專利名稱：壓延機(jī)在線測厚裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓延機(jī)設(shè)備，特別是涉及壓延機(jī)的壓延品生產(chǎn)過程中的在線測量厚度的 一種測量裝置。
背景技術(shù)：
壓延機(jī)是橡膠、塑料行業(yè)中廣泛應(yīng)用的成型機(jī)械，廣泛用于塑料薄膜、膠帶、膠布、 地板革等產(chǎn)品的生產(chǎn)。產(chǎn)品厚度的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性是衡量壓延機(jī)性能的重要指標(biāo)，該指標(biāo)不 合格不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且會造成原材料大量浪費(fèi)。因此，在線測厚裝置己成為壓延機(jī)生 產(chǎn)中不可缺少的重要部分。
傳統(tǒng)的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的方法主要有基于百分表、千分尺等手動(dòng)測量工具的人工測量方 法，或Y、日射線式測厚法等。人工測量方法測量效率低，測量點(diǎn)少，很難全面考察產(chǎn)品的 厚度分布情況；射線式測厚儀成本高，維修困難，且使用放射源對環(huán)境會帶來嚴(yán)重污染，輻 射材料可能對人體健康產(chǎn)生不良影響；當(dāng)產(chǎn)品材料發(fā)生改變或溫度、濕度等環(huán)境因素發(fā)生改
變時(shí)，會嚴(yán)重影響其測量的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述人工測量及現(xiàn)有自動(dòng)測量都存在的問題，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種 測量準(zhǔn)確、工作效率高，不影響人體健康及不污染環(huán)境的壓延機(jī)在線測厚裝置是本發(fā)明的目 的所在。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用光學(xué)測量原理再結(jié)合其它系統(tǒng)，組成一種光學(xué)方式的壓延 機(jī)在線測厚裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案的原理是采用一種測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，壓延機(jī)在線測 厚系統(tǒng)為現(xiàn)場分布式，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中，引入虛擬儀器設(shè)計(jì)思想，采用USB、 RS485總線通 訊方式將各個(gè)模塊連接起來組成虛擬儀器測控系統(tǒng)；在各個(gè)模塊的局部設(shè)計(jì)中應(yīng)用單片機(jī)技 術(shù)，構(gòu)建功能相對獨(dú)立，又能與主計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互通訊的智能信息處理。傳感器數(shù)據(jù)采集模 塊功能采集線陣CCD信號，將其轉(zhuǎn)換為反映厚度變化的數(shù)字信號；通過RS485總線實(shí)現(xiàn) 與上位PC機(jī)的交互通訊。設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)作為模塊信息采集和控制的核心。傳感器選用 TCD1208AP雙溝道線陣CCD器件，配備有專用CCD驅(qū)動(dòng)電路。為提高CCD測量系統(tǒng)的測 量精度和響應(yīng)速度，驅(qū)動(dòng)電路的輸出選用模擬量輸出方式，采用二次微分電路提取平行光在 CCD光敏面上的成像邊緣，并將其轉(zhuǎn)換為窄方波信號輸出。CCD驅(qū)動(dòng)電路的行掃描信號FC 和反映成像邊緣的脈沖信號UO。 FC下降沿與UO上升沿間的距離即反映平行光在CCD表
3面。
