一種薄型材料厚度檢測裝置的製作方法

2023-06-07 13:16:21 1

本實用新型屬於在線檢測技術領域，更具體地，涉及一種薄型材料厚度檢測裝置。

背景技術：

薄型材料生產中，為了保證產品質量，其厚度和重量都有嚴格要求。以膏藥為例，膏藥單位面積上的藥膏重量必須控制在一定範圍以內，既不能太低也不能太高——太低時起不到藥效，產品成為次品，這種膏藥進入市場是對消費者身體健康的不負責任；太高時則增加了生產廠家的製作成本，並造成了對原材料的浪費。

因此，為了保證膏藥產品符合要求，膏藥廠家通常採用人工稱重的方法來控制膏藥含膏量，具體做法為：塗膏後的膏藥布通過烘乾機烘乾後，在膏藥布不同位置處，工作人員裁剪出標準大小膏藥，並用天平稱出每片膏藥重量，然後減去與稱重膏藥大小一樣的裱背重量，即可得到每張膏藥上藥膏重量。工作人員通過將不同位置處藥膏重量與標準藥膏重量進行對比，再對塗膏機進行調整，以控制塗膏機對膏藥布的塗藥厚度，從而控制膏藥的質量。

但是這種方法裁剪膏藥時，需要暫停塗膏機，因此人工稱重抽檢膏藥不能過於頻繁，否則會影響整個生產效率。一般在塗布生產50～100m後，會抽檢一次。如果以這種方式進行生產，極端情況下，會造成50～100m的膏藥全部成為廢品，人工和原材料都會造成浪費，這對企業效益會造成極大影響。

專利《全自動橡膠膏劑塗布裝備及工藝》(申請號200810028987.2)中，實用新型人提出了在線測厚的技術，利用伽馬射線，在膏藥面高速往復掃描，檢測膏藥的厚度，並將實時檢測值與預設定值進行比較，比較結果反饋給控制系統，控制系統再調整刮刀間隙，使膏藥塗敷厚度達到預設值。這種在線檢測的方法實時性較高，測量時不與膏藥接觸，不會對產品的造成損傷，但檢測的精度不夠。因為膏藥厚度一般在0.1～0.2mm，厚度誤差控制在10％以內，即檢測精度要達到10μm，對於這種利用反射或透射原理的測厚技術來說，檢測精度是無法達到生產要求的。另外，伽馬射線輻射也會對操作人員健康造成極大威脅。

傳統的非在線檢測方法，效率低且響應慢；而在線檢測方法，精度又無法達到要求。因此，研究一種響應快且檢測精度高，又不影響生產效率的檢測設備具有極大的意義。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種利用雷射在線檢測薄型材料厚度的裝置，在薄型材料生產線上，用雷射在線切割出標準大小的薄型材料樣片，並對樣片進行稱重，從而進一步得到薄型材料厚度。利用本實用新型裝置，測厚速度快，精度高，同時不需要暫停生產線，不影響生產效率。

為了實現上述目的，本實用新型提供了一種薄型材料厚度檢測裝置，包括：雷射器、振鏡系統、場鏡、運動速度傳感器、薄型材料運動系統、控制系統以及稱重系統，其中：

所述薄型材料運動系統用於帶動薄型材料運動；

在所述雷射器至薄型材料表面的雷射傳輸光路上依次布置有所述振鏡系統和場鏡，所述振鏡系統用於控制所述雷射器所發出雷射的傳輸方向，所述場鏡用於對所述振鏡系統輸出的雷射進行聚焦並照射到所述薄型材料表面；

所述運動速度傳感器，用於檢測所述薄型材料的運動速度；

所述控制系統的輸入端與所述運動速度傳感器相連，所述控制系統的輸出端與所述雷射器和振鏡系統相連，用於根據所述薄型材料的運動速度控制所述雷射器和振鏡系統在所述薄型材料上切割預設大小的樣片；

