【摘 要】
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随着我国人民生活水平的不断提高,以及制造业能力的不断发展,我国已经成为铝箔生产和消费的第一大国。铝箔由于其良好的阻隔性、遮光性、印刷能力以及较低的成本等原因,成为包装领域中不可替代的生产原料。但在铝箔的生产过程中,由于原料和工艺等方面的问题,会在铝箔表面生成针孔。铝箔针孔的存在会严重影响铝箔包装的密封性、遮光性等,因此成为衡量铝箔质量的一个重要指标。目前国内对铝箔针孔的检测,多采用的是人工抽样检测
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随着我国人民生活水平的不断提高,以及制造业能力的不断发展,我国已经成为铝箔生产和消费的第一大国。铝箔由于其良好的阻隔性、遮光性、印刷能力以及较低的成本等原因,成为包装领域中不可替代的生产原料。但在铝箔的生产过程中,由于原料和工艺等方面的问题,会在铝箔表面生成针孔。铝箔针孔的存在会严重影响铝箔包装的密封性、遮光性等,因此成为衡量铝箔质量的一个重要指标。目前国内对铝箔针孔的检测,多采用的是人工抽样检测的方法,效率低且具有很高的不确定性,不利于铝箔产业对整体产品质量和标准的把控。目前市面上也存在铝箔在线检测的设备,但国产的设备多采用机器视觉检测的方法,检测能力较低且体积较大,无法适应现在铝箔生产设备高速宽幅的发展趋势;而国外设备多采用激光和PSD位置传感器,相比于国内设备,检测速度更快、幅宽更宽、检测针孔更小,但同时设备售价高昂。因此本文立足于铝箔产业中对高速宽幅铝箔在线检测设备的需求现状,对标国外高端检测设备的性能参数,基于光电二极管高灵敏度、高响应度、低成本等优点,提出了采用硅光电二极管阵列作为接收元件,以及在铝箔背面布置高照度均匀度红外发光二极管阵列光源,实现在1200m/min的铝箔运行速度下进行2m幅宽的检测灵敏度为20um铝箔针孔检测方案。方案的实现涉及光学设计、光电学计算、模拟电路设计、数字电路设计、机械设计制造等多学科领域。本文完成的工作有:（1）本文首先建立了铝箔表面针孔检测的检测模型,并根据高速宽幅微针孔的检测条件对模型进行分析,得到了检测系统的难点以及具体参数指标要求。（2）为了保证宽幅下各位置针孔检测结果的一致性,本文对红外发光二极管光源的阵列方法和照度均匀度进行分析与研究,比较了斯派罗法则、标准差、极差三种评价方法,并进行设计与仿真,实现了2m幅宽内照度均匀度误差1%的条形均匀光场设计;以及进行其他光学设计如凸透镜光路设计、遮光设计等。（3）在上述光学设计的基础上,根据光电二极管的特性,进行了光生电信号的静态参数和动态参数计算。（4）然后基于光生电信号的计算结果,进行光电二级管模拟放大器电路的总体设计,整体电路为无偏置电流模式的两级运算放大器电路。接着进行第一级运算放大器电路的带宽和稳定性的计算,并按照指标要求进行放大器的选型,根据选型结果核算电路的信噪比水平,并进行降噪设计。接着进行第二级运算放大器的电路设计以及其他电路环节的设计。（5）在模拟电路设计完成的基础上,进行数字电路设计,根据模拟电路参数对模数采样电路进行计算和模数采样芯片的选型,并完成FPGA芯片的选型以及功能模块的实现。（6）根据上述设计进行实验设备的制作,完成各电路板的制作以及长2m的机械壳体的设计与制造,并进行针孔检测实验。实验结果表明,该系统能够达到20um的检测灵敏度。
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