摘要：本文研究了在枉电池极片涂布生产中，激光测厚仪的静态、动态则量精度，对间歇涂布极片厚度异常区的检测精度，激光测厚仪一涂布机闭环控制系统的原理及其实际应用情况。使轧钢工和成品检验工可以通过测厚仪实时监控钢带厚度尺寸波动的情况，减少了钢带厚度尺寸出格的风险，有助于提高产品质量，获得更高的市场占有率。用来在线实时检测热轧钢带成品厚度尺寸，其运行的稳定性和测量的准确性直接影响成品钢带的厚度尺寸指标，并可减少成品检验测量时间，降低成品检验工的工作强度，提高作业率。因此在本文之中，主要是针对了激光测厚仪在锂电池极片涂布生产中的应用性研究进行了全面的分析，同时也是在这个基础上提出了下文中的一些内容，希望能够给予相同行业进行工作的人员提供出相应的参考。
关键词：激光测厚仪；锂电池；极片涂布；应用性；分析
1导言
在锂离子动力电池的生产过程中，电池的一致性控制至关重要，而涂布极片的面密度一致性是重要的影响因素。因此，涂布过程中需对极片的面密度进行实时检测。目前，各锂电厂家对涂布涂层检测的方法各有不同，主要分为接触式人工测量和非接触式仪器测量。人工接触测量方式精度差，且不便于实时检测;非接触测量方式按测量原理分为激光测厚和射线测厚。射线测厚的原理是:p或X射线穿透物质后发生衰减，面密度越大衰减越多，测量衰减量可反推出面密度值。该方法可直接获得涂布极片的面密度值、测量精度高，但价格也高，辐射源的维护管理成本较高，使用不当会对人体造成伤害。
2静态、动态测量精度评价
所谓静态测量指的是极片静止不走带，仅测厚仪的C型架往复运动，测量极片横向特定区域的厚度。而动态测量是指涂布正常走带即极片运动的同时，激光测厚仪的C型架往复运动，实时测定极片的厚度,。两种精度评价可综合反映测厚仪的测量精度是否满足涂布极片厚度的精度控制要求。动态测量的过程可看作模拟涂布正常走带时，激光测厚仪对极片厚度变化的实时检测。由此可以看出，测厚仪的测量值与极片的实际厚度值吻合度较高、跟随性较好，说明激光测厚仪能够准确及时地反映出极片厚度的变化趋势。因此，对于实时连续检测涂布过程中极片的厚度，进而指导涂布厚度的控制具有较强的实践意义。
3激光测厚仪简介
激光测厚仪主要由U型测量车、计算机控制终端、远端显示器、动力控制箱、LED显示器、标校尺等部分组成，其工作原理是基于三角测量的原理。左右两组激光发射系统将光斑分别投射到钢板的左右表面。接收系统将照射光斑的散射光成像于光电转换器件CCD上。计算机根据转换后的电信号计算出钢板左右表面的实时位置，然后将左右表面位置求差值即可测量的钢板瞬时厚度测量值。
4激光测厚仪故障分析及解决方案
4.1激光测厚仪故障分析
激光测厚仪由于安装在成品轧机机架后，其工作环境恶劣，温度高、水汽大，且测量导槽处安装的自由辊的润滑油经常飞溅到测量窗片上，遮挡测量光路，造成故障频发。此外，为防止钢带成品划伤，激光测厚仪处的导槽已加宽至110 mm，远超出测厚仪的设计要求40mm，导致钢带接近导槽两侧时无法测量，造成了大量漏检。
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4.2激光测厚仪改进方案
4.2.1改进测量车及导槽结构
将测量车距高温导槽的距离从单侧200mm增加到400mm，既降低测量车的温度，又避免了钢带在导槽内运行时甩出的冷却水飞溅到窗片上影响测量；将测量点处导槽宽度由110mm减小到40mm，减少钢带在导槽中偏摆、窜动引起的测量误差；
4.2.2改进测量窗片结构
将信号接收窗安装到测量车的上半部，与导槽成45°倾角，且信号发射窗和信号接收窗均安装防护罩,不仅可以防止冷却水飞溅到测量窗片上影响测量，而且可以消除杂散背景光对测量的影响。
4.2.3改进信号发射及采集装置
将测量激光器升级为405nm短波长蓝光低噪声激光器，充分过滤背景光的影响；优化信号采集系统，采用自动跟踪曝光控制系统,防电磁干扰设计；镜头改用定焦纯铝设计,热稳定性能好，防振性能好。
4.2.4改进标校平台
原上垂式标校平台需放置在导槽上进行标校，由于导槽上表面不平整，造成标校尺定位时间长，水平度较差，不仅正常标校需30min，而且标校精度差；改进后采用平移式标校平台，两端固定在测量车上，标校尺从测量孔中穿过，易定位，不仅标校时间仅需5min，而且标校准确性高。
4.2.5改进冷却方式
改进前仅采用水冷和风冷，冷却效果差，夏季测量装置表面温度达到70-80℃，造成测量装置因温度过高而不测量，故障频发；改进后增加涡流风管降温，可在输入冷空气的同时将测量装置内热空气抽出，夏季测量车温度降至30-40℃，冷却效果好，避免了测量装置高温带来的故障，因此需要引起足够的重视。
5激光测厚仪在生产中的应用一涂布厚度闭环控制
传统的涂布生产过程中，极片厚度的检测及调节依靠人工完成，导致厚度控制的实时性、准确性均较差，极片厚度异常造成的不良率较高。最新的研究发现，在激光在线测厚设备与涂布机之间建立起信号连接，测厚仪向涂布机实时反馈极片厚度数据，涂布机依据厚度控制标准，自动判断并做出相应的调整。即接收在线测厚设备反馈的涂布机尾极片的实时厚度值，自动判断极片厚度是否符合预定的范围，若超出范围，则向涂布机刀辊间隙控制系统发出调整指令，改变刀辊间隙，待厚度t整后的极片走带至机尾处，测厚设备完成测量并再次反馈信号，闭环系统将会重复上述操作，直至测厚设备反馈的厚度值处于预定范围内。此闭环控制系统的流程在涂布生产过程中不断重复进行，以确保极片厚度始终符合要求。从极片厚度变化情况可以看出，当极片厚度接近控制上限时，激光测厚仪一涂布机闭环系统及时调试，降低刀辊间隙，第一次调试后，由于调试幅度偏大，导致极片厚度接近控制下限，涂布机再次接到信号反馈后，立即增加刀辊间隙，最终使极片厚度恢复正常。激光测厚仪一涂布机闭环控制系统集厚度实时监测与即时控制于一体，能够降低操作人员的劳动强度，提高涂布过程中极片厚度的控制水平，减少涂布厚度不良的发生，是近两年连电池涂布过程检测及控制的主要趋势，具有重要的应用价值，因此对于这个方面的内容必须要引起足够的重视。
6结论
通过对上述的内容进行分析研究之后可以得出，总而言之，该文通过实际测试及验证，激光测厚仪静态测试精度高，动态测试数据能够准确反馈极片厚度变化趋势，对间歇涂布极片的厚度异常区能够实时准确检测。同时，激光测厚仪与涂布机的闭环联用，实现了涂布厚度的自动化控制。因此，激光测厚仪在锉电池涂布生产过程中具有广阔的推广前景。
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论文作者:方志远
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/26
标签：测量论文; 厚度论文; 测厚仪论文; 激光论文; 涂布论文; 实时论文; 闭环论文; 《基层建设》2018年第18期论文;