一种测量薄板材料特性的扫描测量仪的制作方法

一种测量薄板材料特性的扫描测量仪的制作方法
【专利摘要】一种测量薄板材料（M）特性的扫描测量仪（10），包括配置有至少一个侧直柱（12，13）和两个横向导向横板（14，15）的机架（11），所述导向横板（14，15）分别导向第一测量头和第二测量头（17、18）以使其面对面测量同一薄板材料（M）的特性，所述第一测量头和第二测量头（17、18）各自均包括至少一个适用于测量所述特性的传感器，所述测量头连同各自的传感器沿扫描路径（T）在导向横板（14，15）上移动，所述侧直柱（12，13）具有限定了至少一个凹口（21，22）的形状，所述凹口适用于当所述测量头位于固定在所述侧直柱（12，13）上的导向横板(14,15)的端部时，至少部分容纳测量头(17,18)。
【专利说明】一种测量薄板材料特性的扫描测量仪

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种测量薄板材料特性的扫描测量仪，所述扫描测量仪包括机 架，所述机架配置有至少一个侧直柱和两个横向的导向横板，所述两个导向横板相互基本 上平行并具有各自固定在所述侧直柱上的端部，该导向横板被设置为导向第一测量头和第 二测量头中各自的测量头面对面测量同一薄板材料的特性，所述第一测量头和第二测量头 均包括至少一个适用于测量所述特性的传感器，每一测量头连同各自的传感器沿扫描路径 在导向横板上移动。

【背景技术】
[0002] 本实用新型特别涉及一种用来测量薄板材料特性的扫描测量仪，该扫描测量仪适 用于安装在生产大体上为平面的薄板材料的连续或非连续的步进生产线上，用于在生产过 程中，测量材料的物理或理化特性，如材料的厚度、单位面积的重量、密度等。该扫描测量设 备适用于测量宽度从几毫米到大于十米的片状材料。
[0003] 这样的一种扫描测量仪整体上包括一个或多个在其上横向移动的测量头，以在材 料上前后移动，进而测顶定薄板材料在其整个宽度或其中一部分宽度范围上的特性。由于 材料是以一定的速度前进的，因此测量头的测量路径是一系列的通过薄板材料的斜线，并 在材料平面上形成一个Z字形。
[0004] 为了得到可靠的测量结果，在测量头在跨过材料的宽边移动时，保持扫描测量仪 的结构不变是非常重要的，即确保测量头相对机架的良好对齐。
[0005] 当两测量头分别置于薄板材料的两侧，如通过穿透材料测量其特性时，需要两测 量头同步移动，即当两者移动时，他们的相对位置要保持严格同步。特别地，两测量头之间 的距离或"间隙"要保护恒定。优选地，测量头在与材料所在平面基本垂直的平面上移动。 特别地，当生产线生产具有水平平面的材料时，测量头必须在一个垂直平面上移动。
[0006] 为了满足这一条件，在任何情况下，都必须要对齐两测量头，这样的一种扫描测量 仪设有用于支撑测量头的机架，同进也可以保证两测量头互相对齐和/或与机架对齐。通 常，可通过设计一个刚性和稳固的的机架实现此对齐，该机架具有沿扫描路径结构尽可能 保持恒定的结构。众所周知，为了达到这个目的，可以提供一种带有横板的机架，其中所述 横板相对较厚且可根据需要进行加工，以补偿横板通常随着其距离增长而增加的直线度误 差。也可以利用调整测量头在横板上位置的方法较正两测量头的对齐。这些解决方案需要 机架具有很大的体积，特别地，需要侧直柱具有很大的体积。况且，扫描测量仪的侧直柱通 常需要容下对齐测量头的工具，例如，用来控制、驱动以及/或者同步测量头的设备，因此 需要侧直柱具有很大的体积。
[0007] 图1和图2所示为现有扫描测量仪或"0形扫描仪" 1的示例，其包括限定了开口 3的机架2,通过该开口，薄板材料Μ可朝前进方向D移动，所述扫描仪还包括沿薄板材料Μ 的宽边移动的测量头4、5。该测量头4、5在两侧直柱6、7之间沿路径Τ在两横板8、9上移 动，其中路径Τ在侧直柱6、7旁的端部处结束。具体地，例如专利文件ΕΡ1039262公开了这 样一种扫描测量仪，用于测量薄板材料的厚度和隆起。
