CN108088807A - 磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统，本系统控制装置的PLC控制器与信号输入输出模块连接，信号输入输出模块连接伺服电机，伺服电机与减速器连接并且设于门型支架，信号输入输出模块与终端计算机连接；探头组件的卤素灯、导光管、光线过滤器、平面反光镜、凸面聚焦镜依次连接，凸面聚焦镜发射的光线经反射后输入凹面镜，凹面镜及信号补偿器连接光电转换器，光电转换器连接终端计算机，探头组件设于门型支架并且由伺服电机和减速器驱动沿门型支架移动。本系统通过磷铬元素含量的准确检测，实现磁性钢绝缘涂层膜厚的准确监测，确保产线的正常运行，提高产品质量。

Description

磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统

技术领域

本发明涉及一种磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统。

背景技术

磁性钢生产机组由于生产的连续性，需要及时反映生产过程工艺参数变化，实时对磁性钢绝缘涂层膜厚进行在线监测，一旦发现偏离，马上作出调整，以保证生产过程稳定受控，从而降低制造成本，减少次品或废品发生概率，全面提升产品质量。

磁性钢绝缘涂层膜厚在线实时检测理论上可以采用以下二种方法：一是采用红外线光谱吸收法检测绝缘涂层湿膜膜厚，即检测绝缘涂层中涂料溶剂含量，通过溶剂含量，间接地转换成固含量，从而实现绝缘涂层膜厚在线实时检测；要保证该检测方式的准确性，必须保证涂料溶剂百分比含量确定。但是，实际上不同厂商提供的涂料其溶剂含量是不同的，即使同一厂商供货，不同批次溶剂含量也是有变化的。因此，同一检测模型不能保证绝缘涂层膜厚检测的准确性，但不断建立和修正检测模型又是不现实的问题，所以该方法在磁性钢绝缘涂层膜厚在线检测中很少被使用。二是采用X射线法检测绝缘涂层膜厚，但由于绝缘涂层中磷铬元素含量极低，X射线法检测到的信号极微弱，而生产现场无法提供X射线法检测的高真空条件，因此，实际上X射线法无法实现绝缘涂层膜厚的在线实时检测，只有离线实验室检测才能满足绝缘涂层膜厚检测的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统，本系统采用红外线光谱吸收法实施磷铬元素含量在线实时检测，通过磷铬元素含量的准确检测，实现磁性钢绝缘涂层膜厚的准确监测，确保产线的正常运行，提高产品质量。

为解决上述技术问题，本发明磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统包括控制装置、探头组件和终端计算机；

所述控制装置包括PLC控制器、信号输入输出模块、伺服电机、减速器和门型支架，所述PLC控制器与信号输入输出模块双向通讯连接，所述信号输入输出模块连接所述伺服电机信号输入端，所述伺服电机与减速器机械连接并且设于所述门型支架，所述信号输入输出模块与终端计算机双向通讯连接；

所述探头组件包括卤素灯、导光管、光线过滤器、平面反光镜、凸面聚焦镜、凹面镜、光电转换器和信号补偿器，所述卤素灯、导光管、光线过滤器、平面反光镜、凸面聚焦镜依次连接，所述凸面聚焦镜发射的光线经反射后输入所述凹面镜，所述凹面镜的输出光线连接所述光电转换器信号输入端，所述信号补偿器输出端连接所述光电转换器信号补偿端，所述光电转换器信号输出端连接所述终端计算机信号输入端，所述光线过滤器过滤掉除磷和铬元素特征光线谱线以外的所有光线谱线，所述探头组件设于所述门型支架并且由所述伺服电机和减速器驱动沿门型支架移动。

