CN218673582U - 涂层厚度检测系统 - Google Patents

Abstract

本公开实施例公开了一种涂层厚度检测系统。其中，涂层厚度检测系统，包括：恒温腔体、移动机构和测量机构；移动机构和测量机构设置在恒温腔体内；测量机构设置在移动机构上，测量机构在移动机构的带动下在恒温腔体内移动，测量机构对被测量物的涂层厚度进行测量，测量机构基于光热法对涂层厚度进行测量。光热法没有辐射，实现对人体无辐射损伤危害，不用接触被测量物，实现对被测量涂层厚度的非接触无损伤测量，受被测量涂层的平面和基材影响较小，可实现在曲面、粗糙的表面和不同厚度的基材上测量，受系统的振动幅度、被测距离控制精度和测量角度精度的影响较小，能够有效减少外界因素对测量的影响。

Description

涂层厚度检测系统

技术领域

本公开涉及二次电池生产领域，尤其涉及一种涂层厚度检测系统。

背景技术

现有测量锂电池内部材料涂层厚度的方法有三角测量方法，射线测量方法等，三角测量方法需要先测量基材厚度，然后测量基材与涂层的厚度，再做运算间接测量出涂层厚度，一般在线测量需要两台装置。射线测量方法可通过涂层吸收的粒子量来判断局部涂层的厚度，而射线一般都具有一定的穿透辐射，对人体有一定的伤害，且锂电池内部材料上表面与下表面需要同时测量涂层厚度时，三角测量法与射线测量法是无法实现的。

另外测量锂电池内部材料涂层厚度还有超声波测厚与电涡流测厚，超声波测厚一般需要接触被测产品，对于易被刮伤的锂电池内部材料来说无法实现在线无损伤检测。电涡流测厚对被测量物有一定的约束，要求被测量物是金属涂层非金属基材，或者是磁性涂层对非磁性基材，且电涡流测厚对测量装置的安装精度要求非常严格，不适合二次电池生产领域产业化应用。

在发明人实施本公开实施例的过程中发现现有技术存在对人体存在辐射损伤危害、损坏被测量物且对某些被测量涂层不适用等问题。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供了一种涂层厚度检测系统，至少部分的解决现有技术中存在的对人体存在辐射损伤危害、损坏被测量物且对某些被测量涂层不适用问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种涂层厚度检测系统，包括：恒温腔体、移动机构和测量机构；

所述移动机构和测量机构设置在恒温腔体内；

所述测量机构设置在移动机构上，所述测量机构在移动机构的带动下在恒温腔体内移动，所述测量机构对被测量物至少一面的涂层厚度进行测量，所述测量机构基于光热法对涂层厚度进行测量。

可选的，所述测量机构，包括支架和测厚仪，所述测厚仪设置在支架上，所述支架包括C型支架，所述测厚仪安装在C型支架的至少一个开口端。

可选的，所述C型支架的至少一个开口端上设置安装支架，所述测厚仪安装在安装支架上。

可选的，恒温腔体包括底座和壳体，壳体设置在底座上，且壳体和底座之间密封。移动机构设置在底座上。

恒温腔体的壳体使用钣金件一体焊接而成，所述恒温腔内的内壁设置有隔热保温层。

可选的，还包括控制系统，所述控制系统包括可编程的逻辑控制器；

所述测厚仪与所述控制系统电连接，所述控制系统控制测厚仪测量涂层厚度；

所述移动机构与所述控制系统电连接，所述控制系统控制移动机构在恒温腔体内移动。

可选的，还包括交互设备，所述交互设备包括人机交互界面，所述交互设备通过悬臂式机构设置在所述恒温腔体上，所述交互设备与所述控制系统电连接。

可选的，所述恒温腔体上设置温度测量仪和恒温调控气体管路，所述温度测量仪和恒温调控气体管路均与所述控制系统电连接，所述温度测量仪和恒温调控气体管路开度在所述控制系统的控制下，使恒温腔体内的温度恒定，恒温调控气体管路上设置气体流量调节阀。

可选的，所述移动机构，包括伺服系统、直线导轨、连接装置和承载平台；

所述承载平台设置在直线导轨上，所述连接装置用于连接伺服系统和直线导轨，所述直线导轨在伺服系统的作用下在恒温腔体内移动，所述测量机构设置在承载平台上，所述直线导轨的一端与连接装置连接，所述直线导轨的另一端设置限位块，所述直线导轨和承载平台之间设置滑块。

