[發明專利]基于紅外反射法的金屬薄板印涂濕膜厚度在線檢測系統

有效

• 申請號: 201610192586.5
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105783743B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 陸觀;曹冠;徐一鳴;邱自學;鄧勇;袁江;邵建新;蔡婷
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 南通市永通專利事務所(普通合伙)32100
• 代理人: 葛雷

1.一種基于紅外反射法的金屬薄板印涂濕膜厚度在線檢測系統，其特征是：由機械機構以及測控系統兩部分構成：

所述的機械機構包括Y向測量進給機構和Z向調整機構；其中Z向調整機構包括傳感裝置(28)與Z向絲杠傳動機構，傳感裝置(28)通過連接板(25)固定在型材(29)上，型材(29)再與導軌滑塊(24)固定；電機(23)控制滑塊(24)進行上下運動實現Z向測量機構的調整；Y向測量進給機構包括中間連接板(20)和Y向同步齒形帶傳送機構；整個Z向調整機構固定在中間連接板(20)上，通過Y向同步齒形帶傳送機構，整個Z向調整機構可以延Y向間歇運動；Y向測量進給機構上固定紅外傳感裝置，根據紅外反射法測厚原理對金屬薄板印涂厚度進行非接觸式在線測量；在紅外傳感裝置中：光源被分成兩條光路，一條光路直接射向次探測器(4)，另一條光路經過待測金屬薄板再由凹面匯聚透鏡(8)匯聚射向主探測器(9)，主探測器與次探測器前分別設置有不同濾光特性的兩種濾光片，主探測器前的兩種濾光片與次探測器前的兩種濾光片的濾光特性分別相同，形成一種雙光路雙波長的對比測量方法；

所述測控系統采用運動控制卡(32)和數據采集卡(33)實現控制；運動控制卡(32)通過上位機輸出的脈沖實現Y向和Z向的電機行程控制；數據采集卡(33)采集限位開關(19)的開關量信號，以此來判斷傳感裝置(28)的位置，同時采集光電開關(14)的開關量信號，以此來判斷經過生產線的金屬薄板的位置和數目；光電開關安裝在金屬薄板印涂生產線運行的方向；限位開關(19)裝在齒形帶夾板(31)上，Y向同步齒形帶傳送機構的帶輪通過齒形帶夾板(31)與中間連接板(20)連接。

2.根據權利要求1所述的基于紅外反射法的金屬薄板印涂濕膜厚度在線檢測系統，其特征是：是基于紅外反射式傳感裝置進行測量：測量光經透鏡(2)再經過分光棱鏡(3)后形成兩條光路，這兩條光路互相垂直，第一光路不經過待測物體直接通過次檢測器(4)，通過兩個不同濾光特性濾光片濾出兩種波長的光，再交由第一次信號處理單元(5)、第二次信號處理單元(6)分別進行處理；第二光路通過照射被測物體(7)，經反射后由凹面匯聚透鏡(8)匯聚再射向主檢測器(9)，通過主檢測器(9)前設置的兩個濾光片，再次得到對應的兩種光；將這兩種光分別導入第一主信號處理單元(10)和第二主信號處理單元(11)進行處理；經過次探測器(4)后的兩個波長信號為a’和b’，其中a’為內部光路的測量信號，b’為內部光路的參考信號，同樣在主探測器前面設置的濾光片濾出對應的兩個波長信號為a和b，其中a為外部光路的測量信號，b為外部光路的參考信號；在一定厚度范圍內涂層的厚度T可用下式表示：其中A₁為現場標定的曲線的斜率，B₁為現場標定曲線的截距；代入數據以后即可得到金屬板上某一點的涂層濕膜厚度。

3.根據權利要求1所述的基于紅外反射法的金屬薄板印涂濕膜厚度在線檢測系統，其特征是：測量完成后即可以得到每一塊金屬薄板上特定位置單線測點的數據，同時也能評估一組金屬薄板印涂厚度變化，然后運用MATLAB軟件和神經網絡法進行多板全平面的曲面擬合，從而能夠更加直觀地觀察與分析金屬薄板印涂厚度的分布情況，從而對生產儀器進行調整使得產品的合格率得到提升；傳感裝置在X方向進給6次實現對全板厚度更為全面的在線評估，在生產線運行的方向安裝光電開關，用來控制傳感裝置在X向測完一遍時經過板的個數，所以全平面厚度評估是以一批板為最小度量單位，對金屬薄板表面印涂厚度進行測量與評估。

4.根據權利要求1所述的基于紅外反射法的金屬薄板印涂濕膜厚度在線檢測系統，其特征是：檢測步驟：

第一步：打開紅外傳感器，使傳感裝置復位，復位動作由Y向的進給機構來完成；電機(27)轉動，帶輪通過齒形帶夾板(31)與中間連接板(20)連接；在齒形帶夾板(31)上裝有限位開關(19)，當限位開關(19)檢測到中間連接板(20)的位置時，步進電機(27)停止轉動，復位完成；

第二步：調整傳感裝置與測量金屬板之間距離，使得傳感裝置能夠讀取數據；調整傳感裝置的位置靠Z向調整機構來完成；Z向步進電機(23)控制型材(29)上下運動，進而調整傳感裝置(28)的位置；使得傳感裝置(28)更為容易的被調整到其測量的范圍之內；

第三步：控制金屬薄板印涂生產線運行；生產線運行靠X向運動機構來完成；設置傳感裝置(28)每次Y向進給前測量的板數為5，當光電開關(14)檢測到經過的板數為5時，控制傳感裝置在Y方向進給100mm，然后傳感裝置(28)繼續測量，此時光電開關(14)繼續檢測經過生產線的板；當傳感裝置(28)進給6次后，此時測得的所有數據記為一批板的關鍵點印涂濕膜厚度；

第四步：數據的處理，具體步驟如下：

(A)對測量的數據進行預處理，即剔除異常值，對數據進行重組；

把5塊板在一條測量線上的測量數據取均值，來表征這5塊板在一條測量線上的平均厚度情況；同理，可得其它測量線上金屬薄板印涂濕膜平均厚度情況；

(B)根據處理后的數據進行曲線與曲面的擬合，實現對這一批金屬薄板的印涂厚度的評估；

其中曲面擬合的具體步驟是：(1)對六條測量線的平均濕膜厚度值運用MATLAB軟件進行神經網絡曲線擬合；(2)將曲線擬合得到的數據運用MATLAB軟件進行神經網絡曲面擬合；(3)根據兩次擬合后的數據繪制三維圖形，直觀地顯示這一批板的關鍵點印涂濕膜厚度。