所述稱重系統用於對所述樣片進行稱重從而檢測所述薄型材料的厚度。

本實用新型的一個實施例中，所述薄型材料運動系統為傳送帶。

本實用新型的一個實施例中，所述運動速度傳感器安裝在所述薄型材料運動系統的一個輥軸上。

本實用新型的一個實施例中，所述樣片為圓形，或者三角形，或者矩形。

本實用新型的一個實施例中，所述樣片的面積為10～400cm2。

本實用新型的一個實施例中，所述雷射器是連續雷射器或脈衝雷射器。

本實用新型的一個實施例中，所述雷射器為100W連續CO2雷射器。

本實用新型的一個實施例中，所述稱重系統是天平，或者平臺秤，或者電子臺稱。

本實用新型的一個實施例中，所述薄型材料為膏藥。

本實用新型的一個實施例中，所述薄型材料的厚度不大於1.5毫米，薄型材料運動系統的運動速度為4-20m/min。

與現有技術相比，本實用新型提供的薄型材料厚度檢測裝置具有以下有益效果：

(1)、本實用新型提供的薄型材料厚度檢測裝置，通過運動速度傳感器檢測薄型材料的運動速度，控制系統根據所述薄型材料的運動速度控制所述雷射器和振鏡系統在所述薄型材料上切割預設大小的樣片，由稱重系統對樣片稱重，從而得到樣片的厚度；實現了全自動化的厚度檢測，不需要在切割樣片時暫停生產線，並且能夠精確控制樣片的大小和形狀，既保證了高檢測精度也保證了高檢測效率，檢測效率高且不影響生產效率；

(2)、本實用新型提供的薄型材料厚度檢測裝置，通過振鏡系統和場鏡形成聚焦系統，並且通過振鏡系統調整雷射的傳輸方向和切割點，從而能夠靈活準確的切割出預設大小的樣片；實現了自動化的切割樣片，並且保證了切割樣片的效率和精確度；

(3)、本實用新型提供的薄型材料厚度檢測裝置，通過稱重系統對樣片進行稱重後，可以根據樣片的面積從而計算得到樣片的厚度，或者將樣片的重量與預設大小的標準樣片的重量相比較，從而得到樣片的厚度是比標準樣片厚還是比標準樣片薄；從而可以進一步在厚度不符合生產要求時調整生產線，對薄型材料的厚度進行調整；既保證了生產的效率，也保證在產品不符合質量要求時能夠及時調整生產線，減小損失。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例中薄型材料厚度檢測裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例中稱重系統的示意圖；

圖3為本實用新型實施例中切割樣片過程示意圖；

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：1-雷射器，2-振鏡系統，3-場鏡，4-運動速度傳感器，5-薄型材料運動系統，6-控制系統，7-稱重系統，8-樣片。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

如圖1所示，本實用新型提供了一種薄型材料厚度檢測裝置，包括：雷射器1、振鏡系統2、場鏡3、運動速度傳感器4、薄型材料運動系統5、控制系統6以及稱重系統7，其中：

所述薄型材料運動系統5用於帶動薄型材料運動；

優選地，在本實用新型實施例中，所述薄型材料運動系統5可以為傳送帶，或者是其他傳送機構。

在所述雷射器1至薄型材料表面的雷射傳輸光路上依次布置有所述振鏡系統2和場鏡3，所述振鏡系統2用於控制所述雷射器1所發出雷射的傳輸方向，所述場鏡3用於對所述振鏡系統2輸出的雷射進行聚焦並照射到所述薄型材料表面；其中，所述雷射器1可以是連續雷射器，也可以是脈衝雷射器，例如可以是100W連續CO2雷射器。

所述運動速度傳感器4，用於檢測所述薄型材料的運動速度；通常情況下，所述薄型材料運動系統5包括有電機和輥軸，由電機驅動所述輥軸轉動從而帶動薄型材料運動；為了檢測薄型材料的運動速度，可以將運動速度傳感器4安裝在所述薄型材料運動系統5的一個輥軸上，通過轉動速度和平移速度的換算，可以得到薄型材料的運動速度。

所述控制系統6的輸入端與所述運動速度傳感器4相連，所述控制系統6的輸出端與所述雷射器1和振鏡系統2相連，用於根據所述薄型材料的運動速度控制所述雷射器1和振鏡系統2在所述薄型材料上切割預設大小的樣片8；具體地，通過控制雷射器1是否輸出，以及振鏡系統2中兩個振鏡的方向，從而控制場境3中雷射的輸出位置，實現在所述薄型材料上切割預設大小的樣片8；

