塗層尺寸測量儀的製作方法

2023-07-20 05:54:46

專利名稱：塗層尺寸測量儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量塗布到片狀基材上的塗層的尺寸的塗層尺寸測量儀。具體地，本發明涉及一種進行便於標定的塗層尺寸測量的塗層尺寸測量儀。本申請要求2012年2月3日提交的日本專利申請N0.2012-021574的優先權，該申請的內容通過引用方式併入本文。
背景技術：
在本申請下文中引用或標識的所有專利、專利申請、專利出版物和科學文章等在此通過引用的方式將其全部內容併入本文，以更全面地描述本發明所屬領域的技術狀態。在例如電容器電極或電池電極的製造工藝過程中，用於實現特定電特性的材料(塗層材料)被塗抹(塗布)在基材薄片(下文稱為片材)上。在這種情況下，雖然存在塗層材料被塗在片材的整個表面上的情況，但在塗層材料具有很聞的成本或塗層材料不能塗在片材的邊緣上的情況下，塗層只塗布在片材的特定部分上。這樣的塗層被稱為諸如局部塗層、塊塗層和圖案塗層等術語。有必要測量被塗覆部分的尺寸(寬度和長度)，並且當塗布片材兩面時，有必要測量其前面和後面的尺寸(寬度和長度)。圖4是示出了根據相關技術的塗層圖案測量儀示例的概念圖。圖4示出了通過使用照相機測量塗層圖案的情況。在圖4中，片材I由傳送輥(未示出)支撐，並且以恆定速度沿塗裝線傳送。在圖4的示例中，片材I朝左邊方向L移動。片材I具有片材寬度W。將安裝有鏡頭30的多個照相機31 (圖4中示出兩個)安裝在塗裝線上方，並測量片材I上的塗層尺寸。片材I朝既定方向(圖4中的左邊方向L)移動。因此，當測量片材I時，照相機31不必具有二維信息。因此，布置在垂直於片材I運動方向的線上的線性傳感器照相機通常被當作照相機31的成像元件使用。當然，可選擇具有二維信息的區域傳感器照相機作為成像元件使用。在圖4的示例中，照相機31測量塗覆部分32中有關部分。在這樣的塗層尺寸測量系統情況下，需要下面的性能。在理想的情況下，傳送片材I經過傳送線路上的相同位置。在實際中，取決於塗裝線的位置，片材I不會經過完全相同的位置，並且會上/下和左/右變化。片材I所經過的位置被稱為軋制線。例如，如果在傳送輥之間沒有支撐，那麼就會存在片材I上下振動(隨著軋制線而變化)的情況。有必要避免位置變化影響塗層尺寸的測量。圖5A是示出了塗層圖案測量儀的另一示例的主要部件的斜視圖，其中，根據相關技術在傳送輥上方完成成像。圖5B是沿圖5A線A-A的截面圖。在該塗層圖案測量儀中，在傳送輥的片材I不會上下振動的位置處的上方完成成像。在圖5A和圖5B中，片材I由傳送輥2 (下文簡稱為輥子2)支撐。片材I沿輥子2外周在箭頭B的方向上傳送。均具有鏡頭30的照相 機31固定在照相機託板31a上。照相機託板31a固定在圓柱形的定位環34上。軸(照相機固定軸)35穿過定位環34的圓柱形部分。照相機31以可滑動和可旋轉的方式沿軸35支撐，並且照相機31通過螺釘35a (參考圖5B)固定在軸35上。照明器36固定在照明器託板37上。照明器託板37固定在定位環38上。軸(照明器固定軸)39穿過定位環38的圓柱形部分。照明器36以可滑動和可旋轉的方式沿軸39支撐並且通過螺釘39a固定(參考圖5B)。沿輥子2的長度方向設置標尺(直尺)40並且該標尺至少長於片材I的寬度W，從而標尺的長度使沿其長度的所有光學系統能同時拍攝。照相機31拍攝形成在片材I表面上的塗層的形狀和邊緣。照相機31設置在能獲得清晰照片的位置上。照明器36的角度設置成:照明器36在成像方向左邊和右邊的影子不會落到成像位置上。