[发明专利]一种面向刚性透明材质的激光测厚方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透明平板材料厚度的测量方法，尤其涉及一种在透明平板材料移动过程中进行厚度测量的方法。

背景技术

在透明平板材料生产和深加工过程中，需要准确测量材料的厚度。目前国内的大多数生产厂商仍然采用传统接触式测量器件测量此类材料厚度，这种测量方法采样困难，精度不高，耗费人力物力，并在掌握材料厚度变化情况方面存在严重滞后。光学测量法最大的优点在于其具有非接触性，速度快，可持续进行测量，可应用在一些环境恶劣的测量场所。目前，光学测量法用于厚度在线测量时，通常要在停下生产线或采用辅助结构抓住材料，使得材料停靠在指定位置用进行测量，大大影响了生产效率。

发明内容

针对上述透明平板材料在生产过程中进行测量方面的不足，本发明提供一种面向刚性透明材质的激光测厚方法，该测厚方法无需停止生产进程就可准确测量透明平板材料的厚度，提高了生产效率。

本发明通过一种测量系统基于光学反射、折射原理和CCD成像技术，可对移动过程中的透明平板材料厚度进行连续的非接触式测量，所述测量系统主要包括激光光源、一个CCD传感器、图像采集卡和处理器。

本发明的技术方案为：一种面向刚性透明材质的激光测厚方法，包括以下步骤：

1）在材料输送辊道上方安装测量系统，该系统包括激光光源，CCD传感器，与CCD传感器连接的图像采集卡和信号处理器，调整激光光源的位置使激光束出射角与水平方向成45度角，调整激光光源与输送辊道的垂直距离，调整激光光源与CCD传感器之间的水平和垂直距离，以保证激光束照射到被测材料后能在CCD传感器上产生光斑；

2）当被测材料在输送辊道上移动，经过测量系统时可被CCD传感器检测到，此时，激光测厚系统进行参数初始化，进入测厚状态；

3）激光光源发出激光束照射到被测材料上，经光学传导后在CCD传感器上形成带状光斑，图像采集卡采集到光斑图像，传送给处理器进行图像分析；

4）经处理器分析CCD传感器上的光斑图像，得出光斑的宽度A，根据以下测量厚度计算公式可计算出被测材料厚度：

其中T为被测材料厚度值，K为被测材料折射率；

5）测量完毕后，关闭激光源，等待下一块材料通过，重复(2)-(4)的过程。

对上述方案的进一步改进为：所述激光光源为两个，分开设置，在上述1）中调整两个激光光源的位置在同一水平线上，使两束激光束照射被测材料后能在CCD传感器上产生的两条光斑，且光斑不重叠；在上述4）中处理器分析CCD传感器上的光斑图像，分别得出两条光斑的宽度A’ 和A’’， 根据以下测量厚度计算公式可计算出被测材料厚度：

其中T为被测材料6厚度值，K为被测材料6折射率。

    本发明无需停止生产进程就可准确测量透明平板材料的厚度，而且采用非接触式测量方法，不损伤被测材料，提高了产品的质量和生产效率。

附图说明

   图1为本发明基本原理图；

   图2为本发明被测材料倾斜时的光路分析图；

   图3为本发明被测材料左倾斜时的光路分析图；

   图4本发明的激光测厚方法的系统总图。

具体实施方式

   下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

如图1所示，激光光源1位置固定后，激光束的入射角为定值，材料折射角根据材料成分差异的有所不同，但同种材料的为一定值。设被测材料6的折射率为K，材料厚度为T，材料上、下表面反射、折射的两束平行光线间水平距离为A。为便于计算，将激光入射角调整为。则此时材料厚度T的计算方法如下：

; 

; 

  (1)

其中：

从方程（1）可以看到，材料厚度T与平行光线水平间距A成正比。如果测量到A的值，就可计算出T的值。在测量A时，本发明采用了CCD传感器2。处理器通过分析对CCD传感器2上形成的光斑图像得到A值。 

 上述测量方法是以被测材料6水平放置的情况来计算的，实际操作中往往存在以下问题：第一，在连续生产线上，材料输送平台难以保持绝对水平；第二，材料移动过程不可避免的导致材料震动，偏离水平位置。所以用上述理想方法计算出来的被测材料6厚度与实际值会产生一定偏差，而且这中偏差是随机的，无法通过公式修正，但可通过以下分析进行补偿。