CN100578138C - 一种精密磁电互感应式测厚装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精密磁电互感应式测厚装置，由信号传递元件、厚度测量元件和测厚传感器组成，其特征在于，所述的测厚传感器由信号发生线圈A、谐振线圈A、外壳、控制板、信号发生线圈B、谐振线圈B、连接插座，连接线，盖组成，信号发生线圈A与信号发生线圈B连接后成一轴线设于外壳上侧的上下端，两线圈端子与控制板连接，谐振线圈A与谐振线圈B连接后也成一轴线设于外壳上侧的左右端，其两线圈端子与控制板连接，控制板水平设于外壳的下侧当中，连接插座通过连接线穿过盖与控制板连接，盖与外壳固定，本发明的优点是价格低廉，可替代国外产品。

Description

一种精密磁电互感应式测厚装置

技术领域

本发明涉及一种精密磁电互感应式测厚装置，尤其涉及一种可以安装在印刷装订的配页机上，在生产过程中当不同厚度的书帖混入时对其进行判别和剔除的测厚装置，属于测厚装置技术领域。

背景技术

瑞士保盟电子公司(Baumer electric)生产精密磁电互感应测厚装置，专门安装在印刷装订的配页机上。

目前国内要在印刷装订的配页机上安装该设备必须进口，但是瑞士保盟电子公司不提供该设备传感器的样本和技术参数，而且价格相当昂贵。申请人根据它的作用分析其结构和功能。

该测厚装置由三部分组成：

1.传感器

塑料壳结构呈长方形，仅用一只LED灯来调整缺帖时磁棒的位置及动作显示；

2.厚度测量器

整个厚度测量器是无源的，由信号传递部和厚度感应部组成；

3.测量厚度元件

铁氧体磁棒。

在使用中暴露的缺点如下：

1)该传感器采集的厚度数据依赖外部控制器计算机进行分析判断，这样在生产过程中必须提高外部计算机运行速度，使硬件的成本提高，同时信号数据线连接在二者之间大大降低了传感器的抗干扰能力；

2)由于传感器不能对数据作出测量结果，造成其本身不是一个独立的检测单元，万一检测有误动作，使用者就难以判断是传感器故障还是外部控制器故障，给善后服务带来困难；

3)一般国内一条流水线中电器成本控制在15％左右，而装备一条流水线需要15-18套传感器和5-6套外部控制器，如果靠进口则占据国内一条流水线成本的数倍；

4)目前普遍使用压纸轮直接接触纸张，方法是因纸张厚度的不同使压纸轮的弹起程度不一样，造成联接在压纸轮上的接近开关与测量铁片的检测距离发生相应变化，输出不同的模拟量进行测量纸张的厚度，压纸轮在生产过程中极容易受到纸张油墨，纸屑，灰尘的玷污，往往其积累的尺寸超过了一般薄纸的厚度或设置的精度范围，造成压纸轮在测量点的跳变，造成生产过程中频频产生误动作，甚至根本不能测量薄帖，只能测量缺帖和双张，起不到检测错帖的作用，用户意见很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种整体设计适合国情，价格低廉，可替代国外产品的精密磁电互感应式测厚装置。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种精密磁电互感应式测厚装置，其特征在于，由信号传递元件、厚度测量元件和测厚传感器组成，信号传递元件与厚度测量元件连接，测厚传感器与信号传递元件之间相隔间距L为0.7mm-1mm，其特征在于，

所述的信号传递元件由电容、印板、传递感应线圈、两根第一磁棒和第一外壳组成，电容与印板连接，设于第一外壳内一侧，两根第一磁棒相互成水平角度设于传递感应线圈内，并设于第一外壳内的另一侧；

所述的厚度测量元件由壳体、第二磁棒、支架和厚度感应线圈组成，在厚度感应线圈内能够移动的第二磁棒固定在支架上，厚度感应线圈设于壳体内；

所述的测厚传感器由信号发生线圈A、谐振线圈A、第二外壳、控制板、信号发生线圈B、谐振线圈B、连接插座，连接线，盖组成，信号发生线圈A与信号发生线圈B连接后成一轴线设于外壳上侧的上下端，其两线圈端子与控制板连接，谐振线圈A与谐振线圈B连接后也成一轴线设于第二外壳上侧的左右端，其两线圈端子与控制板连接，控制板水平设于第二外壳的下侧内部，连接插座通过连接线穿过盖与控制板连接，盖与第二外壳固定。

所述的控制板电源部分、控制板信号发送器、控制板信号放大器和控制板微机数据处理电路组成，控制板电源部分与控制板微机数据处理电路连接控制板微机数据处理电路与控制板信号发送器连接，控制板信号发送器与控制板信号放大器连接。

