CN208419861U - 一种厚度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种厚度检测装置，包括：活动部件，其至少具有第一端部、第二端部及第三端部；第一端部、第二端部及第三端部位于一个三角形上，三角形所在的第一平面与待检测薄片所在的第二平面相交；活动部件以第一端部为转动支点；检测触头，固定设置在第二端部上；磁传感单元和磁铁；二者中任一个设置在第三端部上，另外一个相对于转动支点固定设置在第三端部的附近；磁铁的充磁方向沿待检测薄片的厚度方向。通过活动部件将待检测薄片的厚度转换为垂直于厚度方向上磁传感单元相对于磁铁的位移，设置磁铁的充磁方向沿待检测薄片的厚度方向，从而使得磁传感单元能够在第一方向上检测到两个朝向的磁场强度，拓宽了检测装置的线性检测范围。

Description

一种厚度检测装置

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，具体涉及一种厚度检测装置。

背景技术

在日常生活与工作中，常会对各类纸件类物品进行厚度检测，如金融领域中，对纸币、票据等薄片类有价纸件进行厚度检测，通过厚度检测信息可以判断有价纸件的真伪等信息。

现有专利文献公开了一种采用霍尔感应器作为检测单元的厚度检测装置，如图1A-1B 所示，包括固定架7，在固定架7内平行地设置有基准轴1和检测轴3，基准轴1上固定设置有基准辊2，检测轴3上设置有多个一端绕该检测轴3自由旋转的检测辊基座4，每一检测辊基座4的自由端上设置有一检测辊6。为了使该自由端上的检测辊6始终向基准辊2靠近，在检测辊基座4和固定架7之间设置一扭簧5，该扭簧5的两端分别搭接在检测辊基座 4和固定架7上为检测辊基座4的自由端向基准辊2方向提供压紧力。每一检测辊基座4背离检测辊6的一侧设置有一磁铁8，在固定架7上对应于每一磁铁8设置有一霍尔感应器9。当待检测薄片从基准辊2和检测辊6之间经过时，检测辊6连同检测辊基座4被抬起，霍尔感应器9通过检测到的来自磁铁8的磁通量的变化来判断磁铁8向上浮动的位移，从而判定薄片类有价文件的厚度。当结束检测时，检测辊6连同检测辊基座4在扭簧5 作用下迅速复位。

发明内容

本实用新型实施例提供了一种厚度检测装置，包括：活动部件，其至少具有第一端部、第二端部及第三端部；所述第一端部、第二端部及所述第三端部位于一个三角形上，所述三角形所在的第一平面与待检测薄片所在的第二平面相交；所述活动部件以所述第一端部为转动支点；检测触头，固定设置在所述第二端部上，其适于抵接在待检测薄片上；磁传感单元和磁铁；二者中任一个设置在所述第三端部上，另外一个相对于所述转动支点固定设置在所述第三端部的附近；所述磁铁的充磁方向沿所述待检测薄片的厚度方向，所述磁传感单元用于设置在所述磁铁的一端附近，并用于在所述活动部件转动时检测所述磁铁在第一方向上的磁感应强度，所述第一方向垂直于所述待检测薄片的厚度方向。

可选地，所述厚度检测装置还包括：支撑体，与所述第二端部贴合设置；所述支撑体与所述第二端部之间用于放置所述待检测薄片。

可选地，所述支撑体为可转动的第一辊轮。

可选地，所述厚度检测装置还包括：弹性件，与所述第二端部连接，所述弹性件给所述第二端部朝向所述支撑体的偏压力。

可选地，所述检测触头包括第二辊轮。

可选地，所述三角形为锐角三角形，并且所述第一端部所在的角大于所述第二端部、所述第三端部所在的角。

可选地，所述三角形为直角三角形，并且所述第一端部为直角顶点。

可选地，所述厚度检测装置还包括：支架或外壳，磁传感单元和磁铁的任一个固定设置在所述支架或外壳上，所述活动部件通过所述第一端部固定设置在所述支架或外壳上。

可选地，所述第一端部通过扭簧或弹片固定设置在所述支架或外壳上。

可选地，所述厚度检测装置包括至少两个所述检测触头，每个检测触头对应一个磁传感单元及磁铁；至少两个所述检测触头沿所述待检测薄片的边缘设置，适于检测所述待检测薄片边缘不同位置处的厚度。

本实用新型实施例提供的厚度检测装置，通过活动部件将待检测薄片的厚度转换为第一方向(垂直于待检测薄片的厚度方向)上磁传感单元相对于磁铁的位移，设置磁铁的充磁方向沿待检测薄片的厚度方向，并设置磁铁的充磁方向与磁传感单元的检测方向垂直，磁传感单元位于磁铁的一端附近，从而使得磁传感单元能够在第一方向上检测到两个朝向的磁场强度，拓宽了检测装置的线性检测范围，使得厚度检测装置能够准确检测的薄片厚度范围更大。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1A示出了现有厚度检测装置整体的纵向剖面示意图；

