专利名称：涂层尺寸测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量涂布到片状基材上的涂层的尺寸的涂层尺寸测量仪。具体地，本发明涉及一种进行便于标定的涂层尺寸测量的涂层尺寸测量仪。本申请要求2012年2月3日提交的日本专利申请N0.2012-021574的优先权，该申请的内容通过引用方式并入本文。
背景技术：
在本申请下文中引用或标识的所有专利、专利申请、专利出版物和科学文章等在此通过引用的方式将其全部内容并入本文，以更全面地描述本发明所属领域的技术状态。在例如电容器电极或电池电极的制造工艺过程中，用于实现特定电特性的材料(涂层材料)被涂抹(涂布)在基材薄片(下文称为片材)上。在这种情况下，虽然存在涂层材料被涂在片材的整个表面上的情况，但在涂层材料具有很闻的成本或涂层材料不能涂在片材的边缘上的情况下，涂层只涂布在片材的特定部分上。这样的涂层被称为诸如局部涂层、块涂层和图案涂层等术语。有必要测量被涂覆部分的尺寸(宽度和长度)，并且当涂布片材两面时，有必要测量其前面和后面的尺寸(宽度和长度)。图4是示出了根据相关技术的涂层图案测量仪示例的概念图。图4示出了通过使用照相机测量涂层图案的情况。在图4中，片材I由传送辊(未示出)支撑，并且以恒定速度沿涂装线传送。在图4的示例中，片材I朝左边方向L移动。片材I具有片材宽度W。将安装有镜头30的多个照相机31 (图4中示出两个)安装在涂装线上方，并测量片材I上的涂层尺寸。片材I朝既定方向(图4中的左边方向L)移动。因此，当测量片材I时，照相机31不必具有二维信息。因此，布置在垂直于片材I运动方向的线上的线性传感器照相机通常被当作照相机31的成像元件使用。当然，可选择具有二维信息的区域传感器照相机作为成像元件使用。在图4的示例中，照相机31测量涂覆部分32中有关部分。在这样的涂层尺寸测量系统情况下，需要下面的性能。在理想的情况下，传送片材I经过传送线路上的相同位置。在实际中，取决于涂装线的位置，片材I不会经过完全相同的位置，并且会上/下和左/右变化。片材I所经过的位置被称为轧制线。例如，如果在传送辊之间没有支撑，那么就会存在片材I上下振动(随着轧制线而变化)的情况。有必要避免位置变化影响涂层尺寸的测量。图5A是示出了涂层图案测量仪的另一示例的主要部件的斜视图，其中，根据相关技术在传送辊上方完成成像。图5B是沿图5A线A-A的截面图。在该涂层图案测量仪中，在传送辊的片材I不会上下振动的位置处的上方完成成像。在图5A和图5B中，片材I由传送辊2 (下文简称为辊子2)支撑。片材I沿辊子2外周在箭头B的方向上传送。均具有镜头30的照相 机31固定在照相机托板31a上。照相机托板31a固定在圆柱形的定位环34上。轴(照相机固定轴)35穿过定位环34的圆柱形部分。照相机31以可滑动和可旋转的方式沿轴35支撑，并且照相机31通过螺钉35a (参考图5B)固定在轴35上。照明器36固定在照明器托板37上。照明器托板37固定在定位环38上。轴(照明器固定轴)39穿过定位环38的圆柱形部分。照明器36以可滑动和可旋转的方式沿轴39支撑并且通过螺钉39a固定(参考图5B)。沿辊子2的长度方向设置标尺(直尺)40并且该标尺至少长于片材I的宽度W，从而标尺的长度使沿其长度的所有光学系统能同时拍摄。照相机31拍摄形成在片材I表面上的涂层的形状和边缘。照相机31设置在能获得清晰照片的位置上。照明器36的角度设置成:照明器36在成像方向左边和右边的影子不会落到成像位置上。在上述构造中，光学系统的各个部件通过使用固定环35和38夹持在轴35和39上的方式而被固定，从而在片材I和照相机31之间确立相对定位。