本发明利用磁互感原理发明了磁电互感应检测装置，采用A/F转换光耦合器件，用最简单的方式完成从模拟量转换到频率信号的过程，使传感器内的微机处理方法变得更为简单。

本发明使传感器变为基本独立的检测及判断单元，内置微机对当前检测纸张与标准纸张的比较结果分别用正常，缺帖，厚帖，薄帖4种LED来表示，使用户能方便地判断出故障所在地，传感器拥有自己的微机不仅能智能化处理内部数据，提高了检测的稳定性，可靠性，还大大提高了外部计算机运行速度，同时增强了传感器输出的抗干扰能力。

本发明的优点是：

1.传感器与厚度测量器是通过一定的空间距离进行信号互相传递，测厚感应部与纸张是非接触式的，因此即使在外部环境的干扰和玷污下都能保持其长期的检测精度，它允许被测纸张的厚度在20um-2mm范围内，即使在每小时7800转的配页速度下，也能分辨出被测纸张厚度±30％和±50％的变化率，正确无误地将不符合要求的厚帖、薄帖和缺帖信号传递出来；

2.本发明不受外部干扰，保证了检测点数据的稳定和线性，重复精度能完美地适应高速检测，保证了测厚的精度，有效地避免了生产过程中的误动作，起到了检测错帖的作用；

3.传感器内部设置的微机即时计算，修正采集的厚度数据，保证最终输出数据的正确性，实现了传感器智能一体化；

4.传感器控制板设置5只LED灯，分别表示当前检测的结果是正常帖还是缺帖或厚帖或薄帖，还有1只灯用来设置厚度测量元件的初始位置，这些灯的表示方法使故障判断变得更人性化了；

5.降低了生产成本。

附图说明

图1为一种精密磁电互感应式测厚装置结构示意图；

图2为信号传递元件结构示意图；

图3为厚度测量元件结构示意图；

图4为测厚传感器结构示意图；

图5为控制板电路示意图；

图6为本发明程序流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1所示，为一种精密磁电互感应式测厚装置结构示意图，所述的一种精密磁电互感应式测厚装置由信号传递元件1、厚度测量元件2和测厚传感器3组成，信号传递元件1与厚度测量元件2连接，测厚传感器3与信号传递元件1之间相隔间距L为0.7mm。

如图2所示，为信号传递元件结构示意图，所述的信号传递元件1由电容4、印板5、传递感应线圈6、两根第一磁棒7和第一外壳8组成，电容4与印板5连接，设于第一外壳8内一侧，两根第一磁棒7相互成水平角度设于传递感应线圈6内，并设于第一外壳8内的另一侧。

如图3所示，为厚度测量元件结构示意图，所述的厚度测量元件2由壳体9、第二磁棒10、支架11和厚度感应线圈12组成，在厚度感应线圈12内能够移动的第二磁棒10固定在支架11上，厚度感应线圈12设于壳体9内。

如图4所示，为测厚传感器结构示意图，所述的测厚传感器3由信号发生线圈A13、谐振线圈A14、第二外壳15、控制板16、信号发生线圈B17、谐振线圈B18、连接插座19，连接线20，盖21组成，信号发生线圈A13与信号发生线圈B17连接后成一轴线安装在外壳上侧的上下端，其两线圈端子与控制板16连接，谐振线圈A14与谐振线圈B18连接后也成一轴线安装在第二外壳15上侧的左右端.其两线圈端子与控制板16连接，控制板16水平设于第二外壳15的下侧内部，连接插座19通过连接线20穿过盖21与控制板16连接，盖21与第二外壳15固定。

如图5所示，为控制板电路示意图，所述的控制板16由控制板电源部分、控制板信号发送器、控制板信号放大器和控制板微机数据处理电路组成，其组成为：

所述的控制板电源部分由1个二极管D1，3个电阻R1、R2、R3、6只电解电容C1-C6，3个稳压管V1-V3组成。

二极管D1的1脚与工作电源V+连接，二极管D1的2脚分别与电阻R1、R2、R3的一端连接，电阻R1的另一端则与稳压管V1的1脚串联再与电解电容C1的正极连接，电阻R2的另一端也与稳压管V2的1脚串联再与电解电容C3的正极连接，电阻R3的另一端与稳压管V3的1脚串联再与电解电容C5的正极连接，稳压管V1的2脚分别与电解电容C1、C2的负极连接后再连接工作电源的0V，同样稳压管V2的2脚分别与电解电容C3、C4的负极连接后也连接工作电源的0V，稳压管V3的2脚则分别与电解电容C5、C6的负极连接后也连接工作电源的0V，稳压管V1的3脚与电解电容C2正极连接后输出控制板的内部工作电压V1，稳压管V2的3脚与电解电容C4正极连接后输出控制板的内部工作电压V2，稳压管V3的3脚与电解电容C6正极连接后输出控制板的内部工作电压V3。

