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    在线厚度测量系统

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    • 在线激光测厚系统

    在线激光测厚系统

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    激光位移传感器利用三角形测量法,发射一束激光至片材表面,利用CCD感应接受反光点偏移位置即可测量出片材的垂直高度。


    工作范围

    a)本设备前序:辊压机

    b)本设备后序:辊压后收卷

    c)本设备用于:辊压后极片的厚度测量



    用于锂电池辊压后极片的厚度测量。

    1、 测厚原理:测厚模块由两个激光位移传感器上下对射的方式组成的,上下的两个传感器分别测量被测体上表面的位置和下表面的位置,通过计算得到被测体的厚度。激光测厚仪的优点在于它采用的是非接触的测量,相对接触式测厚仪更精准,不会因为磨损而损失精度。

    如下图:极片厚度C=L-A-B。





    各部分组成:

    1、机械系统

         机械系统主要包括机架、激光测头自校装置、涂膜箔片传送装置和涂膜测厚机构四个部分。涂膜传送装置负责传送成卷的箔片,实现箔片的卷材收料。

         涂膜测厚机构负责完成激光传感器测头对箔片厚度的来回扫描测量。激光测头自校准装置通过对固定的两块标准两块的测量,调整传感器测头到适当位置,确定基准面从而实现自校准。

       2、测控系统

         测控系统的硬件按功能科分为测厚系统和运动控制系统两大部分。

    测厚系统部分:

         主要完成对测量信号的采集、数据处理、结果的显示和储存等。传感器控制器采集测量信号得到上下激光测头与被测物上下表面的距离,书记传输至工控机。工控机完成数据处理得到最终的厚度值、进行显示、存储。

    运动控制系统:

         通过运动控制卡控制工作过程。运动控制卡接收工控机及光电开关、限位开关发出信号,通过控制电机来实现C型架的来回运动,从而达到来回扫描测量的目的。


    设备技术参数、技术要求:

    1、检测类型:

    连续涂布冷轧、间隙涂布冷轧、条纹涂布冷轧。

    2、适应检测最大宽度:

    极片宽度:≤600毫米(按照实际料宽定制))

    3、测量方式:

    在线非接触测量,C型架带动激光传感器,在垂直于走带方向往复扫描,扫描速度0-25m/min连续可调。

    4、测量参数:

    4.1整机参数指标

    (1)感应器重复精度:0.02μm;

    (2)测量范围:基准位±3mm;(正常张力下极片抖动范围在±3mm内,测量值造成的波动不超过极片真实极片厚度的±1‰,说明:传感器在±3mm的检测范围内,线性度为±0.2‰)

    (3)测量精度:≤±1μm;

    (4)介质类型:激光

    (5)测量原理:三角测距求差

    (6)适合产品:阴极极片、阳极极片、铝箔

    (7)直接测量指标:厚度

    (8)放射性防护指标:无放射性

    (9)托辊宽度:600mm(根据材料宽度定制)

    (10)被测材料厚度:≤1mm;

    (11)设备重量:800±50kg;

    (12)原始数据采用频率:50KHZ;

    (13)激光探头扫描速度连续可调,最快为单趟3.5S。

    (14)定位精度:±0.01mm

    (15)重复精度:±0.4μm

    (16)重复性:在不同位置测量同一个极片的同一位置,所得到的厚度均值极差小于±0.2μm。极片横向厚度趋势与设备测量趋势保持一致;说明:滑块和丝杠均采用THK P级精度,采用大理石机架防震装置保障重复性,横向扫描过程中。系统采用的定点采集数据,横向位置由高精度编码器实时反馈,以保证横向趋势与设备测量趋势性一致)

    (17)扫描速度:0-300mm/s;可调(可根据客户需求定制)

    (18)扫描幅宽:0-650mm(根据客户最大扫描幅宽定制C型架)

    (19)测量稳定性:12H内3σ≤±0.4μm(此数据有实时校准机制保证、扫描4个周期做一次自动校准周期可调、以保证测量稳定性。系统采用0级矫正量块,未避免矫正块本身厚度偏差,每次矫正以矫正块的固定点进行矫正。)

    (20)测量有限幅宽:设备测量过程中能够有效测量到敷料边缘的距离≤3mm

    (在有效行程内可任意设定固定扫描分为固定扫描,箔材厚度会保存,但在做平均值是不做处理,界面显示测量厚度锥饰图。)