本公开实施例提供的涂层厚度检测系统，通过在恒温腔体内设置移动机构和测量机构，将测量机构设置在移动机构上，移动机构带动测量机构在恒温腔体内移动，测量机构基于光热法至少对被测量涂层至少一面的涂层厚度进行测量，因使用光热法，没有辐射，从而实现对人体无辐射损伤危害，而光热法也不用接触被测量涂层，从而实现对被测量涂层的非接触无损伤测量，基于光热法测量是通过不同材料红外热波信号相位的变化表征涂层厚度，受被测量涂层的平面和基材影响较小，可实现在曲面、粗糙的表面和不同厚度的基材上测量，受系统的振动幅度、被测距离控制精度和测量角度精度的影响较小，能够有效减少外界因素对测量的影响，并实现可直接测量涂层为干膜和湿膜的被测量物，且可直接测量单面涂层的厚度。

上述说明仅是本公开技术方案的概述，为了能更清楚了解本公开的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本公开的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本公开实施例提供的一种涂层厚度检测系统的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种测量机构的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的一种测量机构中测量仪工作的原理示意图；

图4为本公开实施例提供的一种涂层厚度检测系统应用实施例示意图；

图5为本公开实施例提供的一种涂层厚度检测系统应用实施例示意图。

附图说明：

1011-触摸屏；1012-悬臂式机构；102-控制柜；103-底座；104-温度测量仪；105-恒温腔体；1061-恒温调控气体管路；1062-气体流量调节阀；201-测厚仪；2011-激励光；2012-红外热波；202-上部安装支架；203-下部安装支架；204-C型支架；301-线缆坦克链；302-直线导轨；303-滑块；304-限位块；305-大理石平台；4-被测量物；401-基材；402-涂层。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

光热法测量涂层厚度的原理为，被测量物在调制光源的激励下吸收了光辐射的能量，产生红外热辐射即红外热波，由于被测量物内部的多层结构或者自身缺陷而存在分界面特性的差异，导致红外热波在通过分界面时波形发生变化，不同层状结构厚度以及样品缺陷形貌对红外热波波形变化有不同的影响，通过探测反射红外热波波形随时间的变化及相对激励光信号的延迟可以分析得到被测量物层状结构以及缺陷形貌尺寸的信息。

光热法测量由于表征涂层厚度的不是信号幅度而是信号相位，即辐射热波相对于激励光波的时间偏移，因此这种测量方式对测量距离或探测角度的变化不敏感，不但能实现在线非接触无损伤测量涂层厚度，而且对测量装置的安装精度要求也相对宽松，非常适用于产业化应用。

如图1所示，本实施基于光热法公开一种涂层402厚度检测系统，包括：恒温腔体105、移动机构和测量机构；

移动机构和测量机构设置在恒温腔体105内；

测量机构设置在移动机构上，测量机构在移动机构的带动下在恒温腔体105内移动，测量机构对被测量物4至少一面的涂层402厚度进行测量，测量机构基于光热法对涂层402厚度进行测量。

可选的，测量机构，包括支架和测厚仪201，测厚仪201设置在支架上，支架包括C型支架204，测厚仪201安装在C型支架204的至少一个开口端。

可选的，C型支架204的至少一个开口端上设置安装支架，测厚仪201安装在安装支架上。

在一个具体的应用场景中，C型支架204包括两个开口端，即图1中上部安装支架202和下部安装支架203的安装位置。设置测厚仪201的个数可以根据被测量物4涂层402是一面还是双面进行设置，如果被测量物4只有一面涂层402，则只需要设置一个测厚仪201即可，如被测量物4双面均有涂层402，则需要设置两个测厚仪201，本实施例中对测厚仪201的个数不做限定。

如图2所示在C型支架204的两个开口端均设置了测厚仪201，C型支架204的两个开口端上分别设置上部安装支架202和下部安装支架203，在上部安装支架202和下部安装支架203上分别设置测厚仪201。在具体的应用场景中，如果被测量物4只有一面涂层402也可以设置两个测厚仪201，测量涂层402厚度时，选择一个使用即可。

如图3所示，测厚仪201的测量厚度的方法为光热法，光热法分为激励光照加热、红外热波相位信号分析和输出涂层402厚度数据三个阶段；激励光照加热的激励光2011源，包括红外光、激光或紫外光等，优选远红外光和激光。

