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激光射线面密度在线测量一体机

2020-10-05 开封市测控技术有限公司 点击:
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。


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/m厚度:0~3000um
8 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:1-50mm
11 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
  • 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;

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