    (21)厚度均值的极差:≤0.4μm(传感器采样率为20万次每秒,系统有高速滤波器剔除采集到数据中的突变数据,再由1024组采集数据做一次平均处理)

    (22)可实现连续扫描和间隙扫描;(系统启动设置连续扫描或间隙扫描,间隙扫描中极片极耳处箔材数据不处理)

    (23)可实现定点测量方式(系统通过定点采集数据可停在某点做极片动态纵向测量或极片静态测量)

    (24)隔震设计:设备通过橡胶垫进行隔震和设备浮动滚装置;通过隔震设计,测厚设备尽量隔离了2个震源:(1)地基传递过来的振动(2)由于极片张力波动导致机架晃动引起的振动。

    4.2位移传感器参数

    (1)位移传感器分辨率:0.02μm;

    (2)品牌:日本基恩士 Keyence;

    (3)传感器工作方式:漫反射;

    (4)线性度:0.02%*全量程;

    (5)量程范围:±3mm;

    (6)采样频率:50KHZ;

    (7)环境相对湿度:20-85%,无结露;

    (8)工作温度要求:0-50℃;

    (9)测量光斑尺寸:25μm×1400μm;

    (10)工作波长:650nm。

    5、系统硬件性能:

    (1)高精度天然石材C型架,确保对位准确。

         可测量极片最大宽度:1050mm(按照实际料宽定制);

         大理石C架安装激光探头两端面平面度误差:≦50μm;

         大理石C架安装激光探头两端面和运行导轨之间的垂直度误差:≦50μm;

    (2)采用伺服驱动系统保证精准扫描。

         1、导轨及丝杆组件精度等级:精密级;

         2、两侧导轨之间的平面度和平行度偏差≦0.02mm;

         3、传动电机:伺服电机;

         4、定位精度:误差≦0.1mm。

    (3)稳定的机器底座和导轨保证运动长期平稳。

    (4)国外进口的高精度激光厚度传感器。

    (5)自主研发的高速精密扫描数据处理平台。

    (6)电气及控制柜

    工控机

    1、配置:双核CPU、4G内存、500G硬盘;

    2、显示器:20寸液晶显示器。

    电控系统

    1、智能伺服电机运行控制卡;

    2、台湾明伟开关电源;

    3、隔离电源(选配)

    6、测量系统软件性能:

    (1)软件具有扫描有效数据自动统计功能和有效扫描区域自动识别功能。在基材或涂层横向位置发生变化或出现任何偏差时,系统无须人工干预,能自动识别有效的涂层区域并计算有效涂层厚度数据(该功能可通过选项来择是否进行自动识别);留白区、异常区数据过滤功能,消除异常区影响。

    (2)具有基值厚度计算、显示功能;

    (3)软件具备噪声过滤功能,提高信噪比,滤除电路干扰噪声。

    (4)横向数据分区显示,横向最大分区数:30个(可设置)。

    (5)多横幅图中,显示去掉异常点后横幅图,使横幅涂布厚度显示更直观;

    (6)品种切换时,具有按当前实际测量值自动计算出灵敏度K值功能。

    (7) 实时显示极片测量值,及厚度曲线图,纵向图,横幅柱状图,批次合成横幅图。

    (8)提供可靠的以太网数据通信协议;

    (9)生产每卷物料录入物料编号、操作员工号等信息。

    (10)2层用户管理,操作员和管理员账号。

    (11)每个批次下棍时可生成批次报表内含,平均值,最大,最小值,整个批次纵向图,批次合成横幅图,可记录批次长度。

    (12)软件带有自动校正功能,可定时自动进行校正,以保证测量数据实时稳定不会因环境因素影响测量。

    (13)稳定可靠的数据处理与备份机制, 具备原始数据查看及存储功能.

    (14)根据当前厚度的检测数据,通过冷轧设备通讯或直接输出信号控制辊压设备,系统自带PID单回路预估大闭环控制算法,可以多种方式进行厚度的闭环控制(具体控制方式需和辊压设备厂协商);

    (15)检测数据可以按EXCEL格式导出分析;

    (16)具备远程技术支持功能

    (17)校准机制

    1、具备实时校正功能,消除以消除因环境因素造成的测量变化。

    2、采用两点标样机制,进行标定测量,标样片规格根据实际生产需要配比为:50um到1000um选其中与生产规格相近两种。

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