CN106441069B - 一种测量薄板厚度的装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量薄板厚度的装置及检测方法，能检测任何金属或非金属材料薄板的厚度。本发明通过滚子将被测薄板厚度的变化传递给衔铁，使衔铁和铁芯之间的间隙发生变化，以此来测量被测薄板的厚度。与现有的技术相比，本发明利用了机、电、磁以及PC机和信号处理等高新技术，具有工作可靠、寿命长，高灵敏度、高精度、结构简单等优点。鉴于以上理由，本发明可以广泛与用于薄板厚度测量技术领域。

Description

一种测量薄板厚度的装置及检测方法

技术领域

本发明涉及薄板厚度测量技术领域，特别是关于一种测量薄板厚度的装置及检测方法。

背景技术

随着工业的不断发展，测量装置及方法已不能满足现在的需求。当前生产木工及采矿等领域使用的金属薄板或非金属薄板的企业在对产品进行检测时，大多数用激光位移厚度测量仪、超声波脉冲反射、三坐标测量仪、或人工使用千分尺、游标卡尺等检测工具来测量厚度，不同的测量方法有相应的技术特征及应用范围。激光位移及超声波脉冲反射法的精度较低，而三坐标测量仪对环境要求特别高，也需要工作人员具备一些理论基础和操作能力，价格还比较贵，不适合推广。人工使用游标卡尺、千分尺等测量工具测量误差大、精度低、测试结果不可信。由此，现有的厚度测量方法不能满足工业生产的要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种测量薄板厚度的装置，使用差动变隙式传感器为敏感元件，其特点为高精度、使用方便，能检测任何金属或非金属材料薄板的厚度。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：一种测量薄板厚度的装置，其特征在于：它包括工作台、固定底座、滑动导轨、活动支架、第一驱动器、第一位置传感器、固定支架、差动变隙式传感器、升降台、第二驱动器、第二位置传感器、滚子、第一传动连杆、第二传动连杆和PC机；其中，水平设置的所述工作台上设置所述固定底座，所述固定底座上表面两侧间隔且对称设置所述滑动导轨，所述滑动导轨上滑动设置所述活动支架，且所述第一驱动器和所述第一位置传感器安装在所述活动支架底端；所述固定支架与所述活动支架间隔固定在所述固定底座上，且所述差动变隙式传感器滑动安装在所述固定支架的横杆上；所述固定支架与所述活动支架之间的所述固定底座的上表面上设置所述升降台，所述升降台上表面放置被测薄板，所述升降台下端设置有所述第二驱动器和所述第二位置传感器，且所述升降台、所述工作台与所述固定底座上表面相互平行；所述滚子设置在所述升降台上方，且所述滚子一端通过铰链与所述第一传动连杆连接，所述第一传动连杆连接所述差动变隙式传感器；所述滚子的另一端通过铰链连接所述第二传动连杆连接，所述第二传动连杆连接所述活动支架；所述第一驱动器、所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述第二驱动器和所述差动变隙式传感器分别连接所述PC机，且所述PC机设置在所述固定支架的竖杆上。

所述被测薄板为金属材料或非金属材料。

所述第一位置传感器和所述第二位置传感器为直线位移传感器。

所述工作台为大理石材料。

所述第一驱动器和所述第二驱动器采用电机。

所述滚子为滑轮型的抗耐磨性材料。

一种测量薄板厚度的检测方法，其包括以下步骤：

1)检测装置包括工作台、固定底座、滑动导轨、活动支架、第一驱动器、第一位置传感器、固定支架、差动变隙式传感器、升降台、第二驱动器、第二位置传感器、滚子、第一传动连杆、第二传动连杆和PC机；

所述PC机发送控制信号给所述第一驱动器供电，所述第一驱动器驱动所述活动支架进行移动，以调节所述活动支架与固定支架之间的距离，调节距离过程中，所述第一位置传感器实时将位移信息反馈给所述PC机，以便所述活动支架移动到预定位置，所述PC机发送停止命令给所述第一驱动器停止工作，从而使得所述活动支架不再移动；