图1B示出了现有厚度检测装置局部的纵向剖面示意图；

图1C示出了现有厚度检测装置中霍尔感应器输出值与磁铁之间距离的关系曲线图；

图2A-2C分别示出了根据本实用新型实施例的一种厚度检测装置的纵向剖面示意图；

图3A-3C分别示出了活动部件的一种形状结构示意图；

图4示出了厚度检测装置中活动部件的检测原理示意图；

图5A-5B分别示出了磁传感单元和磁铁的一种设置方式及检测原理示意图；

图6示出了本实用新型实施例的厚度检测装置中磁传感单元输出值与磁铁之间距离的关系曲线图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

发明人对现有厚度检测装置中霍尔感应器输出值与磁铁之间的距离进行了研究，其结果如图1C所示，其中L为霍尔感应器与磁铁之间的距离， H为霍尔感应器的输出值，M为线性区间。从图1C可以看出，霍尔感应器输出值与磁铁之间的距离在第一象限成曲线关系，线性区间M较小。由于在实际检测的过程中，将霍尔感应器输出值转换为厚度值时还是按照线性关系转换的，所以为确保检测结果的准确性，必须要求待检测薄片的厚度不能大于线性区间M的范围。因此，现有厚度检测装置的线性范围较小，通常能够检测的厚度范围在0.1mm至0.2mm，难以准确检测厚度较大的待检测薄片。

基于上述发现，发明人提供了一种厚度检测装置，以解决现有厚度检测装置的线性范围较小的问题。

实施例一

图2A、图2B和图2C示出了根据本实用新型实施例的厚度检测装置在检测时的侧面示意图。如图2A-2C所示，该装置包括活动部件10、检测触头20、磁传感单元和磁铁。

活动部件10的至少具有第一端部O、第二端部A及第三端部B。第一端部O、第二端部A及第三端部B位于一个三角形上，该三角形所在的第一平面与待检测薄片X所在的第二平面相交，也即第一平面与第二平面不是平行的。活动部件10以第一端部O为转动支点。需要补充说明的是，活动部件10既可以是如图2A-2C所示的三角形支架结构，也可以是如图3A所示的扇形面结构、如图3B所示的三角形面结构、如图3C所示的T形支架结构，本申请对活动部件10实体结构的具体形状不做限定。只要活动部件10具有第一端部O、第二端部A及第三端部B，并且这三个端部符合上述要求即在本申请的保护范围内。

检测触头20固定设置在第二端部A上。该检测触头20适于抵接在待检测薄片X上。

磁传感单元和磁铁中任一个设置在第三端部B上，另外一个相对于转动支点(即第一端部O)固定设置在第三端部B的附近。例如，可以是磁铁设置在第三端部B上，磁传感单元设置在第三端部B的附近C位置处，如图5A所示；也可以是磁传感单元设置在第三端部B上，磁铁设置在第三端部B的附近C位置处，如图5B所示。下面仅以磁铁设置在第三端部B 上(即图5A所示)为例说明厚度检测装置的检测原理。

如图2A-2C所示，本实用新型实施例所提供的厚度检测装置在检测时，待检测薄片X贴合检测触头20，并带动检测触头20围绕转动支点O朝向第三端部的方向转动(如图中上方曲线箭头所示)，则第三端部B上的磁铁随之朝同样方向转动，使得第三端部B上的磁铁与附近C位置处的磁传感单元产生第一方向上的相对位移。这里的第一方向是指垂直于待检测薄片X 的厚度方向。

如图4所示，三个端部的初始位置分别为A、O、B，在转动后分别为 A’、O、B’，第三端部产生了第一方向的位移Δx以及厚度方向的位移Δy，并且第一方向的位移Δx远大于厚度方向的位移Δy。

结合图5A，磁铁的充磁方向(也即N极和S极的相对位置)沿待检测薄片X的厚度方向，磁传感单元用于设置在磁铁的一端附近，并用于在活动部件10转动时检测磁铁在第一方向上的磁感应强度(矢量)。由此可见，在磁铁与磁传感单元相对移动的过程中，磁传感单元所检测的磁场强度在第一方向上的分量可以是朝向图中左方的，也可以朝向图中右方的。

图6示出了本实用新型实施例中磁传感单元的输出值与磁铁之间的距离关系，其中L为磁传感单元与磁铁之间的距离，H为磁传感单元的输出值，M为线性区间。将图6与图1C对比后可以看出，本实用新型实施例所提供的厚度检测装置的线性范围较宽(至少为现有厚度检测装置的两倍)。

