CN105526888A - 测厚方法及测厚系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测厚方法及测厚系统，该系统包括信号采集单元、显示单元、工控机、电气控制单元和以太网交换机，所述信号采集单元、显示单元、工控机和电气控制单元均与以太网交换机连接；所述电气控制单元，用于控制外部的测厚仪进入工作状态，所述信号采集单元，用于根据测厚仪的电离室中的射线量获取电压信号，将该电压信号进行处理后得到厚度数据，并将该厚度数据发送至以太网交换机。本发明在滤波处理过程中不需要操作人员进行处理，避免数据受人为因素影响而失去可靠性，保证信号输出平滑，提高精度。

Description

测厚方法及测厚系统

技术领域

本发明涉及厚度测量技术，尤其涉及测厚系统及测厚方法。

背景技术

工业用测厚仪有接触式和非接触式两者，通常在线测量使用非接触式测厚仪，应用X射线穿过被测材料的衰减来检测被测材料的厚度。某种已知冶金学性质的材料吸收辐射的速率是确定的，一旦知道了吸收系数，就可以按照X射线发生器里发出的射线的衰减函数来对测量装置进行标定，从而得出所需的目标厚度值。测厚仪从信号采集单元到工控机的传输大多是通过485或232进行传输，现在的测厚仪信号采集之后设定固定的采样周期，对周期内的所有采样点进行均方根或平均值运算，之后通过测厚模块得到最终结果，这种方式若一个采样周期内因环境因素导致数值呈异常的高峰或低谷，也并不会滤除此种异常情况，在这种异常情况存在的情况下计算厚度并发送至工控机，导致测厚数值不准确，另一方面，采样周期是人为设定的，导致最终厚度信息很大程度受操作人员的影响，如采样周期短时，采样点少，数据则实时性强，但数据波动大，可靠性低，当采样周期长时，采样点多，数据较为平缓，但缺乏实时性，导致可靠性不足。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种测厚方法，其测量可靠性强。

本发明的目的之二在于提供一种测厚系统，其应用于实现本发明目的之一的测厚方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测厚方法，包括如下步骤：

步骤一：电气控制单元控制外部的测厚仪进入工作状态；

步骤二：信号采集单元根据测厚仪电离室中的射线量转换得到电压信号，将所述电压信号进行放大和数模转换后得到数字电压信号；

步骤三：信号采集单元对数字电压信号进行滤波处理得到实际电压数值，根据该实际电压数值得到厚度数据，并将该厚度数据发送至以太网交换机。

优选的，所述步骤三中得到实际电压数值具体包括如下子步骤：

步骤31：获取数字电压信号的任意两个相邻波峰之间或任意两个相邻波谷之间的波形为预计算周期；

步骤32：获取预计算周期内的所有采样点，并对采样点以每组为预设数量分成若干组；

步骤33：分别对每一组采样点的信号强度进行均方根运算，之后得到若干个均方根数值；

步骤34：根据所有均方根数值形成最小变化周期曲线，并根据所述最小变化周期曲线获取卡尔曼滤波器的初始值；

步骤35：根据卡尔曼滤波算法结合初始值计算得到实际电压数值。

一种测厚系统，其特征在于，包括信号采集单元、显示单元、工控机、电气控制单元和以太网交换机，所述信号采集单元、显示单元、工控机和电气控制单元均与以太网交换机连接；所述电气控制单元，用于控制外部的测厚仪进入工作状态，所述信号采集单元，用于根据测厚仪的电离室中的射线量获取电压信号，将所述电压信号进行放大和数模转换后得到数字电压信号，将该数字电压信号进行处理后得到厚度数据，并将该厚度数据发送至以太网交换机；信号采集单元包括依次连接的转换模块、放大模块、模数转换模块、滤波模块、测厚模块，所述测厚模块还与以太网交换机连接，所述转换模块用于根据测厚仪的电离室中的射线量转换得到电压信号。

