CN112050745A - 一种物体表面油膜厚度在线测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种物体表面油膜厚度在线测量装置，包括物体放置平台、龙门架、遮光罩、光源系统和光电探测器，所述遮光罩、光源系统和光电探测器设置在所述龙门架上并悬置在所述物体放置平台的上方，被探测物体放置在所述物体放置平台上并且从所述龙门架的下方通过，所述光源系统朝向所述物体发射探测光，所述探测光经过所述物体的表面反射被所述光电探测器接收，所述光源系统和光电探测器设置在所述遮光罩内，所述遮光罩的下部设置有透光槽。根据本发明提供的技术方案，可以全面地、连续地测出物体涂油表面的油膜厚度，用于优化工艺过程参数，提高物体表面的涂油质量。
Description
技术领域
本发明属于测量技术领域，具体涉及一种物体表面油膜厚度在线测量装置。
背景技术
在现有技术中，有的金属及非金属表面在工作过程中需要进行表面涂油操作，表面涂油过程中，油膜厚度的分布及均匀性至关重要。涂油的种类包括润滑油，防锈油，拉延油，清洗液，食品防腐油等。涂油质量的准确性和涂油表面分布是否和需求相符合是涂油质量控制的核心，如何快速，全面的检测物体所有表面的涂油效果是亟待解决的技术难题。
发明内容
为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种物体表面油膜厚度在线测量装置，可以全面地、连续地测出物体涂油表面的油膜厚度。
本发明提供了一种物体表面油膜厚度在线测量装置，包括物体放置平台、龙门架、遮光罩、光源系统和光电探测器，所述遮光罩、光源系统和光电探测器设置在所述龙门架上并悬置在所述物体放置平台的上方，所述物体放置平台输送被探测物体从所述龙门架的下方通过，所述光源系统朝向所述物体发射探测光，所述探测光经过所述物体的表面反射被所述光电探测器接收，所述光源系统和光电探测器设置在所述遮光罩内，所述遮光罩的下部设置有透光槽。
可选地，所述探测光为红外线，波长为1000-5000nm。
可选地，所述物体放置平台包括主机架，所述主机架上设置有输送带、驱动电机和编码器，所述驱动电机驱动所述输送带循环，所述编码器检测所述输送带的输送距离。
可选地，所述龙门架的下方设置有移动装置，所述移动装置包括脚轮、驱动电机和编码器，所述脚轮支撑所述龙门架，所述驱动电机驱动所述脚轮旋转，所述编码器检测所述脚轮的输送距离，所述物体放置平台的两侧设置有轨道为所述脚轮导向。
可选地，还包括控制系统和图像处理系统，所述控制系统控制所述物体放置平台的驱动电机运行，从而控制所述输送带或脚轮的移动速度，所述图像处理系统绘制所述被测物体的表面油膜分布值，然后进行图形化显示并数据库存档。
可选地，所述光源系统包括探测光调制模块和探测光补偿模块，所述探测光调制模块包括聚光镜、光源、透镜、滤光片和条形光学系统，从所述光源发出的光线经过所述聚光镜反射、然后依次通过所述透镜、滤光片和条形光学系统的调整射向所述物体，所述探测光补偿模块包括平面镜、光学调整装置和补偿光探测器，从所述光源发出的光线经过所述平面镜反射、然后依次通过光学调整装置的调整射向所述补偿光探测器。
可选地，所述滤光片包括测量滤光片和参考滤光片，通过驱动装置的驱动交替出现在所述透镜和条形光学系统之间。
可选地，所述光源系统发出的探测光，一路反射后经过光学调制，照射在所述补偿光探测器上，形成光强IC2，另一路经过会聚、准直后，经过所述滤光片后获得测量所需的测量光束λ1和参考光束λ2，这两束光束交替照射到被探测物体上，经反射后进入所述光电探测器，分别得到光强Iλ1和Iλ2，同时加入仪器标定时存储的补偿光探测器测量光强IC1，得到如下公式：
根据所述公式，将测量值M与标定曲线进行比对，得到精确油膜厚度值。
可选地，所述光源系统和光电探测器均包括若干组，若干所述光源系统排成一列，若干所述光电探测器排成一列。
可选地，所述龙门架包括立柱和横梁，所述横梁上设置有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与所述横梁平行，所述第二连接板与所述第一连接板垂直，所述遮光罩与所述第一连接板连接固定，所述光源系统与所述第二连接板连接固定，所述光电探测器与所述遮光罩的顶板连接固定。
