毕业设计论文-多点扫描式塑膜厚度检测系统的设计.doc

1 前言 近20年来，塑膜产品对于质量的要求越来越高。而塑膜厚度的均匀性是体现塑膜质量的重要参数。如果塑膜厚度不均匀，不仅会影响到塑膜厚度的拉伸强度，还会影响到阻隔性等以及薄膜的后续加工。目前国内的塑膜生产线有很多，但是对于塑膜厚度的检测等关键技术等，还是很薄弱，没有很成熟的解决方案。国内每年的塑膜需求量很大，但是每年都得向国外大量进口。 对于某些薄膜，例如复合薄膜，均匀性更加重要。塑膜厚度的均匀性，厚度偏差等，都成为塑膜品质性能是否达标的重要前提。薄膜厚度的测量由最初的非在线测量，逐步发展到现在的在线测量。塑膜厚度的测量研究取得了飞速发展。 在线测厚技术在上个世纪就有广泛的应用，非在线技术也有了很大的发展。各种测量厚度的方法也纷纷涌出。以机械测量法或传感器测量为代表的非在线测厚技术和以射线技术为代表的非在线测量技术在原理上是完全不同的。各种测量技术也各有优缺点。不同场合用不同的技术。 1.1非在线测厚技术 下面分两点来讲述非在线测厚技术： 1.11接触式测量法 机械测厚法是接触式测量的主要形式。它测量的主要特点是必须与试样表面接触，并且施加一定的压力，以避免遇到具有一定压缩性，表面高低不平的材料时出现数据波动较大的情况。这是它与非接触式测量的本质区别。 机械测量是最传统的测厚方法。有着数据稳定，对试样没选择性等优点。其精度会受到环境和风速的影响，因此必须在实验室环境使用。对周围环境要求较高。 测厚元件是机械测厚仪的核心部件，测量头与试样的接触面积，施力速度不同时，相同的试样测量结果是不同的。这主要是由于可压缩材料在不同的压力作用下，变形是不用的。因此测量时，必须严格参照标准的测试条件和测试要求。 由于核心部件测试精度不一样，市场上的机械测厚仪的测试精度也参差不齐。由于测量头对微小的振动都十分敏感，所以测量时，应该保证周围没有振动源。设备底部会采用宽而重的金属制成，就是为了避免自身的振动，以及减少外界振动的影响。保证测量的精度。 1.12非接触测量法 应用飞接触测量法的仪器主要代表有：光学测厚仪，涡流测厚仪，磁性测厚仪，超声波测厚仪等。光学测厚仪在使用和维护上要求极高。涡流测厚仪利用了电涡流原理，磁性测厚仪利用了电磁感应原理。超声波测厚仪利用超声波反射原理可测任何波良导体的厚度。 非在线测厚设备，一般体积都比较小，便于携带。销量比在线测厚设备大一些。它的价格便宜以及可以比较方便的移动，都成为它的畅销的特点。但它与在线测厚设备并不冲突，两者可以配合起来提高合格率。 1.2在线测厚设备的现状 在线测厚有测试数据快，分析数据处理反应时间短的特点，缩短了开车时间。但是设备价格很贵，运行费和维护费也比较高。在线测厚设备必须有相应的生产线来匹配，而且必须在同一生产线上长期的连续工作，这在一定程度上限制了在线测厚设备的重复利用。 不同塑料薄膜的厚度不同，其测厚范围可以从几微米到几百微米。其应用领域涉及到包装，感光，农用，绝缘等。一般均匀性要求不太高的薄膜可以用非在线技术进行测量，但是对于某些薄膜，例如双拉伸薄膜来说，必须采用高精度，非接触式测厚仪自动检测。 1.2.1 射线在线测厚技术 (1).β射线技术 β射线技术在上世纪六十年代就有了广泛的应用。它的主要特点是对测量物没有要求，测试事物比较广泛。但是它对温度，大气压的变化很敏感。由于它的放射性，对设备的保护设置要求很高。而且信号源很昂贵。 β测厚仪的主要利用β射线穿过薄膜后被部分吸收而减弱的原理对塑料薄膜进行测量。整个系统由测量头、扫描架和控制柜等组成。 (2). X射线技术。 X射线技术是一门相当成熟的技术，但是很少利用于测量塑膜厚度，主要应用于各类板、带、卷材的自动化生产线上。X光管一般能用2-3年，而且更换费用昂，不适用于测量由多种元素构成的聚合物，常用于钢板等单一元素的测量。 1.2.2近红外测厚技术 由于近红外技术的自身特点，它已摆脱了条纹干涉的影响，能够对超薄薄膜进行厚度测量。可以在测量复合薄膜时，得到每一层得厚度。近红外技术可用于多种领域，信号无放射性，而且设备维护费用较低。 它利用不同物质对进红外线的吸收性测量物质厚度。这是它的基本原理。当红外线穿过薄膜时，有一部分波长的红外线被选择性的吸收，这种波长被称为薄膜的吸收波长。另一部分几乎与波长无关，称为一般吸收，几乎不被塑膜吸收。依据贝尔吸收定律，并比较波长信号的变化和吸收的波长，就可以得到薄膜材料的厚度。 1.3选题意义目的 1.4 设计要求 机电一体化系统设计 2检测系统结构设计 2.1 设计方案一：用低能γ射线反散射法测量塑料薄膜厚度 利用低能γ射线反散射法来测量塑料薄膜的厚度, 是通过低能γ 射线和物质的相互作用以及原子序数之间的依赖关系,测量和质量吸收系数成比