高精度片材厚度检测系统设计

　　0 引言

　　检测片材的厚度，传统的方式通常是使用千分尺、游标卡尺等仪器进行人工检测。这种人工检测方法存在较多弊端：工人劳动强度大，检测效率低，检测速度慢等。这不仅影响产品质量，严重时可能影响企业的正常生产，因此对传统检测方法进行改造是很有必要的。

　　采用智能化、自动化的检测方法，不仅可提高检测效率和精度，而且还可大大减轻工人的劳动强度[1]。目前市场上已出现了许多可自动测量厚度的检测系统，这些检测系统一般具有较高测量效率和精度，且系统智能化程度较高，可维护性好，具有良好的人机界面，但价格比较昂贵。若根据检测对象有针对性地开发结构简单、性能优良、经济适用的检测系统将有利于在线检测的普及[2 ]。如在线薄板曲面件和智能长度检测系统已应用于实际生产[3-4]。本文针对金属密封垫片，设计了一套高精度厚度自动检测系统。

　　1 检测原理

　　在厚度测量中，根据测头与工件接触与否，可将测量分为接触式测量和非接触式测量 2 类。在接触式测量中，根据测头的接触方式不同，又分为机械接触式测头和电气接触式测头;非接触式测量的测头则包括光学显微镜、电视扫描头及激光扫描头等[5]。

　　1.1 非接触式测量

　　非接触式测量是以光电、电磁等技术为基础，在不接触被测物体表面的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法[6 ]。典型的非接触式测量方法有激光三角法、电涡流法、超声测量法、机器视觉测量法等。非接触式测量方法有如下优点：1)通常无需精确定位;2)检测速度比接触式测量法更快;3)消除了接触式测量中测头与工件接触带来的机械磨损等问题[7 ]。目前，在实际检测中非接触式测量方法已被广泛采用。

　　1.2 接触式测量

　　根据测头接触方式的不同，可将接触式测量分为点接触式和面接触式 2 类[8 ]。接触式测量在进行测量前需给试样待测表面施加一定压力(点接触力或面接触力)，使得待测表面平整、厚度均匀，以保证所测数据稳定可靠。避免了使用非接触式测厚仪测量那些具有一定压缩性、表面高低不平的材料时可能出现数据波动较大的现象。

　　由于可压缩试样在不同条件下产生的形变往往会影响测量结果，而采用接触测量能对被测物施以相同的压力，从而消除各种因素对试样造成的形变，因此，为了提高测量精度，一般选用接触式测量法。温度、压力、尺寸等参数通常采用这种方法测量。本文设计的垫片厚度检测系统即采用接触式测量。

　　2 金属密封垫片厚度检测系统设计