在上述構造中，光學系統的各個部件通過使用固定環35和38夾持在軸35和39上的方式而被固定，從而在片材I和照相機31之間確立相對定位。如圖5A和圖5B所示，由輥子2傳送的片材I在經過輥子2上方時成像並且從拍攝圖像中完成尺寸測量。在圖5A中排列著四組圖像拍攝光學系統和照明光學系統，這四組圖像拍攝光學系統和照明光學系統設置在與片材I的移動方向垂直的方向上。。通常，通過在有關部分(例如，金屬薄片邊緣或塗覆部分邊緣)定位照相機31並拍攝圖像來完成塗層寬度的測量，由拍攝圖像的位置確定有關部分的位置。當這完成時，如果不能使用一個照相 機拍攝整個的圖像同時保持所需的解析度，那麼將如圖5所示的多個照相機31保持在能夠拍攝有關部分圖像的位置上，以所需的解析度拍攝有關部分的圖像，並確定其位置。因為照相機之間的距離是固定的，所以能夠從各個位置知道塗覆寬度。在這種情況下，不管是否存在一個或多個照相機，都必須進行數值標定，使得當照相機被定位時，能夠知道成像位置所對應的毫米數。最常見的數值標定方法時將標尺(直尺)40放置在如圖5A和圖5B所示的與片材I等同的位置，並拍攝其圖像以完成數值標定。在裝置不允許標尺40定位在等同位置的情況下，通過寬度測量裝置測量片材1，並且通過不同的測量方法以及相關方法、使用具有更高精度的寬度測量儀測量所獲得的測量值及其樣本，所獲得的測量值作為寬度補償和測定的基礎。儘管在一個照相機拍攝整個範圍的情況下不存在由照相機姿勢或圖像拍攝範圍帶來的影響，但如果使用多個照相機31，那麼各個照相機的相對位置就變得很重要，即使照相機31保持固定，也不能保證鬆動的螺釘或意外接觸不會擾亂該固定位置。為此，有必要進行定期檢查。鑑於這種情況，考慮通過將標尺放在輥子2上完成標定的情況。因為不允許對輥子2造成損壞，所以使金屬標尺40抵靠在輥子2上是個非常精細的過程。此外，因為標尺40相對較長，實際的工作是在操作照相機31來拍攝圖像時由兩個人中的一個人託住標尺40,這使得該項工作相當麻煩。然而，當將寬度測量裝置安裝在生產線上的狹小空間中時，這變成了更加困難的工作。即使完成了這樣的工作，標尺40與輥子2的表面之間相距標尺厚度的數量(I至2mm),該數量被光學放大，從而導致測量誤差。由於上述情況，雖然在照相機安裝時完成了數值標定，但經常性的定期檢查還沒有結束。雖然這在始終生產相同產品(片材2不會改變)的生產線上不是問題，但在經常改變產品的生產線上，照相機的移動、數值的標定等變得很麻煩。此外，即使對於同一產品，如果很長一段時間沒有進行標定，也很難將該生產定性為具有可追溯性。如果照相機的位置或鏡頭的位置恰好只發生了一點改變，那麼這能夠導致產品與規格不符。因此，在通過將標尺放置在輥子上進行標定的情況下，本發明提供了一種不僅不會損壞輥子而且還能簡化標定工作的塗層尺寸測量儀。

發明內容
塗層尺寸測量儀可包括:照相機，其被定位在與片材相距指定距離的位置以拍攝片材的塗層尺寸的圖像；輥子，其被構造成傳送片材；標尺，其沿輥子的長度方向設置以進行塗層尺寸的數值標定；標尺託舉單元，其被構造成將標尺託舉在輥子的上方，標尺託舉單元設置成使標尺能夠自由插入和移出。在照相機拍攝片材的圖像時，標尺可設置在圖像拍攝範圍之外的位置，並且僅在照相機拍攝標尺的圖像時，標尺設置在輥子上。

