一种通过棱镜折射检测基材厚度的方法

技术领域

本发明涉及薄膜透光率检测技术领域，特别涉及一种通过棱镜折射检测基材厚度的方法。

背景技术

透过率定义为材料遮光能力的表征，以光线透过膜的密度来衡量，透过率没有量纲单位，是一个相对数值，用透过率计量镀铝层厚度的优点是方便，准确，且测量结果不易受表面氧化层的影响。

中国专利CN205844184U公开了一种薄膜透光率检测仪，该检测仪工作台后端有空心支撑管，支撑管上端焊接有横杆，转动臂中部安装在横杆上，转动臂的前端下方安装有检测探头，在检测探头与横杆之间安装有弹簧，在横杆端头安装透光率显示器；在转动臂后端安装有拉杆，拉杆的下端活动安装在工作台下方的撬板上，撬板后端安装在活动连杆下端，活动连杆上端安装在踏板左端；在工作台上安装有光源箱，光源箱与检测探头同轴安装；光信号接收器、透光率显示器和光源箱通过导线与电源开关连接。该检测仪的结构简单，操作方便，检测快捷。使用时，检测员可在工作现场取样检测，通过踩踏踏板将检测探头罩在样品上，隔绝现场的外光源进行检测，检测的数据精确度高，检测的数据可及时反馈到生产一线。

透过率是接受光与发射光比值的百分数，计算公式为透过率=（接受光/发射光）*100%，透过率在20%～80%之间数值易于检测，超出或低于此数值测量精度不高，上述方法是通过直接发射光源穿过被测基材到接收仪器上来检测基材的透光率，但该方法在检测高透光材料时数据就没有那么准确。

因此，有必要提供一种通过棱镜折射检测基材厚度的方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过棱镜折射检测基材厚度的方法，以解决上述背景技术中提出的传统方法是通过直接发射光源穿过被测基材到接收仪器上来检测基材的透光率；但该方法在检测高透光材料时数据就没有那么准确地问题。

基于上述思路，本发明提供如下技术方案：包括上盖板以及下盖板，所述上盖板以及下盖板之间设置有基材，且上盖板与下盖板之间设置有供基材穿过的槽口，所述基材的底部以及顶部分别设置有多个棱镜，所述基材的一侧设置有光发射器以及光接收器；

所述光发射器发射出的光源通过多个棱镜折射并多次穿过被测基材最终到达光接收器。

作为本发明进一步的方案：所述棱镜包括第一棱镜以及第二棱镜，所述第一棱镜设置于基材的上方，所述第二棱镜布置于基材的下方，光发射器发出的光源穿过基材后到达第一棱镜处并且经过第一棱镜的折射后再次穿过基材，直至折射的光源被光接收器所接收。

作为本发明进一步的方案：所述第二棱镜的顶面一侧设置有调节棱镜，且调节棱镜的横截面为直角三角形，第一棱镜的前后两端均固定连接有固定块，所述调节棱镜的前后两端均固定连接有连接块，所述连接块与固定块固定连接，所述固定块远离第二棱镜的侧面上固定连接有转轴。

作为本发明进一步的方案：所述转轴的外侧套设有套筒，所述套筒的外侧周面上均匀布置有多个传动齿，所述套筒的下方设置有与传动齿相啮合的齿条，所述套筒的内侧周壁上开设有弧形槽，所述转轴的外侧面上固定连接有挡块，挡块远离转轴的一端延伸至弧形槽内部。

作为本发明进一步的方案：所述调节棱镜转动的两个极限位置处均设置有卡块，所述连接块与卡块之间设置有限位组件，当通过套筒带动调节棱镜转动90°并与卡块相贴合后，所述限位组件能够将连接块与卡块之间锁定。

作为本发明进一步的方案：所述限位组件包括与连接块固定连接的定位块，所述连接块的横截面设置为直角三角形，所述卡块上开设有与定位块相配合的卡槽，所述定位块上开设有贯穿的通槽，且通槽的内部两端均滑动连接有限位块，两限位块之间设置有弹簧，所述挡块和限位块之间设置有拉绳，所述拉绳一端与限位块固定连接，所述拉绳的另一端在通槽中心处汇成一股后延伸至弧形槽处并与套筒固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述套筒的外侧面上固定连接有凸环，所述凸环通过轴承与下盖板转动连接。

作为本发明进一步的方案：所述齿条的底面上固定连接有多个导向块，且齿条的下方设置有丝杆，所述丝杆穿过多个导向块并与其螺纹连接。

作为本发明进一步的方案：所述通槽的内壁上开设有滑槽，所述限位块的外侧面上固定连接有与滑槽滑动配合的滑块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：发射出的光源通过多个棱镜经多次折射并多次穿过被测基材最终到达光接收器，具体地，透过率T=t1*t2*t3*t4*t5*t6，由于t1、t2、t3、t4、t5、t6六点距离较近可近似看作数值相同即t1≈t2≈t3≈t4≈t5≈t6，所以T≈t1

