一种薄型材料厚度检测装置的制作方法

本实用新型属于在线检测技术领域，更具体地，涉及一种薄型材料厚度检测装置。

背景技术：

薄型材料生产中，为了保证产品质量，其厚度和重量都有严格要求。以膏药为例，膏药单位面积上的药膏重量必须控制在一定范围以内，既不能太低也不能太高——太低时起不到药效，产品成为次品，这种膏药进入市场是对消费者身体健康的不负责任；太高时则增加了生产厂家的制作成本，并造成了对原材料的浪费。

因此，为了保证膏药产品符合要求，膏药厂家通常采用人工称重的方法来控制膏药含膏量，具体做法为：涂膏后的膏药布通过烘干机烘干后，在膏药布不同位置处，工作人员裁剪出标准大小膏药，并用天平称出每片膏药重量，然后减去与称重膏药大小一样的裱背重量，即可得到每张膏药上药膏重量。工作人员通过将不同位置处药膏重量与标准药膏重量进行对比，再对涂膏机进行调整，以控制涂膏机对膏药布的涂药厚度，从而控制膏药的质量。

但是这种方法裁剪膏药时，需要暂停涂膏机，因此人工称重抽检膏药不能过于频繁，否则会影响整个生产效率。一般在涂布生产50～100m后，会抽检一次。如果以这种方式进行生产，极端情况下，会造成50～100m的膏药全部成为废品，人工和原材料都会造成浪费，这对企业效益会造成极大影响。

专利《全自动橡胶膏剂涂布装备及工艺》(申请号200810028987.2)中，实用新型人提出了在线测厚的技术，利用伽马射线，在膏药面高速往复扫描，检测膏药的厚度，并将实时检测值与预设定值进行比较，比较结果反馈给控制系统，控制系统再调整刮刀间隙，使膏药涂敷厚度达到预设值。这种在线检测的方法实时性较高，测量时不与膏药接触，不会对产品的造成损伤，但检测的精度不够。因为膏药厚度一般在0.1～0.2mm，厚度误差控制在10％以内，即检测精度要达到10μm，对于这种利用反射或透射原理的测厚技术来说，检测精度是无法达到生产要求的。另外，伽马射线辐射也会对操作人员健康造成极大威胁。

传统的非在线检测方法，效率低且响应慢；而在线检测方法，精度又无法达到要求。因此，研究一种响应快且检测精度高，又不影响生产效率的检测设备具有极大的意义。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种利用激光在线检测薄型材料厚度的装置，在薄型材料生产线上，用激光在线切割出标准大小的薄型材料样片，并对样片进行称重，从而进一步得到薄型材料厚度。利用本实用新型装置，测厚速度快，精度高，同时不需要暂停生产线，不影响生产效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种薄型材料厚度检测装置，包括：激光器、振镜系统、场镜、运动速度传感器、薄型材料运动系统、控制系统以及称重系统，其中：

所述薄型材料运动系统用于带动薄型材料运动；

在所述激光器至薄型材料表面的激光传输光路上依次布置有所述振镜系统和场镜，所述振镜系统用于控制所述激光器所发出激光的传输方向，所述场镜用于对所述振镜系统输出的激光进行聚焦并照射到所述薄型材料表面；

所述运动速度传感器，用于检测所述薄型材料的运动速度；

所述控制系统的输入端与所述运动速度传感器相连，所述控制系统的输出端与所述激光器和振镜系统相连，用于根据所述薄型材料的运动速度控制所述激光器和振镜系统在所述薄型材料上切割预设大小的样片；