可选地，所述龙门架的一侧立柱上设置有电控箱。
由上述技术方案可知，本发明提供的物体表面油膜厚度在线测量装置，具有以下优点：
本装置可以全面地、连续地测出物体涂油表面的油膜厚度，进而给出测量工件表面的油膜分布图像，方便技术人员观测。
本装置能够有效避免外部杂散光源及扰动光源的干扰，同时避免作业现场粉尘、水汽等污染光路，可以提高油膜测量的精度。
本装置为涂油作业提供检测，反馈，闭环控制等工艺过程需求的数据，可以用于优化工艺过程参数，提高物体表面的涂油质量。
附图说明
图1为本发明实施例中物体表面油膜厚度在线测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中物体表面油膜厚度在线测量装置的测量原理图；
图3为本发明实施例中物体表面油膜厚度在线测量装置的电路原理图。
附图标记说明：1、主机架；2、输送带；3、驱动电机；4、编码器；5、龙门架；501、第一连接板；502、第二连接板；6、电控箱；7、光源系统；701、聚光镜；702、光源；703、透镜；704、测量滤光片；705、参考滤光片；706、驱动装置；707、条形光学系统；708、平面镜；709、光学调整装置；710、补偿光探测器；8、光电探测器；9、遮光罩。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种物体表面油膜厚度在线测量装置做进一步详细的描述。
实施例1
如图1、图2、图3所示，为本发明实施例1的一种物体表面油膜厚度在线测量装置，包括物体放置平台、龙门架5、遮光罩9、光源系统7和光电探测器8，遮光罩9、光源系统7和光电探测器8设置在龙门架5上并悬置在物体放置平台的上方，物体放置平台输送被探测物体从龙门架5的下方通过，光源系统7朝向物体发射探测光，探测光为红外线，探测光经过物体的表面反射被光电探测器8接收，光源系统7和光电探测器8设置在遮光罩9内，遮光罩9的下部设置有透光槽。
在本实施例中，红外线的适合波长为1000-5000nm，在近红外和中红外的区域选择。光源系统7为红外光源系统，光电探测器8为红外探测器，光电探测器8可以采用红外摄像设备。
通过上述物体表面油膜厚度在线测量装置，可以全面地、连续地测出物体涂油表面的油膜厚度，用于优化工艺过程参数，提高物体表面的涂油质量。
遮光罩9的截面形状由上部梯形和下部矩形组合而成，遮光罩9的四周是封闭的，只通过下部的透光槽来透过发出和反射回来的红外线，遮光罩9有效屏蔽了外部杂散光源及红外扰动光源的干扰，同时避免作业现场粉尘、水汽等污染光路，可以提高油膜测量的精度。
如图1所示，物体放置平台包括主机架1，主机架1上设置有输送带2，驱动电机3和编码器4，主机架1上可以设置支撑辊来支撑输送带2，驱动电机3驱动输送带2循环，编码器4检测输送带2的输送距离，该距离相当于平面坐标的Y值。
如图3所示，物体表面油膜厚度在线测量装置还包括控制系统和图像处理系统，控制系统控制物体放置平台的驱动电机3运行，从而控制输送带2的移动速度，图像处理系统绘制被测物体的表面油膜分布值，然后进行图形化显示并数据库存档。图像处理系统可以连接显示器，对被测物体的表面油膜分布值进行平面化的(X轴坐标&Y轴坐标)显示。
如图2所示，光源系统7包括探测光调制模块和探测光补偿模块，探测光调制模块包括聚光镜701、光源702、透镜703、滤光片(包括测量滤光片704、参考滤光片705)和条形光学系统707，从光源702发出的光线经过聚光镜701反射、然后依次通过透镜703、滤光片和条形光学系统707的调整射向物体，探测光补偿模块包括平面镜708、光学调整装置709和补偿光探测器710，从光源702发出的光线经过平面镜708反射、然后依次通过光学调整装置709的调整射向补偿光探测器710。
条形光学系统707可以把点光源调制成均匀的一定长度的线性光源，在条形光学系统707的长度方向上相当于平面坐标的X值。
