激光射线面密度在线测量一体机【开封市测控技术有限公司】

一、设备功能简介
本产品用于电芯涂布面密度和厚度检测。
1、1面密度测量原理





单位面积上极片的质量，称为极片的面密度。极片的面密度是决定电池的一致性的最重要的因素。由Kr85（氪85）衰变产生的β射线，穿透电池极片时，一部分射线被极片吸收。导致穿透极片后的射线强度相对于入射射线强度有一定的衰减。衰减比例与被穿透极片的面密度呈负指数关系。通过填充有特殊气体电离室检测射线穿透极片前后的射线强度，即可推算出极片的面密度。如图1所示，I0为透射前的射线强度，I为透射后的射线强度，二者满足m=1/λ（㏑（I0/I））的关系。其中λ为单位面密度极片的射线吸收系数，m为面密度。
面密度定义为单位面积s上的极片的质量m。如果被测物的的密度ρ定，则被测物的面密度与厚度d成正比：面密度=m/s=ρd。由于锂电涂布生产工艺无法保证密度恒定，所以无法直接通过测量厚度来计算极片面密度。所以单纯的激光测厚仪只能检测材料厚度。此设备通过实时测量极片的面密度与厚度的实际值，计算出极片的密度。从而使激光位移传感器测得的极片厚度值，可以准确转换为面密度。并且实时显示削薄区的面密度值或者厚度。
1.2厚度测量原理

厚度测量原理示意图
测厚模块由两个激光位移传感器上下对射的方式组成的，上下的两个传感器分别测量被测体上表面的位置和下表面的位置，通过计算得到被测体的厚度。示意图中L为2个激光位移传感器的距离，A为上传感器到被测极片距离，B为上传感器到被测极片距离，T为被测极片厚度，则T=L-A-B


1.3：设备总体结构图





二：技术指标
序号参数名称参数指标1适合涂布类型单间隙涂布、多间隙涂布、连续涂布、单面涂布、双面涂布2适合极片类型正极极片、负极极片3测量方式在线动态非接触测量，测量头在垂直于走带方向往复扫描4激光光源红色半导体激光，5射线X射线或β射线6射线光斑光斑大小根据用户需要定制7测量范围面密度：20-1000 g/m2  厚度：0~3000um8测量重复精度面密度：
16秒积分：
±2σ：≤±真实值×0.25‰ or ±0.08g/m2;
±3σ：≤±真实值×0.3‰ or ±0.09g/m2;
4秒积分：
±2σ：≤±真实值×0.55‰ or ±0.17g/m2;
±3σ：≤±真实值×0.8‰ or ±0.24g/m2;9相关性R2




在面密度生产规格范围内，均匀取5组不同面密度的样品，分别用设备和电子称得到5组对应的面密度数据（面密度跨度不低于 20mg/1540.25mm²），机器测量值与真实值线性拟合后，相关性系数>99%10厚度测量精度±3σ：≤±1um ，削薄区宽度测量范围：1-50mm11防辐射等级《GB 18871-2002》国家安全标准12放射源使用年限10.78年13测量响应时间＜1ms
三：测量系统功能

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• 实现极片涂布面密度在线测量。
  
• 实时显示当前扫描断面测量面密度的最大值、最小值、平均值、平均偏差，当前扫描位置、厚度信号、涂布速度、本卷长度等数据。
  
• 实时显示当前扫描断面图（可选柱状图、折线图、面积图）。
  
• 最后一次扫描断面图显示查看（可选柱状图、折线图、面积图）。
  
• EXCEL报表记录转存查看功能，每膜卷生产完毕后，自动生成excel报表。
  
• 通过分频网传，实现远程同步显示（涂布机头显示）。
  
• 扫描边界自适应功能，随收卷纠偏调节自动调节扫描范围，保证最佳扫描状态。
  
• 定位测量功能：可在扫描区域内指定任何位置，测量头即定位在指定位置。
  
• 配方功能：根据不同基材、涂布宽度、涂布方式存储设置各项测量扫描参数，使用时直接调用。
  
• 系统自诊断功能。
  
• 报警功能：可设置涂布宽度、边宽、面密度高限值即进行报警。
  
• 实时可靠的自校验机制，实现了对射线衰减的补偿。
  
• 实时显示重量横向、纵向面密度变化趋势。
  
• 实时显示重量横向、纵向厚度变化趋势
  
• 实时显示间隙涂布头尾、左右涂布削薄区轮廓。削薄区分区大小可以独立设定，最小可以设定0.1mm输出一个厚度均值。
  
• 专业的涂布间隙区无效数据滤除，直观方便的软件管理界面。
  
• 提供可靠的以太网数据通信协议
  
• 软件数据使用CSV文件、数据库保存在工控机内，可以输入并保存如下参数：型号、批次号、日期、上下限工艺参数等。
  
• 软件操作权限:具备两个以上使用权限，如管理员和操作员。
  
• 系统配置三色蜂鸣报警灯。
  
• 将检测数据传输个涂布机和不良达标系统，涂布机通过传输过来的数据自动调整涂布参数，实现闭环控制，使打标系统在相对应不良位置打标，且将所有检测标准、检测数据上传至MES系统；
  

    开封市测控技术有限公司创立于1992年，专业从事核仪器仪表和工业现场测量控制方面及自动化系统的新产品研发、生产及项目设计施工，是国家高新技术企业，双软认证企业，国家科技型中小企业，省科技小巨人备案企业，设有省级工程技术研究中心，公司具有多项专利及软件著作权等自主知识产权。




    开封测控自1992年成立至今的二十多年来一直专注于核仪器仪表产品的研发和制造，先后成功开发过核子皮带秤、核子密度计、料位计、双能γ射线灰分仪、天然γ射线灰分仪等核仪表产品和矿用开关智能保护器系列、煤矿电力保护监控系统等产品。




    开封测控目前已经开发出了：X射线（正极片）面密度在线测量仪、β射线(负极片)面密度在线测量仪、超软X射线（锂电池隔膜）面密度在线测量仪，微斑X/β射线（微小光斑）面密度在线测量仪，五架X/β面密度测量系统，并取得了放射源防护、测量仪扫描架等多项专利。