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的第一棱镜与第二棱镜分布示意图；

图3是本发明的第二棱镜与调节棱镜结构示意图；

图4是本发明的调节棱镜立体结构示意图；

图5是本发明的齿条结构示意图；

图6是本发明图4的B处放大结构示意图；

图7是本发明图5的B处放大结构示意图；

图8是本发明的限位块与弹簧结构示意图；

图9是本发明的转轴与挡块结构示意图；

图10是本发明的拉绳结构示意图。

图中：1、上盖板；2、基材；3、收卷辊；4、下盖板；5、槽口；6、放卷辊；7、第一棱镜；8、光接收器；9、第二棱镜；10、光发射器；11、调节棱镜；12、固定块；13、传动齿；14、卡块；15、连接块；16、齿条；17、丝杆；18、套筒；19、导向块；20、凸环；21、弧形槽；22、挡块；23、转轴；24、卡槽；25、限位块；26、定位块；27、拉绳；28、弹簧；29、滑块。

具体实施方式

如图1-2所示，一种通过棱镜折射检测基材厚度的方法，包括光发射器10以及光接收器8，实际使用时，让基材2如薄膜从光发射器10和光接收器8之间穿过，此时光发射器10发出的光线将会穿过薄膜并被光接收器8接收，此为传统的测基材2透光率的方法；

但是该方法在检测高透光材料时数据就没有那么准确，基于此，本方案将发射出的光源通过多个棱镜经多次折射并多次穿过被测基材2最终到达光接收器8，如图2所示，将棱镜分为上下两组，且命名为第一棱镜7以及第二棱镜9，具体地，第一棱镜7设置于基材2的上方，而第二棱镜9则布置于基材2的下方，光发射器10发出的光源穿过基材2后到达第一棱镜7处并且经过第一棱镜7的折射后再次穿过基材2，直至折射的光源被光接收器8所接收。

一般来说，透过率在20%～80%之间的数值易于检测，超出或低于此数值测量精度不高，因此，本方案通过多次反射的方法来使得高透过率的数值接近20%～80%，从而易于检测。

透过率的计算公式为：透过率=接受光/发射光*100%，如图2所示，此时透过率T=t1*t2*t3*t4*t5*t6，由于t1、t2、t3、t4、t5、t6六点距离较近可近似看作数值相同即t1≈t2≈t3≈t4≈t5≈t6，所以T≈t16，更进一步当棱镜个数为n个时 T≈t1n+1

例如t1=95%，该数值不易检测，5次折射后T≈95%6=73.5%该透光率仪器更易检测，之后通过反向推导可以估算出t1值约为95%。

因此，通过上述方法针对高透过率的基材2具有较高的检测精度。

如图3所示，作为上述方法的第二实施例，为了进一步减小光在传播过程中的损耗，第二棱镜9的顶面一侧固定设置有调节棱镜11，且调节棱镜11的横截面为直角三角形，实际使用过程中，当反向推导出基材2的透过率之后便可以得出需要棱镜的个数，并且当需要棱镜的个数较少时，光传播的总距离以及穿过棱镜的次数也就越少，因此便可以进一步减小测量时的误差，例如当基材2的透过率为85%，其穿过基材2两次后的透过率大约为72%，此时，将其下方最左侧的第二棱镜9逆时针转动90°，使得调节棱镜11处于竖直向下的状态，具体如图3所示，此时光源经过第一棱镜7折射并再次穿过基材2后会延伸至调节棱镜11处，并且经过调节棱镜11的折射可以沿着水平的方向传播至光接收器8处，之后将光接收器8所反映出来的数值进行反向推导即可得出基材2的透过率，因此，通过此结构可以减小光传播的路线，从而减小测量时的误差，提高测量精度，当然，此处的光接收器8需要布置两个，并且呈十字交叉设置以便于接收光信号。

如图3-10所示，实际应用时，为了第一棱镜7与调节棱镜11之间的连接，在第一棱镜7的前后两端均固定连接有固定块12，而调节棱镜11的前后两端均固定连接有连接块15，且连接块15与固定块12之间通过粘接或者焊接的方式相固定。

而为了带动第二棱镜9转动，在固定块12远离第二棱镜9的侧面上固定连接有转轴23，而转轴23的外侧套设有套筒18，所述套筒18的外侧周面上均匀布置有多个传动齿13，所述套筒18的下方设置有与传动齿13相啮合的齿条16，而套筒18的内侧周壁上开设有弧形槽21，所述转轴23的外侧面上固定连接有挡块22，挡块22远离转轴23的一端延伸至弧形槽21内部，实际使用时，当齿条16横向移动时，通过齿条16与传动齿13的啮合可以带动套筒18转动，从而通过弧形槽21与挡块22的配合带动转轴23转动，有利于进一步带动第二棱镜9以及调节棱镜11转动。