標尺可設置在輥子的外周上並且沿輥子軸線與輥子接觸。當將標尺與輥子接觸時，通過託舉標尺的標尺託舉單元的旋轉或結合旋轉和平移運動的複合限制運動，來確立輥子的接觸位置和縮回位置。在生產片材時，標尺可從輥子處縮回。在進行標定時，標尺可移動到輥子上。標尺託舉單元可包括配重。照相機可設置成照相機的圖像拍攝方向相對於輥子的旋轉方向處於任意位置。標尺可構造成由重力或標尺託舉單元中扭力彈簧形成的扭矩使標尺相對於與所述照相機的位置對應的標尺接觸方向移動到輥子上。可通過使用包括旋轉螺線管、旋轉氣缸、氣壓彈簧、馬達和線性運動氣缸中至少一者的致動器，以可編程的方式遠程地或自動地擺動標尺託舉單元。標尺可相對於輥子軸線彎曲並在標尺的中心處被抬高，標尺在其中心處與輥子接觸，並且標尺通過由旋轉扭矩引起的變形而與輥子以無間隙的方式整體接觸。包括諸如彈簧、柱塞、海綿、橡膠板或墊片等元件之一或組合的隔離物可設置在標尺託舉單元的標尺支架和標尺之間來抬高標尺的中心部分。包括諸如樹脂片或橡膠等元件的保護帶可附接在標尺表面上，從而避免標尺和輥子之間的直接接觸。標尺託舉單元可包括減震機構,該減震機構包括諸如旋轉彈簧或減震器、減震彈簧、氣壓彈簧或摩擦阻力發生器(扭矩鉸鏈)等元件。可沿標尺託舉單元中包括的標尺支架的長度方向設置反射板。照明部件直接發出的光和反射板反射的光可從兩側照射輥子。標尺託舉單元中包括的標尺支架可由反射構件形成。照明部件直接發出的光和反射構件反射的光可從兩側照射輥子。在照相機拍攝標尺圖像時，可完成對標尺的厚度的放大補償。


結合附圖，從下面對一些優選實施例的描述中將使本發明的上述特徵和優點變得更加清楚，其中:圖1A是根據本發明第一優選實施例的塗層尺寸測量儀的主要部件的斜視圖；圖1B是圖1A的Z向視圖，其示出了在根據本發明第一優選實施例的塗層尺寸測量儀中對片材上的塗覆部分的圖像拍攝；圖1C是圖1A的Z向視圖，其示出了在根據本發明第一優選實施例的塗層尺寸測量儀中通過接觸具有標尺(直尺)的輥子來完成標定的情形；圖2是示出了在根據本發明第一優選實施例的塗層尺寸測量儀中的標尺支架和輥子的形式的視圖；圖3A至圖3D是示出了在標尺支架和標尺之間插入隔離物以調整標尺高度時的其他實施例的簡圖；圖4是示出了根據相關技術的塗層圖案測量儀的示例的概念圖；圖5A是示出了塗層圖案測量儀的另一示例的主要部件的斜視圖，其中，根據相關技術在傳送輥上方完成成像；以及圖5B是沿圖5A中的線A-A的截面圖。
具體實施例方式參考示出的優選實施例，現在將在此描述本發明。本領域的技術人員將認識到使用本發明的教導能夠完成許多可選擇的優選實施例，並且本發明不限於本文出於說明目的而示出的優選實施例。下面將結合附圖詳細描述本發明的第一優選實施例。圖1A是根據本發明第一優選實施例的塗層尺寸測量儀的主要部件的斜視圖。圖1B是圖1A的Z向視圖，其示出了在根據本發明第一優選實施例的塗層尺寸測量儀中對片材I上的塗覆部分的圖像拍攝。圖1C是圖1A的Z向視圖，其示出了在根據本發明第一優選實施例的塗層尺寸測量儀中通過接觸具有標尺(直尺)54的輥子2來完成標定的情形。在圖1A至圖1C中，輥子2通過傳送裝置(未示出)旋轉，輥子2的旋轉使片材I沿輥子3外周在箭頭B方向上傳送。片材I是將要測量的對象。標尺託舉單元50包括標尺支架51、板狀託架52、配重53和薄片標尺(直尺)54。標尺支架51具有矩形截面，標尺支架51在軸向方向上的長度長於輥子2的長度並且支撐標尺54。板狀託架52被固定在標尺支架51的兩端。配重53具有規定的重量並且被固定在託架52的端部附近。薄片標尺54被固定在標尺支架51的一個表面上。標尺54是已經被公共計量組織標定的標尺，並且被固定成其刻度部分以屋簷狀的方式從標尺支架51向外延伸。旋轉軸55的各端都被固定在託架52上，託架52被固定在標尺支架51的兩端上。在旋轉軸55的另一末端處設置有扭力彈簧56和限制旋轉軸55旋轉的旋轉阻尼器57。反射板59被固定在矩形標尺支架51的各個相對表面上，從而它們被固定在相對於標尺54垂直的表面上,其中，標尺54以屋簷狀的方式從標尺支架51向外延伸。如圖1B和圖1C所示，至少一個照相機31設置在輥子2的上方。