可选的，恒温腔体105使用钣金件一体焊接而成，恒温腔体内的内壁设置有隔热保温层。

在具体的应用场景中，恒温腔体105包括底座103和壳体，壳体设置在底座103上，壳体与底座103密封设置。移动机构位于底座103上。恒温腔体105的壳体为整体包覆型密封外罩，钣金件采用1～2mm的不锈钢板材折弯一体焊接而成。

可选的，检测系统还包括控制系统，控制系统包括可编程的逻辑控制器。

在具体的应用场景中，恒温腔体105内设置控制柜102，控制系统设置在控制柜102内。

测厚仪201与控制系统电连接，控制系统控制测厚仪201测量涂层402厚度；

移动机构与控制系统电连接，控制系统控制移动机构在恒温腔体105内移动。

可选的，还包括交互设备，交互设备包括人机交互界面，交互设备通过悬臂式机构1012设置在恒温腔体105上，交互设备与控制系统电连接。交换设备包括触摸屏1011。

在一个具体的应用场景中，悬臂式机构1012采用铝合金一体浇铸而成形。

可选的，恒温腔体105上设置温度测量仪104和恒温调控气体管路1061，温度测量仪104和恒温调控气体管路1061均与控制系统电连接，温度测量仪104和恒温调控气体管路1061开度在控制系统的控制下，使恒温腔体105内的温度恒定，恒温调控气体管路1061上设置气体流量调节阀1062。

本实施例通过恒温气体置换的方式来实现恒温腔体105内的温度恒定。温度测量仪104用于检测恒温腔体105内的温度情况，恒温调控气体流量调节阀1062可以控制恒温气体的开关或流量大小，温度测量仪104及恒温气体流量调节阀1062与控制系统连接，进行PID闭环温度调节控制。通过设置恒温腔体105，并保持恒温腔体105的温度恒定，解决光热法受环境温度的变化影响大的问题。

PID闭环温度调节控制具体如下，提前设定恒温腔体105的温度及允许的温度偏差值，温度测量仪104实时采集恒温腔体105内的温度，比较当前恒温腔体105内的温度与设定温度值的差值。当此差值超过允许的温度偏差值时，可编程逻辑控制器控制恒温调控气体管路1061的气体流量调节阀1062打开释放调温气体，实时保证恒温腔体105内的温度均匀缓慢变化并稳定在设定偏差值范围内。恒温调控气体管路1061上设置气体流量调节阀1062为具有流量调节功能的电动调节阀。

在具体的应用场景中，可编程逻辑控制器与伺服系统电连接，通过移动机构带动测厚仪201横向反复移动，图1中带双箭头的横线为横向。

可编程逻辑控制器分别与温度测量仪104和恒温调节气体管路电连接，控制恒温腔体105内的温度恒定；

测厚仪201与可编程逻辑控制器电连接；可编程逻辑控制器控制测厚仪201测量产品涂层402厚度。

电连接即使用有线或无线的方式将不同的元件连接到一起，使电信号在不同元件之间传输。

可选的，移动机构，包括伺服系统、直线导轨302、连接装置和承载平台；

承载平台设置在直线导轨302上，连接装置用于连接伺服系统和直线导轨302，直线导轨302在伺服系统的作用下在恒温腔体105内移动，测量机构设置在承载平台上，直线导轨302的一端与连接装置连接，直线导轨302的另一端设置限位块304，直线导轨302和承载平台之间设置滑块303。

在一个具体的应用场景中，连接装置可以为线缆坦克链301，承载平台包括大理石平台305。大理石平台305保证结构强度。

本实施例公开的检测系统采用在线自动上料，非接触式测量，悬臂触摸屏1011操作，测量结果更加高效精准，适用于二次电池生产技术领域，尤其适用锂离子电池正极片与负极片表面活性物质涂层厚度测量。

本实施例的检测系统恒温环境控制，系统抗干扰能力强，测量精准度高，触摸屏1011操作控制，方便人员使用。

通过在恒温腔体内设置移动机构和测量机构，将测量机构设置在移动机构上，移动机构带动测量机构在恒温腔体内移动，测量机构基于光热法至少对被测量物至少一面的涂层厚度进行测量，因使用光热法，没有辐射，从而实现对人体无辐射损伤危害，而光热法也不用接触被测量物，从而实现对被测量物的非接触无损伤测量，光热法对被测量物的平面和基材都没有限制，从而实现在曲面、粗糙的表面和各种厚度的基材上测量，不受振动、距离远近、粗糙度和测量角度的影响，并实现可直接测量涂层为干膜和湿膜的被测量物，且可直接测量单面涂层的厚度。

