專利名稱：多點(diǎn)測厚裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種測厚裝置，更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及多點(diǎn)測厚裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
目前，片材的厚度檢測技術(shù)主要有接觸式測量和非接觸式測量兩類。非接觸式常用的技術(shù)是激光測量。但激光測量受限于被測物體，對物體的表面條件有要求，多用于透明或半透明材料且表面均勻光滑的薄膜等的厚度測量，而在測量具有一定壓縮性、表面多孔的材料時可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)波動較大的現(xiàn)象，且物體的質(zhì)地、顏色、粗糙度及反光程度等都會影響測量效果。同時采用激光進(jìn)行多點(diǎn)測量掃描，掃描測頭比較昂貴。若在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量，不僅測頭的安裝、調(diào)試、維修保養(yǎng)復(fù)雜，而且使用成本較高。與非接觸式測量不同的是接觸式測量，接觸式測量主要是機(jī)械測量法，能夠在進(jìn)行厚度測量前對片材測量表面施加一定的壓力(點(diǎn)接觸力或面接觸力)，這樣可以避免在使用非接觸測量法測量表面多孔的材料時，出現(xiàn)數(shù)據(jù)波動較大的現(xiàn)象?，F(xiàn)有對多孔的片材的厚度測量方法，多采用厚度計(jì)對片材進(jìn)行接觸式測量。測量時，手工操作對片材進(jìn)行單點(diǎn)多次檢測，每檢測一點(diǎn)都需要由人工讀取厚度計(jì)上百分表的數(shù)據(jù)并記錄檢測結(jié)果，再對片材厚度均勻性進(jìn)行分析，以此來判斷片材厚度尺寸精度和均勻性是否合格。這種方式操作繁瑣，效率低，工作量大，同時存在人為因素誤讀或者誤操作的風(fēng)險。另外，在片材的生產(chǎn)、檢驗(yàn)、性能測試等各環(huán)節(jié)均需對其厚度進(jìn)行檢測，受檢測方法、檢測設(shè)備、檢測環(huán)境、操作人員等因素的影響，使得各工序檢測的結(jié)果存在較大差異，這對片材的生產(chǎn)、研制和使用帶來一定的困擾，迫切需要統(tǒng)一各環(huán)節(jié)的測量方法和測量設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多點(diǎn)測厚裝置及其使用方法的實(shí)施方式，以期望可以解決操作繁瑣，效率低，工作量大，測量誤差大的問題。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的一種實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案:本發(fā)明的一個實(shí)施方式中一種多點(diǎn)測厚裝置，包括傳感器，活動架，主體，數(shù)據(jù)采集控制裝置，傳感器至少有2個，活動架包括使傳感器上下直線運(yùn)動的活動部件和用于固定傳感器的水平支架，傳感器設(shè)置在水平支架上，活動架滑動連接在主體上，主體包括機(jī)架和用于放置待測片材的基座，傳感器與數(shù)據(jù)采集控制裝置之間通過有線或無線方式進(jìn)行信號連接。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是傳感器在水平支架上采用矩陣式分布。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是水平支架上有供傳感器在水平方向上移動的滑槽，所述傳感器上有卡件，用于固定傳感器在水平支架滑槽中的位置。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是傳感器是位移傳感器。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是水平支架上還設(shè)有用于識別被測產(chǎn)品的條碼掃描裝置，條碼掃描裝置與數(shù)據(jù)采集控制裝置之間通過有線或無線方式進(jìn)行信號連接。