本發(fā)明的技術(shù)方案是通過如下的技術(shù)措施來具體實(shí)現(xiàn)的， 一種將虛擬儀器技術(shù)、現(xiàn)場總 線技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于壓延機(jī)產(chǎn)品在線厚度測量系統(tǒng)的壓延機(jī)在線測厚裝置，其特征在 于它的主要組成部分由支座、被測壓延制品、導(dǎo)向輥輪、傳感器裝置、導(dǎo)軌、滑塊、滾珠 絲桿、伺服電機(jī)和變頻電機(jī)組成，所述的傳感器裝置是本發(fā)明核心部件，它包括光學(xué)系統(tǒng)、 CCD傳感器、測控系統(tǒng)、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、二維坐標(biāo)采集模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、虛擬儀 器軟件模塊、系統(tǒng)標(biāo)定及實(shí)驗(yàn)結(jié)果、其中，光學(xué)系統(tǒng)采用基于雙分離消色差透鏡的準(zhǔn)直、 成像系統(tǒng)，光源采用亮度等于或高于IO坎德拉的高亮度LED冷光源，以保證被測壓制品邊 緣成像清晰、穩(wěn)定；CCD傳感器作為測厚傳感器裝置的測頭CCD傳感器安裝在導(dǎo)軌兩側(cè)
的滑塊下端，滑塊上端與滾珠絲桿可相對活動(dòng)的彈性連接，兩側(cè)滑塊的中部與導(dǎo)軌滑動(dòng)連接，
滑塊在導(dǎo)軌上滑動(dòng)時(shí)不允許有左右晃動(dòng)和上下竄動(dòng)，兩惻滑塊下端的測頭是一對CCD傳感 器， 一側(cè)測頭發(fā)射、另一側(cè)測頭接收，測量時(shí)， 一側(cè)測頭發(fā)射集束的高亮度LED冷光源， 切線方向穿過導(dǎo)向輥輪上的被測壓延制品，另一側(cè)測頭接收穿過導(dǎo)向輥輪上被測壓延制品后 的光線信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得出被測量壓制品厚度。由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿使滑塊上的測 頭CCD傳感器在x方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向滾輪，控制被測壓延制品在y方 向的運(yùn)行。測量時(shí)，由計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)記錄滑塊上的測頭CCD傳感 器測得的被測壓延制品厚度值以及當(dāng)前厚度值的x、 y位置坐標(biāo)。通過測頭測出的數(shù)據(jù)，經(jīng) 過計(jì)算機(jī)運(yùn)算，最后打印記錄，這一系列動(dòng)作都一次性自動(dòng)完成。整個(gè)測厚裝置固定于支座 上，被測壓延制品經(jīng)過導(dǎo)向輥輪被傳感器裝置中的測頭測量，通過傳感器內(nèi)部的感測系統(tǒng)來 完成一個(gè)測量工作。傳感器裝置由導(dǎo)軌帶動(dòng)沿被測壓制品作橫向移動(dòng)，由導(dǎo)向輥輪帶動(dòng)被測 壓延制品作縱向移動(dòng)，可實(shí)施對被測壓延制品的任意在線測量厚度。
本發(fā)明適用的被測壓延制品范圍為厚度0.1mm 0.5mm;寬度1 5.5M。 本發(fā)明的生產(chǎn)速度為100 200M/min;導(dǎo)軌的平直度必須控制在0.007mm以內(nèi)。本發(fā) 明的移動(dòng)負(fù)荷在10 kg以下。
本發(fā)明的積極效果在于，大大提高了生產(chǎn)效率，減少了環(huán)境污染，減輕了對人體健康的 傷害，且避免了受環(huán)境影響而影響產(chǎn)品質(zhì)量。基于線陣CCD傳感器的光學(xué)投影法實(shí)現(xiàn)了對 產(chǎn)品厚度的準(zhǔn)確測量；將虛擬儀器技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于壓延機(jī)產(chǎn)品在線 厚度測量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了測量系統(tǒng)的自動(dòng)化和集成化；實(shí)驗(yàn)表明該測厚系統(tǒng)具有測量準(zhǔn)確(精度 誤差在5pm之內(nèi))、性能穩(wěn)定、效率高等優(yōu)點(diǎn)，為壓延機(jī)產(chǎn)品在線測厚提供了一種有效測量 手段。


圖1是本發(fā)明壓延機(jī)在線測厚裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的測量原理圖。
在圖中1、支座；2、被測壓延制品；3、導(dǎo)向輥輪；4、傳感器裝置；5、導(dǎo)軌；6、滑塊；7、滾珠絲桿；8、飼服電機(jī)；9、變頻電機(jī)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖1、附圖2對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