所述称重系统用于对所述样片进行称重从而检测所述薄型材料的厚度。

本实用新型的一个实施例中，所述薄型材料运动系统为传送带。

本实用新型的一个实施例中，所述运动速度传感器安装在所述薄型材料运动系统的一个辊轴上。

本实用新型的一个实施例中，所述样片为圆形，或者三角形，或者矩形。

本实用新型的一个实施例中，所述样片的面积为10～400cm²。

本实用新型的一个实施例中，所述激光器是连续激光器或脉冲激光器。

本实用新型的一个实施例中，所述激光器为100W连续CO₂激光器。

本实用新型的一个实施例中，所述称重系统是天平，或者平台秤，或者电子台称。

本实用新型的一个实施例中，所述薄型材料为膏药。

本实用新型的一个实施例中，所述薄型材料的厚度不大于1.5毫米，薄型材料运动系统的运动速度为4-20m/min。

与现有技术相比，本实用新型提供的薄型材料厚度检测装置具有以下有益效果：

(1)、本实用新型提供的薄型材料厚度检测装置，通过运动速度传感器检测薄型材料的运动速度，控制系统根据所述薄型材料的运动速度控制所述激光器和振镜系统在所述薄型材料上切割预设大小的样片，由称重系统对样片称重，从而得到样片的厚度；实现了全自动化的厚度检测，不需要在切割样片时暂停生产线，并且能够精确控制样片的大小和形状，既保证了高检测精度也保证了高检测效率，检测效率高且不影响生产效率；

(2)、本实用新型提供的薄型材料厚度检测装置，通过振镜系统和场镜形成聚焦系统，并且通过振镜系统调整激光的传输方向和切割点，从而能够灵活准确的切割出预设大小的样片；实现了自动化的切割样片，并且保证了切割样片的效率和精确度；

(3)、本实用新型提供的薄型材料厚度检测装置，通过称重系统对样片进行称重后，可以根据样片的面积从而计算得到样片的厚度，或者将样片的重量与预设大小的标准样片的重量相比较，从而得到样片的厚度是比标准样片厚还是比标准样片薄；从而可以进一步在厚度不符合生产要求时调整生产线，对薄型材料的厚度进行调整；既保证了生产的效率，也保证在产品不符合质量要求时能够及时调整生产线，减小损失。

附图说明

图1为本实用新型实施例中薄型材料厚度检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中称重系统的示意图；

图3为本实用新型实施例中切割样片过程示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-激光器，2-振镜系统，3-场镜，4-运动速度传感器，5-薄型材料运动系统，6-控制系统，7-称重系统，8-样片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型提供了一种薄型材料厚度检测装置，包括：激光器1、振镜系统2、场镜3、运动速度传感器4、薄型材料运动系统5、控制系统6以及称重系统7，其中：

所述薄型材料运动系统5用于带动薄型材料运动；

优选地，在本实用新型实施例中，所述薄型材料运动系统5可以为传送带，或者是其他传送机构。

在所述激光器1至薄型材料表面的激光传输光路上依次布置有所述振镜系统2和场镜3，所述振镜系统2用于控制所述激光器1所发出激光的传输方向，所述场镜3用于对所述振镜系统2输出的激光进行聚焦并照射到所述薄型材料表面；其中，所述激光器1可以是连续激光器，也可以是脉冲激光器，例如可以是100W连续CO₂激光器。

所述运动速度传感器4，用于检测所述薄型材料的运动速度；通常情况下，所述薄型材料运动系统5包括有电机和辊轴，由电机驱动所述辊轴转动从而带动薄型材料运动；为了检测薄型材料的运动速度，可以将运动速度传感器4安装在所述薄型材料运动系统5的一个辊轴上，通过转动速度和平移速度的换算，可以得到薄型材料的运动速度。

所述控制系统6的输入端与所述运动速度传感器4相连，所述控制系统6的输出端与所述激光器1和振镜系统2相连，用于根据所述薄型材料的运动速度控制所述激光器1和振镜系统2在所述薄型材料上切割预设大小的样片8；具体地，通过控制激光器1是否输出，以及振镜系统2中两个振镜的方向，从而控制场境3中激光的输出位置，实现在所述薄型材料上切割预设大小的样片8；

