[发明专利]基于红外反射法的金属薄板印涂湿膜厚度在线检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及金属薄板印涂厚度检测领域，具体涉及一种金属薄板印涂湿膜厚度在线检测以及评估。

背景技术

自17世纪初F.W.Herschel发现红外辐射原理以来，红外技术在许多领域内得到了越来越多的应用。有一段时间红外技术在在线测厚的应用中受到了条纹干涉现象的技术瓶颈而没有什么发展，但是如今红外技术很好地解决了这个问题，从而可以对超薄薄膜厚度进行精确测量。运用红外技术进行测量可以不受环境的湿度、缝隙间温度变化和空气压力等因素的影响，以保证测量精度。信号源没有放射性，成本不高，设备维护难度也相对较低，红外技术还可以用于双向拉伸薄膜、流延膜和多层共挤薄膜等生产检测中。因为红外测厚技术应用范围广泛、无放射性使用安全而且成本低，所以其是当今最具发展潜力的薄膜在线检测技术。

国内研究机构对红外厚度测量技术的研究始于上世纪80年代。目前己经将红外测厚技术应用到了广泛的领域，例如纸张厚度、无损厚度检测、圆筒壁厚、涂层厚度、纸币真伪检测等。

目前国内对于湿膜在线测厚的相关专利比较少，华中科技大学发明的一种单镜头激光三角法厚度测量仪。工作时，同轴对准的上下激光器发出两束准直光线，由激光器前端透镜聚焦到被测物表面，被测物表面的漫反射光线经过孔径光阑、平面玻璃后由组合成像透镜汇聚到图像探测器上，再将图像数据传输至图像处理器进行图像处理，进而由两光斑之间的间距计算得出被测物的实际厚度，最后显示测量厚度这是一种激光测量的方法。

同样也是华中科技大学发明的一种基于红外成像的薄膜测厚仪，测量时参考物经反射镜、分光镜和成像透镜成像到CCD光敏面，被测物经反射镜和成像透镜也成像到CCD光敏面，CCD将图像传送至计算机，经图像处理后根据图像的灰度值求得被测物的厚度；如此形成双光路测量系统，避免了光源光强变化的影响；使用散射光透射成像的测量体系，避免了传统红外测厚装置中存在的干涉影响；设置具有多个局部标准厚度的参考物，该装置可以获取参考物各个局部标准厚度，从而能够更加精确地测量薄膜厚度。但是此装置结构比较复杂，设计难度大，且利用的是透射法测量，对于本发明来说由于测量的是金属表面的涂层厚度，光线透不过金属表面，因此不能运用此方法来进行测量。

广东省测试分析研究所的林瑞国、刘青等人研制的IM-C型红外水份/薄膜厚度测试仪其测量原理与本专利极其类似，不同的是IM-C型红外水份/薄膜厚度测试仪光源经过透镜后直接经过滤光片进行滤光，这种方法在高速薄膜生产在线不适用因为调制盘旋转一定的角度时，涂层薄板已经行进一段距离，导致测量光和参考光两束光照射到被测薄膜上的不同区域从而测量结果不准确，而本专利光源经过透镜后先分为两条光路，测量涂层厚度的光路直接向照射到涂层上，待反射后再通过两个滤光片分别进行滤光，然后分别有各自的信号处理单元对光信号进行处理，从而消除了时间差带来的测量误差。

南通大学邱自学教授等人研发的一种金属薄板印刷涂层的湿膜厚度差分测量及均匀性评估方法是一种非在线式的测量方法。传感装置采用的是激光双测头，测量方法是一种差分式的测量方法。该方法解决了整个机械结构因震动等外因而引起的测量误差，测量精度较高。但是激光测头价格昂贵，并且双测头测量方法对测头的安装要求较高，上下激光测头如果测量的不是同一个点就会引起很大的测量误差。

国外的美国NDC公司是世界领先的在线检测及红外技术应用的制造商。其测厚仪能够保持对厚度测量的高精度，即使薄膜在传感器间隙内来回抖动，它是采用不同物质具有不同吸收波长的原理来可测量薄膜的厚度。它的近红外传感器具有测量精度高，不受环境温度影响，测量稳定，响应速度快和分辨率高的特点。但是在国内NDC公司的产品价格非常的昂贵，约是国产仪器的10倍以上。

英国SENCON公司的SC8800型号的在线测量装置能实现在线测量，其工作原理也是利用电机转动产生两个波长的光照射到涂层后再经过反射，对反射回来的型号在进行处理从而得到厚度值。此装置响应速度块工作效率高；测量精准，产品的质量得到保证；同时也是一种非接触式的在线测量方法；安装时比较方便拆卸也容易；可以通过网络远程监控，也内置多种国家的语言使用方便。但是价格昂贵，并且在他的生产在线只是在金属薄板上方的两侧固定安装了传感装置，因此只能测量整个金属薄板固定两条线的在线厚度值，所以其应用有局限性。

目前，就金属薄板表面印涂湿膜厚度的在线检测，并对测量得到的数据进行分析与曲面拟合从而对湿膜厚度进行评估的问题，尚未发现完整的相关资料和研究。

发明内容