上述厚度检测装置，通过活动部件将待检测薄片的厚度转换为第一方向上的位移，设置磁铁的充磁方向沿待检测薄片的厚度方向，并设置磁铁的充磁方向与磁传感单元的检测方向垂直，磁传感单元位于磁铁的一端附近，从而使得磁传感单元能够在第一方向上检测到两个朝向的磁场强度，拓宽了检测装置的线性检测范围，使得厚度检测装置能够准确检测的薄片厚度范围更大，例如1mm厚度的薄片。

现有厚度检测装置中，磁铁相对于霍尔感应器在厚度方向上产生位移，导致磁铁与霍尔感应器之间的相对运动的空间范围有限，进而导致厚度检测装置所能够检测的厚度范围有限。本实用新型实施例所提供的厚度检测装置通过活动部件将磁铁与检测触头之间的相对运动转换为垂直于厚度方向，增大了磁铁与检测触头之间的相对运动空间，进而能够检测的厚度范围较大。

与对现有厚度检测装置的检测结果采用线性度修正算法进行修正的方案相比，本实用新型实施例所提供的厚度检测装置拓宽了线性检测范围(而对结果线性修正的方法并未拓宽线性检测范围)，无需多次检测、多次校正即可获得较准确的检测结果，检测效率较高。

在此需要指出的是，本申请中的“垂直”可以是严格的垂直，也可以是在误差允许范围内的基本垂直。

实施例二

本实用新型实施例提供了另一种厚度检测装置，与实施例一的区别在于，还包括：支撑体30，与第二端部A贴合设置。支撑体30与第二端部A 之间用于放置待检测薄片X。

该支撑体30可以是如图2A中所示的可转动的第一辊轮。相应地，作为本实施例的一种可选实施方式，检测触头20可以是如图2A所示的可转动的第二辊轮。第一辊轮和第二辊轮啮合设置，其中一个由电机驱动作为主动轮，另一个作为从动轮；或者第一辊轮和第二辊轮也可以均由电机驱动。两个辊轮的转动方向可以如图2A所示，以方便待检测薄片X从第一辊轮和第二辊轮之间通过。或者，作为该可选实施方式的并列实施方式，检测触头20也可以是端部带有可转动滚珠的探针。具体检测过程中，第一辊轮可以由电机驱动，通过与待检测薄片X的朝向支撑体一面之间的摩擦力带动待检测薄片X从第一辊轮和探针之间通过，探针上的滚珠接触待检测薄片X的远离支撑体的一面。

该支撑体30还可以是如图2B中所示的传送装置，例如可移动的基准板。相应地，检测触头20可以是如图2A所示的可转动的辊轮，也可以是端部带有可转动滚珠的探针，具体请参阅上一段，在此不再赘述。

需要补充说明的是，实施例一中所述的厚度检测装置还可以没有支撑体。如图2C所示，实施例一所述的厚度检测装置可以固定设置于支架40，活动部件10的第一端O部固定设置于支架40上，设置于活动部件10之外的磁传感单元或磁铁固定设置在支架40上，并且支架40的一端D铰接设置在工作台面等现有设备(不包括于厚度检测装置)的表面。当需要检测时，先将支架40的一角抬离现有设备的表面，支架40整体围绕D转动，再将待检测薄片X放入现有设备的表面与检测触头20对应的位置，最后是支架40恢复至现有设备的表面，使检测触头20压在待检测薄片X的表面。

实施例三

本实用新型实施例提供了又一种厚度检测装置，与实施例一或实施例二的区别在于，厚度检测装置包括至少两个检测触头20，每个检测触头对应一个磁传感单元及磁铁，形成一组。每组可以设置在不同的活动部件上，也可以设置在同一活动部件上，本申请对具体的设置方式不做限定。该至少两个检测触头20沿待检测薄片的边缘设置，适于检测待检测薄片边缘不同位置处的厚度，形成多通道的厚度检测装置。多通道的设置可以得出待检测薄片全幅面的厚度信息。

本领域技术人员可以理解，磁传感单元可以有多种，例如采用霍尔感应器作为磁传感单元。作为多通道厚度检测装置的一种可选实施方式，磁传感单元包括巨磁电阻或磁性隧道结元件。巨磁电阻元件和磁性隧道结元件是一种阻值随外磁场变化而变化的磁电阻元件，其R-H(阻值-外磁场) 曲线具有低磁滞，高饱和场和宽线性范围的特性，相对于传统的磁性传感元件(如电感线圈和霍尔元件)具有更高的精度和更好的温度特性，相比于各向异性磁电阻元件具有更高的饱和场，其作为磁性厚度传感器的敏感元件是最理想的。选用巨磁电阻元件和磁性隧道结元件作为磁传感单元，一方面有助于实现宽线性范围的检测，另一方面，由于巨磁电阻元件和磁性隧道结元件精度高且体积小，从而其对应的磁铁的体积也相应的减小，在相同宽度的检测时实现了通道数量的增加，进而增加了分辨率；同时也能保证通道间的距离，从而降低了干扰。本实用新型实施例提供的厚度检测装置在180mm的宽度上能够实现24通道，分辨率可达7.5mm。

