[发明专利]一种单镜头激光三角法厚度测量仪

说明书

技术领域

本发明属于几何尺寸测量技术领域，具体涉及一种单镜头激光三角法厚度测量仪，尤其适用于非透明板材和薄膜如钢板、电池极片，牛毛毡等的厚度测量。

背景技术

超薄板材和薄膜如彩色钢板、聚乙烯膜、电池碳负极膜等在生产实际中应用十分广泛，随着加工技术的进步，材料加工的精度越来越高，这对生产线在线测厚设备的检测精度也提出了更高的要求。

非透明薄膜和板材的在线测厚能控制成品厚度，提高产品质量，提升成品率，减少原材料浪费，提高企业的市场竞争力。同时自动测量取代人工测量，能减小人力资本投入，提高了生产自动化程度，利于改造生产线扩大生产规模。

目前常用的在线测厚方法有激光测厚，射线测厚，超声测厚，电涡流测厚等。射线测厚成本高、有辐射危害，超声测厚需要在被测物表面涂耦合剂、受被测物表面粗糙度影响大、不适合较薄被测物，电涡流测厚只适合导电材料、检测结果易收到材料本身导电率和磁导率等因素的干扰，这些不足限制了此类测厚设备的在线使用。激光测厚法以其健康环保、无辐射、精度高、操作简单、实时性好的优点广泛应用于板材测厚行业。

传统激光测量仪测厚原理基于由上下两条独立光路组成的双光路激光三角法，如图1所示，系统组成包括两个激光器1和2，两个成像透镜3和4，以及两个图像探测器4和5。上下激光器1和2发出的光束经激光器内置镜头聚焦在被测物上下表面，漫反射光线分别通过成像透镜3和4汇聚到图像探测器5和6上面，被测物厚度不同时，图像探测器5和6上成像光斑位置也会随之移动。它们之间的函数关系式可由几何关系导出，假定上下光路对称平面为参考平面，在参考平面处放置一个厚度为h的标定物体，此时图像探测器5和6上各形成一个光斑，记下光斑位置。取走标定物体放入被测物，则被测物表面可视为相对参考物体上下分别移动距离H1和H2的两个平面，图像探测器4和5上光斑分别对应移动距离△H1和△H2，被测物厚度表达式即为：H=H1+H2+h。在图1中由几何关系可得：

H1=d0sinα(d1sinγ-ΔH1sinγcosα-ΔH1sinαcosγ)ΔH1]]>

H2=d0sinα(d1sinγ-ΔH2sinγcosα-ΔH2sinαcosγ)ΔH2,]]>

此时，被测物厚度表达式为：