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是主體上包括動力部件，導(dǎo)軌和絲杠，活動部件包括活動螺母和導(dǎo)軌滑塊，導(dǎo)軌滑塊一端嵌入在導(dǎo)軌里，活動螺母包裹住絲杠，活動螺母和導(dǎo)軌滑塊固定連接。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是動力部件包括伺服電機(jī)，聯(lián)軸器，軸承座，動力部件與數(shù)據(jù)采集控制裝置之間通過有線或無線方式進(jìn)行信號連接。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述數(shù)據(jù)采集控制裝置包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)存儲及處理模塊，報表生成模塊和人機(jī)交流模塊。本發(fā)明還包括一種多點(diǎn)測厚裝置的使用方法，通過以下步驟進(jìn)行厚度測量:活動架向下移動，使傳感器處于基準(zhǔn)位，每個傳感器與基座充分接觸，產(chǎn)生壓縮位移，數(shù)據(jù)采集控制裝置自動記錄每個傳感器此時壓縮的位移值，測得數(shù)據(jù)后，活動架向上抬起;將待測片材放在基座上，活動架向下移動，使傳感器處于基準(zhǔn)位，每個傳感器與待測片材充分接觸產(chǎn)生壓縮位移，數(shù)據(jù)采集控制裝置自動記錄每個傳感器此時壓縮的位移值，活動架向上抬起；將每個傳感器記錄的兩次的位移值數(shù)據(jù)相減，所得結(jié)果的絕對值即為待測片材每個測厚點(diǎn)的厚度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是:本發(fā)明是一種基于相對測量法的接觸式測量系統(tǒng)，能通過一次測量對片材多個點(diǎn)的厚度進(jìn)行自動檢測。同時，利用傳感器和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動控制及多點(diǎn)數(shù)據(jù)的自動采集及處理，輸出多種檢測數(shù)據(jù)并自動判別不合格品，從而在保證測量精度的前提下大幅度提高了片材的檢測效率。能對表面不光滑或表面密布微孔和凹坑的片材進(jìn)行測量厚度，也適用于具有一定彈性的片材的厚度測量。操作簡便，全自動化測量，機(jī)器自動讀數(shù)減少人為誤差，一次進(jìn)行多點(diǎn)測量，精確，效率高。


圖1示出了本發(fā)明多點(diǎn)測厚裝置一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2至圖3示出了本發(fā)明多點(diǎn)測厚裝置的測厚方法原理圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明多點(diǎn)測厚裝置一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，多點(diǎn)測厚裝置包括傳感器I，活動架，主體，數(shù)據(jù)采集控制裝置4，傳感器I至少有2個，活動架包括使傳感器I上下直線活動的活動部件和用于固定傳感器的水平支架2，傳感器I設(shè)置在水平支架2上，活動架滑動連接在主體上，主體包括機(jī)架和用于放置待測片材13的基座9，傳感器I與數(shù)據(jù)采集控制裝置4之間通過有線或無線方式進(jìn)行信號連接。圖中的傳感器有16個，在水平支架上采用4X4陣列矩形分布，通過不同位置的傳感器可以檢出每個傳感器接觸點(diǎn)的待測片材13厚度。4X4的分布更加適合正方形的待測片材13。除了可以是16個傳感器以外，還可以是其他分布形式，可以更具待測片材13的形狀來排列傳感器，可以是直線型分布，也可以是矩形或者圓形。傳感器上面的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線或者以無線形式發(fā)送給數(shù)據(jù)采集控制裝置4，這樣數(shù)據(jù)采集控制裝置可以處理傳感器的數(shù)據(jù)，然后顯示出來實(shí)測數(shù)據(jù)了。水平支架2上有供傳感器在水平方向上移動的滑槽，傳感器I上有卡件，用于固定傳感器在水平支架滑槽中的位置。