感器为绝对式编码器，所述第一位移传感器61为反射式位移传感器，所述第二位移传感器62为绝对式光栅尺，所述第三位移传感器63为涡流式位移传感器。

所述第二位移传感器62连接第一位移传感器61。

本实施例中，所述滚筒3的下方还安装有毛刷或者无尘布，所述毛刷或者无尘布设于所述机架1上。从而便于实时清洁滚筒3上的灰尘和极片掉落的粉尘，消除灰尘和粉尘对测量造成的影响。

本实施例中，所述测量装置还包括数据处理模块，所述数据处理模块包括传感器单元、中央处理单元和运动控制单元。

所述角度传感器、第一位移传感器61、第二位移传感器62和第三位移传感器63均连接所述传感器单元。所述传感器单元连接所述中央处理单元，将传感器测量的数据传输至中央处理单元进行处理。所述中央处理单元的数据处理过程请参考实施例二，在此不再赘述。

所述旋转驱动件5和直线驱动件均连接所述运动控制单元，所述中央处理单元连接所述运动控制单元，以对驱动件进行控制。

本实施例一提供的测量装置，通过角度传感器和第二位移传感器62，可定位滚筒3上任一点的坐标。在同一点坐标上，测量待测物4放置前滚筒3上表面与第一位移传感器61的距离，以及待测物4放置后待测物4上表面与第一位移传感器61之间的距离，通过计算两者的差值可获得待测物4在该点的厚度。通过该装置可有效规避现有上下传感器三角法测量中C型架或O型架挠度变形等影响，精确迅速地测量待测物4任一点的厚度。进一步的，该测量装置还通过第三传感器反映滚筒3竖直方向上的变形，通过校正片7可反映第一位移传感器61在竖直方向上的变形，从而便于修正，使测量更加精确。

实施例二

本实施例二提供了实施例一所述的测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S10、在待测物4未放置于滚筒3的上表面时测量获得多组滚筒数据；每一组所述滚筒数据包括滚筒3的旋转角度a、第一位移传感器61的位移量s以及第一位移传感器61和滚筒3的上表面之间的距离h；

S20、在待测物4放置于滚筒3的上表面时，测量获得至少一组待测物4数据；每一组所述待测物4数据包括滚筒3的旋转角度a’、第一位移传感器61的位移量s’以及第一位移传感器61和待测物4上表面之间的距离h’；

S30、筛选获得与所述待测物4数据相匹配的滚筒数据；当a＝a’且s＝s’时，滚筒数据和待测物4数据匹配；

S40、根据待测物4数据和与其相匹配的滚筒数据，计算待测物4的厚度T，T＝h-h’。

其中，所述步骤S10之后还包括：

S11、根据测量获得的多组滚筒数据构建滚筒三维模型；

S12、根据滚筒三维模型，计算滚筒数据形成滚筒数据库；其中，滚筒数据库的滚筒数据量大于测量获得的滚筒数据量。

所述步骤S40中：筛选获得与复合筒数据相匹配的滚筒数据，具体包括：

在所述滚筒数据库中筛选获得与复合筒数据相匹配的滚筒数据。

通过构建三维模型，可计算获得滚筒3上每一点的滚筒数据，而无需针对每一点进行测量。

本实施例中，所述步骤S10还包括：

当测量第一位移传感器61和滚筒3的上表面之间的距离h时，测量第二位移传感器62和滚筒3的下表面之间的距离；

将第二位移传感器62和滚筒3的下表面之间的距离的测量值与其标准值进行比较，若两者不相等，则根据两者的偏差值对测量获得的h进行校正；

所述步骤S30还包括：

当测量测量第一位移传感器61和待测物4的上表面之间的距离h’时，测量第二位移传感器62和滚筒3的下表面之间的距离；

将第二位移传感器62和滚筒3的下表面之间的距离的测量值与其标准值进行比较，若两者不相等，则根据两者的偏差值对测量获得的h’进行校正。

本实施例中，所述步骤S10之前还包括：

第一位移传感器61受驱移动至校正片7的上方，测量第一位移传感器61和校正片7之间的距离；

将第一位移传感器61和校正片7之间的距离的测量值与其标准值进行比较，若两者不相等，则校正第一位移传感器61的高度位置。

本发明提供的厚度的测量装置和方法，可以将待测物4后的的测量误差从≥±0.8um提高到≤±0.3um，冷压厚度控制公差提高到±2um，MSA GRR从≥20％减小到≤12％。并且可将厚度测量装置的扫描速度提升到>30m/min，采样频率缩短到10s以下。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种厚度的测量装置，其特征在于，包括机架，所述机架上转动连接有滚筒；所述待测物放置于所述滚筒的上表面；

