專利名稱：可繞性帶材厚度軟檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)自動化領(lǐng)域，涉及一種用于可繞性帶材的卷繞加工生產(chǎn)設(shè)備中對帶材厚度的軟檢測方法。
背景技術(shù)：
帶材厚度是諸如軟包裝材料、金屬箔帶、紡織物等各類可繞性帶材加工、生產(chǎn)中的重要參數(shù)，帶材厚度不僅是帶材產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)之一，而且對帶材加工、生產(chǎn)中的其他參數(shù)(如帶材張力等)具有重要影響。目前，在帶材原料的生產(chǎn)中，例如，在吹塑機生產(chǎn)塑料薄膜的過程中，主要采用基于射線型傳感器的在線厚度檢測裝置，并通過厚度控制系統(tǒng)使生產(chǎn)出的塑料薄膜厚度符合產(chǎn)品要求，但此類射線型傳感器不僅價格昂貴，且對操作員的人身健康具有負面影響；而在可繞性帶材的各類后續(xù)加工中，帶材厚度對加工過程與成品質(zhì)量影響很大，在例如，塑料薄膜的復(fù)合、彩色印刷、分切等加工設(shè)備中，其放卷、收卷工序的張力控制性能受帶材厚度影響很大，目前，在此類加工設(shè)備中，一般采用人工離線測量厚度的方法，然后由操作員輸入到生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)中，該方法的不足在于每卷帶材只在加工前測量一次，人工測量精度低、更無法體現(xiàn)帶材在連續(xù)式的加工、生產(chǎn)中客觀存在的厚度不均問題，以及卷繞張力不同導(dǎo)致的厚度變化(受力變形)等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計了一種基于帶材加工、生產(chǎn)設(shè)備中卷繞軸(該軸上卷繞的帶材卷徑在生產(chǎn)過程中是變化的)與鄰軸(其導(dǎo)輥的軸徑是固定的)上已有的光電編碼器，利用其輸出信號進行特殊處理而獲得可繞性帶材厚度的軟檢測方法 (也稱間接檢測方法)，即利用若干個中間變量計算帶材厚度的間接檢測方法。本發(fā)明方法包括以下步驟
步驟a根據(jù)卷繞軸與鄰軸上的光電編碼器輸出的頻率信號，計算卷繞軸上的卷繞直徑 D (單位:mm)；
步驟b根據(jù)卷繞軸上的光電編碼器輸出的每轉(zhuǎn)標志信號，記錄卷繞軸每轉(zhuǎn)一圈時的卷徑_...... Χβ-m數(shù)據(jù)列，其中，_為本次獲取的卷徑， Χβ-m為前#次獲取的卷
徑；
步驟C根據(jù)得到的卷徑D(M) ......數(shù)據(jù)列，與預(yù)設(shè)的計數(shù)層數(shù)#計算帶材厚度
h (單位mm)；
步驟d將得到的帶材厚度力輸出及顯示；
步驟e刷新卷徑數(shù)據(jù)列，循環(huán)上述步驟，實現(xiàn)對帶材厚度力的連續(xù)檢測。令卷徑 _……數(shù)據(jù)列中的并淘汰數(shù)據(jù)，進而卷軸每轉(zhuǎn)一圈，測得本次卷徑D(〃)，構(gòu)成新的...... Un-N)數(shù)據(jù)列，循環(huán)上述步驟，實現(xiàn)對帶材厚度力
的連續(xù)檢測。
步驟a中所述的卷徑￡)，與卷繞軸上的光電編碼器PGl輸出的脈沖頻率信號Z1 (單位Hz)、鄰軸上的光電編碼器PG2輸出的脈沖頻率信號/3 (單位Hz)之間具備函數(shù)關(guān)系 D=(UJ1J2),由如下公式表示
D= 0 / ) /^(1)
其中，線為卷軸上的光電編碼器PGl輸出的脈沖頻率信號^的脈沖當量(單位R/P，
即轉(zhuǎn)/脈沖)，吞為鄰軸上的光電編碼器PG2輸出的脈沖頻率信號/2的脈沖當量(單位