傳感器在水平支架上通過卡件固定，水平支架2帶有滑槽，可以在傳感器卡件未固定前任意移動，可以改變傳感器所處位置，進(jìn)行多測量點(diǎn)組合，也可根據(jù)待測片材13實(shí)際形狀改變位置。傳感器是位移傳感器，能傳輸每次移動的距離。傳感器是該裝置測量的核心元件，具有接觸力小，安裝方便，重復(fù)精度高的特點(diǎn)。由于其體積小，可以根據(jù)待測片材13形狀測量點(diǎn)數(shù)的需要在水平支架2上同時布置多個傳感器，實(shí)現(xiàn)對待測片材13的一次多點(diǎn)測量。通過數(shù)據(jù)采集控制裝置的后續(xù)數(shù)據(jù)處理，可以直接獲得測量數(shù)據(jù)，避免人工讀數(shù)的繁瑣和可能引起的測量誤差。水平支架2上還設(shè)有用于識別被測產(chǎn)品的條碼掃描裝置3，條碼掃描裝置3與數(shù)據(jù)采集控制裝置4之間通過有線或無線方式進(jìn)行信號連接。為便于對每片片材進(jìn)行編號識別，采用對片材粘貼條形碼標(biāo)識并通過條碼掃描裝置3進(jìn)行識別，配合數(shù)據(jù)采集控制裝置4的記錄儲存功能，可以一次性進(jìn)行全部待測片材13測量最終根據(jù)條碼識別的情況導(dǎo)出相應(yīng)待測片材13的數(shù)據(jù)。主體上包括動力部件，導(dǎo)軌10和絲杠7，活動部件包括活動螺母8和導(dǎo)軌滑塊6，導(dǎo)軌滑塊6 —端嵌入在導(dǎo)軌10里，活動螺母包裹住絲杠，活動螺母和導(dǎo)軌滑塊固定連接；動力部件包括伺服電機(jī)5，聯(lián)軸器11，軸承座12，動力部件與數(shù)據(jù)采集控制裝置4之間通過有線或無線方式進(jìn)行信號連接。水平支架2由伺服電機(jī)5驅(qū)動，運(yùn)動平穩(wěn)、無抖動、定位準(zhǔn)確。伺服電機(jī)5作為動力源的優(yōu)點(diǎn)在于控制精確，運(yùn)行平穩(wěn)。伺服電機(jī)5安裝固定在主體上方，通過聯(lián)軸器11帶動絲杠7轉(zhuǎn)動，絲杠7上的活動螺母8將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，并帶動水平支架2沿導(dǎo)軌10做上下運(yùn)動?；鶠榇罄硎脚_，被測片材放置在大理石平臺上，大理石平臺面是本測量系統(tǒng)的測量基準(zhǔn)面。大理石平臺是用天然的石質(zhì)材料制成的精密基準(zhǔn)測量工具，具有精度高、不生銹、耐酸堿、不磁化、不變型、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，能在重負(fù)荷及一般溫度下保持穩(wěn)定，且無磁性反應(yīng)，亦無塑性變形，對儀器儀表、精密工具、機(jī)械制件的檢驗(yàn)，都是理想的基準(zhǔn)面，特別適用于高精度的測量方面。數(shù)據(jù)采集控制裝置4包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)存儲及處理模塊，報表生成模塊和人機(jī)交流模塊。人機(jī)交流模塊還可以包括顯示器，鼠標(biāo)，觸摸板等。數(shù)據(jù)采集控制裝置4主要實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)5的控制、傳感器I和條碼掃描裝置3的數(shù)據(jù)采集。完成包含有數(shù)據(jù)的采集、傳輸、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲及處理、報表生成、人機(jī)界面等功能。同時實(shí)現(xiàn)測試前及測試后傳感器的校零、故障報警等功能，以保證測試數(shù)據(jù)的有效，數(shù)據(jù)采集控制裝置4在本實(shí)施例中包括兩個部分，一部分為數(shù)據(jù)處理控制單元，一部分為顯示單元。圖2至圖3示出了本發(fā)明多點(diǎn)測厚裝置的測厚方法原理圖。測量時，傳感器22固定在活動支架21上，由動力部件帶動向下移動，傳感器測頭與基座23表面接觸，并施加一定的接觸力使傳感器測頭與基座表面充分接觸。此時，由于傳感器測頭與基座接觸，獲得一個壓縮的位移值，并轉(zhuǎn)換為電信號輸出到數(shù)據(jù)采集控制裝置，在程序中被記錄為h0。