[0008] 出于安全理由，并根据适用的规定，必须在每个侧直柱6、7和测量头4、5各自的端 侧位置P1，P2之间留出一个空隙，如图2中的E所示，以防止扫描测量仪用户在测量头4、5 和两侧直柱6、7之间夹伤或挤伤。
[0009] 在侧直柱和材料之间保留一定的无材料中间区域也是可取的，即当测量头位于可 移动范围的端侧位置之一时，两测量头间不再保有处理中的材料，从而可以执行多种操作， 如执行与测量相关的操作，如校准测量头、或安装非材料本身的基准物的固定器。另外，如 果材料破损，需要将旁边的测量头移入无材料中间区域，以防止其损坏。
[0010] 这种扫描测量仪的缺点是在扫描方向上其整体尺寸较大。参考图2,扫描测量仪 的整体宽度，用S表示，是以下各项的和：待测平面材料的宽度L ;各直柱的宽度N和Ν'，由 于直柱包括对齐测量头的工具，如驱动可移动测量头的马达和控制和/或同步测量头的装 置，因此其宽度是多变的；每个测量头的宽度F，S卩，S=N+E+2F+L+E'+N' ；还包括适于容纳偏 离材料Μ的测量头的中间区域，再加上上述不同宽度以及用于防止夹伤风险的E和E'的空 间。
[0011] 专利文件US4631834和US6628322均公开了一种用于测定三维坐标的测量仪，专 利文件US5285579公开了一种三维标绘机，而专利文件US6441905则公开了一种用于测量 材料特性的扫描测量仪。
[0012] 基于上述所有原因，传统扫描测量仪的具有较大的侧直柱而且整体宽度较宽。 实用新型内容
[0013] 本实用新型的目的是提出一种扫描测量仪，所述测量仪具有其结构能够满足既可 以显著减少扫描测量仪的整体尺寸的同时又能保留无材料中间区域，以使测量头停留在扫 描测量仪的边缘的机架。
[0014] 为此目的，本发明提供了一种用于测量薄板材料特征的扫描测量仪，所述扫描测 量仪包括一机架，此机架配置有至少一个侧直柱和两个基本上互相平行的横向导向横板， 并分别具有固定在所述侧直柱上的端部，所述导向横板被设置为将设置的第一和第二测量 头中各自的测量头导向为面对面测量同一薄板材料的特性，所述第一和第二测量头分别包 括至少一个适用于测量所述特性的传感器，每一测量头连同各自的传感器被设置为沿扫描 路径在导向横板上移动，所述扫描测量仪的特征在于所述侧直柱具有定义至少一个凹口的 形状，所述凹口的位置使得测量头和传感器的扫描路径在凹口处穿过侧直柱，当所述测量 头位于固定在侧直柱上的导向横板的端部时，所述凹口适用于至少部分容纳测量头和传 感器，
[0015] 基于这种配置，所述扫描测量仪的整体宽度减小到不超过待测平面材料的宽度加 上测量头的宽度的和，进而获得了比现有技术中的扫描测量系统更加紧凑的扫描测量仪。 当测量头位于侧直柱的凹口处时，它们位于无材料的中间区域，因此，有益的是，在此处可 以执行各种无材料测量操作，如校准或采样。可选地，当测量头位于侧直柱的凹口处时，可 以允许材料延伸至部分位于测量头下方，以此进一步减小扫描测量仪的宽度。无论是何种 情况，本本发明都能有效地减少用户在侧直柱和测量头间被夹伤或挤伤的风险。
[0016] 有益地，本发明的扫描测量仪具有以下特征：
[0017] 凹口为朝扫描路径的贯通凹口；
[0018] 测量头传感器属传感器-发射器类型，其中测量头中的一个含有传感器，另一个 含有发射器；
[0019] 机架包括两个位于横向导向横板端部两侧的侧直柱；
[0020] 侧直柱相对于与所述扫描路径基本垂直的对称平面基本平行布置；
[0021] 在与所述扫描路径基本垂直的平面上，侧直柱具有其中间部分形成凹口的C状 体；
[0022] 该C状体端部各自的内表面具有斜面部分，相互形成V字形；