2)所述PC机发送控制信号给所述第二驱动器供电，所述第二驱动器驱动所述升降台向上移动，所述第二位置传感器实时将所述升降台的位移信息反馈给所述PC机，待达到预定位置所述PC机控制所述第二驱动器停止工作，此时所述滚子与所述升降台相接；

3)将被测薄板放在所述升降台上，由于所述被测薄板具有一定的厚度而产生了位移，第一传动连杆联动所述差动变隙式传感器移动，所述差动变隙式传感器将移动产生的电压信号传送给所述PC机，所述PC机根据输出电压信号计算出所述被测薄板的厚度。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用工作台、固定底座、滑动导轨、活动支架、第一驱动器和第一位置传感器、固定支架、差动变隙式传感器、升降台、第二驱动器、第二位置传感器、滚子、第一传动连杆、第二传动连杆和PC机；其中，水平设置的工作台上设置固定底座，固定底座上表面两侧间隔且对称设置滑动导轨，滑动导轨上滑动设置活动支架，且第一驱动器和第一位置传感器安装在活动支架底端；固定支架与活动支架间隔固定在固定底座上，且差动变隙式传感器滑动安装在固定支架的横杆上；固定支架与活动支架之间的固定底座的上表面上设置升降台，升降台上表面放置被测薄板，升降台下端设置有第二驱动器和第二位置传感器，且升降台、工作台与固定底座上表面相互平行；滚子设置在升降台上方，且滚子一端通过铰链与第一传动连杆连接，第一传动连杆连接差动变隙式传感器；滚子的另一端通过铰链连接第二传动连杆连接，第二传动连杆连接活动支架；第一驱动器、第一位置传感器、第二位置传感器、第二驱动器和差动变隙式传感器分别连接PC机，且PC机设置在固定支架的竖杆上。本发明由于采用以上设置使得通过滚子将被测薄板厚度的变化传递给衔铁，使衔铁和铁芯之间的间隙发生变化，以此来测量被测薄板的厚度。使用差动变隙式传感器为敏感元件，其特点为高精度、使用方便，能检测任何金属或非金属材料薄板的厚度。与现有的技术相比，本发明利用了机、电、磁以及PC机和信号处理等高新技术。具有工作可靠、寿命长，高灵敏度、高精度、结构简单等优点。2、本发明采用活动支架的铰链与差动变隙式传感器中的衔铁的铰链位于同一高度，以便第一传动连杆和第二传动连杆长度一致，从而使得二者受力方向一致，得到更精确的滚子的被测移动位移。鉴于以上理由，本发明可以广泛与用于薄板厚度测量技术领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明的控制结构示意图；

图2本发明的整体结构示意图；

图3本发明的差动变隙式传感器的结构示意图；

其中，1是工作台、2是固定底座、3是滑动导轨、4是活动支架、5是第一驱动器、6是第一位置传感器、7是固定支架、8是差动变隙式传感器、9是升降台、10是被测薄板、11是第二驱动器、12是第二位置传感器、13是滚子、14是第一传动连杆、15是第二传动连杆、16是PC机、81是线圈、82是衔铁、和83是铁芯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明一种测量薄板厚度的装置，它包括工作台1、固定底座2、滑动导轨3、活动支架4、第一驱动器5、第一位置传感器6、固定支架7、差动变隙式传感器8、升降台9、第二驱动器11、第二位置传感器12、滚子13、第一传动连杆14、第二传动连杆15和PC机16。

其中，水平设置的工作台1上设置固定底座2，固定底座2上表面两侧间隔且对称设置滑动导轨3，滑动导轨3上滑动设置活动支架4，且第一驱动器5和第一位置传感器6安装在活动支架4底端；上述第一驱动器5驱动活动支架4在滑动导轨3上水平移动，第一位置传感器6用于测量活动支架4与固定支架7之间的距离。

固定支架7与活动支架4间隔固定在固定底座2上，且差动变隙式传感器8滑动安装在固定支架7的横杆上，差动变隙式传感器8用于测量滚子13的移动位移。如图3所示，差动变隙式传感器8由线圈81、衔铁82和两个铁芯83组成，差动变隙式传感器8为现有技术故不再详述。

