一种高精度激光射线同步测量一体机的制作方法

本发明涉及薄膜制造技术领域，具体涉及一种激光射线同步检测的测厚装置。

背景技术：

在薄膜生产过程中，为了控制薄膜的厚度，需要用到薄膜测厚仪来为其提供厚度数据。现有的测厚装置，测头无法精确反复定位，且框架机械精度差，导致测量结果误差大。其次单测头使用范围有限，适用范围小。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种适用范围更广的高精度激光射线同步测量一体机，一体同步测量，测量表面平行度和精度高，反复定位精度高，测量结果准确。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种高精度激光射线同步测量一体机，包括上部铝盒和下部铝盒；

所述上部铝盒的内部设置有x射线发射器；所述下部铝盒的内部设置有x射线接收器；

所述的上部铝盒外部设置有上部激光测试头，上部激光测试头包括用于发射上部激光束的上部激光源和接收上部反射光源的第一光电探测器；

所述的下部铝盒外部设置有下部激光测试头，下部激光测试头包括用于发射下部激光束的下部激光源和接收下部反射光源的第二光电探测器；

所述的第一光电探测器和第二光电探测器用于接收发射光的位置信息；

x射线发射器、x射线接收器、上部激光源、第一光电探测器、下部激光源和第二光电探测器均与测厚支架一侧的控制系统连接；所述的测厚支架整体焊接后加工，侧铣直线电机上下安装表面；

所述的控制系统预设上部激光测试头至标准膜片的距离a和下部激光测试头至标准膜片的距离b,得出标准膜片相应的模拟量输出值；所述的第一光电探测器和第二光电探测器将测量的反射光的位置信息发送至控制系统；控制系统根据反射光的位置信息计算出上部激光测试头与膜材料上表面的距离a1以及下部激光测试头与膜材料下表面的距离b1后与标准膜片对应的模拟值比较，给出膜材料的厚度值；

所述的控制系统还控制x射线发射器发出x射线，x射线穿透待测物体后被x射线接收器接收，根据x射线发射器的x射线的强度和x射线接收器接收的x射线的强度进行对比，计算出待测物体的面密度值；

所述的测厚支架内设置有供膜材料通过的通道；所述通道的上方和下方分别设置有上直线电机和下直线电机；测厚支架的直线电机安装面采用侧铣加工，一刀成型；所述的上直线电机和下直线电机同步驱动；所述的上直线电机驱动所述的上部铝盒横向反复移动；所述的下直线电机驱动所述的下部铝盒横向反复移动，直线电机能在高速环境下反复定位，定位精度达到0.001mm，并通过plc编程，实现上下精确同步功能。

进一步地，所述的上部激光测试头和所述的下部激光测试头通过微调组件分别安装于所述的上部铝盒和所述的下部铝盒外部。

进一步地，所述的微调组件包括所述的微调组件包括横向调节装置和纵向调节装置；所述的横向调节装置包括固定安装在上部铝盒或者下部铝盒的滑轨、沿滑轨横向移动的滑块；所述的滑块通过调节螺钉与所述的滑轨连接；所述的纵向调节装置固定安装在滑块上；所述的纵向调节装置包括纵向移动座和z轴千分尺手调精密滑台；所述的z轴千分尺手调精密滑台固定安装于所述的滑块上；所述的纵向移动座与所述的z轴千分尺手调精密滑台连接。

进一步地，所述的上部铝盒和下部铝盒设置有导向槽；所述的上部激光测试头和所述的下部激光测试头上设置有导向块。

进一步地，所述的控制系统包括数据采集模块、数据处理模块和中央处理模块；所述的数据采集模块包括位置信息采集模块、厚度信息采集模块和面密度信息采集模块；所述的位置信息采集模块采集铝盒在滑轨上移动的位置；所述的厚度信息采集模块采集测量头的间距信息、光电探测器探测的反射光位置信息；所述的面密度信息采集模块采集x射线发射的强度信息和x射线接收器接收的x射线强度信息；所述的位置信息采集模块、厚度信息采集模块和面密度信息采集模块与数据处理模块连接，数据处理模块对接收的数据进行处理，计算出膜厚、面密度值以及测量头在导轨上行进的距离；数据处理模块将计算结果发送至中央处理模块；所述的中央处理模块比较测量头检测的多个膜厚度信息和面密度信息，检测膜厚以及面密度跳动超过预设值的位置，并在线调节膜生产设备。