优选的，所述滤波模块包括如下子模块：

第一获取子模块：用于获取数字电压信号的任意两个相邻波峰之间或任意两个相邻波谷之间的波形为预计算周期；

分组子模块：用于获取预计算周期内的所有采样点，并对采样点以每组为预设数量分成若干组；

第一运算子模块：用于分别对每一组采样点的信号强度进行均方根运算，之后得到若干个均方根数值；

第二获取子模块：用于根据所有均方根数值形成最小变化周期曲线，并根据所述最小变化周期曲线获取卡尔曼滤波器的初始值；

第二运算子模块：用于根据卡尔曼滤波算法结合初始值计算得到实际电压数值。

优选的，还包括通讯模块，所述以太网交换机通过通讯模块与外部的设备终端连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明在滤波处理过程中不需要操作人员进行处理，避免数据受人为因素影响而失去可靠性，保证信号输出平滑，提高精度。

附图说明

图1为本发明的测厚方法的流程图；

图2为本发明的测厚系统的模块结构图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

参见图1，本发明还提供一种测厚方法，包括如下步骤：

步骤S1：电气控制单元控制外部的测厚仪进入工作状态；电气控制单元主要是接收工控机或者信号采集单元的指令，进行电气设备的控制，常用的是打开液压泵推进测厚仪进入工作状态，打开或关闭射线保护板；

步骤S2：信号采集单元根据测厚仪电离室中的射线量转换得到电压信号，将所述电压信号进行放大和数模转换后得到数字电压信号；

步骤S3：信号采集单元对数字电压信号进行滤波处理得到实际电压数值，根据该实际电压数值得到厚度数据，并将该厚度数据发送至以太网交换机。

本发明提供的测量方法中，滤波处理部分是关键，针对现有技术中电离室的不稳定性、不定期瞬时干扰等缺陷进行技术改进，通过滤波模块对电压信号进行处理能够对瞬时干扰进行合理的过滤。

“对数字电压信号进行滤波处理得到实际电压数值”具体做法如下：

S31：获取数字电压信号的任意两个相邻波峰之间或任意两个相邻波谷之间的波形为预计算周期；

S32：获取预计算周期内的所有采样点，并对采样点以每组为预设数量分成若干组；即以n个点为一组，将预计算周期内所有采样点分为若干组，n的取值根据实际情况拟定，如n＝4；

S33：分别对每一组采样点的信号强度进行均方根运算，之后得到若干个均方根数值；例如在步骤S32中分成了10个组，则在本步骤中将有10个均方根数值；

S34：根据所有均方根数值进行连线，形成最小变化周期曲线，并根据所述最小变化周期曲线得到卡尔曼滤波器的参数，如初始方差、过程方差、测量方法、协方差、系统预测值、测量值、高斯噪音偏差，根据这些参数获取卡尔曼滤波器的初始值；根据最小变化周期曲线得到卡尔曼滤波器的参数原理由现有技术可获知；本发明在使用卡尔曼滤波算法进行计算之前先求出最小变化周期曲线以获取初始值，能有效缩短卡尔曼滤波算法运作初期的数据波动阶段，并提高数据精度；

S35：根据卡尔曼滤波算法结合初始值计算得到实际电压数值。在计算过程中，同步对卡尔曼滤波器的参数不停修正，实现自我调整。

获取初始值，以及结合初始值进行计算均是现有技术。

参见图2，本发明公开了一种测厚系统，包括信号采集单元、显示单元、工控机、电气控制单元和以太网交换机，所述信号采集单元、显示单元、工控机和电气控制单元均与以太网交换机连接；所述电气控制单元，用于控制外部的测厚仪进入工作状态，所述信号采集单元，用于根据测厚仪的电离室中的射线量获取电压信号，将该电压信号进行处理后得到厚度数据，并将该厚度数据发送至以太网交换机。

电气控制单元主要是接收工控机或者信号采集单元的指令，进行电气设备的控制，常用的是打开液压泵推进测厚仪进入工作状态，打开或关闭射线保护板。

测厚仪中，X光放射源发出的射线穿过带材，射线被带材吸收一部分，未吸收的射线击到电离室的射线量成一定关系的电压信号，这个技术为现有技术。之后电压信号经过放大处理，再进行模数转换成数字信号，最后进行滤波处理，得到最终的厚度值，发送向以太网交换机。以太网交换机起数据中转和路由的作用。