所述稱重系統7用於對所述樣片8進行稱重從而檢測所述薄型材料的厚度；當切割得到樣片8後將樣片8稱重，並根據樣片8的面積從而計算得到樣片8的厚度；或者將樣片8的重量與預設大小的標準樣片的重量相比較，從而得到樣片8的厚度是比標準樣片厚還是比標準樣片薄；在實際生產過程中，所述樣片8可以為標準形狀，例如為圓形，或者三角形，或者矩形等標準形狀，也可以是非標準形狀。例如，為了方便切割樣本，可以為矩形。樣片8的大小應當適中，不宜太小否則難以切割得到準確大小的樣片，也不宜太大，否則會造成原材料的浪費。通常來說，所述樣片8的面積可以為10～400cm2。

優選地，所述稱重系統7是天平，或者平臺秤，或者電子臺稱。所述稱重系統7可以放在薄型材料運動系統5的下方，當切割得到樣片8後，樣片8直接落入稱重系統7中從而方便稱重，稱重完成後可以將樣片8移走。

在實際生產過程，當得知樣片8的厚度，或者得知樣片8的厚度是比標準樣片厚還是比標準樣片薄之後，可以進一步調整生產線，對薄型材料的厚度進行調整。例如如果是為了控制膏藥的生產質量，可以調節藥膏的塗抹量，或者塗抹速度，或者薄型材料的運動速度。

進一步地，所述薄型材料的厚度不大於1.5毫米，薄型材料運動系統5的運動速度為4-20m/min。

在實際生產中，可以利用本實用新型所提供的薄型材料厚度檢測裝置對薄型材料進行厚度檢測，從而在生產質量不合格時調整生產線。具體地，可以採用如下的技術方案：

(1)控制系統6接收薄型材料運動速度傳感器4輸出的速度信號，計算出雷射切割起始點和切割速度；

(2)控制系統6控制雷射器1輸出雷射，並通過振鏡系統2和場鏡3聚焦到薄型材料表面，控制系統6控制雷射器1和振鏡系統2在薄型材料上切割出預設大小的樣片8；

(3)收集樣片8，利用稱重系統7對薄型材料樣片8進行稱重，將稱重結果與薄型材料生產需求對比；

(4)依次重複(1)～(3)，根據對比結果，實時調整薄型材料生產線。

以下結合具體實施例來說明本實用新型薄型材料厚度檢測裝置在實際生產中的運用：

本實施例中，薄型材料運動系統5中所生產的的薄型材料為膏藥。

如圖1所示，雷射器1輸出雷射，依次通過振鏡系統2、場鏡3後，聚焦到薄型材料運動系統5中的膏藥面上。膏藥的運行速度由運動速度傳感器4測得，並反饋到控制系統6中。控制系統6結合所測得的膏藥運行速度，控制振鏡系統2，實現在膏藥面上的二維切割。

雷射器1為100W連續CO2雷射器，切割膏藥面速度為15m/min，場鏡3焦距為150mm，切割幅面為100mm*100mm，膏藥厚度為0.2mm，膏藥運行速度為5～10m/min，以5m/min為例，在膏藥面上切割50mm*100mm膏藥樣片的具體切割過程為(如圖3)：

(1)膏藥自右向左運動，選擇右下角A點為切割起點，控制系統6通過振鏡系統2控制雷射自A點向B點切割(斜向左上方向)，在膏藥面上切割出一條100mm縫隙(y軸方向)。由於雷射切割速度是膏藥運動速度的三倍，所以A、B兩點在x軸方向的距離為33mm。

(2)振鏡雷射由B點沿x軸方向切割至C點，在膏藥面上切割出一條50mm縫隙，由於膏藥自身的運動，B、C兩點間的距離為33mm。

(3)振鏡控制雷射迅速從C點運動到D點，再從D點開始切割膏藥。為使切縫與(1)中切縫相接，A、D兩點間距50mm。切縫長度50mm，則D、E兩點間距33mm。

(4)由E點斜向左上方切割至F點(EF與AB等長平行)，切割出最後一條切縫，切縫長度100mm，即可得到一片50mm*100mm矩形膏藥樣片。

如圖2，將切割所得的膏藥的樣片8，在稱重系統7上進行稱重，並將稱重結果與膏藥生產需求對比，實時調整膏藥生產線。

樣片8可根據實際需求，切割成圓形、三角形等任意圖形。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。