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在線厚度測量係統

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在線激光測厚係統

簡介:
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激光位移傳感器利用三角形測量法,發射一束激光至片材表麵,利用CCD感應接受反光點偏移位置即可測量出片材的垂直高度。


工作範圍

a)本設備前序:輥壓機

b)本設備後序:輥壓後收卷

c)本設備用於:輥壓後極片的厚度測量



用於鋰電池輥壓後極片的厚度測量。

1、 測厚原理:測厚模塊由兩個激光位移傳感器上下對射的方式組成的,上下的兩個傳感器分別測量被測體上表麵的位置和下表麵的位置,通過計算得到被測體的厚度。激光測厚儀的優點在於它采用的是非接觸的測量,相對接觸式測厚儀更精準,不會因為磨損而損失精度。

如下圖:極片厚度C=L-A-B。





各部分組成:

1、機械係統

     機械係統主要包括機架、激光測頭自校裝置、塗膜箔片傳送裝置和塗膜測厚機構四個部分。塗膜傳送裝置負責傳送成卷的箔片,實現箔片的卷材收料。

     塗膜測厚機構負責完成激光傳感器測頭對箔片厚度的來回掃描測量。激光測頭自校準裝置通過對固定的兩塊標準兩塊的測量,調整傳感器測頭到適當位置,確定基準麵從而實現自校準。

   2、測控係統

     測控係統的硬件按功能科分為測厚係統和運動控製係統兩大部分。

測厚係統部分:

     主要完成對測量信號的采集、數據處理、結果的顯示和儲存等。傳感器控製器采集測量信號得到上下激光測頭與被測物上下表麵的距離,書記傳輸至工控機。工控機完成數據處理得到最終的厚度值、進行顯示、存儲。

運動控製係統:

     通過運動控製卡控製工作過程。運動控製卡接收工控機及光電開關、限位開關發出信號,通過控製電機來實現C型架的來回運動,從而達到來回掃描測量的目的。


設備技術參數、技術要求:

1、檢測類型:

連續塗布冷軋、間隙塗布冷軋、條紋塗布冷軋。

2、適應檢測最大寬度:

極片寬度:≤600毫米(按照實際料寬定製))

3、測量方式:

在線非接觸測量,C型架帶動激光傳感器,在垂直於走帶方向往複掃描,掃描速度0-25m/min連續可調。

4、測量參數:

4.1整機參數指標

(1)感應器重複精度:0.02μm;

(2)測量範圍:基準位±3mm;(正常張力下極片抖動範圍在±3mm內,測量值造成的波動不超過極片真實極片厚度的±1‰,說明:傳感器在±3mm的檢測範圍內,線性度為±0.2‰)

(3)測量精度:≤±1μm;

(4)介質類型:激光

(5)測量原理:三角測距求差

(6)適合產品:陰極極片、陽極極片、鋁箔

(7)直接測量指標:厚度

(8)放射性防護指標:無放射性

(9)托輥寬度:600mm(根據材料寬度定製)

(10)被測材料厚度:≤1mm;

(11)設備重量:800±50kg;

(12)原始數據采用頻率:50KHZ;

(13)激光探頭掃描速度連續可調,最快為單趟3.5S。

(14)定位精度:±0.01mm

(15)重複精度:±0.4μm

(16)重複性:在不同位置測量同一個極片的同一位置,所得到的厚度均值極差小於±0.2μm。極片橫向厚度趨勢與設備測量趨勢保持一致;說明:滑塊和絲杠均采用THK P級精度,采用大理石機架防震裝置保障重複性,橫向掃描過程中。係統采用的定點采集數據,橫向位置由高精度編碼器實時反饋,以保證橫向趨勢與設備測量趨勢性一致)

(17)掃描速度:0-300mm/s;可調(可根據客戶需求定製)

(18)掃描幅寬:0-650mm(根據客戶最大掃描幅寬定製C型架)

(19)測量穩定性:12H內3σ≤±0.4μm(此數據有實時校準機製保證、掃描4個周期做一次自動校準周期可調、以保證測量穩定性。係統采用0級矯正量塊,未避免矯正塊本身厚度偏差,每次矯正以矯正塊的固定點進行矯正。)

(20)測量有限幅寬:設備測量過程中能夠有效測量到敷料邊緣的距離≤3mm

(在有效行程內可任意設定固定掃描分為固定掃描,箔材厚度會保存,但在做平均值是不做處理,界麵顯示測量厚度錐飾圖。)

