CN102594047B - 一种电机硅钢片成品厚度控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机硅钢片成品厚度控制方法及其装置，属于电机技术领域。它解决了现有技术中电机硅钢片成品厚度控制依靠人工用尺测量和浪费材料的问题。本电机硅钢片成品厚度控制方法包括A、测量标准件重量；B、测厚；C、数据处理；D、厚度控制。本电机硅钢片成品厚度检测装置包括设置在裁剪机切口上的支架和设置在支架上的测距传感器，包括用于接收测距传感器信号并对接收信号进行处理后输出控制信号的控制器，两个测距传感器分别与控制器的输入接口连接，控制器的输出接口连接用于控制裁剪机进行裁剪的信号处理模块。该方法和装置能够自动实现电机硅钢片成品的厚度控制，使其能应用到自动化生产线中，提供生产效率，减少了材料浪费。

Description

一种电机硅钢片成品厚度控制方法及其装置

技术领域

本发明属于电机制造技术领域，涉及一种电机硅钢片成品厚度控制方法及在该方法中应用的测厚装置。

背景技术

硅钢片是发电机内部的主要部件之一，装载电机里的硅钢片是层层紧密贴合在一起的，现将这种硅钢片统称为电机硅钢片成品，电机硅钢片成品的厚度是固定在，太长或者太短都不符合电机性能要求，并且安装尺寸也不能匹配。

在电机硅钢片成品成形前是一整卷没有经过加工的长条形硅钢片，长条形硅钢片在经过冲床冲压成齿轮状后在经过盘卷机器一层一层的螺旋卷起来后成为一个电机硅钢片半成品，由于此时层与层之间是存在间隙的，而且硅钢片原材料的厚度不均匀，所以电机硅钢片半成品是不能确定硅钢片成品的整体厚度。

在目前生产上主要是由人工手动将齿轮状的硅钢片卷出所需要的层数后再加一层余量，压紧后直接进行厚度测量，超出所需的厚度后就进行剪断，然后再来修正成所需的厚度，这样存在两个问题：一个是多卷了一层造成多余的浪费，另一个是人工手动操作，生产效率大大降低。

发明内容

本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种电机硅钢片成品厚度控制方法及其装置，该成品厚度控制方法能够自动实现电机硅钢片成品的厚度控制，使其能应用到自动化生产线中，实现智能化，提供生产效率，其次本电机硅钢片成品厚度检测装置能方便地与裁剪机进行结合。

本发明通过下列技术方案来实现：一种电机硅钢片成品厚度控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、测量标准件重量：制作一整体厚度符合装配要求的电机硅钢片成品标准件，测量该标准件的重量并预先输入控制器中；

B、测厚：通过设置在单层硅钢片两侧的测距传感器各自测出测距传感器到硅钢片侧面的单侧距离并输入到控制器中，控制器根据上述的单侧距离计算出单层硅钢片的厚度并存储于控制器中；

C、数据处理：在时间T内按预定的频率对经过测距传感器的硅钢片按照步骤B进行连续测厚和存储，控制器在时间T内对这些厚度数据进行积分并将积分值换算成重量值，得到在时间T内的电机硅钢片成品重量；

D、厚度控制：将步骤C中的电机硅钢片成品重量值实时与预先输入控制器中的标准件重量值进行比较，在电机硅钢片成品重量值等于步骤A中标准件的重量值时，控制器输出控制信号给裁剪机，使裁剪机将未加工的长条形硅钢片裁断，裁断的未加工的长条形硅钢片即为需要的硅钢片成品厚度。

本电机硅钢片成品厚度控制方法避开直接测量电机硅钢片成品或者半成品的厚度，而是制作一个标准件，并将标准件的重量作为参照标标准。在加工过程中也不采用电机硅钢片成品时进行称重检测以及与标准件进行对比，再控制裁剪机进行精确裁剪，而是以未加工的长条形硅钢片进行单片的厚度测量，并对在时间T内通过的单层硅钢片按厚度进行积分得到体积并转换为重量，再通过该重量与标准件的重量进行比对，在两者重量相等的时候就通过裁剪机将未加工的长条形硅钢片裁断，裁剪断的硅钢片再通过冲压机进行冲压成齿轮状后在经过盘卷机器一层一层的螺旋卷起来后成为一个电机硅钢片半成品，此半成品压紧后即得电机硅钢片成品，该成品的厚度就是符合电机装配要求的厚度。通过这种方法的效果是便于裁剪机进行定长裁剪，且便于测距传感器进行单层硅钢片的厚度检测。因为冲压过的成齿轮状的硅钢片在厚度变化和测量点都变得很差，得到的数据不准确。而层层盘卷后的硅钢片其裁剪难度大，不能进行智能裁剪。如果对未加工的长条形硅钢片进行称重则由于硅钢片未冲压成齿轮状，因此对未加工的长条形硅钢片侧重也不能进行准确比对。