本實(shí)施例是一種將虛擬儀器技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于壓延機(jī)產(chǎn)品在線厚度測量系統(tǒng)的壓延機(jī)在線測厚裝置，本實(shí)施例適用的被測壓延制品范圍為厚度0.1mm 0.5mm;寬度1 5.5M。壓延機(jī)的生產(chǎn)速度為00 200M/min;本實(shí)施例的移動(dòng)負(fù)荷在10 kg以下。
本實(shí)施例的裝置由支座l、被測壓延制品2、導(dǎo)向輥輪3、傳感器裝置4、導(dǎo)軌5、滑塊6、滾珠絲桿7、伺服電機(jī)8和變頻電機(jī)9組成，所述的傳感器裝置4是本實(shí)施例核心部件，它包括光學(xué)系統(tǒng)、CC.D傳感器、測控系統(tǒng)、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、二維坐標(biāo)采集模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、虛擬儀器軟件模塊、系統(tǒng)標(biāo)定及實(shí)驗(yàn)結(jié)果、其中，光學(xué)系統(tǒng)采用基于雙分離消色差透鏡的準(zhǔn)直、成像系統(tǒng)，光源采用亮度等于或高于IO坎德拉的卨亮度LED冷光源，以保證被測壓延制品2邊緣成像淸晰、穩(wěn)定；采CCD傳感器作為測厚傳感器裝置4的測頭CCD傳感器安裝在導(dǎo)軌5兩側(cè)的滑塊6下端，滑塊6上端與直徑與長度為M35X3000L的滾珠絲桿7可相對活動(dòng)的彈性連接，兩側(cè)滑塊6的中部與型號與長度為MSA35X3045L的導(dǎo)軌5滑動(dòng)連接，滑塊6在導(dǎo)軌5上滑動(dòng)時(shí)不允許有左右晃動(dòng)和上下竄動(dòng)，所以導(dǎo)軌5的平直度必須控制在0.007mm以內(nèi)。兩側(cè)滑塊6下端的測頭是一對CCD傳感器， 一側(cè)測頭發(fā)射、另一側(cè)測頭接收，測量時(shí)， 一側(cè)測頭發(fā)射集束的高亮度LED冷光源，切線方向穿過直徑和長度為0108mmX2885L的導(dǎo)向輥輪3上的被測壓延制品2，另一側(cè)測頭接收穿過導(dǎo)向輥輪3上被測壓延制品2后的光線信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得出被測量壓制品2厚度。由型號為HC-MF3、100W的伺服電機(jī)8驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿7使滑塊6上的測頭CCD傳感器在x方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由專用的型號為1.5KWX4P的AC立式變頻電機(jī)9和型號為GVM-32-1.5KW的減速機(jī)配合驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向滾輪3，控制被測壓延制品2在y方向的運(yùn)行。測量時(shí)，由計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)8的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)記錄滑塊6上的測頭CCD傳感器測得的被測壓延制品2厚度值以及當(dāng)前厚度值的x、 y位置坐標(biāo)。通過測頭測出的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)運(yùn)算，最后打印記錄，這一系列動(dòng)作都一次性自動(dòng)完成。整個(gè)測厚裝置固定于支座1上，被測壓延制品2經(jīng)過導(dǎo)向輥輪3被
5傳感器裝置4中的測頭測量，通過傳感器內(nèi)部的感測系統(tǒng)來完成一個(gè)測量工作。傳感器裝置4:導(dǎo)軌5帶動(dòng)沿被測壓延制品2作橫向移動(dòng)，由導(dǎo)向輥輪3帶動(dòng)被測壓延制品2作縱向程動(dòng)，可實(shí)施對被測壓延制品2的任意在線測量厚度。本實(shí)施例的厚度測量精度的誤差在5^之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種將虛擬儀器技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于壓延機(jī)產(chǎn)品在線厚度測量系統(tǒng)的壓延機(jī)在線測厚裝置，其特征在于它的主要組成部分由支座、被測壓延制品、導(dǎo)向輥輪、傳感器裝置、導(dǎo)軌、滑塊、滾珠絲桿、伺服電機(jī)和變頻電機(jī)組成，所述的傳感器裝置包括光學(xué)系統(tǒng)、CCD傳感器、測控系統(tǒng)、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