如图5A和图5B所示，由辊子2传送的片材I在经过辊子2上方时成像并且从拍摄图像中完成尺寸测量。在图5A中排列着四组图像拍摄光学系统和照明光学系统，这四组图像拍摄光学系统和照明光学系统设置在与片材I的移动方向垂直的方向上。。通常，通过在有关部分(例如，金属薄片边缘或涂覆部分边缘)定位照相机31并拍摄图像来完成涂层宽度的测量，由拍摄图像的位置确定有关部分的位置。当这完成时，如果不能使用一个照相 机拍摄整个的图像同时保持所需的分辨率，那么将如图5所示的多个照相机31保持在能够拍摄有关部分图像的位置上，以所需的分辨率拍摄有关部分的图像，并确定其位置。因为照相机之间的距离是固定的，所以能够从各个位置知道涂覆宽度。在这种情况下，不管是否存在一个或多个照相机，都必须进行数值标定，使得当照相机被定位时，能够知道成像位置所对应的毫米数。最常见的数值标定方法时将标尺(直尺)40放置在如图5A和图5B所示的与片材I等同的位置，并拍摄其图像以完成数值标定。在装置不允许标尺40定位在等同位置的情况下，通过宽度测量装置测量片材1，并且通过不同的测量方法以及相关方法、使用具有更高精度的宽度测量仪测量所获得的测量值及其样本，所获得的测量值作为宽度补偿和测定的基础。尽管在一个照相机拍摄整个范围的情况下不存在由照相机姿势或图像拍摄范围带来的影响，但如果使用多个照相机31，那么各个照相机的相对位置就变得很重要，即使照相机31保持固定，也不能保证松动的螺钉或意外接触不会扰乱该固定位置。为此，有必要进行定期检查。鉴于这种情况，考虑通过将标尺放在辊子2上完成标定的情况。因为不允许对辊子2造成损坏，所以使金属标尺40抵靠在辊子2上是个非常精细的过程。此外，因为标尺40相对较长，实际的工作是在操作照相机31来拍摄图像时由两个人中的一个人托住标尺40,这使得该项工作相当麻烦。然而，当将宽度测量装置安装在生产线上的狭小空间中时，这变成了更加困难的工作。即使完成了这样的工作，标尺40与辊子2的表面之间相距标尺厚度的数量(I至2mm),该数量被光学放大，从而导致测量误差。由于上述情况，虽然在照相机安装时完成了数值标定，但经常性的定期检查还没有结束。虽然这在始终生产相同产品(片材2不会改变)的生产线上不是问题，但在经常改变产品的生产线上，照相机的移动、数值的标定等变得很麻烦。此外，即使对于同一产品，如果很长一段时间没有进行标定，也很难将该生产定性为具有可追溯性。如果照相机的位置或镜头的位置恰好只发生了一点改变，那么这能够导致产品与规格不符。因此，在通过将标尺放置在辊子上进行标定的情况下，本发明提供了一种不仅不会损坏辊子而且还能简化标定工作的涂层尺寸测量仪。
发明内容
涂层尺寸测量仪可包括:照相机，其被定位在与片材相距指定距离的位置以拍摄片材的涂层尺寸的图像；辊子，其被构造成传送片材；标尺，其沿辊子的长度方向设置以进行涂层尺寸的数值标定；标尺托举单元，其被构造成将标尺托举在辊子的上方，标尺托举单元设置成使标尺能够自由插入和移出。在照相机拍摄片材的图像时，标尺可设置在图像拍摄范围之外的位置，并且仅在照相机拍摄标尺的图像时，标尺设置在辊子上。
标尺可设置在辊子的外周上并且沿辊子轴线与辊子接触。当将标尺与辊子接触时，通过托举标尺的标尺托举单元的旋转或结合旋转和平移运动的复合限制运动，来确立辊子的接触位置和缩回位置。在生产片材时，标尺可从辊子处缩回。在进行标定时，标尺可移动到辊子上。标尺托举单元可包括配重。照相机可设置成照相机的图像拍摄方向相对于辊子的旋转方向处于任意位置。标尺可构造成由重力或标尺托举单元中扭力弹簧形成的扭矩使标尺相对于与所述照相机的位置对应的标尺接触方向移动到辊子上。