在上述的电机硅钢片成品厚度控制方法中，在所述步骤B中，所述的测距传感器测量距离是在整卷未加工的长条形硅钢片送入冲压机前进行的。由于采用积分，因此通过积分公式对厚度积分可以简化实际测量物的形状而得出重量。

在上述的电机硅钢片成品厚度控制方法中，在所述的步骤B中，所述测距传感器检测点位置为未加工的长条形硅钢片的中间点。

在上述的电机硅钢片成品厚度控制方法中，在所述的步骤B中，所述测距传感器输出的单侧距离为电压模拟量，该电压模拟量经模数转换器转换成含有单侧距离信息的数字量并输出给控制器存储，控制器内预先存储有两个测距传感器的总距离，总距离减去两个单侧距离即得到硅钢片的厚度。

在上述的电机硅钢片成品厚度控制方法中，在所述步骤C中，存储在控制器中的厚度数据通过如下公式进行积分：

$U=\sqrt{\frac{1}{T}\underset{m=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}_m^2\mathrm{\Δ}{T}_m}$

式中，U为厚度积分值，N为测厚的次数，u为时间变量t的函数，u_m第m次的厚度值，ΔT_m为相邻两次测厚的时间间隔，T为总时间。

积分模型为

u表示瞬时厚度值，为时间变量t的函数。离散化后可得：

由于采集的数据是在时间T内的有限数据，因此采用离散化的积分公式进行积分。

在上述的电机硅钢片成品厚度控制方法中，在所述步骤C中，所述的厚度积分值U与一常数和时间T相乘后转换成重量值，即得时间T内的电机硅钢片成品重量，该常数为密度系数、硅钢片密度ρ、宽度d、硅钢片输送速度v的乘积。

在上述的电机硅钢片成品厚度控制方法中，在所述步骤C中，所述的测距传感器测量频率为1微秒1次。测量频率可进行调整，测量频率越高得到的厚度数据越多，其测量重量值越接近实际重量值。

在上述的电机硅钢片成品厚度控制方法中，在所述步骤D中，所述测距传感器的检测点与裁剪机的切口处于同一平面内。将检测点设置在该处可以简化时间控制难度，在测距传感器检测到该点即为临界点时即直接控制裁剪机进行裁剪，而不用考虑硅钢片的输送速度、控制器的处理能力等。

一种电机硅钢片成品厚度检测装置，包括设置在裁剪机切口上的支架和设置在支架上的测距传感器，其特征在于，本厚度检测装置还包括用于接收测距传感器信号并对接收信号进行处理后输出控制信号的控制器，上述的两个测距传感器分别与所述控制器的输入接口连接，所述控制器的输出接口连接用于控制裁剪机进行裁剪的信号处理模块。

在上述的电机硅钢片成品厚度检测装置中，所述的控制器包括存储器和积分模块，上述的测距传感器通过模数转换器与控制器输入接口连接，控制器输入接口连接控制器存储器，积分模块连接存储器且积分模块用于读取在时间T内存储器中的存储的一组硅钢片厚度数据并按照如下给定的公式进行积分，所述的输出接口与积分模块连接且输出接口用于将积分模块中的积分值输送给信号处理模块进行后续处理，积分模块用如下积分公式进行积分：

$U=\sqrt{\frac{1}{T}\underset{m=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}_m^2\mathrm{\Δ}{T}_m}$

式中，U为厚度积分值，N为测厚的次数，u为时间变量t的函数，u_m第m次的厚度值，ΔT_m为相邻两次测厚的时间间隔，T为总时间。

与现有技术相比，本电机硅钢片成品厚度控制方法改变了传统电机硅钢片成品厚度的检测方法，采用测距传感器检测为加工的长条形硅钢片的实时厚度，并通过控制器计算出在时间T内的硅钢片重量，从而得到电机硅钢片成品的厚度，因此，该电机硅钢片成品厚度控制方法能够适用于自动化的生产线，提高了检测效率和生产效率。用该方法进行测厚不会造成浪费，节省了材料。

本检测电机硅钢片成品厚度的测厚装置结构简单，只需要在裁剪机的切口所在的同一平面上安装两个测距传感器，在配合控制器即可实现测厚。

附图说明

图1是本电机硅钢片成品厚度控制方法的流程图。

图2是本电机硅钢片成品厚度检测装置的电路框图。

图3是本电机硅钢片成品厚度检测装置测距传感器的安装示意图。

图中，1、控制器；11、输入接口；12、输出接口；13、存储器；14、积分模块；2、测距传感器；3、未加工的长条形硅钢片；4、模数转换器；5、裁剪机；6、支架；7、信号处理模块。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，电机硅钢片成品厚度控制方法包括如下步骤：

