一种基于计算机控制的接触式测厚仪

　　0　引言

　　钢板轧制过程中,钢板厚度的测量是生产工艺过程中的重要环节。

　　我们研制的接触式测厚仪,结构简单、工作可靠、无污染、造价低、测量重复性好,在对钢板进行测量的同时,还可将测量数据进行统计处理,为生产操作及产品质量管理提供可靠的依据。

　　1　工作原理

　　测厚仪由底座、测量小车、测头和编码器构成。测量时,气缸将测量小车推至被测钢板处,两测头在气缸的带动下在垂直方向做上、下相向运动(如图1所示),其位移量可由编码器读出,经计算机处理后,即得出被测钢板厚度。设置两测头相互接触(即被测物厚度为零)时,编码器读数为零,当测量厚度为h的物体时,上测头编码器的读数为N1,下测头的读数为N2,则

　　式中,α1、α2分别为考虑机械制造等因素的上、下编码器的脉冲当量。

　　2　计算机系统及功能

　　2.1　硬件结构

　　该测厚仪采用计算机系统控制,硬件结构简图如图2。测量厚度时,两旋转编码器同时产生4路频率为30kHz的脉冲,瞬间可达50kHz左右,为简化编程同时增加系统的可靠性,选用了PCL833高速计数器完成对两个旋转编码器的脉冲计数和旋转方向识别。PCL730输入/输出板接收控制台主令控制信号和现场限位信号,并输出各种动作指令以满足机构的动作要求,实现对测量装置全自动/手动的控制。通过键盘可修改脉冲当量、温度补偿系数、当前板号等工艺参数。

　　工控机实时读取PCL833数据及PCL730的状态,将计数值进行运算、换算成对应的板厚值在屏幕上显示,并将相关的数据通过网络送至上位机,同时发出指令,通过PCL730输出控制测厚仪各种动作所需的信号。在测厚仪工作时被测物体的厚度值、测量小车的动态模拟画面均实时地动态显示在屏幕上。

　　PCL833、PCL730选用研华工控板,它们均插在工控机插槽内。

　　2.2　软件编程

　　采用Visual C++ 6.0为软件开发工具,并使用其提供的端口操作的操作台函数对硬件I/O进行编程,使用系统计时器对端口进行定时扫描,读取数据。

　　系统控制分手动和自动两种测量方式,以此来适应测量现场的复杂工作环境。手动测量工作状态又分为一个测量周期的自动运行和单步运行的两种工作方式。

　　3　装置测量准确度及其保证措施

　　室内常温下,使用装置对测量不确定度为u=0.2+2lμm的4等量块重复测量10次,其最大示值误差为:0.019mm,平均示值误差为0.017mm。生产现场,使用装置对8、10、16、18、32、50、60mm的钢板进行在线测量,与分度值为0.01mm的板厚千分尺进行比对,其最大示值误差为0.003mm。