所述滚筒连接有用于驱动所述滚筒旋转的旋转驱动件；所述旋转驱动件连接有用于测量所述旋转驱动件驱动滚筒旋转的旋转角度的角度传感器；

所述机架上滑动设有第一位移传感器，所述第一位移传感器位于所述滚筒的上方；所述第一位移传感器在所述滚筒的上表面未放置待测物时测量所述滚筒的上表面和第一位移传感器之间的距离，在所述滚筒的上表面放置待测物时测量所述待测物的上表面和第一位移传感器之间的距离；

所述机架上设有用于测量所述第一位移传感器在机架上位置的第二位移传感器。

2.根据权利要求1所述的厚度的测量装置，其特征在于，所述机架上还设有第三位移传感器，所述第三位移传感器位于所述滚筒的下方；所述第三位移传感器用于测量所述滚筒的下表面和第三位移传感器之间的距离。

3.根据权利要求1所述的厚度的测量装置，其特征在于，所述第一位移传感器连接有用于驱动第一位移传感器在所述机架上直线滑动的直线驱动件，所述第一位移传感器受驱移动的方向和所述滚筒的中轴线平行，所述第二位移传感器用于测量所述第一位移传感器受驱移动的位移量。

4.根据权利要求1所述的厚度的测量装置，其特征在于，所述机架上还固定设有校准片，所述校准片位于所述机架和滚筒之间；

所述第一位移传感器滑动至所述校准片的上方时，所述第一位移传感器测量所述校准片的上表面和第一位移传感器之间的距离。

5.根据权利要求1所述的厚度的测量装置，其特征在于，所述角度传感器为绝对式编码器，所述第一位移传感器为反射式位移传感器，所述第二位移传感器为绝对式光栅尺，所述第三位移传感器为涡流式位移传感器；

所述第二位移传感器连接第一位移传感器。

6.根据权利要求1所述的厚度的测量装置，其特征在于，所述滚筒的下方还安装有用于对滚筒进行清洁的清洁器，所述清洁器位于所述滚筒的下方。

7.根据权利要求3所述的厚度的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括数据处理模块，所述数据处理模块包括传感器单元、中央处理单元和运动控制单元；

所述角度传感器、第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器均连接所述传感器单元；所述传感器单元连接所述中央处理单元；

所述旋转驱动件和直线驱动件均连接所述运动控制单元，所述中央处理单元连接所述运动控制单元。

8.一种如权利要求1所述的测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、在待测物未放置于滚筒的上表面时测量获得多组滚筒数据；每一组所述滚筒数据包括滚筒的旋转角度a、第一位移传感器的位移量s以及第一位移传感器和滚筒的上表面之间的距离h；

S20、在待测物放置于滚筒的上表面时，测量获得至少一组待测物数据；每一组所述待测物数据包括滚筒的旋转角度a’、第一位移传感器的位移量s’以及第一位移传感器和待测物上表面之间的距离h’；

S30、筛选获得与所述待测物数据相匹配的滚筒数据；当a＝a’且s＝s’时，滚筒数据和待测物数据匹配；

S40、根据待测物数据和与其相匹配的滚筒数据，计算待测物的厚度T，T＝h-h’。

9.根据权利要求8所述的厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤S10之后还包括：

S11、根据测量获得的多组滚筒数据构建滚筒三维模型；

S12、根据滚筒三维模型，计算滚筒数据形成滚筒数据库；其中，滚筒数据库的滚筒数据量大于测量获得的滚筒数据量。

所述步骤S40中：筛选获得与复合筒数据相匹配的滚筒数据，具体包括：

在所述滚筒数据库中筛选获得与复合筒数据相匹配的滚筒数据。

10.根据权利要求8所述的厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤S10还包括：

当测量第一位移传感器和滚筒的上表面之间的距离h时，测量第二位移传感器和滚筒的下表面之间的距离；

将第二位移传感器和滚筒的下表面之间的距离的测量值与其标准值进行比较，若两者不相等，则根据两者的偏差值对测量获得的h进行校正；

所述步骤S30还包括：

当测量测量第一位移传感器和待测物的上表面之间的距离h’时，测量第二位移传感器和滚筒的下表面之间的距离；

将第二位移传感器和滚筒的下表面之间的距离的测量值与其标准值进行比较，若两者不相等，则根据两者的偏差值对测量获得的h’进行校正。

11.根据权利要求8所述的厚度的测量方法，其特征在于，所述步骤S10之前还包括：

第一位移传感器受驱移动至校正片的上方，测量第一位移传感器和校正片之间的距离；

将第一位移传感器和校正片之间的距离的测量值与其标准值进行比较，若两者不相等，则校正第一位移传感器的高度位置。