[0023] 每个导向横板均具有与侧直柱C状体的斜面部分对齐的倾斜面；
[0024] 每个导向横板由至少一个具有构成支撑导轨的凹处的折边的金属板制成，所述导 轨沿扫描路径导向测量头以确保导向横板的直线度；
[0025] 凹口被配置为，在与扫描路径基本垂直的平面上，测量头位于凹口内；并且
[0026] 侧直柱具有的截断形状定义了从每一导向横板的相对端和扫描路径T处向外延 伸的倾斜表面。
[0027] 本发明还提出了一种用于生产薄板材料的生产线，所述生产线包括用于支持薄板 材料的装置以及根据本发明的至少一个扫描测量仪。

【专利附图】

【附图说明】
[0028] 下文结合附图给出的描述使根据本发明的扫描测量仪以及生产线的优势和特征 变得更为清晰，下述附图仅通过非限制性的实例显示了本发明的具体实施例，其中：
[0029] 图1和图2分别为现有技术中扫描测量仪的立体示意图；
[0030] 图3和图4分别为本发明的扫描测量仪的立体示意图和侧视图；
[0031] 图5为在图3轴V-V上截面的示意图，显示了图3扫描测量仪横板的截面；
[0032] 图6为图3所示扫描测量仪在图3平面P上的纵向截面的示意图；
[0033] 图7为本发明的另一扫描测量仪的立体图；以及
[0034] 图8为图7所示扫描测量仪在图7平面P上的纵向截面的示意图。

【具体实施方式】
[0035] 图3所示为本发明的扫描测量仪10,用于测量薄板材料Μ的物理特性或理化特性。
[0036] 该扫描测量仪10包括机架1，在此实施例中，机架1限定了通过两个基本水平平 行的导向横板14、15相互连接的两个垂直侧直柱12、13,所述横板分别为上横板14和下横 板15,侧直柱与横板共同限定了横向开口 16,薄板材料Μ朝前进方向D穿过该开口 16。
[0037] 有益地，扫描测量仪10可作为薄板材料Μ生产流水线(未示出）的一部分，该流水 线包括用于支撑并驱动Ρ平面内的薄板材料Μ的支撑和驱动装置(未示出），该薄板材料在 本例中为水平放置的，并以一定的速度朝向前进方向D前进。可以理解，扫描测量仪10的 机架11相对Ρ平面是基本对称的。
[0038] 从图3中可以看出，导向横板14、15分别支撑各自的测量头17,18,即上测量头17 和下测量头18,两测量头在它们之间限定了一个通道区域，材料Μ可通过该通道区域在Ρ平 面内穿过，同时，两测量头还被设置为在该区域内测量材料Μ的特性。测量头17、18在两侧 直柱17、18间沿横向扫描路径T移动，横跨薄板材料Μ的宽度。更确切地说，测量头17、18 由各自的导向滑动架19、20承载，其中导向滑动架则在各自的导向横板14、15上被驱动和 导向，下文将会对此进一步详细描述。从图3所示的示例中，可以很容易地理解，材料的前 进方向，即箭头D指向，使测量头17、18，相对侧直柱12、13，面向材料Μ从机架11移出的出 □。
[0039] 优选地，每个测量头17、18各包括一个或多个非接触式传感器，即适用于测量材 料特性的同时又不需要与测量头接触的传感器。自然地，也可以在测量头17、18上提供其 它类型的传感器。如，测量头17、18可包括一个或多个传感器-发射器对。该传感器-发 射器由辐射源和用于检测辐射的检测仪构成，用以测量材料的厚度、单位面积重量、密度以 及其他特征，其中所述辐射源包括X射线、红外及其他放射物。更特别地，采用通过透射材 料Μ实现测量的传感器-发射器对也是可能的，在这种情况下，测量头17包括发射器，而另 一测量头18则包括传感器，或者采用通过材料的反射实现测量的传感器-发射器对，在这 种情况下，每个测量头17、18均包括一传感器-发射器对。优选地，两测量头17、18在材料 Μ的两边以同步的方式面对面进行移动，以确保测量结果的可靠性。