所述的控制板信号发送器由1块集成电路IC5，8只电阻R4-R11，3只电容C8-C10，1只晶体管Q1，1只线圈L3组成。

集成电路IC5的1、2脚连接后再与电阻R11的2脚连接，集成电路IC5的3、5、6脚连接后再与电阻R12的2脚连接，集成电路IC5的4脚与电阻R10的2脚及电容C10的2脚连接，然后电阻R11的1脚、电阻R10的1脚和电容C10的1脚全部连接在一起，集成电路IC5的7脚接电源的0V，并与控制板微机数据处理的集成电路IC3的2脚连接，电容C9的2脚分别与电阻R8的2脚、电阻R9的1脚连接，电阻R9的2脚接电源的0V，电阻R8的1脚则分别与集成电路IC5的8、9脚以及电阻R7的2脚连接在一起，电阻R7的1脚则与集成电路IC5的11脚和R6的1脚连接，集成电路IC5的10、12、13脚互相连接，集成电路IC5的14脚接电压V1，同时与控制板信号放大器的集成电路IC3的14脚连接，上述连接围绕集成电路IC5组成信号发生电路，使集成电路IC5的11脚输出一定频率的信号，通过晶体管Q1进行放大.电阻R6的2脚与晶体管Q1基极连接，晶体管Q1集电极接电源V1，晶体管Q1发射极接电阻R5的1脚，电阻R5脚输5出到由电阻R4、电容C8、线圈L3并联组成的信号发生器传感线圈，并联的一端接电压0V，另一端接电阻R5的2脚.由信号发生器线圈发送到信号传递感应线圈。

所述的控制板信号放大器由1块集成电路IC6，5只电阻R12、R14、R16-R18，2只电位器R13、R19、4只电容C11-C14，1只发光二极管D3，1只二极管D2以及1只线圈L4组成谐振信号放大电路。

电容C11、线圈L4组成谐振频率电路，吸收信号传递感应线圈传递过来的信号，电容C11、线圈L4并联的一端接电压0V，另一端接电阻R12的1脚，通过电容C12的2脚连接到集成电路IC6的13脚、电阻R17的1脚、电位器R13的2脚，由电阻R17的2脚连接到集成电路I66的12脚，电位器R13的3脚将信号连接到电容C14的1脚，电容C14的2脚分别与集成电路IC6的11脚、电阻R16的1脚连接，通过电阻R16的2脚与集成电路IC6的10脚的连接经过二极管D2的正极，从二极管D2的负极连接到电阻R14的2脚，R14的1脚一方面与已经并联的电阻R12和电容C13连接，另一方面连接集成电路IC6的1、3、5脚.集成电路IC6的2、4、6脚连接后与电阻R18、电位器R19、发光二极管D3串联，其中电位器R19的2，3脚与发光二极管D3正极连接，发光二极管D3负极接0V。

所述的控制板微机数据处理由6块集成电路IC1、IC2、IC3、IC4、IC7、IC8、10只电阻R20-R29，2只电容C15、C16、1只电解电容C17、1只石英晶振、1只晶体管Q2、AN1按钮、5只发光二极管组成微机数据处理电路。

由上述发光二极管D3与本线路所述的集成电路IC4组成A/F模拟与频率的转换，集成电路IC4的1、2、3、4、7脚互相连接到0V，集成电路IC4的8脚接电压V2，集成电路IC4的5、6脚分别与集成电路IC2的19、18脚连接，集成电路IC2的2、3脚为精度设置数据线，集成电路IC2的7脚为读数命令数据线，集成电路IC2的8脚为完成命令数据线，集成电路IC2的11脚为命令控制线，集成电路IC2的12脚为数据0控制线，接R25的2脚，电阻R25的1脚接电源V2，集成电路IC2的13脚为数据1控制线，同时接R26的2脚，R26的1脚接电源V2，集成电路IC2的4脚、5脚分别与石英晶振连接，脚接电容C15的1脚，电容C15的2脚接电容C15的1脚并与集成电路IC4的1、2、3、4脚及集成电路IC3的3、4脚、电阻R29的2脚连接，石英晶振的2脚接电容C16的2脚，集成电路IC2的1脚分别接电阻R29的1脚以及电解电容C17的负极，电阻电解电容C17的正极接电源V2，集成电路IC2的9脚与集成电路IC3的6脚连接，集成电路IC3的1、2、5、7脚接电源V3，集成电路IC2的3、4、8脚接0V，启动数据线接集成电路IC8的1脚，集成电路IC8的2脚与电阻R28串联接晶体管Q2的基极，晶体管Q2发射极接0V，晶体管Q2集电极分别接集成电路IC7的2脚和电阻R27的2脚，电阻R27的1脚接电源V2，集成电路IC7的1脚分别接AN1按钮1脚和集成电路IC2的17脚，AN1按钮2脚接0V，集成电路IC2的14、15、16脚分别与集成电路IC1的14、12、11脚，集成电路IC1的7脚为就位数据命令线，集成电路IC1的13脚接0V，集成电路IC1的10、16脚接电源V2，集成电路IC1的15、1、2、3、4脚为输出线分别接发光二极管D4-D8的负极，发光二极管D4-D8的正极分别与电阻R20-R24的1脚串联，电阻R20-R24的2脚互相连接接电源V2，发光二极管D4-D8显示厚度检测的状态。