滤光片能够将光源702发出的光调制成红外线，滤光片包括测量滤光片704和参考滤光片705，通过驱动装置706的驱动交替出现在透镜703和条形光学系统707之间。驱动装置706可以采用步进电机，测量滤光片704和参考滤光片705安装的旋转支架上，驱动装置706驱动旋转支架安装预定角度旋转，将测量滤光片704和参考滤光片705依次调整至透镜703和条形光学系统707之间的光线路径上。
需要说明的是，物体表面油膜厚度在线测量装置在测量之前需要进行标定，以获得标定曲线，作为不同厚度油膜的比对依据。标定仪器时，光源系统7发出的探测光，一路反射后经过光学调制，照射在补偿光探测器710上，形成光强IC，另一路经过会聚、准直后，经过滤光片后获得测量所需的测量光束λ1和参考光束λ2，测量光束λ1是探测光透过测量滤光片704形成的，参考光束λ2是探测光透过参考滤光片705形成的，这两束光束交替照射到被探测物体上，经反射后进入光电探测器8，分别得到光强Iλ1和Iλ2，得到如下公式(1)：
根据公式(1)，用不同厚度的油膜对仪器进行标定，计算出标定曲线，同时存储此时补偿光探测器测量的光强值IC，记为IC1。
用于测量时，光源系统7发出的探测光，一路反射后经过光学调制，照射在补偿光探测器710上，形成光强IC2，另一路经过会聚、准直后，经过滤光片后获得测量所需的测量光束λ1和参考光束λ2，这两束光束交替照射到被探测物体上，经反射后进入光电探测器8，分别得到光强Iλ1和Iλ2，同时加入标定时存储的补偿光探测器测量光强IC1，得到如下公式(2)：
根据公式(2)，将测量值M与标定曲线进行比对，得到精确油膜厚度值。
如图1所示，光源系统7和光电探测器8均包括若干组，若干光源系统7排成一列，若干光电探测器8排成一列。
龙门架5包括立柱和横梁，横梁上设置有第一连接板501和第二连接板502，第一连接板501与横梁平行，第二连接板502与第一连接板501垂直，遮光罩9与第一连接板501连接固定，光源系统7与第二连接板502连接固定，光电探测器8与遮光罩9的顶板连接固定。
龙门架5的一侧立柱上设置有电控箱6，用于连接电源、控制物体表面油膜厚度在线测量装置的启停等操作。
本实施例中的物体表面油膜厚度在线测量装置，可以全面地、连续地测出物体涂油表面的油膜厚度，进而给出测量工件表面的油膜分布图像，方便技术人员观测。
本装置能够有效避免外部杂散光源及扰动光源的干扰，同时避免作业现场粉尘、水汽等污染光路，可以提高油膜测量的精度。
本装置为涂油作业提供检测，反馈，闭环控制等工艺过程需求的数据，可以用于优化工艺过程参数，提高物体表面的涂油质量。
实施例2
本发明实施例2提供的一种物体表面油膜厚度在线测量装置，与实施例1所不同的是：物体放置平台上不设置输送装置，被探测物体在物体放置平台上是静止不动的，而是让光源系统7、光电探测器8，遮光罩9一起移动。为此，可以在龙门架5的下方设置有移动装置，移动装置包括脚轮、驱动电机和编码器，脚轮支撑龙门架5，驱动电机驱动脚轮旋转，编码器检测脚轮的输送距离，物体放置平台的两侧设置有轨道为脚轮导向，轨道可以设置在物体放置平台的两侧地面上。
物体表面油膜厚度在线测量装置还包括控制系统和图像处理系统，控制系统控制物体放置平台的驱动电机运行，从而控制脚轮的移动速度，图像处理系统绘制被测物体的表面油膜分布值，然后进行图形化显示并数据库存档。图像处理系统可以连接显示器，对被测物体的表面油膜分布值进行平面化的(X轴坐标&Y轴坐标)显示。
在本实施例中物体表面油膜厚度在线测量装置的其他结构与实施例1中相同，此处不再重复描述。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种物体表面油膜厚度在线测量装置，其特征在于，包括物体放置平台、龙门架、遮光罩、光源系统和光电探测器，所述遮光罩、光源系统和光电探测器设置在所述龙门架上并悬置在所述物体放置平台的上方，被探测物体放置在所述物体放置平台上并且从所述龙门架的下方通过，所述光源系统朝向所述物体发射探测光，所述探测光经过所述物体的表面反射被所述光电探测器接收，所述光源系统和光电探测器设置在所述遮光罩内，所述遮光罩的下部设置有透光槽。