(21)厚度均值的極差:≤0.4μm(傳感器采樣率為20萬次每秒,係統有高速濾波器剔除采集到數據中的突變數據,再由1024組采集數據做一次平均處理)

(22)可實現連續掃描和間隙掃描;(係統啟動設置連續掃描或間隙掃描,間隙掃描中極片極耳處箔材數據不處理)

(23)可實現定點測量方式(係統通過定點采集數據可停在某點做極片動態縱向測量或極片靜態測量)

(24)隔震設計:設備通過橡膠墊進行隔震和設備浮動滾裝置;通過隔震設計,測厚設備盡量隔離了2個震源:(1)地基傳遞過來的振動(2)由於極片張力波動導致機架晃動引起的振動。

4.2位移傳感器參數

(1)位移傳感器分辨率:0.02μm;

(2)品牌:日本基恩士 Keyence;

(3)傳感器工作方式:漫反射;

(4)線性度:0.02%*全量程;

(5)量程範圍:±3mm;

(6)采樣頻率:50KHZ;

(7)環境相對濕度:20-85%,無結露;

(8)工作溫度要求:0-50℃;

(9)測量光斑尺寸:25μm×1400μm;

(10)工作波長:650nm。

5、係統硬件性能:

(1)高精度天然石材C型架,確保對位準確。

     可測量極片最大寬度:1050mm(按照實際料寬定製);

     大理石C架安裝激光探頭兩端麵平麵度誤差:≦50μm;

     大理石C架安裝激光探頭兩端麵和運行導軌之間的垂直度誤差:≦50μm;

(2)采用伺服驅動係統保證精準掃描。

     1、導軌及絲杆組件精度等級:精密級;

     2、兩側導軌之間的平麵度和平行度偏差≦0.02mm;

     3、傳動電機:伺服電機;

     4、定位精度:誤差≦0.1mm。

(3)穩定的機器底座和導軌保證運動長期平穩。

(4)國外進口的高精度激光厚度傳感器。

(5)自主研發的高速精密掃描數據處理平台。

(6)電氣及控製櫃

工控機

1、配置:雙核CPU、4G內存、500G硬盤;

2、顯示器:20寸液晶顯示器。

電控係統

1、智能伺服電機運行控製卡;

2、台灣明偉開關電源;

3、隔離電源(選配)

6、測量係統軟件性能:

(1)軟件具有掃描有效數據自動統計功能和有效掃描區域自動識別功能。在基材或塗層橫向位置發生變化或出現任何偏差時,係統無須人工幹預,能自動識別有效的塗層區域並計算有效塗層厚度數據(該功能可通過選項來擇是否進行自動識別);留白區、異常區數據過濾功能,消除異常區影響。

(2)具有基值厚度計算、顯示功能;

(3)軟件具備噪聲過濾功能,提高信噪比,濾除電路幹擾噪聲。

(4)橫向數據分區顯示,橫向最大分區數:30個(可設置)。

(5)多橫幅圖中,顯示去掉異常點後橫幅圖,使橫幅塗布厚度顯示更直觀;

(6)品種切換時,具有按當前實際測量值自動計算出靈敏度K值功能。

(7) 實時顯示極片測量值,及厚度曲線圖,縱向圖,橫幅柱狀圖,批次合成橫幅圖。

(8)提供可靠的以太網數據通信協議;

(9)生產每卷物料錄入物料編號、操作員工號等信息。

(10)2層用戶管理,操作員和管理員賬號。

(11)每個批次下棍時可生成批次報表內含,平均值,最大,最小值,整個批次縱向圖,批次合成橫幅圖,可記錄批次長度。

(12)軟件帶有自動校正功能,可定時自動進行校正,以保證測量數據實時穩定不會因環境因素影響測量。

(13)穩定可靠的數據處理與備份機製, 具備原始數據查看及存儲功能.

(14)根據當前厚度的檢測數據,通過冷軋設備通訊或直接輸出信號控製輥壓設備,係統自帶PID單回路預估大閉環控製算法,可以多種方式進行厚度的閉環控製(具體控製方式需和輥壓設備廠協商);

(15)檢測數據可以按EXCEL格式導出分析;

(16)具備遠程技術支持功能

(17)校準機製

1、具備實時校正功能,消除以消除因環境因素造成的測量變化。

2、采用兩點標樣機製,進行標定測量,標樣片規格根據實際生產需要配比為:50um到1000um選其中與生產規格相近兩種。

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