可通过使用包括旋转螺线管、旋转气缸、气压弹簧、马达和线性运动气缸中至少一者的致动器，以可编程的方式远程地或自动地摆动标尺托举单元。标尺可相对于辊子轴线弯曲并在标尺的中心处被抬高，标尺在其中心处与辊子接触，并且标尺通过由旋转扭矩引起的变形而与辊子以无间隙的方式整体接触。包括诸如弹簧、柱塞、海绵、橡胶板或垫片等元件之一或组合的隔离物可设置在标尺托举单元的标尺支架和标尺之间来抬高标尺的中心部分。包括诸如树脂片或橡胶等元件的保护带可附接在标尺表面上，从而避免标尺和辊子之间的直接接触。标尺托举单元可包括减震机构,该减震机构包括诸如旋转弹簧或减震器、减震弹簧、气压弹簧或摩擦阻力发生器(扭矩铰链)等元件。可沿标尺托举单元中包括的标尺支架的长度方向设置反射板。照明部件直接发出的光和反射板反射的光可从两侧照射辊子。标尺托举单元中包括的标尺支架可由反射构件形成。照明部件直接发出的光和反射构件反射的光可从两侧照射辊子。在照相机拍摄标尺图像时，可完成对标尺的厚度的放大补偿。
结合附图，从下面对一些优选实施例的描述中将使本发明的上述特征和优点变得更加清楚，其中:图1A是根据本发明第一优选实施例的涂层尺寸测量仪的主要部件的斜视图；图1B是图1A的Z向视图，其示出了在根据本发明第一优选实施例的涂层尺寸测量仪中对片材上的涂覆部分的图像拍摄；图1C是图1A的Z向视图，其示出了在根据本发明第一优选实施例的涂层尺寸测量仪中通过接触具有标尺(直尺)的辊子来完成标定的情形；图2是示出了在根据本发明第一优选实施例的涂层尺寸测量仪中的标尺支架和辊子的形式的视图；图3A至图3D是示出了在标尺支架和标尺之间插入隔离物以调整标尺高度时的其他实施例的简图；图4是示出了根据相关技术的涂层图案测量仪的示例的概念图；图5A是示出了涂层图案测量仪的另一示例的主要部件的斜视图，其中，根据相关技术在传送辊上方完成成像；以及图5B是沿图5A中的线A-A的截面图。
具体实施例方式参考示出的优选实施例，现在将在此描述本发明。本领域的技术人员将认识到使用本发明的教导能够完成许多可选择的优选实施例，并且本发明不限于本文出于说明目的而示出的优选实施例。下面将结合附图详细描述本发明的第一优选实施例。图1A是根据本发明第一优选实施例的涂层尺寸测量仪的主要部件的斜视图。图1B是图1A的Z向视图，其示出了在根据本发明第一优选实施例的涂层尺寸测量仪中对片材I上的涂覆部分的图像拍摄。图1C是图1A的Z向视图，其示出了在根据本发明第一优选实施例的涂层尺寸测量仪中通过接触具有标尺(直尺)54的辊子2来完成标定的情形。在图1A至图1C中，辊子2通过传送装置(未示出)旋转，辊子2的旋转使片材I沿辊子3外周在箭头B方向上传送。片材I是将要测量的对象。标尺托举单元50包括标尺支架51、板状托架52、配重53和薄片标尺(直尺)54。标尺支架51具有矩形截面，标尺支架51在轴向方向上的长度长于辊子2的长度并且支撑标尺54。板状托架52被固定在标尺支架51的两端。配重53具有规定的重量并且被固定在托架52的端部附近。薄片标尺54被固定在标尺支架51的一个表面上。标尺54是已经被公共计量组织标定的标尺，并且被固定成其刻度部分以屋檐状的方式从标尺支架51向外延伸。旋转轴55的各端都被固定在托架52上，托架52被固定在标尺支架51的两端上。在旋转轴55的另一末端处设置有扭力弹簧56和限制旋转轴55旋转的旋转阻尼器57。反射板59被固定在矩形标尺支架51的各个相对表面上，从而它们被固定在相对于标尺54垂直的表面上,其中，标尺54以屋檐状的方式从标尺支架51向外延伸。如图1B和图1C所示，至少一个照相机31设置在辊子2的上方。杆状照明器58设置在影子不会落在辊子2上面的片材I和标尺54的刻度部分上的位置处。