專利名稱：一種基于差動電容傳感器的塑料探傷裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電容傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種塑料膜缺陷的探測的裝置及探測方法。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料膜在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及食品包裝等方面應(yīng)用十分廣泛，產(chǎn)量很大，品種規(guī)格很多。塑料膜是否有缺陷、裂紋成品塑料膜最重要質(zhì)量指標(biāo)之一，在生產(chǎn)過程中必須予以控制。目前，國內(nèi)外塑料膜缺陷的測控的方法主要有以下四種:一是基于電子計算機全自動控制的測試儀檢測，雖然控制精度高，但這種方法的電子和機械設(shè)備復(fù)雜，價格昂貴，用得不多；二是采用人工測試儀的在線監(jiān)測，通過人工操作，費用低，效果顯著，應(yīng)用較為廣泛，但檢測結(jié)果因人而異，零散性很大，不能全面反映生產(chǎn)質(zhì)量；三是是50年代發(fā)展起來的β射線測試儀，技術(shù)雖已趨成熟，但存在放射性射線對工人人體的危害，使用及維護技術(shù)要求高，價格貴，響應(yīng)速度慢等缺點；還有一種是70年代發(fā)展起來的紅外測試儀，雖克服了一些β射線測厚的缺點，但適應(yīng)能力較差。本發(fā)明裝置在真正無接觸 、不影響正常運行的前提下，快速對塑料膜生產(chǎn)過程進行實時反饋，是一種方便快速有效的塑料膜缺陷檢測手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種簡單快速且成本較低的塑料探傷裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種基于差動電容傳感器的塑料探傷裝置，用于塑料制品的缺陷檢測，包括傳感器、D/A及A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機和上位機，所述的傳感器為差動電容傳感器，包括一個激勵電極和兩個相同的檢測極板，所述的激勵電極位于被測對象的一側(cè)，兩個檢測極板位于被測對象的另一側(cè)，形成差動效果，單片機產(chǎn)生的激勵信號經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換和功率放大后加載在激勵電極上，兩個檢測極板分別與差分放大器的兩個輸入端相連，差分放大器的輸出信號經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后被送入單片機里，單片機將兩個檢測極板間的差動電容值送入上位機，上位機根據(jù)差動電容值實現(xiàn)塑料制品的探傷檢測。本發(fā)明同時提供一種所述的基于差動電容傳感器的塑料探傷裝置，進行塑料探傷檢測。包括下列主要步驟:(I)將激勵電極固定于被測塑料制品上方，兩個檢測電極固定于被測對象下方，保持極板平行正對；(2)實施差動電容值的測量:通過上位機給單片機發(fā)送激勵指令，給激勵電極施加激勵信號；通過差分放大器對兩個檢測電極的感應(yīng)信號差分放大處理，并在A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機中；單片機完成數(shù)據(jù)處理后將差分電容值打包傳送給上位機；(3)閾值確定:將合格的塑料制品放入檢測區(qū)域，采用上述步驟(2)測得其差分電容值，根據(jù)合格塑料制品的差分電容值，設(shè)定正常產(chǎn)品的差動電容閾值，并存入上位機中；實時在線產(chǎn)品缺陷檢測:將傳感器按照步驟(I)所述固定于塑料制品生產(chǎn)線上，在不影響生產(chǎn)線正常運行或塑料制品正常工作的前提下，實時在線測量塑料制品的狀態(tài)，當(dāng)所測差分電容值超過步驟(3)設(shè)定的差動電容閾值時，上位機會自動發(fā)出警告信號，并記錄缺陷對應(yīng)的位置。本發(fā)明的傳感器采用差動原理設(shè)計，分別檢測兩個檢測極板的感應(yīng)電壓值能夠求得傳感器的差動電容值，實現(xiàn)塑料探傷目的，差動設(shè)計的優(yōu)點在于能夠消除共模干擾，提高檢測精度及可靠性。本發(fā)明不接觸塑料制品、不影響生產(chǎn)運行，能夠方便快速地判斷塑料膜缺陷的狀態(tài)，為進一步調(diào)節(jié)生產(chǎn)、保證生產(chǎn)質(zhì)量提供可靠信息。相對其他方法而言，這一技術(shù)更加實用方便，簡單快速，且成本較低，是極具可行性的塑料無損探傷方案之一。


圖1是本發(fā)明的基于電容傳感器的塑料膜缺陷探測裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的電容傳感器原理簡單示意圖。具體實施方法圖1是按照本 發(fā)明的一個實施例畫出的探測裝置結(jié)構(gòu)框圖。包括差動電容傳感器、信號調(diào)理及D/A轉(zhuǎn)換電路、差分放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機、上位機5個部分。傳感器的激勵電極位于塑料制品上方，兩個完全相同的檢測極板位于被測對象下方，形成差動效果。極板間的差動電容值能夠反映被測塑料制品的產(chǎn)品狀態(tài)，實現(xiàn)塑料制品的探傷檢測。