杆狀照明器58設置在影子不會落在輥子2上面的片材I和標尺54的刻度部分上的位置處。此外，雖然在 附圖示例中扭力彈簧56和旋轉阻尼器57設置在標尺託舉單元50的旋轉軸55上，但也可使用包括諸如減震器、減震彈簧、氣壓彈簧或摩擦阻力發生器(扭矩鉸鏈)等元件的減震機構。此外,雖然未在附圖中示出，但標尺託舉單元50的旋轉軸55也能夠通過包括諸如旋轉螺線管、旋轉氣缸、氣壓彈簧、馬達或線性運動氣缸等元件的致動器來旋轉，並且能夠以可編程的方式遠程地或自動地擺動。在上述構造中，圖1B示出了在測量塗覆部分時標尺託舉單元50的位置，這是標尺54回縮的情形。在此情形中，照相機31拍攝片材I的表面，以及成像處理裝置(未示出)測量正在被測量片材I上的塗覆位置的尺寸。當完成上述過程後，來自杆狀照明器58的光照射在將被拍攝的輥子2表面上，其中光直接地並作為被反射板59反射的光照射，因而不會
產生影子。圖1C示出了標尺託舉單元50在箭頭C方向上擺動180°的情形，其中，使標尺54的刻度放置在輥子2的上方(這是標定位置)。當將標尺託舉單元50擺動以使標尺54與輥子2接觸時，配重53的扭矩和內部扭力彈簧56使得標尺54接觸到輥子2而不會傳遞衝擊。此外，如果標尺54的後側(與輥子2接觸的一側)具有軟樹脂，諸如Teflon (註冊商標)膠帶或施加在上面的類似物質，那麼能夠在與輥子2接觸時避免衝擊。在該情形中，照相機31拍攝標尺54的刻度部分，並且由成像處理裝置(未示出)完成尺寸測量。當完成上述過程後，來自杆狀照明器58的光照射在將被拍攝的刻度表面上，其中光直接地並作為被反射板反射的光照射，因而不會產生影子。在完成標定開始拍攝刻度的圖像的過程中，與拍攝片材I相比，因為距照相機31的距離縮短了標尺54的厚度量，所以在拍攝圖像時完成了放大的補償。上述構造實現了能夠簡化標定(只需旋轉標尺託舉單元50)而不會讓標尺對輥子2造成損壞的塗層尺寸測量儀。雖然在使用多個照相機拍攝圖像時照相機的相對位置很重要，但即使照相機保持固定，也不能保證鬆動的螺釘或意外接觸不會擾亂該固定位置。為此，有必要進行定期檢查。然而，因為只需旋轉標尺託舉單元50就足夠了，所以可以很容易完成標定。圖2是示出了標尺支架51和輥子2之間的構成關係的放大圖，所示的情形是片材I與輥子2的下側接觸。圖2所示的是旋轉了 180° (其中包括片材1、輥子2、標尺支架51、照相機31、照明器58和標尺託舉單元50)的情況。在這種情況中，標尺支架51本身的重量會引起標尺54的下垂，使得在其中心部分出現間隙Wl。標尺54通過標尺54兩側的推力Fl推動輥子2。從而，標尺54和輥子2在其兩側處(在圓Tl處示出)彼此接觸。圖3A至圖3D是示出了防止如上所述在中心部分下垂的措施的視圖。圖3A是示出了標尺54自身事先變形以抬高中心部分的實施例的視圖。標尺54通過標尺54兩側的推力Fl推動輥子2。從而，標尺54和輥子2在其中心部分(在圓T2處示出)彼此接觸。標尺54沿輥子2變形並且與輥子2緊密接觸。從而，在其兩側的間隙W2消失了。圖3B是示出了 使用彈簧、柱塞60等擠壓標尺54中心部分的實施例的視圖。圖3C是示出了在標尺支架51和標尺54之間的中心部分插入海綿、橡膠板61等的實施例的視圖。
圖3D是示出了插入墊片62以提高標尺54的中心部分和插入墊片63以使標尺54的兩端略低於其中心部分的實施例的視圖。雖然圖2和圖3A至圖3D示出了旋轉180°到輥子下方的情況，但同樣的情況也適用於任何旋轉角度。如果事先完成了變形來抬高標尺的中心部分，那麼因為標尺是沿輥子接觸的，所以不會出現間隙。可具有多個照相機，並且在片材上所形成的不限於塗層，而是還可以列印在片材上。此外，雖然本實施例構造成在標尺與輥子接觸時使託舉標尺的標尺託舉單元旋轉，但也可使用旋轉與平移運動結合的複合運動來確立輥子接觸位置和縮回位置，並且在生產完成時標尺從輥子處縮回。此外，雖然圖1示出了杆狀照明器，但也可使用如圖5的常規示例所示的面狀照明器或點狀照明器。