此外，虽然在 附图示例中扭力弹簧56和旋转阻尼器57设置在标尺托举单元50的旋转轴55上，但也可使用包括诸如减震器、减震弹簧、气压弹簧或摩擦阻力发生器(扭矩铰链)等元件的减震机构。此外,虽然未在附图中示出，但标尺托举单元50的旋转轴55也能够通过包括诸如旋转螺线管、旋转气缸、气压弹簧、马达或线性运动气缸等元件的致动器来旋转，并且能够以可编程的方式远程地或自动地摆动。在上述构造中，图1B示出了在测量涂覆部分时标尺托举单元50的位置，这是标尺54回缩的情形。在此情形中，照相机31拍摄片材I的表面，以及成像处理装置(未示出)测量正在被测量片材I上的涂覆位置的尺寸。当完成上述过程后，来自杆状照明器58的光照射在将被拍摄的辊子2表面上，其中光直接地并作为被反射板59反射的光照射，因而不会
产生影子。图1C示出了标尺托举单元50在箭头C方向上摆动180°的情形，其中，使标尺54的刻度放置在辊子2的上方(这是标定位置)。当将标尺托举单元50摆动以使标尺54与辊子2接触时，配重53的扭矩和内部扭力弹簧56使得标尺54接触到辊子2而不会传递冲击。此外，如果标尺54的后侧(与辊子2接触的一侧)具有软树脂，诸如Teflon (注册商标)胶带或施加在上面的类似物质，那么能够在与辊子2接触时避免冲击。在该情形中，照相机31拍摄标尺54的刻度部分，并且由成像处理装置(未示出)完成尺寸测量。当完成上述过程后，来自杆状照明器58的光照射在将被拍摄的刻度表面上，其中光直接地并作为被反射板反射的光照射，因而不会产生影子。在完成标定开始拍摄刻度的图像的过程中，与拍摄片材I相比，因为距照相机31的距离缩短了标尺54的厚度量，所以在拍摄图像时完成了放大的补偿。上述构造实现了能够简化标定(只需旋转标尺托举单元50)而不会让标尺对辊子2造成损坏的涂层尺寸测量仪。虽然在使用多个照相机拍摄图像时照相机的相对位置很重要，但即使照相机保持固定，也不能保证松动的螺钉或意外接触不会扰乱该固定位置。为此，有必要进行定期检查。然而，因为只需旋转标尺托举单元50就足够了，所以可以很容易完成标定。图2是示出了标尺支架51和辊子2之间的构成关系的放大图，所示的情形是片材I与辊子2的下侧接触。图2所示的是旋转了 180° (其中包括片材1、辊子2、标尺支架51、照相机31、照明器58和标尺托举单元50)的情况。在这种情况中，标尺支架51本身的重量会引起标尺54的下垂，使得在其中心部分出现间隙Wl。标尺54通过标尺54两侧的推力Fl推动辊子2。从而，标尺54和辊子2在其两侧处(在圆Tl处示出)彼此接触。图3A至图3D是示出了防止如上所述在中心部分下垂的措施的视图。图3A是示出了标尺54自身事先变形以抬高中心部分的实施例的视图。标尺54通过标尺54两侧的推力Fl推动辊子2。从而，标尺54和辊子2在其中心部分(在圆T2处示出)彼此接触。标尺54沿辊子2变形并且与辊子2紧密接触。从而，在其两侧的间隙W2消失了。图3B是示出了 使用弹簧、柱塞60等挤压标尺54中心部分的实施例的视图。图3C是示出了在标尺支架51和标尺54之间的中心部分插入海绵、橡胶板61等的实施例的视图。
图3D是示出了插入垫片62以提高标尺54的中心部分和插入垫片63以使标尺54的两端略低于其中心部分的实施例的视图。虽然图2和图3A至图3D示出了旋转180°到辊子下方的情况，但同样的情况也适用于任何旋转角度。如果事先完成了变形来抬高标尺的中心部分，那么因为标尺是沿辊子接触的，所以不会出现间隙。可具有多个照相机，并且在片材上所形成的不限于涂层，而是还可以打印在片材上。此外，虽然本实施例构造成在标尺与辊子接触时使托举标尺的标尺托举单元旋转，但也可使用旋转与平移运动结合的复合运动来确立辊子接触位置和缩回位置，并且在生产完成时标尺从辊子处缩回。此外，虽然图1示出了杆状照明器，但也可使用如图5的常规示例所示的面状照明器或点状照明器。