进一步地，测厚支架内还设置有导辊和导辊调节组件；所述的导辊通过导辊调节组件安装于所述的测厚支架上，使前后导辊平行；所述的导辊调节组件包括导向光杆、光杆固定座、活动十字连接件；所述的导辊固定安装在两侧的活动十字连接件上；所述的活动十字连接件沿所述的导向光杆垂直升降；所述的导向光杆通过光杆固定座安装于所述的测厚支架上。

本发明高精度激光射线同步测量一体机的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）控制系统根据膜的厚度调节上部激光测试头和所述的下部激光测试头之间的距离，并且控制上部铝盒和下部铝盒沿滑轨来回运动；

（2）控制系统控制上部激光源和下部激光源发射激光束至膜材料表面；同事控制射线发射器启动；当上部激光源和下部激光源发射激光束至膜材料表面时，第一光电探测器和第二激光探测器接收发射激光束；射线发射器启动后，射线接收器接收射线；

（3）根据反射激光束的位置计算膜厚，根据接收的射线的强度，计算面密度；

（4）根据测量头一个往返行程中计算的多个膜厚值和面密度值，选出跳动较大的数值，并确定跳动点的位置，

（5）控制系统根据跳动点的位置控制膜生产设备。

本发明的有益效果：

本发明采用激光和x射线的非接触式同步测量，测量表面平行度和精度高，定位精度高，测量结果更加精准。

本发明在线监测膜厚在宽度范围内是否一致，对于厚度跳动超过阈值的部分进行在线调节。

附图说明

为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的外观图。

图2为本发明的附图。

图3为图2中b向剖视图。

图4为图1中a向剖视图。

图5为图1中c的放大图。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-5所示，一种高精度激光射线同步测量一体机，包括上部铝盒3和下部铝盒4；所述上部铝盒3的内部设置有x射线发射器；所述下部铝盒4的内部设置有x射线接收器；

本发明的上部铝盒3外部设置有上部激光测试头31，上部激光测试头31包括用于发射上部激光束的上部激光源和接收上部反射光源的第一光电探测器；

本发明的下部铝盒4外部设置有下部激光测试头32，下部激光测试头32包括用于发射下部激光束的下部激光源和接收下部反射光源的第二光电探测器；

本发明的第一光电探测器和第二光电探测器用于接收发射光的位置信息；

x射线发射器、x射线接收器、上部激光源、第一光电探测器、下部激光源和第二光电探测器均与测厚支架1一侧的控制系统连接；所述的测厚支架1整体焊接后加工，侧铣直线电机上下安装表面03；加工精度达到0.005mm。

本发明的控制系统预设上部激光测试头31至标准膜片的距离a和下部激光测试头32至标准膜片的距离b,得出标准膜片相应的模拟量输出值；所述的第一光电探测器和第二光电探测器将测量的反射光的位置信息发送至控制系统；控制系统根据反射光的位置信息计算出上部激光测试头31与膜材料上表面的距离a1以及下部激光测试头32与膜材料下表面的距离b1后与标准膜片对应的模拟值比较，给出膜材料的厚度值；

本发明的控制系统还控制x射线发射器发出x射线，x射线穿透待测物体后被x射线接收器接收，根据x射线发射器的x射线的强度和x射线接收器接收的x射线的强度进行对比，计算出待测物体的面密度值；

本发明的测厚支架1内设置有供膜材料通过的通道01；所述通道01的上方和下方分别设置有上直线电机7和下直线电机8；测厚支架1的直线电机安装面采用侧铣加工，一刀成型；所述的上直线电机7和下直线电机8同步驱动；所述的上直线电机7驱动所述的上部铝盒3横向反复移动；所述的下直线电机7驱动所述的下部铝盒4横向反复移动。直线电机能在高速环境下反复定位，定位精度达到0.001mm，并通过plc编程，实现上下精确同步功能。

