基于红外双光路的薄膜在线测厚系统的研究

曹智颖; 赵斌

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.011

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基于红外双光路的薄膜在线测厚系统的研究

曹智颖 , 赵斌

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Citation:

基于红外双光路的薄膜在线测厚系统的研究

曹智颖,
赵斌^,

1.
华中科技大学机械科学与工程学院仪器科学与技术系, 武汉 430074

作者简介: 曹智颖（1989- ），男，硕士研究生，主要从事红外和激光精密测量方面的研究。.

通讯作者: 赵斌, zhaobin63@sohu.com

基金项目:
国家九七三重点基础研究发展计划资助项目（2013CB035405）
中图分类号: TN247;TH741

Research of on-line film thickness measurement system based on infrared dual-light path

CAO Zhiying,
ZHAO Bin^,

1.
Department of Instrument Science and Technology, College of Mechanical Science and Enginnering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Corresponding author: ZHAO Bin, zhaobin63@sohu.com

CLC number: TN247;TH741

摘要: 红外测厚是薄膜在线测厚的主要方法之一，为了解决传统的红外测厚方法中尚存在的易受光源稳定性的影响、不适用于高速薄膜生产线等缺点，采用双光路参比测量的方法设计了一种双光路红外测厚系统，系统将光源的光分成测量路和参考路两路，并使用单个CCD同时收集两路光作为光强传感器。描述了系统的成像原理，讨论了系统对朗伯定律的适用性，最后通过对聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜的标定实验论证了系统的精度。结果表明，该方法精度高、鲁棒性好，且能够有效避免光源不稳定带来的影响。
- 测量与计量 /
- 薄膜测厚 /
- 红外 /
- 双光路
Abstract: Infrared thickness measurement is one of the main methods of online film thickness measurement, but traditional infrared thickness measurement method still has such defects that it is sensitive to the stability of light source and it is not applicable to high-speed film production line. In order to solve these problems, a dual-light path reference measurement method was used and a dual-light path infrared thickness measurement system was presented. In the system, the light source is divided into measurement light path and reference light path, using a single CCD connecting both the measurement light and the reference light as light intensity sensor. The imaging principle was described and the applicability of the system for Lambert law was discussed. Finally, calibration experiments for polyethylene and polytetrafluoroethylene film were conducted to demonstrate the accuracy. The experimental results show that the method has high precision and good robustness, and can effectively avoid the impact of the unstable of light source.
- measurement and metrology /
- film thickness measurement /
- infrared /
- dual-light path

[1]	WANG Ch, ZHAO B. Research of thin plate thickness measurement based on single lens laser triangulation[J]. Laser Technology,2013,37(1):6-10(in Chinese).
[2]	ZHANG M H. Uses of the infrared technology for on-line gauging of plastic film thickness[J]. Journal of Zhejiang University of Technology, 1985(2):1-8(in Chinese).
[3]	LIAO F Z, WEI H R, ZHAO W K,et al. A non-contact method for measuring the thickness of polyester film with infrared absorption[J]. Acta Metrologica Sinica, 1990,11(4):266-270(in Chinese).
[4]	WORKMAN J, WEYER L. Practical guide to interpretive near-infrared spectroscopy[M]. 2nd ed. Boca Raton,Florida, USA: Chemical Rubber Company Press, Inc., 2012: 12-16.
[5]	MENG F F, WANG T W, ZHANG Q T. Preparation and performance analysis of near-infrared absorption PVB films[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(11): 3003-3007(in Chinese).
[6]	JOHNSON J, HARRIS T. Full-field optical thickness profilometry of semitransparent thin films with transmission densitometry[J]. Applied Optics,2010, 49(15): 2920-2928.
[7]	MARTINEZ ANTON J C,GOMEZ PEDRERO J A,ALONSO FERNANDEZ J, et al. Optical method for the surface topographic characterization of Fresnel lenses[J]. Proceedings of SPIE, 2011,8169:816910.
[8]	CHEN W, HU K T. Study on sheet formation with computer visual system[J].World Pulp and Paper, 2000, 19(3):48-50(in Chinese).
[9]	QU E Sh, ZHANG H J, CAO J Zh, et al. Discussion of illuminance formula in optical design[J].Acta Optica Sinica, 2008,28(7):1364-1368(in Chinese).
[10]	YU D Y, TAN H Y.Engineering optics[M]. Beijing: Press of Mechanical Industry, 2011: 82-83(in Chinese).