在本發明的優選實施例中，將標尺託舉在傳送片材的輥子上方的標尺託舉單元設置和定位成使其能夠自由插入和移出，其中，在拍攝標尺圖像時，標尺設置在圖像拍攝範圍之外的位置，以及其中，當進行標定工作時，標尺設置在輥子的外周上並且沿輥子軸線與輥子接觸。在本發明優選實施例中，當標尺與棍子接觸時,通過標尺託舉單元的旋轉或結合旋轉和平移運動的複合限制運動來託舉標尺，確立輥子的接觸位置和縮回位置，並且在生產期間標尺從輥子處縮回，而在標定期間標尺移動到輥子上。在本發明優選實施例中，標尺託舉單元具有配重，其中，由重力或內部彈簧形成的扭矩使標尺相對於與所述照相機的姿勢對應的標尺接觸方向移動到輥子上，以及其中，通過包括諸如旋轉螺線管、旋轉氣缸、氣壓彈簧、馬達或線性運動氣缸等元件的致動器實現遠程或自動可編程的擺動，能夠自動使標尺緩慢移動到輥子上。在本發明優選實施例中，其中，包括諸如彈簧、柱塞、海綿、橡膠板或墊片等元件之一或組合的隔離物設置在標尺託舉單元的標尺支架和標尺之間來抬高標尺的中心部分，從而導致標尺相對於輥子軸線的彎曲，標尺與輥子的中心接觸，並且標尺通過旋轉扭矩引起的變形而與輥子以無間隙的方式整體接觸，從而能夠使成像清晰並且沒有誤差。在本發明優選實施例中，在標尺的表面上附接有包括諸如樹脂片或橡膠等元件的保護帶，並且在標尺託舉單元中設置有包括諸如旋轉彈簧或減震器、減震彈簧、氣壓彈簧或摩擦阻力發生器(扭矩鉸鏈)等元件的減震機構，從而實現軟接觸，使得在標尺和輥子之間不存在交互損傷。在本發明優選實施例中，沿標尺託舉單元的標尺支架的長度方向設置反射板，其中，標尺支架本身由照明部件形成，以便消除輥子上的影子，從而能夠清晰成像。在本發明優選實施例中，在照相機拍攝標尺圖像時，完成對標尺厚度的放大補償，從而能夠消除在對片材位置和標尺位置成像時的誤差。在本文中使用的以下方向術語「向前、向後、上面、向下、右、左、豎直、水平、下面、橫向、行和列」以及任何其他類似的方向術語指的是配備有本發明的裝置的方向。因此，用於描述本發明的這些術語應當相對於配備有本發明的裝置來解釋。
術語「構造」用來描述設備的組件、部件或零件，這些組件、部件或零件包括被構建和/或編程來實施所需功能的硬體和/或軟體。此外，在權利要求中表示成「裝置加功能」的術語應包括能夠用來實施本發明的該部分功能的任何結構。雖然已經在上文描述並且示出了本發明的優選實施例，但應理解的是，這些是本發明的示例並且不被看作是限制性的。在不脫離本發明保護範圍的條件下，可以做出添加、刪減、替換和其他修改。因此，本發明不被看作是由以上描述限制，而僅由權利要求的範圍限制。·
權利要求
1.一種塗層尺寸測量儀，包括: 照相機，其被定位在與片材相距指定距離的位置以拍攝所述片材的塗層尺寸的圖像； 輥子，其被構造成傳送所述片材； 標尺，其沿所述輥子的長度方向設置以進行所述塗層尺寸的數值標定； 標尺託舉單元，其被構造成將所述標尺託舉在所述輥子的上方，所述標尺託舉單元設置成使所述標尺能夠自由插入和移出。
2.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中， 在所述照相機拍攝所述片材的圖像時，所述標尺設置在圖像拍攝範圍之外的位置，並且僅在所述照相機拍攝所述標尺的圖像時，所述標尺設置在所述輥子上。
3.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中， 所述標尺設置在所述輥子的外周上並且沿輥子軸線與所述輥子接觸。