2.根据权利要求1所述的物体表面油膜厚度在线测量装置，其特征在于，所述探测光为红外线，波长为1000-5000nm。
3.根据权利要求1所述的物体表面油膜厚度在线测量装置，其特征在于，所述物体放置平台包括主机架，所述主机架上设置有输送带、驱动电机和编码器，所述驱动电机驱动所述输送带循环，所述编码器检测所述输送带的输送距离；
或者所述龙门架的下方设置有移动装置，所述移动装置包括脚轮、驱动电机和编码器，所述脚轮支撑所述龙门架，所述驱动电机驱动所述脚轮旋转，所述编码器检测所述脚轮的输送距离，所述物体放置平台的两侧设置有轨道为所述脚轮导向。
4.根据权利要求3所述的物体表面油膜厚度在线测量装置，其特征在于，还包括控制系统和图像处理系统，所述控制系统控制所述物体放置平台的驱动电机运行，从而控制所述输送带或脚轮的移动速度，所述图像处理系统绘制所述被测物体的表面油膜分布值，然后进行图形化显示并数据库存档。
5.根据权利要求1所述的物体表面油膜厚度在线测量装置，其特征在于，所述光源系统包括探测光调制模块和探测光补偿模块，所述探测光调制模块包括聚光镜、光源、透镜、滤光片和条形光学系统，从所述光源发出的光线经过所述聚光镜反射、然后依次通过所述透镜、滤光片和条形光学系统的调整射向所述物体，所述探测光补偿模块包括平面镜、光学调整装置和补偿光探测器，从所述光源发出的光线经过所述平面镜反射、然后依次通过光学调整装置的调整射向所述补偿光探测器。
6.根据权利要求5所述的物体表面油膜厚度在线测量装置，其特征在于，所述滤光片包括测量滤光片和参考滤光片，通过驱动装置的驱动交替出现在所述透镜和条形光学系统之间。
7.根据权利要求6所述的物体表面油膜厚度在线测量装置，其特征在于，所述光源系统发出的探测光，一路反射后经过光学调制，照射在所述补偿光探测器上，形成光强IC2，另一路经过会聚、准直后，经过所述滤光片后获得测量所需的测量光束λ1和参考光束λ2，这两束光束交替照射到被探测物体上，经反射后进入所述光电探测器，分别得到光强Iλ1和Iλ2，同时加入仪器标定时存储的补偿光探测器测量光强IC1，得到如下公式：
根据所述公式，将测量值M与标定曲线进行比对，得到精确油膜厚度值。
8.根据权利要求1-7任一项所述的物体表面油膜厚度在线测量装置，其特征在于，所述光源系统和光电探测器均包括若干组，若干所述光源系统排成一列，若干所述光电探测器排成一列。
9.根据权利要求8所述的物体表面油膜厚度在线测量装置，其特征在于，所述龙门架包括立柱和横梁，所述横梁上设置有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与所述横梁平行，所述第二连接板与所述第一连接板垂直，所述遮光罩与所述第一连接板连接固定，所述光源系统与所述第二连接板连接固定，所述光电探测器与所述遮光罩的顶板连接固定。
10.根据权利要求9所述的物体表面油膜厚度在线测量装置，其特征在于，所述龙门架的一侧立柱上设置有电控箱。
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| CN112964184A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-06-15 | 西华大学 | 一种基于表面摩阻实验的油膜厚度测量装置及测量方法 |
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| CN112964184A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-06-15 | 西华大学 | 一种基于表面摩阻实验的油膜厚度测量装置及测量方法 |
| CN112964184B (zh) * | 2021-04-12 | 2022-07-01 | 西华大学 | 一种基于表面摩阻实验的油膜厚度测量装置及测量方法 |
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