2021/12/17
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鳳鳴亮的非接觸激光在線測厚儀用于用于氮化鋁板測厚
氮化鋁基板非接觸激光在線測厚和合格與否判決機初步方案
一,、客戶基本測厚要求：
1,測量對象：氮化鋁基板（重：100g）
基板尺寸范圍：正方塊,小114 mm*114 mm，大124mm*124mm,，
厚度范圍:小0.25 mm,，大1.5mm，
2,分檢判決標準：
合格: 0.381 mm +/-0.03 mm; 板內(nèi)9點厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.381 mm +/-0.04 mm; 板內(nèi)9點厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.381 mm +/-0.05 mm; 板內(nèi)9點厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.5 mm +/-0.03 mm; 板內(nèi)9點厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.5 mm +/-0.04 mm; 板內(nèi)9點厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.5 mm +/-0.05 mm; 板內(nèi)9點厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
0.762 mm +/-0.05 mm; 板內(nèi)9點厚度的較大值減極小值之差≤0.025 mm
超出上面誤差范圍的為不合格品.且需要電腦保留數(shù)據(jù).
將上面用戶的具體判決標準抽象為算法:
設(shè): f(x,y)為厚度函數(shù),單位為:mm
X的定義域為: 0.1≤x≤1.5
y的定義域為: 0.01≤y≤0.05
則: x-y≤f(x,y) ≤x+y;
MAX[f(x,y)]- MIN[f(x,y)] ≤0.025
且:[x-y≤f(x,y) ≤x+y]AND {MAX[f(x,y)]- MIN[f(x,y)] ≤0.025}=true
3,產(chǎn)品測厚要求
每張板測量9個點,，分三行排列,，如下圖視：
二、系統(tǒng)架構(gòu)
為了實現(xiàn)對正方塊板：114 mm*114 mm 和124 mm X124mm,；厚：0.25 mm ~1.5mm板塊的在線動態(tài)非接觸高精度激光測厚與厚度合格與不合格的分揀功能,，我們建意用一臺LTG-680型激光在線測厚儀做X-Y二維掃描步進定點測量板塊各位置（9點）的厚度（本型號激光在線測厚儀掃描寬度可達：680mm；厚度范圍：0.02 mm -6mm,；測量精度：+/-0.002mm）,。同時增設(shè)自動吸盤上料系統(tǒng)和自動板厚分檢判決系統(tǒng)，構(gòu)成一套自動化的氮化鋁板測厚和厚度合格與否判決生產(chǎn)線,，系統(tǒng)架構(gòu)圖如下圖：
上位管理機
三,、系統(tǒng)工作原理
1,系統(tǒng)設(shè)計
如上圖所示，待測的基板按要求放到*位置（吸盤可到位）,，上料系統(tǒng)受上位計算機控制,。LTG-680激光在線測厚儀安裝在二維定點掃描架上，可做X-Y移動定位,，受單片機和上位機聯(lián)合控制,，完成對氮化鋁板塊的測厚任務(wù)。厚度分選機構(gòu)受單片機和上位機聯(lián)合控制，實施合格板,，超厚板,，超薄板的分檢判斷。激光在線測厚儀的軟件界面圖如下：
[測厚軟件界面1]
上位計算機的軟件界面目前還沒有,。
2,工作原理
