[发明专利]使用方便的金属薄板印涂湿膜厚度在线检测系统

权利要求书

1.一种使用方便的金属薄板印涂湿膜厚度在线检测系统，其特征是：由机械机构以及测控系统两部分构成：

所述的机械机构包括Y向测量进给机构和Z向调整机构；其中Z向调整机构包括红外反射式传感装置(28)与Z向丝杠传动机构，红外反射式传感装置(28)通过连接板(25)固定在型材(29)上，型材(29)再与导轨滑块(24)固定；第一步进电机(23)控制导轨滑块(24)进行上下运动实现Z向测量机构的调整；在中间连接板(20)上两侧安装导轨(22)，型材(29)通过连接块(21)与导轨(22)连接，起到导向的作用；Y向测量进给机构包括中间连接板(20)和Y向同步齿形带传送机构；整个Z向调整机构固定在中间连接板(20)上，长导轨(17)固定在横梁立柱(18)上，横梁立柱(18)与底座(12)固定；中间连接板(20)通过滑块安装在长导轨(17)上；通过Y向同步齿形带传送机构，整个Z向调整机构可以沿Y向间歇运动；Y向测量进给机构上固定红外反射式传感装置，根据红外反射法测厚原理对金属薄板印涂厚度进行非接触式在线测量；在红外反射式传感装置中：光源被分成两条光路，一条光路直接射向次探测器(4)，另一条光路经过待测金属薄板再由凹面汇聚透镜(8)汇聚射向主探测器(9)，主探测器与次探测器前分别设置有不同滤光特性的两种滤光片，主探测器前的两种滤光片与次探测器前的两种滤光片的滤光特性分别相同，形成一种双光路双波长的对比测量方法；

所述测控系统采用运动控制卡(32)和数据采集卡(33)实现控制；运动控制卡(32)通过上位机输出的脉冲实现Y向和Z向的电机行程控制；数据采集卡 (33)采集限位开关(19)的开关量信号，以此来判断红外反射式传感装置(28)的位置，同时采集光电开关(14)的开关量信号，以此来判断经过生产线的金属薄板的位置和数目；光电开关安装在金属薄板印涂生产线运行的方向；限位开关(19) 装在齿形带夹板(31)上，Y向同步齿形带传送机构的带轮通过齿形带夹板(31)与中间连接板(20)连接；

在线检测系统是基于红外反射式传感装置进行测量：测量光经透镜(2)再经过分光棱镜(3)后形成两条光路，这两条光路互相垂直，第一光路不经过金属薄板直接通过次探测器(4)，通过两个不同滤光特性滤光片滤出两种波长的光，再交由第一次信号处理单元(5)、第二次信号处理单元(6)分别进行处理；第二光路通过照射金属薄板(7)，经反射后由凹面汇聚透镜(8)汇聚再射向主探测器(9)，通过主探测器(9)前设置的两个滤光片，再次得到对应的两种光；将这两种光分别导入第一主信号处理单元(10)和第二主信号处理单元(11)进行处理；经过次探测器(4)后的两个波长信号为a’和b’，其中a’为内部光路的测量信号，b’为内部光路的参考信号，同样在主探测器前面设置的滤光片滤出对应的两个波长信号为a和b，其中a为外部光路的测量信号，b为外部光路的参考信号；在一定厚度范围内涂层的厚度T可用下式表示：

，其中为现场标定的曲线的斜率，为现场标定曲线的截距；代入数据以后即可得到金属薄板上某一点的涂层湿膜厚度；

测量完成后即可以得到每一块金属薄板上特定位置单线测点的数据，同时也能评估一组金属薄板印涂厚度变化，然后运用MATLAB软件和神经网络法进行多金属薄板全平面的曲面拟合，从而能够更加直观地观察与分析金属薄板印涂厚度的分布情况，从而对生产仪器进行调整使得产品的合格率得到提升；红外反射式传感装置在X方向进给6次实现对全金属薄板厚度更为全面的在线评估，在生产线运行的方向安装光电开关，用来控制红外反射式传感装置在X向测完一遍时经过金属薄板的个数，所以全平面厚度评估是以一批金属薄板为最小度量单位，对金属薄板表面印涂厚度进行测量与评估。

2.根据权利要求1所述的使用方便的金属薄板印涂湿膜厚度在线检测系统，其特征是：检测步骤：

第一步：打开红外传感器，使红外反射式传感装置复位，复位动作由Y向测量进给机构来完成；第二步进电机(27)转动，带轮通过齿形带夹板(31)与中间连接板(20)连接；在齿形带夹板(31)上装有限位开关(19)，当限位开关(19)检测到中间连接板(20)的位置时，第二步进电机(27)停止转动，复位完成；

第二步：调整红外反射式传感装置与金属薄板之间距离，使得红外反射式传感装置能够读取数据；调整红外反射式传感装置的位置靠Z向调整机构来完成；Z向第一步进电机(23)控制型材(29)上下运动，进而调整红外反射式传感装置(28)的位置；使得红外反射式传感装置(28)更为容易的被调整到其测量的范围之内；

第三步：控制金属薄板印涂生产线运行；生产线运行靠X向运动机构来完成；设置红外反射式传感装置(28)每次Y向进给前测量的金属薄板数为5，当光电开关(14)检测到经过的金属薄板数为5时，控制红外反射式传感装置在Y方向进给100mm，然后红外反射式传感装置(28)继续测量，此时光电开关(14)继续检测经过生产线的金属薄板；当红外反射式传感装置(28)进给6次后，此时测得的所有数据记为一批金属薄板的关键点印涂湿膜厚度；

第四步：数据的处理，具体步骤如下：

（A）对测量的数据进行预处理，即剔除异常值，对数据进行重组；

把5块金属薄板在一条测量线上的测量数据取均值，来表征这5块金属薄板在一条测量线上的平均厚度情况；同理，可得其它测量线上金属薄板印涂湿膜平均厚度情况；

（B）根据处理后的数据进行曲线与曲面的拟合，实现对这一批金属薄板的印涂厚度的评估；

其中曲面拟合的具体步骤是：(1)对六条测量线的平均湿膜厚度值运用MATLAB软件进行神经网络曲线拟合；(2)将曲线拟合得到的数据运用MATLAB软件进行神经网络曲面拟合；(3)根据两次拟合后的数据绘制三维图形，直观地显示这一批金属薄板的关键点印涂湿膜厚度。