[發明專利]適用于激光在線測厚的振動補償方法

有效

• 申請號: 202010380375.0
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN111504206B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 周華民;宋華雄;楊志明;張云;周軍;王云明
• 申請（專利權）人: 深圳市信宇人科技股份有限公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 深圳市金筆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44297
• 代理人: 胡清方;彭友華

本發明屬于薄膜制造加工過程中的在線檢測領域，更具體的，涉及一種適用于激光在線測厚的振動補償方法。該方法包括以下內容：(1)運用激光在線測厚系統，在同一測量環境下，對待測帶材和高精度銅箔進行在線掃描測量；(2)帶材和銅箔測厚數據中均包含掃描測量時的振動誤差，銅箔制造精度高，數據中的誤差大部分是由振動導致，而待測帶材也受到了相似的振動影響；(3)對測厚數據進行頻譜分析，觀察數據頻率組成信息；(4)對比分析待測帶材和銅箔頻譜的相似性，對數據進行適當處理，很好地去除了振動對在線掃描測厚的影響，實現了測厚數據的振動補償和精度優化。

技術領域

本發明屬于薄膜制造加工過程中的在線檢測領域，更具體的，涉及一種適用于激光在線測厚的振動補償方法。

背景技術

激光測厚由于安全可靠、測量精度高、測量范圍大等優點，廣泛應用于紙張、鋰離子電池極片、有機電池薄膜，燃料電池電極、功能性薄膜等材料的厚度檢測。薄膜制造大多采用低成本、高效率的卷對卷制造工藝，在加工制造的過程中，帶材寬幅方向的厚度測量需要采用多傳感器或掃描式測量，后者無疑大大降低了成本，但其掃描過程中引入的不可避免的振動影響了測量精度。

關于振動所致誤差的控制，現有的振動補償和精度優化方法主要集中于測厚系統的改進和測厚數據的后處理。如對激光測厚儀進行了模態分析與振動實驗，從而改進掃描架的結構；添加額外的激光器和探測器來實現對上下激光位移傳感器之間的距離波動的補償；使用小波變換、稀疏矩陣解法對激光測厚的數據進行數據處理。但這些方法還存在一些問題，一是需要增加一到兩套激光器與激光探測器，提高了成本的同時，也增加了安裝精度要求；二是在數據處理的過程中會失去數據的真實性。

環境噪聲、機械振動、厚度波動等信息都能通過頻譜分析聚焦在測厚數據的頻譜中，在頻譜中只要能夠確定振動所在的頻率區間，就能較好地消除振動對測量結果的影響，同時保留真實的厚度信息，從而實現振動補償和精度優化。

發明內容

本發明主要針對目前激光在線測厚過程中振動對測量結果帶來的誤差問題，提出了一種振動補償及精度優化方法，該方法能夠從測厚數據中分析振動在數據頻譜中的體現，并較好地將振動信號分離出來，在保留真實厚度波動信息的前提下實現振動補償和測量結果的精度優化。

基于此，本發明采用如下技術方案：

一種適用于激光在線測厚的振動補償方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、運行測厚系統，測厚系統初始化后，設置采樣頻率f、走帶速度Vr和掃描速度Vs；

步驟2、分別將待測帶材、銅箔置于測厚系統上，進行掃描厚度測量；

步驟3、對比分析待測帶材和銅箔頻譜的相似性，對數據進行處理，去除振動對在線掃描測厚的影響，實現測厚數據的振動補償和精度優化。

進一步的，所述步驟1具體包括以下步驟：

1.1測厚系統初始化后，設置采樣頻率f、走帶速度Vr和掃描速度Vs；

1.2分別將待測帶材、銅箔置于測厚系統上，進行掃描厚度測量。

進一步的，所述步驟2中待測帶材和銅箔測量過程在相同參數和環境下進行。

對得到的測厚數據進行頻譜分析，觀察數據頻率組成信息。

選擇起始頻率值a，終止頻率值b，計算待測帶材和銅箔在所選頻率區間內的余弦相似度C₀，余弦相似度計算公式為：

其中X、Y為帶材和銅箔的頻率點，n為帶寬即n＝b-a。

進一步的，步驟5所述起始頻率值a應大于帶材厚度波動頻率值，終止頻率值b應小于振動頻率的邊界值。