进一步，所述门型支架包括间隔设置的上滑轨、下滑轨、上滑块和下滑块，所述上滑块和下滑块分别设于所述上滑轨和下滑轨，所述探头组件设于所述上滑块与下滑块之间。

进一步，本系统还包括限位开关，所述限位开关分别设于所述上滑轨或下滑轨两端并且信号输出端连接所述PLC控制器的信号输入端。

进一步，本系统还包括防尘刷条，所述防尘刷条分别设于所述上滑轨和下滑轨的滑轨缝隙内。

进一步，本系统还包括压缩空气滤水、滤尘和滤油组件，所述压缩空气滤水、滤尘和滤油组件设于所述上滑块或下滑块并且吹扫所述探头组件。

进一步，本系统还包括调节支架，所述调节支架设于所述上滑块与探头组件之间。

由于本发明磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统采用了上述技术方案，即本系统控制装置的PLC控制器与信号输入输出模块双向连接，信号输入输出模块连接伺服电机，伺服电机与减速器机械连接并且设于门型支架，信号输入输出模块与终端计算机双向连接；探头组件的卤素灯、导光管、光线过滤器、平面反光镜、凸面聚焦镜依次连接，凸面聚焦镜发射的光线经反射后输入凹面镜，凹面镜及信号补偿器连接光电转换器，光电转换器连接终端计算机，其中光线过滤器过滤掉除磷和铬元素特征光线谱线以外的所有光线谱线，探头组件设于门型支架并且由伺服电机和减速器驱动沿门型支架移动。本系统采用红外线光谱吸收法实施磷铬元素含量在线实时检测，通过磷铬元素含量的准确检测，实现磁性钢绝缘涂层膜厚的准确监测，确保产线的正常运行，提高产品质量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统原理框图；

图2为本系统中探头组件的原理框图；

图3为本系统中门型支架的结构示意图。

具体实施方式

实施例如图1和图2所示，本发明磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统包括控制装置1、探头组件2和终端计算机3，本系统采用系统电源模块4提供工作电源；

所述控制装置3包括PLC控制器11、信号输入输出模块12、伺服电机13、减速器14和门型支架15，所述PLC控制器11与信号输入输出模块12双向通讯连接，所述信号输入输出模块12连接所述伺服电机13信号输入端，所述伺服电机13与减速器14机械连接并且设于所述门型支架15，所述信号输入输出模块12与终端计算机3双向通讯连接；

所述探头组件2包括卤素灯21、导光管22、光线过滤器23、平面反光镜24、凸面聚焦镜25、凹面镜26、光电转换器27和信号补偿器28，所述卤素灯21、导光管22、光线过滤器23、平面反光镜24、凸面聚焦镜25依次连接，所述凸面聚焦镜25发射的光线经反射后输入所述凹面镜26，所述凹面镜26的输出光线连接所述光电转换器27信号输入端，所述信号补偿器28输出端连接所述光电转换器27信号补偿端，所述光电转换器27信号输出端连接所述终端计算机3信号输入端，所述光线过滤器23过滤掉除磷和铬元素特征光线谱线以外的所有光线谱线，所述探头组件2设于所述门型支架15并且由所述伺服电机13和减速器14驱动沿门型支架15移动；其中凸面聚焦镜25发射的光线经被检测物体29反射至凹面镜26。

如图3所示，优选的，所述门型支架15包括间隔设置的上滑轨151、下滑轨152、上滑块153和下滑块154，所述上滑块153和下滑块154分别设于所述上滑轨151和下滑轨152，所述探头组件2设于所述上滑块153与下滑块154之间。

优选的，本系统还包括限位开关16，所述限位开关16分别设于所述上滑轨151或下滑轨152两端并且信号输出端连接所述PLC控制器11的信号输入端。限位开关对探头组件的移动实施限位，保证探头在安全范围内移动，避免撞击，确保安全。

优选的，本系统还包括防尘刷条17，所述防尘刷条17分别设于所述上滑轨151和下滑轨152的滑轨缝隙内。防尘刷条用于阻挡灰尘及杂物进入滑轨缝隙，确保探头组件的可靠移动。

优选的，本系统还包括压缩空气滤水、滤尘和滤油组件18，所述压缩空气滤水、滤尘和滤油组件18设于所述上滑块153或下滑块154并且吹扫所述探头组件2。压缩空气滤水、滤尘和滤油组件外接压缩气源，实现探头组件的冷却、除尘，确保探头组件正常工作，提高监测精度。

优选的，本系统还包括调节支架19，所述调节支架19设于所述上滑块153与探头组件2之间。调节支架用于调整探头组件的高度和角度，使探头组件以最佳的位置对绝缘涂层进行在线监测。

本系统中控制装置控制探头组件的运动轨迹，包括：探头组件定点检测、探头组件左右移动扫描检测、探头组件开始运动和结束运动、探头组件移动速度、限位保护等。控制装置工作原理如下：以PLC控制器为核心控制探头组件运行，PLC控制器发出探头组件运动指令，通过信号输入输出模块控制伺服电机和减速器转动，从而驱动探头组件在门型支架上移动，实现探头组件的定点检测和左右移动扫描检测功能。门型支架的作用是提供探头组件移动平台，保证探头组件在门型支架上安全平稳可靠地运行。同时为了保证探头组件不过热，不受周围灰尘影响，压缩空气滤水、滤尘和滤油组件提供探头组件所需的干净的压缩空气，用于冷却探头组件并隔绝灰尘。控制装置的工作方式受到终端计算机的控制，终端计算机可以随时向控制装置发送指令，指示控制装置的工作方式。同时，控制装置也随时向终端计算机发送状态信号，将系统状态信息及时报告终端计算机，终端计算机存储、处理和显示相关的状态信息及监测数据。