图6为本发明程序流程图，使用时，测厚传感器3固定在印刷装订配页机的机架上，信号传递元件1、厚度测量元件2分别固定在机械主轴的书帖咬纸轮上，信号传递元件1的外壳与测厚传感器3上侧头部相距0.7-1.0mm，并沿一定的轨迹作圆周运动，这样传递感应线圈6与测厚传感器3上侧头部内的信号发生线圈A13、信号发生线圈B17和谐振线圈A14、谐振线圈B18形成规定的磁感应，旋转一周在工作点采集一次数据，而数据量的变化取决于厚度测量元件中磁棒在厚度感应线圈内的位移量。厚度测量元件2与书帖咬纸轮上的咬爪轴作机械联接，其底座上铁氧体磁棒10随着书帖厚薄在厚度感应线圈12内产生长度伸缩变动，由此厚度感应部的磁场强度也产生相应的变化，并将这种量变通过连接线传递到信号传递元件1的传递感应线圈6上，这时与厚度测量元件2相距0.7mm的测厚传感器3其感应线圈在经过信号传递部的感应线圈时通过空间采集到磁场强度的变化.测厚传感器3将微弱稳定的变化信号通过电子元件放大后经A/F转换交给测厚传感器3内的微机进行定性对比分析，最后的测量结果用LED显示并由连接插头输出给外部控制器处理，传感器控制板16设置5只LED灯，分别表示当

前检测的结果是正常帖还是缺帖或厚帖或薄帖，还有1只灯用来设置厚度测量元件的初始位置。

Claims (2)

1.一种精密磁电互感应式测厚装置，其特征在于，由信号传递元件(1)、厚度测量元件(2)和测厚传感器(3)组成，信号传递元件(1)与厚度测量元件(2)连接，测厚传感器(3)与信号传递元件(1)之间相隔间距L为0.7mm-1mm，其特征在于，

所述的信号传递元件(1)由电容(4)、印板(5)、传递感应线圈(6)、两根第一磁棒(7)和第一外壳(8)组成，电容(4)与印板(5)连接，设于第一外壳(8)内一侧，两根第一磁棒(7)相互成水平角度设于传递感应线圈(6)内，并设于第一外壳(8)内的另一侧；

所述的厚度测量元件(2)由壳体(9)、第二磁棒(10)、支架(11)和厚度感应线圈(12)组成，在厚度感应线圈(12)内能够移动的第二磁棒(10)固定在支架(11)上，厚度感应线圈(12)设于壳体(9)内；

所述的测厚传感器(3)由信号发生线圈A(13)、谐振线圈A(14)、第二外壳(15)、控制板(16)、信号发生线圈B(17)、谐振线圈B(18)、连接插座(19)，连接线(20)，盖(21)组成，信号发生线圈A(13)与信号发生线圈B(17)连接后成一轴线设于外壳上侧的上下端，其两线圈端子与控制板(16)连接，谐振线圈A(14)与谐振线圈B(18)连接后也成一轴线设于第二外壳(15)上侧的左右端，其两线圈端子与控制板(16)连接，控制板(16)水平设于第二外壳(15)的下侧内部，连接插座(19)通过连接线(20)穿过盖(21)与控制板(16)连接，盖(21)与第二外壳(15)固定。

2.根据权利要求1所述的一种精密磁电互感应式测厚装置，其特征在于，所述的控制板(16)由控制板电源部分、控制板信号发送器、控制板信号放大器和控制板微机数据处理电路组成，控制板电源部分分别与控制板信号发送器、控制板信号放大器和控制板微机数据处理电路连接，控制板微机数据处理电路与控制板信号发送器连接，控制板信号发送器与控制板信号放大器连接。

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