[0040] 如图3所示，每一个侧直柱12、13均具有限定了各自凹口 21、22的横截面，满足当 测量头17、18位于最外侧位置时，测量头的扫描路径Τ可以在凹口 21、22处穿过侧直柱12、 13。在本例中，凹口 21、22适用于在导向横板14、15的未端容纳整个测量头17、18,其中，导 向横板固定在侧直柱12、13上。
[0041] 有益地，两凹口 21、22沿扫描路径Τ是连通的。这样，测量头17、18就可以获得最 大路径，路径可延伸至侧直柱12、13的内部。优选地，测量头最外侧位置与侧直柱12、13的 外缘12AU3A-致。
[0042] 当测量头17、18位于侧直柱12、13中其中一个的凹口 21、22处时，该测量头位于 无材料的中间区域，作为有益改进，可以执行任何如校准、采样等无材料测量。此外，也消除 了侧直柱12、13与测量头17、18之间被挤伤或压伤的风险。
[0043] 参考图3,本实用新型扫描测量仪10的总宽度S'包括待测的平面材料Μ的宽度L 以及测量头17、18的宽度F，即S' =2F+L。
[0044] 从图3中可以看出，凹口 21、22在各个侧直柱12、13内形成的结构使侧直柱12、13 在基本垂直于扫描路径T的平面上呈C状。优选地，各个侧直柱12、13的C状体分别具有 两个端部23、24,端部内表面分别设置成斜面部分25、26,共同构成一个V字形(从图4中可 以清楚地看出）。作为有益的改进，各导向横板14、15分别具有倾斜面32、33,以与各侧直柱 12、13上C状体斜面部分分别对齐。可以从图4中更清楚地看出，作为有益的改进，各导向 横板14、15的倾斜面32、33使其可容纳各个导向滑动架19、20的至少一部分，而所述导向 滑动架在导向横板14、15上为测量头导向，从而降低扫描测量仪10的整体高度。
[0045] 优选地，测量头17、18的轴相对于图4中由A表示的中平面有所偏移，该中平面为 沿扫描路径T延伸穿过机架11的平面，每一侧直柱12、13的部分27构成了 C状体的"直 柱"，而测量头17、18分别置于中平面A的两边。测量头17、18的这种配置使其可到达位于 侧直柱12、13上最远侧的位置，即在前进方向D上位于C状体"直柱"的前方。
[0046] 图5更准确地示出了独立的导向横板14、15的截面图，由此更加清楚地显示它们 的结构细节。优选地，每一导向横板14、15分别由折叠金属板构成，支撑各自的导向设备， 包括支撑用于导向各自滑动架19、20的导轨28、29。导向横板14、15的折边30、31由金属 板构成，这可确保在折边30、31附近导向横板14、15在其整个长度上的平直度，这个长度 可长达数米。作为有益的改进，导轨28、29固定在导向横板14、15的折边30、31上，而测量 头17、18的滑动架19、20则紧临折边30、31布置，从而获得一个可保持长距离平直的扫描 路径T。导向横板14、15装配至一起，并通过以下方式连接在一起：构成一个平面，以获得 测量头17、18的对齐，在本示例中该平面为垂直的，其中测量头17、18可在平面内移动，在 图5中该平面由中线B表示。
[0047] 为了安装扫描测量仪10上的导向横板14、15,可能需要利用临时的滑动架在垂直 于平面P的方向上以一定的预设距离连接两严格间隔开的导向横板14、15。两测量头17和 18之间沿垂直平面P方向的具体距离或"间隙"可以通过拧紧螺丝进行调整。沿扫描路径 T移动临时滑动架，则可以在扫描测量仪10的整个宽度范围内得到相同的间隙。也可以通 过测量测量头17、18间的距离进而提供对间隙动态偏离的补偿，如，利用感应传感器进行 测量。
[0048] 另外，图6示出了扫描测量仪10在与材料Μ大致平行的中平面上的纵剖面，从中 可以更加清晰看到侧直柱12、13的矩形断面结构。在示例中，其中一个侧直柱12包含全部 或至少部分扫描测量仪10运行所必需的电气元件，尤其是对齐测量头所需的控制、驱动以 及/或者同步测量头17、18的工具，而另一个直柱13仅作为一个夹持板。侧直柱12、13的 这种非对称结构使得在扫描测量仪10内在与仅作为夹持板的侧直柱13相同的一侧上对薄 板材料Μ的处理更为容易。