采用相同的方法，放置待測片材后再次進(jìn)行測量，傳感器22固定在活動支架21上，由動力部件帶動向下移動，傳感器測頭與待測片材24表面接觸，并施加一定的接觸力使測頭與片材凹凸不平的表面充分接觸。此時，由于傳感器測頭與片材接觸，獲得一個壓縮的位移值，并轉(zhuǎn)換為電信號輸出到數(shù)據(jù)采集控制裝置，在程序中被記錄為hi。在兩次測量中，動力部件通過精確定位能夠使傳感器下降到相對測量基準(zhǔn)面的一個固定位置，那么兩次測量值之差A(yù)h=hl-hO即為片材的厚度值。測量值hO通過系統(tǒng)校準(zhǔn)確定，并被記錄在數(shù)據(jù)處理程序中作為測量的基準(zhǔn)。在測量過程中，每次傳感器獲得的位移值與此基準(zhǔn)之差的絕對值即為片材在該傳感器測量點(diǎn)的實(shí)際厚度。多點(diǎn)測厚裝置的使用方法，通過以下步驟進(jìn)行厚度測量:活動架向下移動，使傳感器處于基準(zhǔn)位，每個傳感器與基座充分接觸，產(chǎn)生壓縮位移，數(shù)據(jù)采集控制裝置自動記錄每個傳感器此時壓縮的位移值，測得數(shù)據(jù)后，活動架向上抬起;將待測片材放在基座上，活動架向下移動，使傳感器處于基準(zhǔn)位，每個傳感器與待測片材充分接觸產(chǎn)生壓縮位移，數(shù)據(jù)采集控制裝置自動記錄每個傳感器此時壓縮的位移值，活動架向上抬起；將每個傳感器記錄的兩次位移值數(shù)據(jù)相減，所得結(jié)果的絕對值即為待測片材每個測厚點(diǎn)的厚度。兩次測量不區(qū)分先后順序只需在計(jì)算厚度時取數(shù)據(jù)相減后的絕對值即可。在得到一次傳感器與基座接觸時的所測厚度以后，再測其他待測片材時可以不必再重復(fù)測量此數(shù)，可以共用同一個傳感器與基座接觸時的所測厚度的值。傳感器處于的基準(zhǔn)位是傳感器能接觸并壓縮基座的位置。每次測量都將傳感器下降至此位置。本實(shí)施例是根據(jù)位移傳感器的壓縮位移測得數(shù)據(jù)的，但同樣還可以使用其他傳感器，只需要將傳感器兩次測量都定位在同一基準(zhǔn)點(diǎn)，分別測得基底和放有待測片材兩種情況下的位移，最終取兩次位移結(jié)果的絕對值即可知道待測片材的厚度。本發(fā)明多點(diǎn)測厚裝置主要用于測量表面凹凸不平的片材，特別可以用作測量多孔彈性片材，同時可以測量其他材質(zhì)、厚度和表面質(zhì)量的片材。多孔彈性片材是經(jīng)過發(fā)泡后切片成形，表面不光滑，密布大小不一的微孔和凹坑。在自然狀態(tài)下，多孔彈性片材表面凹凸的不均勻性較大。如采用非接觸測量方式，如激光測量，則在片材凹坑的底部和頂部其測得的厚度數(shù)據(jù)波動較大，與實(shí)際厚度尺寸有較大差距。而接觸式測量通過測頭與多孔材料表面的面接觸和一定的壓力，能夠忽略凹孔，同時對局部凸起有一定壓縮，從而盡可能的減小多孔彈性片材凹凸不平表面對測量結(jié)果的影響，使測得的厚度數(shù)據(jù)更接近片材厚度的真實(shí)值。在本說明書中所談到的“一個實(shí)施例”、“另一個實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“優(yōu)選實(shí)施例”
等，指的是結(jié)合該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包括在本申請概括性描述的至少一個實(shí)施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實(shí)施例。進(jìn)一步來說，結(jié)合任一實(shí)施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時，所要主張的是結(jié)合其他實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種多點(diǎn)測厚裝置，包括傳感器，活動架，主體，數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于傳感器至少有2個，活動架包括使傳感器上下直線運(yùn)動的活動部件和用于固定傳感器的水平支架，傳感器設(shè)置在水平支架上，活動架滑動連接在主體上，主體包括機(jī)架和用于放置待測片材的基座，傳感器與數(shù)據(jù)采集控制裝置之間通過有線