所述称重系统7用于对所述样片8进行称重从而检测所述薄型材料的厚度；当切割得到样片8后将样片8称重，并根据样片8的面积从而计算得到样片8的厚度；或者将样片8的重量与预设大小的标准样片的重量相比较，从而得到样片8的厚度是比标准样片厚还是比标准样片薄；在实际生产过程中，所述样片8可以为标准形状，例如为圆形，或者三角形，或者矩形等标准形状，也可以是非标准形状。例如，为了方便切割样本，可以为矩形。样片8的大小应当适中，不宜太小否则难以切割得到准确大小的样片，也不宜太大，否则会造成原材料的浪费。通常来说，所述样片8的面积可以为10～400cm²。

优选地，所述称重系统7是天平，或者平台秤，或者电子台称。所述称重系统7可以放在薄型材料运动系统5的下方，当切割得到样片8后，样片8直接落入称重系统7中从而方便称重，称重完成后可以将样片8移走。

在实际生产过程，当得知样片8的厚度，或者得知样片8的厚度是比标准样片厚还是比标准样片薄之后，可以进一步调整生产线，对薄型材料的厚度进行调整。例如如果是为了控制膏药的生产质量，可以调节药膏的涂抹量，或者涂抹速度，或者薄型材料的运动速度。

进一步地，所述薄型材料的厚度不大于1.5毫米，薄型材料运动系统5的运动速度为4-20m/min。

在实际生产中，可以利用本实用新型所提供的薄型材料厚度检测装置对薄型材料进行厚度检测，从而在生产质量不合格时调整生产线。具体地，可以采用如下的技术方案：

(1)控制系统6接收薄型材料运动速度传感器4输出的速度信号，计算出激光切割起始点和切割速度；

(2)控制系统6控制激光器1输出激光，并通过振镜系统2和场镜3聚焦到薄型材料表面，控制系统6控制激光器1和振镜系统2在薄型材料上切割出预设大小的样片8；

(3)收集样片8，利用称重系统7对薄型材料样片8进行称重，将称重结果与薄型材料生产需求对比；

(4)依次重复(1)～(3)，根据对比结果，实时调整薄型材料生产线。

以下结合具体实施例来说明本实用新型薄型材料厚度检测装置在实际生产中的运用：

本实施例中，薄型材料运动系统5中所生产的的薄型材料为膏药。

如图1所示，激光器1输出激光，依次通过振镜系统2、场镜3后，聚焦到薄型材料运动系统5中的膏药面上。膏药的运行速度由运动速度传感器4测得，并反馈到控制系统6中。控制系统6结合所测得的膏药运行速度，控制振镜系统2，实现在膏药面上的二维切割。

激光器1为100W连续CO₂激光器，切割膏药面速度为15m/min，场镜3焦距为150mm，切割幅面为100mm*100mm，膏药厚度为0.2mm，膏药运行速度为5～10m/min，以5m/min为例，在膏药面上切割50mm*100mm膏药样片的具体切割过程为(如图3)：

(1)膏药自右向左运动，选择右下角A点为切割起点，控制系统6通过振镜系统2控制激光自A点向B点切割(斜向左上方向)，在膏药面上切割出一条100mm缝隙(y轴方向)。由于激光切割速度是膏药运动速度的三倍，所以A、B两点在x轴方向的距离为33mm。

(2)振镜激光由B点沿x轴方向切割至C点，在膏药面上切割出一条50mm缝隙，由于膏药自身的运动，B、C两点间的距离为33mm。

(3)振镜控制激光迅速从C点运动到D点，再从D点开始切割膏药。为使切缝与(1)中切缝相接，A、D两点间距50mm。切缝长度50mm，则D、E两点间距33mm。

(4)由E点斜向左上方切割至F点(EF与AB等长平行)，切割出最后一条切缝，切缝长度100mm，即可得到一片50mm*100mm矩形膏药样片。

如图2，将切割所得的膏药的样片8，在称重系统7上进行称重，并将称重结果与膏药生产需求对比，实时调整膏药生产线。

样片8可根据实际需求，切割成圆形、三角形等任意图形。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。