信号采集单元的数量优选为多个，可选的配置有对应的显示单元，作用在于显示对应信号采集单元的实时厚度数据，厚度数据取自以太网交换机。

工控机作为数据储存和分析端，主要是接收信号后显示当前设备的信息给用户(比如厚度信息、环境状态等)。

具体的，信号采集单元包括依次连接的转换模块、放大模块、模数转换模块、滤波模块、测厚模块，所述测厚模块还与以太网交换机连接，所述转换模块用于根据测厚仪的电离室中的射线量转换得到电压信号。放大模块对电压信号进行放大处理，模数转换模块将放大后的模拟电压信号转换为数字电压信号。电压信号经过滤波模块进行滤波处理后得到实际电压数值，测厚模块根据该电压数值结合现有技术计算原理计算得到厚度数据。

滤波模块包括如下子模块：

第一获取子模块：用于获取数字电压信号的任意两个相邻波峰之间或任意两个相邻波谷之间的波形为预计算周期；

分组子模块：用于获取预计算周期内的所有采样点，并对采样点以每组为预设数量分成若干组；

第一运算子模块：用于分别对每一组采样点的信号强度进行均方根运算，之后得到若干个均方根数值；

第二获取子模块：用于根据所有均方根数值形成最小变化周期曲线，并根据所述最小变化周期曲线获取卡尔曼滤波器的初始值；

第二运算子模块：用于根据卡尔曼滤波算法结合初始值计算得到实际电压数值。

另外，还可以增加通讯模块，以太网交换机与通讯模块连接，通过该通讯模块能够与外部的终端设备实现信息交互，通讯模块接收以太网交换机发出的厚度数据，并转发至外部的终端设备，实现数据应用，外部的终端设备为第三方设备，如工厂带材生产轧机，以根据厚度数据进行生产调整。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种测厚方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：电气控制单元控制外部的测厚仪进入工作状态；

步骤二：信号采集单元根据测厚仪电离室中的射线量转换得到电压信号，将所述电压信号进行放大和数模转换后得到数字电压信号；

步骤三：信号采集单元对数字电压信号进行滤波处理得到实际电压数值，根据该实际电压数值得到厚度数据，并将该厚度数据发送至以太网交换机。

2.如权利要求1所述的测厚方法，其特征在于，所述步骤三中得到实际电压数值具体包括如下子步骤：

步骤31：获取数字电压信号的任意两个相邻波峰之间或任意两个相邻波谷之间的波形为预计算周期；

步骤32：获取预计算周期内的所有采样点，并对采样点以每组为预设数量分成若干组；

步骤33：分别对每一组采样点的信号强度进行均方根运算，之后得到若干个均方根数值；

步骤34：根据所有均方根数值形成最小变化周期曲线，并根据所述最小变化周期曲线获取卡尔曼滤波器的初始值；

步骤35：根据卡尔曼滤波算法结合初始值计算得到实际电压数值。

3.一种测厚系统，其特征在于，包括信号采集单元、显示单元、工控机、电气控制单元和以太网交换机，所述信号采集单元、显示单元、工控机和电气控制单元均与以太网交换机连接；所述电气控制单元，用于控制外部的测厚仪进入工作状态，所述信号采集单元，用于根据测厚仪的电离室中的射线量获取电压信号，将所述电压信号进行放大和数模转换后得到数字电压信号，将该数字电压信号进行处理后得到厚度数据，并将该厚度数据发送至以太网交换机；信号采集单元包括依次连接的转换模块、放大模块、模数转换模块、滤波模块、测厚模块，所述测厚模块还与以太网交换机连接，所述转换模块用于根据测厚仪的电离室中的射线量转换得到电压信号。

4.如权利要求3所述的测厚系统，其特征在于，所述滤波模块包括如下子模块：

第一获取子模块：用于获取数字电压信号的任意两个相邻波峰之间或任意两个相邻波谷之间的波形为预计算周期；

分组子模块：用于获取预计算周期内的所有采样点，并对采样点以每组为预设数量分成若干组；

第一运算子模块：用于分别对每一组采样点的信号强度进行均方根运算，之后得到若干个均方根数值；

第二获取子模块：用于根据所有均方根数值形成最小变化周期曲线，并根据所述最小变化周期曲线获取卡尔曼滤波器的初始值；

第二运算子模块：用于根据卡尔曼滤波算法结合初始值计算得到实际电压数值。

5.如权利要求3所述的测厚系统，其特征在于，还包括通讯模块，所述以太网交换机通过通讯模块与外部的设备终端连接。