mm/P，即毫米/脈沖)，4、頭均為已知量。J1與卷軸的轉(zhuǎn)速成正比，/2與鄰軸的轉(zhuǎn)速(即 帶材線速度，因鄰軸的軸徑是固定的，故帶材線速度也與鄰軸的轉(zhuǎn)速成正比)成正比；
步驟b中所述的卷徑..….ΙΚβ-m數(shù)據(jù)列，是根據(jù)卷軸上的光電編碼器PGl輸出的脈沖標志信號ζ (單位1R/1P，即1轉(zhuǎn)/每個脈沖)時刻，由步驟a中的公式(1)進行計算獲?。?br> 步驟c所述的帶材厚度力計算，是根據(jù)預(yù)設(shè)的計數(shù)層數(shù)見獲取的本次卷徑、前# 次JXn-N)進行計算，計算公式如下
h = —|￡)( ) - D(n -ΑΓ)|(2)
2N1‘ 1
其中，計數(shù)層數(shù)#由用戶設(shè)定，#是自然數(shù)，#越小、實時性越好，#越大、輸出的帶材厚度力數(shù)據(jù)越平滑、平均精度越高，公式(2)中之所以取絕對值，是因為收卷時 D(n)- D(n- N) > 0 ,放卷時 ￡)( ) -D(n-N) <0 ；
步驟d中所述的將得到的帶材厚度力信號輸出及顯示，是通過D/A器件(CPU中的D/A 接口)將用步驟c獲得的帶材厚度力，及用戶設(shè)置的將帶材厚度范圍(0 hmJ與輸出電壓 Uout信號范圍(如0 UmJ的對應(yīng)關(guān)系，線性地將帶材厚度力轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，以供后續(xù)的帶材生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)或成品質(zhì)量自動監(jiān)控系統(tǒng)使用，同時，經(jīng)數(shù)據(jù)顯示部件(如LED 數(shù)碼管或LCD顯示器)進行帶材厚度的實時顯示。帶材厚度與輸出電壓信號關(guān)系的計算公式如下
步驟e所述的刷新卷徑數(shù)據(jù)列，實現(xiàn)對帶材厚度力的連續(xù)檢測，是在完成一次檢測與輸
出后，令卷徑D⑷……AD數(shù)據(jù)列中的《— -〗，并淘汰數(shù)據(jù)，進而卷軸
每轉(zhuǎn)一圈，測得本次卷徑,構(gòu)成新的..ι…D( -AO數(shù)據(jù)列，循環(huán)上述步驟，實現(xiàn)
對帶材厚度力的連續(xù)檢測。
本發(fā)明具有的有益效果
(1)不需要增加傳感器與現(xiàn)有控制系統(tǒng)的硬件配置；
(2)不需要進行類似傳感器那樣的定期校準；
(3)輸出數(shù)據(jù)平滑性好，用戶可根據(jù)需要，靈活設(shè)置用于求帶材平均厚度的數(shù)據(jù)個數(shù)；
(4)特別適于對各類可繞性帶材進行加工、卷繞過程中需檢測帶材厚度參數(shù)的場合，大大提高了對此類帶材厚度檢測的可靠性與性價比。本發(fā)明完全解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，并且實現(xiàn)簡單容易。
具體實施例方式可繞性帶材厚度軟檢測方法具體步驟為
步驟a根據(jù)卷繞軸與鄰軸上的光電編碼器輸出的頻率信號，計算卷軸上的卷繞直徑 (單位mm)；
步驟b根據(jù)卷繞軸上的光電編碼器輸出的每轉(zhuǎn)標志信號，記錄卷軸每轉(zhuǎn)一圈時的卷徑_)……D(M-N)數(shù)據(jù)列，其中，_為本次獲取的卷徑，鞏μ-N)為前#次獲取的卷徑；
步驟c根據(jù)得到的卷徑……D( -》/)數(shù)據(jù)列，與預(yù)設(shè)的計數(shù)層數(shù)#計算帶材厚度 h (單位mm)；
步驟d將得到的帶材厚度力輸出及顯示；
步驟e刷新卷徑數(shù)據(jù)列，循環(huán)上述步驟，實現(xiàn)對帶材厚度力的連續(xù)檢測。令卷徑 D{n)……數(shù)據(jù)列中的《4 -〗，并淘汰D( -1 V)數(shù)據(jù)，進而卷軸每轉(zhuǎn)一圈，測