或無線方式進(jìn)行信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)測厚裝置，其特征在于所述傳感器在水平支架上采用矩陣式分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)測厚裝置，其特征在于所述水平支架上有供傳感器在水平方向上移動的滑槽，所述傳感器上有卡件，用于固定傳感器在水平支架滑槽中的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)測厚裝置，其特征在于所述傳感器是位移傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)測厚裝置，其特征在于所述水平支架上還設(shè)有用于識別被測產(chǎn)品的條碼掃描裝置，條碼掃描裝置與數(shù)據(jù)采集控制裝置之間通過有線或無線方式進(jìn)行信號連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)測厚裝置，其特征在于所述主體上包括動力部件，導(dǎo)軌和絲杠，活動部件包括活動螺母和導(dǎo)軌滑塊，導(dǎo)軌滑塊一端嵌入在導(dǎo)軌里，活動螺母包裹住絲杠，活動螺母和導(dǎo)軌滑塊固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多點(diǎn)測厚裝置，其特征在于所述動力部件包括伺服電機(jī)，聯(lián)軸器，軸承座，動力部件與數(shù)據(jù)采集控制裝置之間通過有線或無線方式進(jìn)行信號連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)測厚裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集控制裝置包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)存儲及處理模塊，報表生成模塊和人機(jī)交流模塊。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述多點(diǎn)測厚裝置的使用方法，其特征在于:通過以下步驟進(jìn)行厚度測量: 活動架向下移動，使傳感器處于基準(zhǔn)位，每個傳感器與基座充分接觸，產(chǎn)生壓縮位移，數(shù)據(jù)采集控制裝置自動記錄每個傳感器此時壓縮的位移值，測得數(shù)據(jù)后，活動架向上抬起; 將待測片材放在基座上，活動架向下移動，使傳感器處于基準(zhǔn)位，每個傳感器與待測片材充分接觸產(chǎn)生壓縮位移，數(shù)據(jù)采集控制裝置自動記錄每個傳感器此時壓縮的位移值，活動架向上抬起； 將每個傳感器記錄的兩次位移值數(shù)據(jù)相減，所得結(jié)果的絕對值即為待測片材每個測厚點(diǎn)的厚度。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種測厚裝置，更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及多點(diǎn)測厚裝置及其使用方法。包括傳感器，活動架，主體，數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于傳感器至少有2個，活動架包括使傳感器上下直線運(yùn)動的活動部件和用于固定傳感器的水平支架，傳感器設(shè)置在水平支架上，活動架滑動連接在主體上，主體包括機(jī)架和用于放置待測片材的基座，傳感器與數(shù)據(jù)采集控制裝置之間通過有線或無線方式進(jìn)行信號連接。本發(fā)明的有益效果是能對表面不光滑或表面密布微孔和凹坑的片材進(jìn)行測量厚度，也適用于具有一定彈性的片材的厚度測量。操作簡便，全自動化測量，機(jī)器自動讀數(shù)減少人為誤差，一次進(jìn)行多點(diǎn)測量，精確，效率高。
文檔編號G01B21/08GK103148822SQ20131003614
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者王曉英, 董明, 趙維, 張長生, 范玉德, 石耀剛, 鮑延年, 魏智勇, 王建華, 陸藺輝 申請人:中國工程物理研究院化工材料研究所