A、测量标准件重量：制作一整体厚度符合装配要求的电机硅钢片成品标准件，测量该标准件的重量并预先输入控制器1中；

B、测厚：通过设置在单层硅钢片两侧的测距传感器各自测出测距传感器2到硅钢片侧面的单侧距离并输入到控制器1中，测距传感器2测量距离是在整卷未加工的长条形硅钢片3送入冲压机前进行的，控制器1根据上述的单侧距离计算出单层硅钢片的厚度并存储于控制器1中；测距传感器2检测点位置为未加工的长条形硅钢片3的中间点。由于采用积分，因此通过积分公式对厚度积分可以简化实际测量物的形状而得出重量。测距传感器2输出的单侧距离为电压模拟量，该电压模拟量经模数转换器4转换成含有单侧距离信息的数字量并输出给控制器1存储，控制器1内预先存储有两个测距传感器2的总距离，总距离减去两个单侧距离即得到硅钢片的厚度。

C、数据处理：在时间T内按预定的频率对经过测距传感器2的硅钢片按照步骤B进行连续测厚和存储，控制器1在时间T内对这些厚度数据进行积分并将积分值换算成重量值，得到在时间T内的电机硅钢片成品重量；存储在控制器1中的厚度数据通过如下公式进行积分：

$U=\sqrt{\frac{1}{T}\underset{m=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}_m^2\mathrm{\Δ}{T}_m}$

式中，U为厚度积分值，N为测厚的次数，u为时间变量t的函数，u_m第m次的厚度值，ΔT_m为相邻两次测厚的时间间隔，T为总时间。

积分模型为

u表示瞬时厚度值，为时间变量t的函数。离散化后可得：

由于采集的数据是在时间T内的有限数据，因此采用离散化的积分公式进行积分。

厚度积分值U与一常数和时间T相乘后转换成重量值，即得时间T内的电机硅钢片成品重量，该常数为密度系数、硅钢片密度ρ、宽度d、硅钢片输送速度v的乘积。密度系数为定值，其值为标准件冲压后成齿轮状的一段硅钢片与该段未冲压前的硅钢片的重量比。

测距传感器2采用激光传感器或涡电流传感器。测量频率可进行调整，测量频率越高得到的厚度数据越多，其测量重量值越接近实际重量值，测距传感器2测量频率为1微秒1次。

D、厚度控制：将步骤C中的电机硅钢片成品重量值实时与预先输入控制器1中的标准件重量值进行比较，在电机硅钢片成品重量值等于步骤A中标准件的重量值时，控制器1输出控制信号给裁剪机5，为了将检测点设置在该处可以简化时间控制难度，测距传感器2的检测点与裁剪机5的切口处于同一平面内，使裁剪机5将未加工的长条形硅钢片3裁断，裁断的未加工的长条形硅钢片3即为需要的硅钢片成品厚度。

本电机硅钢片成品厚度检测是在未加工的长条形硅钢片3进行单片的厚度测量，并对在时间T内通过的单层硅钢片按厚度进行积分得到体积并转换为重量，再通过该重量与标准件的重量进行比对，在两者重量相等的时候就通过裁剪机5将未加工的长条形硅钢片3裁断，裁剪断的硅钢片再通过冲压机进行冲压成齿轮状后在经过盘卷机器一层一层的螺旋卷起来后成为一个电机硅钢片半成品，此半成品压紧后即得电机硅钢片成品，该成品的厚度就是符合电机装配要求的厚度。通过这种方法的效果是便于裁剪机5进行定长裁剪，且便于测距传感器2进行单层硅钢片的厚度检测。

如图2和图3所示，在该方法中，采用了电机硅钢片成品厚度检测装置，包括设置在裁剪机5切口上的支架6和设置在支架6上的测距传感器2，还包括用于接收测距传感器2信号并对接收信号进行处理后输出控制信号的控制器1，两个测距传感器2分别与所述控制器1的输入接口11连接，控制器1的输出接口12连接信号处理模块7。信号处理模块7连接裁剪机5，用于控制裁剪机5进行裁剪。控制器1包括存储器13和积分模块14，测距传感通过模数转换器4与控制器1输入接口11连接，控制器1输入接口11连接控制器1存储器13，积分模块14连接存储器13且积分模块14用于读取在时间T内存储器13中的存储的一组硅钢片厚度数据并按照如下给定的公式进行积分，所述的输出接口12与积分模块14连接且输出接口12用于将积分模块14中的积分值输送给信号处理模块7进行后续处理。