本实施例公开的检测系统应用到涂布工序如图4所示，被测量物4一端连接到收卷结构507上，另一端设置在放卷机构501上，在收卷结构507的带动下，被测量物4在恒温箱体内被厚度测量仪测量，在恒温箱体前设置涂布机构503，被测量物4在放卷机构后依次经过过辊502、涂布机构和涂布辊504后进入恒温箱体。恒温箱体的外壁上设置保温材料108，被测量物4经恒温箱体唇口107后被收卷机构收卷。

本实施例公开的检测系统应用到辊压工序如图5所示，被测量物4一端连接到收卷结构507上，另一端设置在放卷机构501上，在收卷结构507的带动下，被测量物4在恒温箱体内被厚度测量仪测量，被测量物4在放卷机构后依次经过过辊502、然后经过轧制辊505辊压轧制后进入恒温箱体。被测量物4经恒温箱体唇口107后被收卷机构收卷。

本实施例在检测之前需通过标准涂层厚度对系统进行标定，通过本实施例，不但能够为整个扫描测厚过程中的X轴每个测量位置提供厚度偏差，而且还能为整个扫描测厚过程中Y轴每个测量位置提供厚度偏差，得到精确的厚度测量结果，测量精度高。

本实施例的检测不但可以测量涂层402厚度，而且还可以用于检测涂层402缺陷或用于监测涂层402的一致性。

被测量物4的涂层402可以是湿膜或干膜，涂层402与基材401可以是透明或非透明材料。被测量物4的基材401可以为金属或非金属箔材，基材401的宽度方向不受限，本实施例的检测可测量透明与非透明材料涂层402与基材401。

本实施例中的控制系统中使用的软件均为现有技术。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (8)

1.一种涂层厚度检测系统，其特征在于，包括：恒温腔体、移动机构和测量机构；

所述移动机构和测量机构设置在恒温腔体内；

所述测量机构设置在移动机构上，所述测量机构在移动机构的带动下在恒温腔体内移动，所述测量机构对被测量物至少一面的涂层厚度进行测量，所述测量机构基于光热法对涂层厚度进行测量。

2.根据权利要求1所述的涂层厚度检测系统，其特征在于，所述测量机构，包括支架和测厚仪，所述测厚仪设置在支架上，所述支架包括C型支架，所述测厚仪安装在C型支架的至少一个开口端。

3.根据权利要求2所述的涂层厚度检测系统，其特征在于，所述C型支架的至少一个开口端上设置安装支架，所述测厚仪安装在安装支架上。

4.根据权利要求1所述的涂层厚度检测系统，其特征在于，所述恒温腔体的壳体使用钣金件一体焊接而成，所述恒温腔内的内壁设置有隔热保温层。

5.根据权利要求2所述的涂层厚度检测系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括可编程的逻辑控制器；

所述测厚仪与所述控制系统电连接，所述控制系统控制测厚仪测量涂层厚度；

所述移动机构与所述控制系统电连接，所述控制系统控制移动机构在恒温腔体内移动。

6.根据权利要求5所述的涂层厚度检测系统，其特征在于，还包括交互设备，所述交互设备包括人机交互界面，所述交互设备通过悬臂式机构设置在所述恒温腔体上，所述交互设备与所述控制系统电连接。

7.根据权利要求5所述的涂层厚度检测系统，其特征在于，所述恒温腔体上设置温度测量仪和恒温调控气体管路，所述温度测量仪和恒温调控气体管路均与所述控制系统电连接，所述温度测量仪和恒温调控气体管路在所述控制系统的控制下，使恒温腔体内的温度恒定。

8.根据权利要求1所述的涂层厚度检测系统，其特征在于，所述移动机构，包括伺服系统、直线导轨、连接装置和承载平台；

所述承载平台设置在直线导轨上，所述连接装置用于连接伺服系统和直线导轨，所述直线导轨在伺服系统的作用下在恒温腔体内移动，所述测量机构设置在承载平台上，所述直线导轨的一端与连接装置连接，所述直线导轨的另一端设置限位块，所述直线导轨和承载平台之间设置滑块。

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