得本次卷徑,構(gòu)成新的.·.... D(^-Ar)數(shù)據(jù)列，循環(huán)上述步驟，實現(xiàn)對帶材厚度力的連續(xù)檢測。步驟a中所述的卷徑ρ ,與卷軸上的光電編碼器PGl輸出的脈沖頻率信號^ (單位Hz)、鄰軸上的光電編碼器PG2輸出的脈沖頻率信號/2 (單位Hz)之間具備函數(shù)關(guān)系 β = JCX/2),由如下公式表示
D=(S2InSl)(J2If1)(1)
其中，δ,為卷軸上的光電編碼器PGl輸出的脈沖頻率信號Λ的脈沖當量(單位R/P，
即轉(zhuǎn)/脈沖)，各為鄰軸上的光電編碼器PG2輸出的脈沖頻率信號/2的脈沖當量(單位
mm/P，即毫米/脈沖)，錢、島均為已知量。J1與卷軸的轉(zhuǎn)速成正比，/2與鄰軸的轉(zhuǎn)速(即 帶材線速度，因鄰軸的軸徑是固定的，故帶材線速度也與鄰軸的轉(zhuǎn)速成正比)成正比；
步驟b中所述的卷徑...... JKn-N)數(shù)據(jù)列，是根據(jù)卷軸上的光電編碼器PGl輸出
的脈沖標志信號ζ (單位1R/1P，即1轉(zhuǎn)/每個脈沖)時刻，由步驟a中的公式(1)進行計算獲取；
步驟c所述的帶材厚度力計算，是根據(jù)預(yù)設(shè)的計數(shù)層數(shù)見獲取的本次卷徑、前# 次_ .)進行計算,計算公式如下
, =丄丨￡)⑷—飾_奶|(2)
2M1‘ 1
其中，計數(shù)層數(shù)#由用戶設(shè)定，#是自然數(shù)，#越小、實時性越好，#越大、輸出的帶材厚度力數(shù)據(jù)越平滑、平均精度越高，公式(2)中之所以取絕對值，是因為收卷時￡)( ) — D(n - N) > 0 ’ 放卷時 D(、ri) — D{n - N) <0 .
步驟d中所述的將得到的帶材厚度力信號輸出及顯示，是通過D/A器件(CPU中的D/A 接口)將用步驟c獲得的帶材厚度力，及用戶設(shè)置的將帶材厚度范圍(0 hmax、與輸出電壓 Uout信號范圍(如0 UmJ的對應(yīng)關(guān)系，線性地將帶材厚度力轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，以供后續(xù)的帶材生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)或成品質(zhì)量自動監(jiān)控系統(tǒng)使用，同時，經(jīng)數(shù)據(jù)顯示部件(如LED 數(shù)碼管或LCD顯示器)進行帶材厚度的實時顯示。帶材厚度與輸出電壓信號關(guān)系的計算公式如下
步驟e所述的刷新卷徑數(shù)據(jù)列，實現(xiàn)對帶材厚度力的連續(xù)檢測，是在完成一次檢測與輸出后，令卷徑.…..D( -JV)數(shù)據(jù)列中的^―1,并淘汰1-AT)數(shù)據(jù)，進而卷軸
每轉(zhuǎn)一圈，測得本次卷徑,構(gòu)成新的D(〃)...... 奶數(shù)據(jù)列，循環(huán)上述步驟，實現(xiàn)
對帶材厚度力的連續(xù)檢測。 帶材加工、生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的CPU根據(jù)人機操作界面中設(shè)置的光電編碼器PGl輸出脈沖信號的當量4、鄰軸上的光電編碼器PG2輸出脈沖信號的當量吞、與計數(shù)層數(shù)見及
由中斷接口接收到的PG2輸出的與線速度成正比的脈沖頻率脈沖信號/2、PGl輸出的與轉(zhuǎn)
速成正比的脈沖頻率脈沖信號Λ及每轉(zhuǎn)一圈輸出的一個標志信號z，CPU根據(jù)這三個信號
及用戶設(shè)置的當量參數(shù)4、4、計數(shù)層數(shù)#等，按上述實施步驟a 步驟d獲取帶材厚度力