參見圖2，電極是由金屬片制成，厚度為0.001-lmm，其尺寸可根據(jù)探測的塑料膜尺寸相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)塑料膜存在缺陷時，電極2、3與激勵電極之間的塑料介質(zhì)填充存在明顯差異，兩者的差動電容值會超過正常塑料制品的差動電容閾值。采用本發(fā)明所述的基于差動電筒傳感器的塑料探傷裝置，實施塑料制品缺陷檢測包括下列主要步驟:(I)安裝差動電容傳感器。將激勵電極固定于被測塑料制品上方，兩個檢測電極固定于被測對象下方，保持極板平行正對。按照電路原理與要求依次正確連接上位機、單片機、信號調(diào)理與D/A轉(zhuǎn)換電路、差動傳感器、差分放大與A/D轉(zhuǎn)換電路。(2)設(shè)備通電，實施差動電容值的測量。通過上位機給單片機發(fā)送激勵指令，給激勵電極施加激勵信號；通過差分放大器對兩個檢測電極的感應(yīng)信號差分放大處理，并在A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機中；單片機完成數(shù)據(jù)處理后通過USB將電壓數(shù)據(jù)打包傳送給上位機，上位機將差動電容值實時顯示在VC界面上；(3)閾值確定。將一小段合格塑料制品放入檢測區(qū)域，采用上述步驟(2)測得其差分電容值C，本實施例中，根據(jù)合格塑料制品的差分電容值C，將差動電容值不超過1.2C的范圍設(shè)為正常產(chǎn)品范圍，并存入上位機中。(4)實時在線產(chǎn)品缺陷檢測。將傳感器按照步驟(I)所述固定于塑料制品生產(chǎn)線上，在不影響生產(chǎn)線正常運行或塑料制品正常工作的前提下，實時在線測量塑料制品的狀態(tài)。當(dāng)所測差動電容值超過步驟(3)設(shè)定的差動電容閾值時，上位機會自動發(fā)出警告信號，并記錄缺陷對應(yīng)的位置。
權(quán)利要求
1.一種基于差動電容傳感器的塑料探傷裝置，用于塑料制品的缺陷檢測，包括傳感器、D/A及A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機和上位機，其特征在于，所述的傳感器為差動電容傳感器，包括一個激勵電極和兩個相同的檢測極板，所述的激勵電極位于被測對象的一側(cè)，兩個檢測極板位于被測對象的另一側(cè)，形成差動效果，單片機產(chǎn)生的激勵信號經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換和功率放大后加載在激勵電極上，兩個檢測極板分別與差分放大器的兩個輸入端相連，差分放大器的輸出信號經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后被送入單片機里，單片機將兩個檢測極板間的差動電容值送入上位機，上位機根據(jù)差動電容值實現(xiàn)塑料制品的探傷檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差動電容傳感器的塑料探傷裝置，進行塑料探傷檢測。包括下列主要步驟: (1)將激勵電極固定于被測塑料制品上方，兩個檢測電極固定于被測對象下方，保持極板平行正對； (2)設(shè)備通電，實施差動電容值的測量:通過上位機給單片機發(fā)送激勵指令，給激勵電極施加激勵信號；通過差分放大器對兩個檢測電極的感應(yīng)信號差分放大處理，并在A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機中；單片機完成數(shù)據(jù)處理后將差分電容值打包傳送給上位機； (3)閾值確定:將合格的塑料制品放入檢測區(qū)域，采用上述步驟(2)測得其差分電容值，根據(jù)合格 塑料制品的差分電容值，設(shè)定正常產(chǎn)品的差動電容閾值，并存入上位機中； (4)實時在線產(chǎn)品缺陷檢測:將傳感器按照步驟(I)所述固定于塑料制品生產(chǎn)線上，在不影響生產(chǎn)線正常運行或塑料制品正常工作的前提下，實時在線測量塑料制品的狀態(tài)，當(dāng)所測差分電容值超過步驟(3)設(shè)定的差動電容閾值時，上位機會自動發(fā)出警告信號，并記錄缺陷對應(yīng)的位置。
全文摘要
本發(fā)明屬于電容傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于差動電容傳感器的塑料探傷裝置，用于塑料制品的缺陷檢測，包括傳感器、D/A及A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機和上位機，傳感器為差動電容傳感器，包括一個激勵電極和兩個相同的檢測極板，激勵電極位于被測對象的一側(cè)，兩個檢測極板位于被測對象的另一側(cè)，單片機產(chǎn)生的激勵信號經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換和功率放大后加載在激勵電極上，兩個檢測極板分別與差分放大器的兩個輸入端相連，差分放大器的輸出信號經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后被送入單片機里，單片機將兩個檢測極板間的差動電容值送入上位機，上位機根據(jù)差動電容值實現(xiàn)探傷檢測。本發(fā)明同時提供一種采用上述裝置實現(xiàn)的塑料探傷方法。本發(fā)明具有簡單快速且成本較低的優(yōu)點。
文檔編號G01N27/24GK103226123SQ20131006175
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者李安陽, 徐凱, 尹武良, 王奔 申請人:常州兆能電子科技有限公司