上述实施例中，铁芯83形状为U型。

固定支架7与活动支架4之间的固定底座2的上表面上设置升降台9，升降台9上表面放置被测薄板10，升降台9下端设置有第二驱动器11和第二位置传感器12，升降台9在第二驱动器11的作用下上下运动，第二位置传感器12用于测量升降台9的上下运动距离。其中升降台9、工作台1与固定底座2上表面相互平行。

上述实施例中，升降台9的高低是随着被测薄板10的厚度而定，同样活动支架4的位置也是随着被测薄板10的厚度而定的。

滚子13设置在升降台9上方，且滚子13一端通过铰链与第一传动连杆14连接，第一传动连杆14连接差动变隙式传感器8中的衔铁82；滚子13的另一端通过铰链连接第二传动连杆15连接，第二传动连杆15连接活动支架4；

第一驱动器5、第一位置传感器6、第二驱动器11、第二位置传感器12和差动变隙式传感器8分别连接PC机16，且PC机16设置在固定支架7的竖杆上。

上述实施例中，活动支架4的铰链与差动变隙式传感器8中的衔铁82的铰链位于同一高度，以便第一传动连杆14和第二传动连杆15长度一致，从而使得二者受力方向一致，得到更精确的滚子13的被测移动位移。

上述实施例中，工作台1为大理石材料。

上述实施例中，固定支架7的横杆上安装差动变隙式传感器8一侧设置有卡槽，差动变隙式传感器8中的衔铁82通过第一传动连杆14在固定支架7的卡槽中水平运动。

上述实施例中，被测薄板10可以为金属材料或非金属材料。

上述实施例中，第一位置传感器6和第二位置传感器12为直线位移传感器。

上述实施例中，滚子13为滑轮型的抗耐磨性材料，材料包括但不限于为硬质合金。

上述实施例中，第一驱动器5和第二驱动器11采用电机。

如图2所示，本发明提供了一种测量薄板厚度的检测方法，其工作方法：

本发明工作时：

1)PC机16发送控制信号给第一驱动器5供电，第一驱动器5驱动活动支架4进行移动，以调节活动支架4与固定支架7之间的距离，调节距离过程中，第一位置传感器6实时将位移信息反馈给PC机16，以便活动支架4移动到预定位置(根据被测薄板厚度不同而不同)，PC机16发送停止命令给第一驱动器5停止工作，从而使得活动支架4不再移动；

2)PC机16发送控制信号给第二驱动器11供电，第二驱动器11驱动升降台9向上移动，第二位置传感器12实时将升降台9的位移信息反馈给PC机16，待达到预定位置(根据被测薄板厚度不同而不同)PC机16控制第二驱动器11停止工作，此时滚子13与升降台9相接；

3)将被测薄板10放在升降台9上，由于被测薄板10具有一定的厚度，因此产生了一定的位移，从而传动连杆9带动衔铁82以相同的位移左右移动，两个磁回路的磁阻发生大小相等方向相反的变化，一个线圈的电感量变大，另一个线圈的电感量变小，电感的变化通过交流电桥公式U＝±U₀*Δδ/2δ转换电压的输出，差动变隙式传感器8将电压信号传送给PC机16，PC机16根据输出电压信号计算出被测薄板10的厚度，其中U为电桥输出的电压，U₀为线圈电压，Δδ为气隙厚度的变化量，δ为气隙厚度。

PC机16内预先设置根据电压计算被测薄板10的厚度之间的公式，此为本领域常用的技术手段，故不再详述。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种测量薄板厚度的装置，其特征在于：它包括工作台(1)、固定底座(2)、滑动导轨(3)、活动支架(4)、第一驱动器(5)、第一位置传感器(6)、固定支架(7)、差动变隙式传感器(8)、升降台(9)、第二驱动器(11)、第二位置传感器(12)、滚子(13)、第一传动连杆(14)、第二传动连杆(15)和PC机(16)；