在本发明的优选实施例中，将标尺托举在传送片材的辊子上方的标尺托举单元设置和定位成使其能够自由插入和移出，其中，在拍摄标尺图像时，标尺设置在图像拍摄范围之外的位置，以及其中，当进行标定工作时，标尺设置在辊子的外周上并且沿辊子轴线与辊子接触。在本发明优选实施例中，当标尺与棍子接触时,通过标尺托举单元的旋转或结合旋转和平移运动的复合限制运动来托举标尺，确立辊子的接触位置和缩回位置，并且在生产期间标尺从辊子处缩回，而在标定期间标尺移动到辊子上。在本发明优选实施例中，标尺托举单元具有配重，其中，由重力或内部弹簧形成的扭矩使标尺相对于与所述照相机的姿势对应的标尺接触方向移动到辊子上，以及其中，通过包括诸如旋转螺线管、旋转气缸、气压弹簧、马达或线性运动气缸等元件的致动器实现远程或自动可编程的摆动，能够自动使标尺缓慢移动到辊子上。在本发明优选实施例中，其中，包括诸如弹簧、柱塞、海绵、橡胶板或垫片等元件之一或组合的隔离物设置在标尺托举单元的标尺支架和标尺之间来抬高标尺的中心部分，从而导致标尺相对于辊子轴线的弯曲，标尺与辊子的中心接触，并且标尺通过旋转扭矩引起的变形而与辊子以无间隙的方式整体接触，从而能够使成像清晰并且没有误差。在本发明优选实施例中，在标尺的表面上附接有包括诸如树脂片或橡胶等元件的保护带，并且在标尺托举单元中设置有包括诸如旋转弹簧或减震器、减震弹簧、气压弹簧或摩擦阻力发生器(扭矩铰链)等元件的减震机构，从而实现软接触，使得在标尺和辊子之间不存在交互损伤。在本发明优选实施例中，沿标尺托举单元的标尺支架的长度方向设置反射板，其中，标尺支架本身由照明部件形成，以便消除辊子上的影子，从而能够清晰成像。在本发明优选实施例中，在照相机拍摄标尺图像时，完成对标尺厚度的放大补偿，从而能够消除在对片材位置和标尺位置成像时的误差。在本文中使用的以下方向术语“向前、向后、上面、向下、右、左、竖直、水平、下面、横向、行和列”以及任何其他类似的方向术语指的是配备有本发明的装置的方向。因此，用于描述本发明的这些术语应当相对于配备有本发明的装置来解释。
术语“构造”用来描述设备的组件、部件或零件，这些组件、部件或零件包括被构建和/或编程来实施所需功能的硬件和/或软件。此外，在权利要求中表示成“装置加功能”的术语应包括能够用来实施本发明的该部分功能的任何结构。虽然已经在上文描述并且示出了本发明的优选实施例，但应理解的是，这些是本发明的示例并且不被看作是限制性的。在不脱离本发明保护范围的条件下，可以做出添加、删减、替换和其他修改。因此，本发明不被看作是由以上描述限制，而仅由权利要求的范围限制。·
权利要求
1.一种涂层尺寸测量仪，包括: 照相机，其被定位在与片材相距指定距离的位置以拍摄所述片材的涂层尺寸的图像； 辊子，其被构造成传送所述片材； 标尺，其沿所述辊子的长度方向设置以进行所述涂层尺寸的数值标定； 标尺托举单元，其被构造成将所述标尺托举在所述辊子的上方，所述标尺托举单元设置成使所述标尺能够自由插入和移出。
2.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中， 在所述照相机拍摄所述片材的图像时，所述标尺设置在图像拍摄范围之外的位置，并且仅在所述照相机拍摄所述标尺的图像时，所述标尺设置在所述辊子上。
3.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中， 所述标尺设置在所述辊子的外周上并且沿辊子轴线与所述辊子接触。