本发明的上部激光测试头31和所述的下部激光测试头32通过微调组件分别安装于所述的上部铝盒3和所述的下部铝盒4外部。

本发明的微调组件包括所述的微调组件包括横向调节装置和纵向调节装置；所述的横向调节装置包括固定安装在上部铝盒3或者下部铝盒4的滑轨33、沿滑轨33横向移动的滑块34；所述的滑块34通过调节螺钉与所述的滑轨33连接；所述的纵向调节装置固定安装在滑块34上；所述的纵向调节装置包括纵向移动座35和z轴千分尺手调精密滑台36；所述的z轴千分尺手调精密滑台36固定安装于所述的滑块34上；所述的纵向移动座35与所述的z轴千分尺手调精密滑台36连接。

本发明的上部铝盒3和下部铝盒4设置有导向槽；所述的上部激光测试头31和所述的下部激光测试头32上设置有导向块。

本发明的控制系统包括数据采集模块、数据处理模块和中央处理模块；所述的数据采集模块包括位置信息采集模块、厚度信息采集模块和面密度信息采集模块；所述的位置信息采集模块采集铝盒在滑轨上移动的位置；所述的厚度信息采集模块采集测量头的间距信息、光电探测器探测的反射光位置信息；所述的面密度信息采集模块采集x射线发射的强度信息和x射线接收器接收的x射线强度信息；所述的位置信息采集模块、厚度信息采集模块和面密度信息采集模块与数据处理模块连接，数据处理模块对接收的数据进行处理，计算出膜厚、面密度值以及测量头在导轨上行进的距离；数据处理模块将计算结果发送至中央处理模块；所述的中央处理模块比较测量头检测的多个膜厚度信息和面密度信息，检测膜厚以及面密度跳动超过预设值的位置，并在线调节膜生产设备。

本发明的测厚支架1内还设置有导辊2和导辊调节组件；所述的导辊2通过导辊调节组件安装于所述的测厚支架1上，使前后导辊平行；所述的导辊调节组件包括导向光杆21、光杆固定座22、活动十字连接件23；所述的导辊2固定安装在两侧的活动十字连接件23上；所述的活动十字连接件23沿所述的导向光杆21垂直升降；所述的导向光杆21通过光杆固定座22安装于所述的测厚支架1上。

本发明高精度激光射线同步测量一体机的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）控制系统根据膜的厚度调节上部激光测试头31和所述的下部激光测试头32之间的距离，并且控制上部铝盒和下部铝盒沿滑轨来回运动；

（2）控制系统控制上部激光源和下部激光源发射激光束至膜材料表面；同事控制射线发射器启动；当上部激光源和下部激光源发射激光束至膜材料表面时，第一光电探测器和第二激光探测器接收发射激光束；射线发射器启动后，射线接收器接收射线；

（3）根据反射激光束的位置计算膜厚，根据接收的射线的强度，计算面密度；

（4）根据测量头一个往返行程中计算的多个膜厚值和面密度值，选出跳动较大的数值，并确定跳动点的位置，

（5）控制系统根据跳动点的位置控制膜生产设备。

本发明的工作原理：首先通过导辊将膜材料引入测厚支架1内，位于上部铝盒3和下部铝盒4之间；根据实际应用的场合，导辊的高低位置可以通过高度调节组件调节，活动十字连接件23带动导辊上下移动，移动至设定的位置，紧固，根据实际情况，比如膜的厚度等，上部激光测试头31和下部激光测试头32之间的距离可调。本发明通过微调组件调节上部激光测试头31和下部激光测试头32在上部铝盒3和下部铝盒4上的位置，调节上部激光测试头31和下部激光测试头32之间的间距。

上、下上直线电机同步驱动上部铝盒3和下部铝盒4同步移动在膜材整个宽幅方向的厚度进行测量。本发明采用一体式非接触式同步测量，测头高速精确定位,测量结果更加精准。

上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。