泓川科技光谱共焦传感器高精度双探头对射法在透明PE涂层厚度测量中的应用案例
一、项目背景
在工业薄膜制造领域，透明PE基膜涂层的厚度控制直接影响产品的光学性能和机械强度。客户需要100厚μ200-3000mPE基膜表面涂层μm的混合涂层在线监测，但由于涂层接近基材(约1.49-1.53)的折射率，传统的单探头激光测厚方案由于界面反射信号混合而导致数据波动（±5μm），不能满足工艺要求。另外，生产环境湿度高达80%，挑战设备保护等级。
二、技术难点
- 界面信号干扰
- 稳定性的动态测量
- 环境适应性
第三，创新解决方案
采用宏川科技 LTC2600系列激光位移传感器 与 LT-CCD控制器 通过以下设计，构建双探头对射系统，突破技术瓶颈：
1. 双探头差别测量架构
- 硬件配置
- 顶探头(LTC2600S，光斑Φ144μm）检测涂层上表面；
- 底部探头(LTC2600，光斑Φ9μm）检测基膜下表面。
- 双通道同步采样通过LT-CCD控制器实现（Max.5kHz)，保证时序一致性。
- 信号处理
- 实时将两探头位移数据传输到上位机，使用控制器内置Modbus协议；
- 通过Studio测控软件计算总厚度（Δh=H_top - H_bottom），已知基膜厚度自动扣除(1000)μm），涂层厚度值直接输出。
2. 消除折射率误差
通过物理隔离涂层/基材界面，双探头对射法避免了折射率的混合作用：
- 顶部探头的测量值仅取决于空气-涂层界面的折射率（n_air=1.0 → n_coating≈1.5）；
- 基于基材-空气界面的底部探头测量（n_PE≈1.53 → n_air=1.0)，两者独立标定，系统误差＜±0.3μm(LTC2600线性精度)。
3. 优化环境适应性
- 防护升级
- 抗结露设计
四、实施效果
- 提高测量精度
- 涂层厚度波动范围从±5μm降至±1.2μm（3σ），优于客户要求±2μm；
- 长期稳定性测试显示，连续运行8小时的漂移量＜0.8μm(环境温度变化±3℃）。
- 优化生产效率
- 通过C#开发包集成到客户MES系统，实现厚度数据和生产线速度（Max.10m/s）闭环控制；
- 异常厚度报警响应时间＜50ms（LT-CCD数字信号输出延迟)。
- 降低运维成本
- IP65保护设计将传感器的清洁周期从2小时延长到24小时；
- 模块化结构支持单探头更换，维护时间减少60%。
五、总结
通过双探头对射法与定制防护设计的结合，成功解决了高折射率差透明材料的厚度测量问题。宏川科技LTC2600系列传感器的高线性精度（＜±0.3μm）与LT-CCD控制器的多通道同步能力为光学薄膜行业提供了可靠的在线检测方案。未来，通过扩大光纤传感网络（支持16通道），可以进一步满足大型生产线的需求。
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