磁传感单元可以是单电阻、半桥或全桥结构。此处单电阻、半桥或全桥的桥臂由一个或多个相同的磁敏感元件串联和/或并联组成，每个桥臂可以等价于一个磁电阻，每个桥臂中的磁性传感元件的磁场敏感方向都相同。上述单电阻结构含有一个磁电阻，半桥结构由两个物理性质相同的磁电阻串联组成，全桥结构由四个物理性质相同的磁电阻连接构成，使用时都要导入工作电流。

最后，需要补充的是，作为实施例一、实施例二或实施例三的一种可选实施方式，活动部件10依靠自身重力作用使得第二端部与支撑体、现有设备的表面之间贴合，并具有偏压力。或者，作为另外一种可选实施方式，厚度检测装置还包括弹性件，弹性件与第二端部A连接，可以是直接连接，也可以是间接连接，弹性件给第二端部A以朝向支撑体的偏压力。该弹性件可以为弹簧、弹片。

图2A-2C中粗虚线所示的框可以为本申请所提供的厚度检测装置自身所包括的支架或外壳40；也可以是厚度检测装置在实际装配使用过程中涉及到的已有实施环境中的结构，也即本申请所提供的厚度检测装置也可以不包括支架或外壳。当厚度检测装置包括支架或外壳40时，磁传感单元和磁铁中的任一个固定设置在该支架或外壳40上。活动部件10的第一端部O 可以通过扭簧或弹片固定设置在该支架或外壳40上，能够给第二端部A以朝向支撑体的偏压力。

作为实施例一、实施例二或实施例三的一种可选实施方式，活动部件 10上三个端部所呈的三角形为锐角三角形，并且第一端部O所在的角大于第二端部A、第三端B部所在的角。进一步优选地，该三角形为直角三角形，并且第一端部O为直角顶点。

作为实施例一、实施例二或实施例三的一种可选实施方式，第三端部B 与第一端部O之间的距离大于第二端部A与第一端部O之间的距离，从而能够在将待检测薄片的厚度转换为第一方向位移时进行放大，提高检测的精度。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种厚度检测装置，其特征在于，包括：

活动部件，其至少具有第一端部、第二端部及第三端部；所述第一端部、第二端部及所述第三端部位于一个三角形上，所述三角形所在的第一平面与待检测薄片所在的第二平面相交；所述活动部件以所述第一端部为转动支点；

检测触头，固定设置在所述第二端部上，其适于抵接在待检测薄片上；

磁传感单元和磁铁；二者中任一个设置在所述第三端部上，另外一个相对于所述转动支点固定设置在所述第三端部的附近；所述磁铁的充磁方向沿所述待检测薄片的厚度方向，所述磁传感单元用于设置在所述磁铁的一端附近，并用于在所述活动部件转动时检测所述磁铁在第一方向上的磁感应强度，所述第一方向垂直于所述待检测薄片的厚度方向。

2.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，还包括：

支撑体，与所述第二端部贴合设置；所述支撑体与所述第二端部之间用于放置所述待检测薄片。

3.根据权利要求2所述的厚度检测装置，其特征在于，所述支撑体为可转动的第一辊轮。

4.根据权利要求2所述的厚度检测装置，其特征在于，还包括：

弹性件，与所述第二端部连接，所述弹性件给所述第二端部朝向所述支撑体的偏压力。

5.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述检测触头包括第二辊轮。

6.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，所述三角形为锐角三角形，并且所述第一端部所在的角大于所述第二端部、所述第三端部所在的角。

7.根据权利要求6所述的厚度检测装置，其特征在于，所述三角形为直角三角形，并且所述第一端部为直角顶点。

8.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，还包括：

支架或外壳，磁传感单元和磁铁的任一个固定设置在所述支架或外壳上，所述活动部件通过所述第一端部固定设置在所述支架或外壳上。

9.根据权利要求8所述的厚度检测装置，其特征在于，所述第一端部通过扭簧或弹片固定设置在所述支架或外壳上。

10.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于，包括至少两个所述检测触头，每个检测触头对应一个磁传感单元及磁铁；至少两个所述检测触头沿所述待检测薄片的边缘设置，适于检测所述待检测薄片边缘不同位置处的厚度。