其中，水平设置的所述工作台(1)上设置所述固定底座(2)，所述固定底座(2)上表面两侧间隔且对称设置所述滑动导轨(3)，所述滑动导轨(3)上滑动设置所述活动支架(4)，且所述第一驱动器(5)和所述第一位置传感器(6)安装在所述活动支架(4)底端；

所述固定支架(7)与所述活动支架(4)间隔固定在所述固定底座(2)上，且所述差动变隙式传感器(8)滑动安装在所述固定支架(7)的横杆上；

所述固定支架(7)与所述活动支架(4)之间的所述固定底座(2)的上表面上设置所述升降台(9)，所述升降台(9)上表面放置被测薄板(10)，所述升降台(9)下端设置有所述第二驱动器(11)和所述第二位置传感器(12)，且所述升降台(9)、所述工作台(1)与所述固定底座(2)上表面相互平行；

所述滚子(13)设置在所述升降台(9)上方，且所述滚子(13)一端通过铰链与所述第一传动连杆(14)连接，所述第一传动连杆(14)连接所述差动变隙式传感器(8)；所述滚子(13)的另一端通过铰链连接所述第二传动连杆(15)连接，所述第二传动连杆(15)连接所述活动支架(4)；

所述第一驱动器(5)、所述第一位置传感器(6)、所述第二位置传感器(12)、所述第二驱动器(11)和所述差动变隙式传感器(8)分别连接所述PC机(16)，且所述PC机(16)设置在所述固定支架(7)的竖杆上。

2.根据权利要求1所述的一种测量薄板厚度的装置，其特征在于：所述被测薄板(10)为金属材料或非金属材料。

3.根据权利要求1所述的一种测量薄板厚度的装置，其特征在于：所述第一位置传感器(6)和所述第二位置传感器(12)为直线位移传感器。

4.根据权利要求2所述的一种测量薄板厚度的装置，其特征在于：所述第一位置传感器(6)和所述第二位置传感器(12)为直线位移传感器。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种测量薄板厚度的装置，其特征在于：所述工作台(1)为大理石材料。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种测量薄板厚度的装置，其特征在于：所述第一驱动器(5)和所述第二驱动器(11)采用电机。

7.根据权利要求5所述的一种测量薄板厚度的装置，其特征在于：所述滚子(13)为滑轮型的抗耐磨性材料。

8.根据权利要求6所述的一种测量薄板厚度的装置，其特征在于：所述滚子(13)为滑轮型的抗耐磨性材料。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述装置的检测方法，其包括以下步骤：

1)检测装置包括工作台(1)、固定底座(2)、滑动导轨(3)、活动支架(4)、第一驱动器(5)、第一位置传感器(6)、固定支架(7)、差动变隙式传感器(8)、升降台(9)、第二驱动器(11)、第二位置传感器(12)、滚子(13)、第一传动连杆(14)、第二传动连杆(15)和PC机(16)；

所述PC机(16)发送控制信号给所述第一驱动器(5)供电，所述第一驱动器(5)驱动所述活动支架(4)进行移动，以调节所述活动支架(4)与固定支架7之间的距离，调节距离过程中，所述第一位置传感器(6)实时将位移信息反馈给所述PC机(16)，以便所述活动支架(4)移动到预定位置，所述PC机(16)发送停止命令给所述第一驱动器(5)停止工作，从而使得所述活动支架(4)不再移动；

2)所述PC机(16)发送控制信号给所述第二驱动器(11)供电，所述第二驱动器(11)驱动所述升降台(9)向上移动，所述第二位置传感器(12)实时将所述升降台(9)的位移信息反馈给所述PC机(16)，待达到预定位置所述PC机(16)控制所述第二驱动器(11)停止工作，此时所述滚子(13)与所述升降台(9)相接；

3)将被测薄板(10)放在所述升降台(9)上，由于所述被测薄板(10)具有一定的厚度而产生了位移，第一传动连杆(14)联动所述差动变隙式传感器(8)移动，所述差动变隙式传感器(8)将移动产生的电压信号传送给所述PC机(16)，所述PC机(16)根据输出电压信号计算出所述被测薄板(10)的厚度。