积分公式为：

$U=\sqrt{\frac{1}{T}\underset{m=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}_m^2\mathrm{\Δ}{T}_m}$

式中，U为厚度积分值，N为测厚的次数，u为时间变量t的函数，u_m第m次的厚度值，ΔT_m为相邻两次测厚的时间间隔，T为总时间。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了控制器1、输入接口11、输出接口12、存储器13、积分模块14、测距传感器2、未加工的长条形硅钢片3、模数转换器4、裁剪机5、支架6、信号处理模块7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种电机硅钢片成品厚度控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、测量标准件重量：制作一整体厚度符合装配要求的电机硅钢片成品标准件，测量该标准件的重量并预先输入控制器中；

B、测厚：通过设置在单层硅钢片两侧的测距传感器各自测出测距传感器到硅钢片侧面的单侧距离并输入到控制器中，控制器根据上述的单侧距离计算出单层硅钢片的厚度并存储于控制器中；

C、数据处理：在时间T内按预定的频率对经过测距传感器的硅钢片按照步骤B进行连续测厚和存储，控制器在时间T内对这些厚度数据进行积分并将积分值换算成重量值，得到在时间T内的电机硅钢片成品重量，存储在控制器中的厚度数据通过如下公式进行积分：

$U=\sqrt{\frac{1}{T}\underset{m=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}_m^2\mathrm{\Δ}{T}_m}$

式中，U为厚度积分值，N为测厚的次数，u为时间变量t的函数，u_m第m次的厚度值，ΔT_m为相邻两次测厚的时间间隔，T为总时间，所述的厚度积分值U与一常数和时间T相乘后转换成重量值，即得时间T内的电机硅钢片成品重量，该常数为密度系数、硅钢片密度ρ、宽度d、硅钢片输送速度v的乘积；

D、厚度控制：将步骤C中的电机硅钢片成品重量值实时与预先输入控制器中的标准件重量值进行比较，在电机硅钢片成品重量值等于步骤A中标准件的重量值时，控制器输出控制信号给裁剪机，使裁剪机将未加工的长条形硅钢片裁断，裁断的未加工的长条形硅钢片即为需要的硅钢片成品厚度。

2.根据权利要求1所述的电机硅钢片成品厚度控制方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述的测距传感器测量距离是在整卷未加工的长条形硅钢片送入冲压机前进行的。

3.根据权利要求2所述的电机硅钢片成品厚度控制方法，其特征在于，在所述的步骤B中，所述测距传感器检测点位置为未加工的长条形硅钢片的中间点。

4.根据权利要求1或2或3所述的电机硅钢片成品厚度控制方法，其特征在于，在所述的步骤B中，所述测距传感器输出的单侧距离为电压模拟量，该电压模拟量经模数转换器转换成含有单侧距离信息的数字量并输出给控制器存储，控制器内预先存储有两个测距传感器的总距离，总距离减去两个单侧距离即得到硅钢片的厚度。

5.根据权利要求1所述的电机硅钢片成品厚度控制方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述的测距传感器测量频率为1微秒1次。

6.根据权利要求1所述的电机硅钢片成品厚度控制方法，其特征在于，在所述步骤D中，所述测距传感器的检测点与裁剪机的切口处于同一平面内。

7.一种电机硅钢片成品厚度检测装置，包括设置在裁剪机切口上的支架和设置在支架上的位于单层硅钢片两侧的测距传感器，其特征在于，本厚度检测装置还包括用于接收测距传感器信号并对接收信号进行处理后输出控制信号的控制器，上述的两个测距传感器分别与所述控制器的输入接口连接，所述控制器的输出接口连接用于控制裁剪机进行裁剪的信号处理模块，所述的控制器包括存储器和积分模块，上述的测距传感器通过模数转换器与控制器输入接口连接，控制器输入接口连接控制器存储器，积分模块连接存储器且积分模块用于读取在时间T内存储器中的存储的一组硅钢片厚度数据并按照如下给定的公式进行积分，所述的输出接口与积分模块连接且输出接口用于将积分模块中的积分值输送给信号处理模块进行后续处理，积分模块用如下积分公式进行积分：

$U=\sqrt{\frac{1}{T}\underset{m=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}_m^2\mathrm{\Δ}{T}_m}$

式中，U为厚度积分值，N为测厚的次数，u为时间变量t的函数，u_m第m次的厚度值，ΔT_m为相邻两次测厚的时间间隔，T为总时间。

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