4.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中， 當將所述標尺與所述棍子接觸時，通過託舉所述標尺的所述標尺託舉單元的旋轉或結合旋轉和平移運動的複合限制運動，來確立所述輥子的接觸位置和縮回位置， 在生產所述片材時，所述標尺從所述輥子處縮回，並且 在進行標定時，所述標尺移動到所述輥子上。
5.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中， 所述標尺託舉單元包括配重， 所述照相機設置成所述照相機的圖像拍攝方向相對於所述輥子的旋轉方向處於任意位置，以及 所述標尺構造成由重力 或所述標尺託舉單元中扭力彈簧形成的扭矩使所述標尺相對於與所述照相機的位置對應的標尺接觸方向移動到所述輥子上。
6.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中， 通過使用包括旋轉螺線管、旋轉氣缸、氣壓彈簧、馬達和線性運動氣缸中至少一者的致動器，以可編程的方式遠程地或自動地擺動所述標尺託舉單元。
7.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中， 所述標尺相對於所述輥子軸線彎曲並在所述標尺的中心處被抬高，所述標尺在其中心處與所述輥子接觸，並且所述標尺通過由旋轉扭矩引起的變形而與所述輥子以無間隙的方式整體接觸。
8.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中， 包括諸如彈簧、柱塞、海綿、橡膠板或墊片等元件之一或組合的隔離物設置在所述標尺託舉單元的標尺支架和所述標尺之間來抬高所述標尺的中心部分。
9.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中， 包括諸如樹脂片或橡膠等元件的保護帶附接在所述標尺表面上，從而避免所述標尺和所述輥子之間的直接接觸。
10.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中， 所述標尺託舉單元包括減震機構，所述減震機構包括諸如旋轉彈簧或減震器、減震彈簧、氣壓彈簧或摩擦阻力發生器(扭矩鉸鏈)等元件。
11.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中，沿所述標尺託舉單元中包括的標尺支架的長度方向設置反射板，並且照明部件直接發出的光和反射板反射的光從兩側照射所述輥子。
12.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中，由反射構件形成所述標尺託舉單元中包括的標尺支架，以及照明部件直接發出的光和所述反射構件反射的光從兩側照射所述輥子。
13.根據權利要求1所述的塗層尺寸測量儀，其中，在所述照相 機拍攝所述標尺圖像時，完成對所述標尺的厚度的放大補償。
全文摘要
塗層尺寸測量儀可包括照相機，其被定位在與片材相距指定距離的位置以拍攝片材的塗層尺寸的圖像；輥子，其被構造成傳送片材；標尺，其沿輥子的長度方向設置以進行塗層尺寸的數值標定；標尺託舉單元，其被構造成將標尺託舉在輥子的上方，標尺託舉單元設置成使標尺能夠自由插入和移出。
文檔編號G01B11/04GK103245297SQ201310034078
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月29日 優先權日2012年2月3日
發明者市澤康史 申請人:橫河電機株式會社