系統(tǒng)接收啟動信號,，開始工作：首先，檢測設(shè)定的待測板材型號,，按照選定的型號啟動相應(yīng)定位程序,，然后定位程序發(fā)出控制脈沖（不同定位程序所發(fā)脈沖數(shù)不同），引導真空吸吊機夾具移動到待測板材上方,，將板材吊起并運送到自動測試平臺上,。自動測試平臺根據(jù)電腦設(shè)定板材尺寸啟動相應(yīng)脈沖移動程序，控制平臺托舉板材送至激光測厚儀的有效測量范圍,，沿三條線進行掃描測厚,，電腦系統(tǒng)根據(jù)不同尺寸板材的設(shè)定，記錄輸出脈沖信號數(shù)量,，從而計算出激光測厚儀測厚點在板材上的位置(軟件只記錄9點位置的厚度值,其他位置的厚度值不參與合格與否之判決),，在需要測試的點位將測厚數(shù)據(jù)存儲下來并在電腦上顯示。后,，按照待測板材是否合格啟動相應(yīng)定位程序,，引導真空吸吊機夾具將板材吊起送至*位置，完成一個檢測周期,。
四,、測量中的同步和位置傳感問題
氮化鋁板是一張，一張傳送過來的,，所以，上料機下方有無板,，板子有無傳送到位,，激光在線測厚儀下方有無被測板，測量后板子有無成功分選取走等,，這些都需求有一套完整的檢測系統(tǒng)來完成,，故，還要設(shè)計一套位置檢測裝置,。另外,，上料，測厚,，判決這三個執(zhí)行機構(gòu)之間的協(xié)同,，互聯(lián)，互鎖等邏輯也要設(shè)計一套控制軟件來實施。
五,、上位計算機系統(tǒng)
上位計算機系統(tǒng)是一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),，它從激光測厚儀獲取氮化鋁板塊的各區(qū)域的厚度數(shù)據(jù)并根據(jù)判決規(guī)律控制分選機購完成分選功能。同時它也是整套系統(tǒng)的控制中心,，它可控制上料機,，測厚機，判決機三個執(zhí)行機構(gòu)之間的協(xié)同工作,，互聯(lián)通信,，互鎖邏輯，使三個動作機構(gòu)能協(xié)同工作,，完成自動氮化鋁板塊測厚和厚度合格與否的判決工作,。
六、自動化測厚系統(tǒng)各機構(gòu)組成（共六部份）
上料系統(tǒng)
測試平臺
測厚儀隨動伺服系統(tǒng)
分揀判決系統(tǒng)
上位控制電腦
控制箱
上料系統(tǒng)
組成
真空吸吊機
龍門式XYZ軸滑臺（對小板塊,，不需要龍門式）
位置傳感器
單片機（含待開發(fā)軟件）;可編程控制器(PLC, 待開發(fā)軟件)
作用
將待測板材提送至測試平臺,，由測厚儀進行測試。
測試平臺
組成
不銹鋼工作臺
位置傳感器
傳感器支架
作用
安裝相應(yīng)位置傳感器,，使真空吸吊機能將待測板材正確擺放到測試初始位置,，由測厚儀進行測試。
測厚儀隨動伺服系統(tǒng)
組成
十字式XY軸滑臺
滑臺支架
位置傳感器
單片機（含待開發(fā)軟件）;可編程控制器(PLC, 待開發(fā)軟件)
作用
按照單片機給出的控制信號,，將測厚儀移動到待測板材*位置進行測量,。
分揀系統(tǒng)
組成
真空吸吊機
龍門式XYZ軸滑臺(對小板塊，不需要龍門式)
位置傳感器
氣動式換向器
單片機（含待開發(fā)軟件）; 可編程控制器(PLC, 待開發(fā)軟件)
作用
按照單片機控制,，在有需要時將待測板材換向,，供測厚儀測試，對需要進行標識的板材進行噴碼,。測試完畢后將板材提送*位電腦*的堆放區(qū)域,。
上位控制電腦
組成
電腦主機
顯示器
單片機（含待開發(fā)軟件）; 可編程控制器(PLC, 待開發(fā)軟件)
作用
獲取測厚儀的數(shù)據(jù)，將每個測試點的數(shù)據(jù)記錄下來,，然后與設(shè)定數(shù)據(jù)進行比對,，根據(jù)比對結(jié)果，控制分揀系統(tǒng)將板材堆放到相應(yīng)位置,。
控制箱
組成
控制箱體
空氣開關(guān)
保護電路
直流電源
單片機（含待開發(fā)軟件）; 可編程控制器(PLC, 待開發(fā)軟件)
接線柱
作用
為各個單元提供電源,，集中布置各個單元控制單片機，各個單元控制按鈕集中接線,。測試參數(shù)設(shè)定,。
軟件算法(厚度分檢判決)
設(shè): f(x,y)為厚度函數(shù),單位為:mm
X的定義域為: 0.1≤x≤1.5
y的定義域為: 0.01≤y≤0.05
則: x-y≤f(x,y) ≤x+y;
MAX[f(x,y)]- MIN[f(x,y)] ≤0.025
且:[x-y≤f(x,y) ≤x+y]AND {MAX[f(x,y)]- MIN[f(x,y)] ≤0.025}=true
流程圖