4.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中， 当将所述标尺与所述棍子接触时，通过托举所述标尺的所述标尺托举单元的旋转或结合旋转和平移运动的复合限制运动，来确立所述辊子的接触位置和缩回位置， 在生产所述片材时，所述标尺从所述辊子处缩回，并且 在进行标定时，所述标尺移动到所述辊子上。
5.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中， 所述标尺托举单元包括配重， 所述照相机设置成所述照相机的图像拍摄方向相对于所述辊子的旋转方向处于任意位置，以及 所述标尺构造成由重力 或所述标尺托举单元中扭力弹簧形成的扭矩使所述标尺相对于与所述照相机的位置对应的标尺接触方向移动到所述辊子上。
6.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中， 通过使用包括旋转螺线管、旋转气缸、气压弹簧、马达和线性运动气缸中至少一者的致动器，以可编程的方式远程地或自动地摆动所述标尺托举单元。
7.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中， 所述标尺相对于所述辊子轴线弯曲并在所述标尺的中心处被抬高，所述标尺在其中心处与所述辊子接触，并且所述标尺通过由旋转扭矩引起的变形而与所述辊子以无间隙的方式整体接触。
8.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中， 包括诸如弹簧、柱塞、海绵、橡胶板或垫片等元件之一或组合的隔离物设置在所述标尺托举单元的标尺支架和所述标尺之间来抬高所述标尺的中心部分。
9.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中， 包括诸如树脂片或橡胶等元件的保护带附接在所述标尺表面上，从而避免所述标尺和所述辊子之间的直接接触。
10.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中， 所述标尺托举单元包括减震机构，所述减震机构包括诸如旋转弹簧或减震器、减震弹簧、气压弹簧或摩擦阻力发生器(扭矩铰链)等元件。
11.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中，沿所述标尺托举单元中包括的标尺支架的长度方向设置反射板，并且照明部件直接发出的光和反射板反射的光从两侧照射所述辊子。
12.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中，由反射构件形成所述标尺托举单元中包括的标尺支架，以及照明部件直接发出的光和所述反射构件反射的光从两侧照射所述辊子。
13.根据权利要求1所述的涂层尺寸测量仪，其中，在所述照相 机拍摄所述标尺图像时，完成对所述标尺的厚度的放大补偿。
全文摘要
涂层尺寸测量仪可包括照相机，其被定位在与片材相距指定距离的位置以拍摄片材的涂层尺寸的图像；辊子，其被构造成传送片材；标尺，其沿辊子的长度方向设置以进行涂层尺寸的数值标定；标尺托举单元，其被构造成将标尺托举在辊子的上方，标尺托举单元设置成使标尺能够自由插入和移出。
文档编号G01B11/04GK103245297SQ201310034078
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月29日 优先权日2012年2月3日
发明者市泽康史 申请人:横河电机株式会社