、二維坐標(biāo)采集模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、虛擬儀器軟件模塊、系統(tǒng)標(biāo)定及實(shí)驗(yàn)結(jié)果；其中，光學(xué)系統(tǒng)采用基于雙分離消色差透鏡的準(zhǔn)直、成像系統(tǒng)，光源采用亮度等于或高于10坎德拉的高亮度LED冷光源，以保證被測壓延制品邊緣成像清晰、穩(wěn)定；CCD傳感器作為測厚傳感器裝置的測頭CCD傳感器安裝在導(dǎo)軌兩側(cè)的滑塊下端，滑塊上端與滾珠絲桿之間是可相對活動(dòng)的彈性連接，兩側(cè)滑塊的中部與導(dǎo)軌是滑動(dòng)連接，滑塊在導(dǎo)軌上滑動(dòng)時(shí)不允許有左右晃動(dòng)和上下竄動(dòng)，兩側(cè)滑塊下端的測頭是一對CCD傳感器，一側(cè)測頭發(fā)射、另一側(cè)測頭接收，測量時(shí)，一側(cè)測頭發(fā)射集束的高亮度LED冷光源，切線方向穿過導(dǎo)向輥輪上的被測壓延制品，另一側(cè)測頭接收穿過導(dǎo)向輥輪上被測壓延制品后的光線信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得出被測量壓制品厚度。由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿使滑塊上的測頭CCD傳感器在x方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向滾輪，控制被測壓延制品在y方向的運(yùn)行；測量時(shí)，由計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)記錄滑塊上的測頭CCD傳感器測得的被測壓延制品厚度值以及當(dāng)前厚度值的x、y位置坐標(biāo)。通過測頭測出的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)運(yùn)算，最后打印記錄，這一系列動(dòng)作都一次性自動(dòng)完成；整個(gè)測厚裝置固定于支座上，被測壓延制品經(jīng)過導(dǎo)向輥輪被傳感器裝置中的測頭測量，通過傳感器內(nèi)部的感測系統(tǒng)來完成一個(gè)測量工作；傳感器裝置由導(dǎo)軌帶動(dòng)沿被測壓制品作橫向移動(dòng)，由導(dǎo)向輥輪帶動(dòng)被測壓延制品作縱向移動(dòng)，可實(shí)施對被測壓延制品的任意在線測量厚度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓延機(jī)在線測厚裝置，其特征在于所述的測厚裝置適用的被測壓 延制品范圍為厚度0.1mm 0.5mm;寬度1 5.5M。
3. 極據(jù)權(quán)利要求1所述的壓延機(jī)在線測厚裝置，其特征在于所述的測厚裝置適用壓延機(jī)的 生產(chǎn)速度為100 200M/min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓延機(jī)在線測厚裝置，其特征在于所述的導(dǎo)軌的平直度必須控制 在0.007mm以內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓延機(jī)在線測厚裝置；傳統(tǒng)的在現(xiàn)場應(yīng)用百分表、千分尺人工測量方法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且準(zhǔn)確性差，本發(fā)明應(yīng)用光學(xué)測控原理，將二次微分電路提取平行光在CCD光敏面上的成像邊緣，再轉(zhuǎn)換為窄方波信號輸出經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得出被測量壓延制品厚度，可實(shí)施對被測壓延制品的任意在線厚度測量。本發(fā)明由支座、被測壓延制品、導(dǎo)向輥輪、傳感器裝置、導(dǎo)軌、滑塊、滾珠絲桿、伺服電機(jī)和變頻電機(jī)組成，本發(fā)明的積極效果在于性能穩(wěn)定、測量效率高，不但減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且測量準(zhǔn)確，精度誤差在5μm之內(nèi)、實(shí)現(xiàn)了測量系統(tǒng)的自動(dòng)化和集成化。
文檔編號B29C43/58GK101579908SQ20091005738
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者魏金富 申請人:上海泓陽機(jī)械有限公司