[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

技術領域

本發明涉及金屬薄板印涂厚度檢測領域，具體涉及一種金屬薄板印涂濕膜厚度在線檢測以及評估。

背景技術

自17世紀初F.W.Herschel發現紅外輻射原理以來，紅外技術在許多領域內得到了越來越多的應用。有一段時間紅外技術在在線測厚的應用中受到了條紋干涉現象的技術瓶頸而沒有什么發展，但是如今紅外技術很好地解決了這個問題，從而可以對超薄薄膜厚度進行精確測量。運用紅外技術進行測量可以不受環境的濕度、縫隙間溫度變化和空氣壓力等因素的影響，以保證測量精度。信號源沒有放射性，成本不高，設備維護難度也相對較低，紅外技術還可以用于雙向拉伸薄膜、流延膜和多層共擠薄膜等生產檢測中。因為紅外測厚技術應用范圍廣泛、無放射性使用安全而且成本低，所以其是當今最具發展潛力的薄膜在線檢測技術。

國內研究機構對紅外厚度測量技術的研究始于上世紀80年代。目前己經將紅外測厚技術應用到了廣泛的領域，例如紙張厚度、無損厚度檢測、圓筒壁厚、涂層厚度、紙幣真偽檢測等。

目前國內對于濕膜在線測厚的相關專利比較少，華中科技大學發明的一種單鏡頭激光三角法厚度測量儀。工作時，同軸對準的上下激光器發出兩束準直光線，由激光器前端透鏡聚焦到被測物表面，被測物表面的漫反射光線經過孔徑光闌、平面玻璃后由組合成像透鏡匯聚到圖像探測器上，再將圖像數據傳輸至圖像處理器進行圖像處理，進而由兩光斑之間的間距計算得出被測物的實際厚度，最后顯示測量厚度這是一種激光測量的方法。

同樣也是華中科技大學發明的一種基于紅外成像的薄膜測厚儀，測量時參考物經反射鏡、分光鏡和成像透鏡成像到CCD光敏面，被測物經反射鏡和成像透鏡也成像到CCD光敏面，CCD將圖像傳送至計算機，經圖像處理后根據圖像的灰度值求得被測物的厚度；如此形成雙光路測量系統，避免了光源光強變化的影響；使用散射光透射成像的測量體系，避免了傳統紅外測厚裝置中存在的干涉影響；設置具有多個局部標準厚度的參考物，該裝置可以獲取參考物各個局部標準厚度，從而能夠更加精確地測量薄膜厚度。但是此裝置結構比較復雜，設計難度大，且利用的是透射法測量，對于本發明來說由于測量的是金屬表面的涂層厚度，光線透不過金屬表面，因此不能運用此方法來進行測量。

廣東省測試分析研究所的林瑞國、劉青等人研制的IM-C型紅外水份/薄膜厚度測試儀其測量原理與本專利極其類似，不同的是IM-C型紅外水份/薄膜厚度測試儀光源經過透鏡后直接經過濾光片進行濾光，這種方法在高速薄膜生產在線不適用因為調制盤旋轉一定的角度時，涂層薄板已經行進一段距離，導致測量光和參考光兩束光照射到被測薄膜上的不同區域從而測量結果不準確，而本專利光源經過透鏡后先分為兩條光路，測量涂層厚度的光路直接向照射到涂層上，待反射后再通過兩個濾光片分別進行濾光，然后分別有各自的信號處理單元對光信號進行處理，從而消除了時間差帶來的測量誤差。

南通大學邱自學教授等人研發的一種金屬薄板印刷涂層的濕膜厚度差分測量及均勻性評估方法是一種非在線式的測量方法。傳感裝置采用的是激光雙測頭，測量方法是一種差分式的測量方法。該方法解決了整個機械結構因震動等外因而引起的測量誤差，測量精度較高。但是激光測頭價格昂貴，并且雙測頭測量方法對測頭的安裝要求較高，上下激光測頭如果測量的不是同一個點就會引起很大的測量誤差。

國外的美國NDC公司是世界領先的在線檢測及紅外技術應用的制造商。其測厚儀能夠保持對厚度測量的高精度，即使薄膜在傳感器間隙內來回抖動，它是采用不同物質具有不同吸收波長的原理來可測量薄膜的厚度。它的近紅外傳感器具有測量精度高，不受環境溫度影響，測量穩定，響應速度快和分辨率高的特點。但是在國內NDC公司的產品價格非常的昂貴，約是國產儀器的10倍以上。

英國SENCON公司的SC8800型號的在線測量裝置能實現在線測量，其工作原理也是利用電機轉動產生兩個波長的光照射到涂層后再經過反射，對反射回來的型號在進行處理從而得到厚度值。此裝置響應速度塊工作效率高；測量精準，產品的質量得到保證；同時也是一種非接觸式的在線測量方法；安裝時比較方便拆卸也容易；可以通過網絡遠程監控，也內置多種國家的語言使用方便。但是價格昂貴，并且在他的生產在線只是在金屬薄板上方的兩側固定安裝了傳感裝置，因此只能測量整個金屬薄板固定兩條線的在線厚度值，所以其應用有局限性。

目前，就金屬薄板表面印涂濕膜厚度的在線檢測，并對測量得到的數據進行分析與曲面擬合從而對濕膜厚度進行評估的問題，尚未發現完整的相關資料和研究。

發明內容