值，進而根據(jù)預(yù)設(shè)的帶材厚度范圍(0 hmax)與輸出電壓信號范圍(如0 5V)的對應(yīng)關(guān)系，線性地將帶材厚度力轉(zhuǎn)換成電壓信號后由D/A接口輸出到后續(xù)自動控制系統(tǒng)或成品質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)，或直接輸出將帶材厚度力數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)緩沖單元并實時刷新， 以供后續(xù)相關(guān)系統(tǒng)讀取使用。在完成一次檢測與輸出后，令卷徑......數(shù)據(jù)列
中的1,并淘汰奶數(shù)據(jù)，進而卷軸每轉(zhuǎn)一圈，測得本次卷徑Λ ,構(gòu)成新的.…..均數(shù)據(jù)列，循環(huán)上述的信號檢測、計算處理、輸出與顯示等過程，即可實現(xiàn)對帶材厚度力的連續(xù)檢測。
權(quán)利要求
1.可繞性帶材厚度軟檢測方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟a.根據(jù)卷繞軸上的光電編碼器輸出的脈沖頻率信號Λ、鄰軸上的光電編碼器輸出的脈沖頻率信號石計算卷徑￡) , D=(各/竭) /. )；其中，^、各分別為卷繞軸及其鄰軸上光電編碼器輸出的脈沖頻率信號的脈沖當量；步驟b.卷繞軸每轉(zhuǎn)一圈，其光電編碼器輸出每轉(zhuǎn)標志信號的時刻，按步驟a獲取并建立實時卷徑……數(shù)據(jù)列；步驟c.根據(jù)用戶設(shè)定的計數(shù)層數(shù)見計算帶材平均厚度A，A = pO)-D( -均|/2Af, 其中#是自然數(shù)；步驟d.根據(jù)Uott = ( ^ D對應(yīng)關(guān)系，將帶材厚度力信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并通過D/A器件輸出，同時經(jīng)數(shù)據(jù)顯示部件實時顯示帶材厚度，其中為用戶設(shè)定的帶材厚度最大值，Umax為輸出電壓信號的最大值；步驟e.刷新卷徑數(shù)據(jù)列，實現(xiàn)對帶材厚度力的連續(xù)檢測，具體是在完成一次檢測與輸出后，令卷徑_ ...... D( - A/)數(shù)據(jù)列中的《 — κ -1,并淘汰-1 - i\T)數(shù)據(jù)，進而卷軸每轉(zhuǎn)一圈，測得本次卷徑^>),構(gòu)成新的..… Ο數(shù)據(jù)列，循環(huán)上述步驟，實現(xiàn)對帶材厚度力的連續(xù)檢測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可繞性帶材厚度軟檢測方法?，F(xiàn)有的檢測方法存在檢測傳感器價格昂貴、測量精度低等。本發(fā)明方法首先根據(jù)卷繞軸及其鄰軸上光電編碼器輸出的脈沖頻率信號計算卷徑，并在卷繞軸每轉(zhuǎn)一圈、其光電編碼器輸出每轉(zhuǎn)標志信號的時刻建立實時卷徑數(shù)據(jù)列，根據(jù)用戶對卷徑數(shù)據(jù)平滑性的不同要求，計算當前卷徑與前N次獲取的卷徑間的差值及對N求平均，且依次遞推，卷軸每轉(zhuǎn)一圈即可獲得可繞性帶材的實時厚度信號以供后續(xù)系統(tǒng)使用。本發(fā)明方法不需要增加傳感器與現(xiàn)有系統(tǒng)的硬件配置，無需定期校準，輸出數(shù)據(jù)平滑性好，用戶設(shè)置靈活，特別適于需檢測帶材厚度的各類可繞性帶材加工、卷繞過程中。
文檔編號G01B7/06GK102230781SQ20111017086
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者盧玲, 陳德傳 申請人:杭州電子科技大學(xué)