[0049] 作为一种变体，图7和图8示出了与扫描测量仪10相类似但是具有侧直柱112、 113的扫描测量仪100,其中侧直柱112、113相对于与材料Μ所在平面Ρ垂直的对称面G对 称使得扫描测量仪100关于对称面G也大致对称。在图7和图8所示的变换形式中，与图 3所示的扫描测量仪中相同的数字代表相同的元件。清晰起见，图7中并未示出测量头17、 18。
[0050] 侧直柱112、113的对称结构为此变体的主要优势，因为它可以使扫描测量仪100 在生产流水线中不受放置方位的限制。例如，使位于侧直柱112U13的凹口 21、22可以面 向材料Μ移出扫描测量仪100的方向（如图7所示)，或者相反地，面向材料进入的方向。作 为有益的改进，该扫描测量仪100与扫描测量仪10的整体尺寸大致相同。
[0051] 图8所示为扫描测量仪100在与材料Μ大致平行的中平面上的纵剖图，从中可更 加清晰地看到对称的侧直柱112和113的结构。在此示例中，每一侧直柱112、113均具有 形成倾斜表面1〇1、1〇2的截断结构，所述表面首先从由侧直柱112U13固定的导向横板14、 15的未端朝向由机架11所限定的开口 16处延伸，然后从扫描路径Τ向背离测量头17、18 的方向延伸。作为有益的改进，与图3中扫描测量仪10的侧直柱12相比，侧直柱112U13 获得了用于接收内部元件(尤其是操作扫描测量仪1〇〇必需的电气元件）的可用空间，当测 量头17、18到达冲程端部时，此空间可从测量头后方空间34的一部分中重新获得。然而， 优选地，在侧直柱112U13与材料Μ之间保留一个安全边缘，以防止材料Μ的边缘与侧直柱 112U13之间发生摩擦。
[0052] 作为有益的改进，侧直柱112、113的截断结构通过降低过范围的风险从而增加扫 描测量仪100的安全性，测量头17、18将每个位于测量头17、18与侧直柱112U13之间的 物体或人的肢体沿倾斜表面101、102向外推动。
[0053] 自然地，也可以将扫描测量仪(未示出）配置为仅一个直柱带有上文结合图8所描 述的用于容纳如操作扫描测量仪所需电气元件的内部元件的截断结构，而另一个直柱，如 上文结合图6所述，仅为一夹持板。
[0054] 自然地，本发明并不限于上述实施例，在不违背本发明精神的前提下，可以做出各 种修改。
[0055] 图3至图8中，材料的前进方向用箭头D表示，材料也可以朝向相反的方向前进， 那么测量头17、18就会朝向材料Μ进入机架11。
[0056] 自然地，侧直柱可以是不同于图3至图8所示的形状，如方截面、三角形截面或圆 形截面。
[0057] 所述凹口也可以在各侧直柱中心处，以使每个侧直柱形成一个0状体，当测量头 位于最远侧位置时，侧直柱的中心容纳测量头。
[0058] 另外，对于某特定材料生产线的安装，可能需要将上导向横板固定在生产线的框 架上，而下导向横板置于地板或地面上。在这种情况下，可以移除一个侧直柱，并只需要另 一侧直柱在结构上构有上述凹口。
[0059] 最后，更加特别地，图5示出了导向横板的棱形结构，但也可以将其设计为任何其 它形状，并使之适用于将滑架引导至与构成导向横板的金属板折边尽量靠近。
[0060] 另外，本发明的扫描测量仪可以很容易地应用于垂直平面或倾斜平面上生产材料 的生产线中。
【权利要求】