[1]	倪志波 , 宋连科 , 刘建苹 , 彭捍东 , 周文平 . 单轴晶体双折射率随温度变化的双光路测量. 激光技术, 2007, 31(4): 358-359,363.
[2]	张建宇 , 高立新 , 崔玲丽 , 吴迪平 , 杨久霞 , 王会刚 . 激光强化温度场的理论解析与实验论证. 激光技术, 2006, 30(1): 56-59.
[3]	刘华 , 徐隆波 , 彭志涛 , 夏彦文 , 唐军 , 孙志红 . 神光-Ⅲ原型装置多路激光近红外时间波形测量系统. 激光技术, 2010, 34(2): 157-160. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.02.004
[4]	谢兴盛 , 方勇文 , 吴云峰 , 叶玉堂 , 陈昌彬 , 李长成 , 王兵学 . 汽车自适应驰控装置中的红外激光测距. 激光技术, 2004, 28(5): 521-523,530.
[5]	杜志广 , 颜树华 , 林存宝 , 王国超 , 魏春华 . 双路信号相位同步测量系统设计与实现. 激光技术, 2016, 40(3): 315-319. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.003
[6]	朱红伟 , 叶会英 . 光反馈自混合干涉系统反馈水平的研究与测量. 激光技术, 2010, 34(6): 847-850. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.034
[7]	马亚云 , 赵冬娥 , 张斌 . 共路外差干涉测量液晶空间光调制器相位特性. 激光技术, 2021, 45(5): 614-619. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.05.013
[8]	刘顺涛 , 骆华芬 , 陈雪梅 , 徐静 . 结构光测量系统的标定方法综述. 激光技术, 2015, 39(2): 252-258. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.023
[9]	陈立刚 , 洪津 , 乔延利 , 孙晓兵 . 基于双Wollaston棱镜的偏振测量系统的精度分析. 激光技术, 2008, 32(5): 468-470.
[10]	秦玉伟 . 基于光学相干层析成像技术的薄膜厚度测量. 激光技术, 2012, 36(5): 662-664. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.05.022
[11]	曾亮维 , 蔡元静 , 谭础深 , 黄佐华 . 斯托克斯光偏振态测量系统的优化. 激光技术, 2017, 41(1): 74-78. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.01.016
[12]	杨志远 , 卢荣军 , 王生春 . 一种纵向共振光声池谐振频率测量方法. 激光技术, 2019, 43(3): 387-391. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.03.018
[13]	李振有 , 禹延光 , 叶会英 . 基于适度光反馈自混合干涉技术的微位移测量. 激光技术, 2008, 32(5): 499-501,516.
[14]	祁建霞 , 苗润才 , 董军 . 光衍射法测量低频液体表面波衰减系数. 激光技术, 2008, 32(5): 496-498,520.
[15]	吕海宝 , 冯勤群 , 周卫红 , 罗武胜 , 杨华勇 . 强度型光纤传感检测中的强度补偿技术. 激光技术, 1999, 23(2): 91-94.
[16]	赵铭军 , 周彬 , 胡永钊 , 曾晓东 . 数字正交检波技术在主动探测中的应用研究. 激光技术, 2006, 30(2): 212-214,224.
[17]	肖起榕 , 田宁 , 黄磊 , 王东生 , 巩马理 . 高功率密度光纤激光元器件传输特性测试系统. 激光技术, 2009, 33(5): 459-461,465. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.05.023
[18]	熊志勇 , 赵斌 . 一种新型激光测厚装置的设计. 激光技术, 2011, 35(5): 613-617. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.011
[19]	杨友良 , 刘爱旭 , 马翠红 , 连畅 . 基于红外CCD的钢水红外测温模型分析. 激光技术, 2018, 42(4): 562-566. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.024
[20]	王云杰 , 王艳林 , 夏润秋 , 刘洋 . 大视场红外告警系统中目标高精度方位提取. 激光技术, 2023, 47(2): 200-204. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.02.007

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基于红外双光路的薄膜在线测厚系统的研究

曹智颖
赵斌^,

通讯作者: 赵斌, zhaobin63@sohu.com

作者简介: 曹智颖（1989- ），男，硕士研究生，主要从事红外和激光精密测量方面的研究。

1. 华中科技大学机械科学与工程学院仪器科学与技术系, 武汉 430074

收稿日期: 2013-05-10
录用日期: 2013-06-13
网络出版日期: 2014-02-25

基金项目: 国家九七三重点基础研究发展计划资助项目（2013CB035405）

关键词:

摘要: 红外测厚是薄膜在线测厚的主要方法之一，为了解决传统的红外测厚方法中尚存在的易受光源稳定性的影响、不适用于高速薄膜生产线等缺点，采用双光路参比测量的方法设计了一种双光路红外测厚系统，系统将光源的光分成测量路和参考路两路，并使用单个CCD同时收集两路光作为光强传感器。描述了系统的成像原理，讨论了系统对朗伯定律的适用性，最后通过对聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜的标定实验论证了系统的精度。结果表明，该方法精度高、鲁棒性好，且能够有效避免光源不稳定带来的影响。