实际使用时，在调节棱镜11转动的两个极限位置处均设置有卡块14，从而限制调节棱镜11在90°范围内转动，进一步地，在连接块15与卡块14之间设置有限位组件，当通过套筒18带动调节棱镜11转动90°并与卡块14相贴合后，通过限位组件能够将连接块15与卡块14之间锁定，以此来提高调节棱镜11转动后的稳定性。

具体地，上述限位组件包括与连接块15固定连接的定位块26，此处连接块15的横截面设置为直角三角形，而定位块26则固定连接于其两个直角面上，所述卡块14上开设有与定位块26相配合的卡槽24，当调节棱镜11转动至与卡块14相贴合的状态时，所述定位块26能够穿过卡槽24，而定位块26上开设有贯穿的通槽，通槽沿着连接块15的厚度方向布置，而通槽的内部两端滑动连接有限位块25，且两限位块25之间设置有弹簧28。

进一步地，在挡块22和限位块25之间设置有拉绳27，具体地，拉绳27一端与限位块25固定连接，且拉绳27的另一端在通槽中心处汇成一股并依次穿过定位块26、连接块15、固定块12以及挡块22，所述拉绳27置于挡块22外侧的一端延伸至套筒18处并与弧形槽21周壁的中心处固定连接，上述定位块26、连接块15、固定块12以及挡块22均与拉绳27滑动配合。

实际使用时，当需要对第二棱镜9进行转动时，可以带动齿条16移动，通过齿条16带动套筒18转动，当套筒18上弧形槽21的端部与挡块22相接触后可以带动转轴23以及第二棱镜9转动，而在此过程中，当套筒18上的弧形槽21相对于挡块22转动时，拉绳27的一端则被牵引，从而使得拉绳27对限位块25形成一定的压力，促使限位块25克服弹簧28的压力而移动至通槽内部，当限位块25收纳至通槽内部后，定位块26便可以穿过卡槽24而与卡块14分离，之后利用套筒18对挡块22的推力可以持续带动转轴23以及第二棱镜9转动，如图6所示，当连接块15底部的定位块26接近卡块14后，所述定位块26能够穿过定位槽，而使得限位块25置于卡块14的靠近套筒18的一侧面，并且当限位块25越过卡槽24后，套筒18外侧的传动齿13与齿条16分离，即齿条16不与套筒18外侧的传动齿13啮合，使得套筒18能够反向转动，此时在弹簧28的作用力可以将限位块25向两侧推动并卡合于卡槽24的两侧，以此来将定位块26与卡块14锁定，有利于保持第二棱镜9转动后的稳定，避免了设备运行时产生的震动带动第二棱镜9偏转。

此外，在限位块25的侧棱处设置有倒角，以便于其穿过卡槽24，并且当限位块25受弹簧28的弹力向外移动后能够更好地与卡块14贴合，避免了设备在运行过程中带动第二棱镜9发生偏转，使得光源能够通过调节棱镜11折射处并到达光接收器8处。

如图1-2、6所示，为了对棱镜进行安装，在第一棱镜7的外侧设置有上盖板1，且第一棱镜7与上盖板1固定连接，所述第二棱镜9的外侧设置有下盖板4，且上述光发射器10以及光接收器8均设置于下盖板4内，如图2所示，第二棱镜9的第一实施例中的布置方式为与下盖板4固定连接，而在第二实施例中，第二棱镜9两端设置的转轴23与下盖板4转动连接。

并且，套筒18的外侧面上固定连接有凸环20，所述凸环20通过轴承与下盖板4转动连接。

如图4所示，而为了带动齿条16移动，在齿条16的底面上固定连接有至少两个导向块19，此外，齿条16的下方还设置有丝杆17，丝杆17穿过多个导向块19并与其螺纹连接，且上述导向块19与下盖板4相贴合并滑动配合，丝杆17一端传动连接有伺服电机，而丝杆17的另一端转动连接有支撑块，所述支撑块与下盖板4固定连接。

实际使用过程中，通过伺服电机带动丝杆17转动，利用丝杆17与导向块19的螺纹啮合带动齿条16在水平方向上移动，从而带动套筒18转动。

如图1所示，上盖板1与下盖板4在实际使用时可以通过螺纹连接的方式固定连接，且上盖板1与下盖板4之间设置有供基材2穿过的槽口5，在下盖板4的两侧分别设置有放卷辊6以及收卷辊3，使用时，通过外部动力设备例如电机等带动收卷辊3转动，从而完成基材2的收卷，并且通过上述方法对基材2的透光率进行测试，在槽口5的外侧还设置有支撑辊，基材2从支撑辊的外侧绕过，从而避免基材2与上盖板1与下盖板4之间摩擦。

如图8所示，通槽的内壁上开设有滑槽，而限位块25的外侧面上固定连接有与滑槽滑动配合的滑块29，通过此结构可以避免限位块25与定位块26之间脱离。