[發明專利]一種面向剛性透明材質的激光測厚方法

無效

• 申請號: 201010577880.0
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102095381A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 李禮開;程良倫;易斌;黃衛平;范樹新;黃雙歡
• 申請（專利權）人: 廣東富山玻璃機械有限公司;廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及一種透明平板材料厚度的測量方法，尤其涉及一種在透明平板材料移動過程中進行厚度測量的方法。

背景技術

在透明平板材料生產和深加工過程中，需要準確測量材料的厚度。目前國內的大多數生產廠商仍然采用傳統接觸式測量器件測量此類材料厚度，這種測量方法采樣困難，精度不高，耗費人力物力，并在掌握材料厚度變化情況方面存在嚴重滯后。光學測量法最大的優點在于其具有非接觸性，速度快，可持續進行測量，可應用在一些環境惡劣的測量場所。目前，光學測量法用于厚度在線測量時，通常要在停下生產線或采用輔助結構抓住材料，使得材料?？吭谥付ㄎ恢糜眠M行測量，大大影響了生產效率。

發明內容

針對上述透明平板材料在生產過程中進行測量方面的不足，本發明提供一種面向剛性透明材質的激光測厚方法，該測厚方法無需停止生產進程就可準確測量透明平板材料的厚度，提高了生產效率。

本發明通過一種測量系統基于光學反射、折射原理和CCD成像技術，可對移動過程中的透明平板材料厚度進行連續的非接觸式測量，所述測量系統主要包括激光光源、一個CCD傳感器、圖像采集卡和處理器。

本發明的技術方案為：一種面向剛性透明材質的激光測厚方法，包括以下步驟：

1）在材料輸送輥道上方安裝測量系統，該系統包括激光光源，CCD傳感器，與CCD傳感器連接的圖像采集卡和信號處理器，調整激光光源的位置使激光束出射角與水平方向成45度角，調整激光光源與輸送輥道的垂直距離，調整激光光源與CCD傳感器之間的水平和垂直距離，以保證激光束照射到被測材料后能在CCD傳感器上產生光斑；

2）當被測材料在輸送輥道上移動，經過測量系統時可被CCD傳感器檢測到，此時，激光測厚系統進行參數初始化，進入測厚狀態；

3）激光光源發出激光束照射到被測材料上，經光學傳導后在CCD傳感器上形成帶狀光斑，圖像采集卡采集到光斑圖像，傳送給處理器進行圖像分析；

4）經處理器分析CCD傳感器上的光斑圖像，得出光斑的寬度A，根據以下測量厚度計算公式可計算出被測材料厚度：

其中T為被測材料厚度值，K為被測材料折射率；

5）測量完畢后，關閉激光源，等待下一塊材料通過，重復(2)-(4)的過程。

對上述方案的進一步改進為：所述激光光源為兩個，分開設置，在上述1）中調整兩個激光光源的位置在同一水平線上，使兩束激光束照射被測材料后能在CCD傳感器上產生的兩條光斑，且光斑不重疊；在上述4）中處理器分析CCD傳感器上的光斑圖像，分別得出兩條光斑的寬度A’?和A’’，?根據以下測量厚度計算公式可計算出被測材料厚度：

其中T為被測材料6厚度值，K為被測材料6折射率。

????本發明無需停止生產進程就可準確測量透明平板材料的厚度，而且采用非接觸式測量方法，不損傷被測材料，提高了產品的質量和生產效率。

附圖說明

???圖1為本發明基本原理圖；

???圖2為本發明被測材料傾斜時的光路分析圖；

???圖3為本發明被測材料左傾斜時的光路分析圖；

???圖4本發明的激光測厚方法的系統總圖。

具體實施方式

???下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步的說明。

如圖1所示，激光光源1位置固定后，激光束的入射角為定值，材料折射角根據材料成分差異的有所不同，但同種材料的為一定值。設被測材料6的折射率為K，材料厚度為T，材料上、下表面反射、折射的兩束平行光線間水平距離為A。為便于計算，將激光入射角調整為。則此時材料厚度T的計算方法如下：

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其中：

從方程（1）可以看到，材料厚度T與平行光線水平間距A成正比。如果測量到A的值，就可計算出T的值。在測量A時，本發明采用了CCD傳感器2。處理器通過分析對CCD傳感器2上形成的光斑圖像得到A值。?

?上述測量方法是以被測材料6水平放置的情況來計算的，實際操作中往往存在以下問題：第一，在連續生產線上，材料輸送平臺難以保持絕對水平；第二，材料移動過程不可避免的導致材料震動，偏離水平位置。所以用上述理想方法計算出來的被測材料6厚度與實際值會產生一定偏差，而且這中偏差是隨機的，無法通過公式修正，但可通過以下分析進行補償。