1. 一种测量薄板材料(Μ)特性的扫描测量仪（10 ;100)，所述扫描测量仪包括有机架 (11)，所述机架（11)设有至少一个侧直柱（12,13 ; 112,113)以及两个横向的导向横板（14， 15)，所述两个导向横板（14,15)互相基本平行并具有各自固定在所述侧直柱（12,13 ;112， 113)上的端部，并被设置为将设有的第一和第二测量头（17、18)中各自的测量头导向为 面对面测量同一薄板材料(Μ)的特性，所述第一和第二测量头（17、18)均包括各自的至少 一个适用于测量所述特性的传感器，每一测量头（17、18)连同各自的传感器被设置为沿扫 描路径（Τ)在导向横板（14,15)上移动，所述扫描测量仪的特征在于，所述侧直柱（12,13 ; 112.113) 具有定义有至少一个凹口（21，22)的形状，所述凹口（21，22)的位置使得测量头 (17, 18)和传感器的扫描路径（Τ)在凹口（21，22)处穿过侧直柱（12,13 ;112,113)，当所述 测量头（17, 18)位于固定在侧直柱（12,13 ;112,113)上的导向横板（14, 15)端部时，所述 凹口适用于至少部分容纳测量头（17, 18)和传感器。
2. 根据权利要求1所述的扫描测量仪（10 ;1〇〇)，其特征在于，其中所述凹口（21，22) 为朝向所述扫描路径（Τ)的贯穿凹口。
3. 根据权利要求1或2所述的扫描测量仪（10 ;100)，其特征在于，其中所述测量头 (17,18)的传感器属传感器-发射器类型，其中所述测量头（17、18)中的一个含有传感器， 所述测量头（17,18)中的另一个含有发射器。
4. 根据权利要求1到3中任一项所述的扫描测量仪（10 ;100)，其特征在于，其中所 述机架（11)包括有位于所述横向导向横板（14,15)端部两侧的两个侧直柱（12,13 ; 112， 113)。
5. 根据权利要求4中所述的扫描测量仪（100)，其特征在于，其中所述侧直柱（12,13 ; 112.113) 相对于与所述扫描路径（Τ)基本垂直的对称平面（G)基本平行布置。
6. 根据权利要求1到5中任一项所述的扫描测量仪（10 ;100)，其特征在于，在与所述 扫描路径（Τ)基本垂直的平面上，所述侧直柱（12,13 ;112,113)具有其中间部分形成所述 凹口（21，22)的C状体。
7. 根据权利要求6所述的扫描测量仪（10 ;100)，其特征在于，其中所述C状体具有端 部（23, 24)，所述端部各自的内表面具有斜面部分（25, 26)以彼此构成一 V形。
8. 根据权利要求7所述的扫描测量仪（10 ;100)，其特征在于，其中每一导向横板（14， 15)均具有与侧直柱（12,13 ;112,113)的C状体的斜面部分（25,26)对齐的倾斜面（32， 33)。
9. 根据权利要求1到8中任一项所述的扫描测量仪（10)，其特征在于，每一导向横 板（14,15)由至少一个形成折边的金属板制成，所述折边支撑沿扫描路径（Τ)导向测量头 (17、18)的导轨（28,29)。
10. 根据权利要求1到9中任一项所述的扫描测量仪（10 ;100)，其特征在于，其中所 述凹口（21，22)被配置为，在与所述扫描路径（Τ)基本垂直的平面上，使得所述测量头（17， 18)位于所述凹口（21，22)内。
11. 根据权利要求1到10中任一项所述的扫描测量仪（10 ;1〇〇)，其特征在于，其中所 述侧直柱（12,13 ;112,113)具有一截断结构，以定义从导向横板（14,15)的端部以及扫描 路径（Τ)上向外延伸的倾斜表面（102,102)。
12. -种用于生产薄板材料（Μ)的生产线，所述生产线包括用于支撑所述薄板材料（Μ) 的装置，和至少一个根据权利要求1到11中任一项所述的扫描测量仪（10 ;1〇〇)。
【文档编号】G01B5/008GK203908452SQ201290000759
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2012年12月12日 优先权日:2012年1月24日
【发明者】J-J·弗洛朗特 申请人:思肯德公司