探头组件是检测磷和铬元素的关键部件，其工作过程如下：卤素灯提供光源，通过导光管形成一束水平光束照到光线过滤器上，光线过滤器只允许磷和铬元素的特征光线谱线通过，而滤除其他所有光线谱线；特征光线谱线照射到平面反光镜后平行光线谱线改变方向并平行射向凸面聚焦镜，平行光线谱线通过凸面聚焦镜后，光线谱线向中心积聚，并照射在被检测物体表面上。由于被检测物体含磷和铬，因此磷和铬元素将吸收磷和铬元素特征光线谱线，吸收量与磷和铬元素含量成正比例；未被吸收的特征光线谱线反射回空气中，被凹面镜反射到光电转换器上；光电转换器将光信号转换成电信号输出。由于开始的特征光线谱线量是已知且固定的，当未被吸收的特征光线谱线被检测后，被物体吸收的特征光线谱线量就已知，而被物体吸收的特征光线谱线与物体磷和铬元素含量成正比，磷和铬元素含量又与磁性钢绝缘涂层膜厚成正比；因此，就可以准确地检测出磁性钢绝缘涂层膜厚。信号补偿器用于系统调零和信号补偿，也是对信号损失的补救和信号基准的调整。

终端计算机有四方面作用，其一是与控制装置通讯，通过终端计算机设定控制装置的运行方式，如选择探头组件定点检测或左右移动扫描检测、设定探头组件开始运动和结束运动的时间、控制探头组件运动速度等；其二是与用户上位计算机通讯，读取用户上位计算机下传的钢卷代码、钢种、钢卷规格、带钢速度、接缝位置等参数，上传用户上位计算机需要的磁性钢绝缘涂层实时膜厚数据，检测膜厚数据对应的带钢长度和宽度方向上的具体位置以及用户需要的其它设备状态/参数/数据；其三是与探头组件通讯，实时接收探头组件的检测信号，通过检测模型对检测信号进行分析和处理，形成绝缘涂层膜厚检测结果，对检测数据进行存储、显示、打印；其四是终端计算机自身系统硬件软件功能，如终端计算机功能/性能/通讯方式/辅助设施、画面显示方式和内容、以及用户要求的特殊功能。

本系统工作时，探头组件在PLC控制器控制下在门型支架上静止或平稳移动，终端计算机给控制装置一个开始（或结束）检测指令和一组控制装置的运行方式参数，控制装置中PLC控制器按照终端计算机的指令，通过信号输入输出模块将控制要求传递给伺服电机和减速器；伺服电机和减速器控制探头组件的运行方式，包括选择探头定点检测还是探头左右移动扫描检测、探头运动速度等；探头组件运动范围受到限位开关限制，以保证探头组件能够在安全有效的范围内移动；探头组件检测到的磷和铬元素含量数据直接传输给终端计算机；终端计算机将检测结果进行存储、显示、处理。终端计算机一方面接受上位计算机关于检测对象的参数，另一方面将上位计算机需要的系统状态和检测数据上传给上位计算机。终端计算机是整个系统的人机对话窗口，也是整个系统的信息指挥中心和信息处理中心。

同样原理，通过检测磷元素含量，本系统也可以实现电镀锌磷化膜涂层膜厚的准确检测，以及汽车板L处理膜磷元素含量的准确检测，因此本系统可应用于类似的检测或监测领域，从而确保相应生产机组的连续、稳定运行，提高产品的质量。

Claims (6)

1.一种磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统，其特征在于：本系统包括控制装置、探头组件和终端计算机；

所述控制装置包括PLC控制器、信号输入输出模块、伺服电机、减速器和门型支架，所述PLC控制器与信号输入输出模块双向通讯连接，所述信号输入输出模块连接所述伺服电机信号输入端，所述伺服电机与减速器机械连接并且设于所述门型支架，所述信号输入输出模块与终端计算机双向通讯连接；

所述探头组件包括卤素灯、导光管、光线过滤器、平面反光镜、凸面聚焦镜、凹面镜、光电转换器和信号补偿器，所述卤素灯、导光管、光线过滤器、平面反光镜、凸面聚焦镜依次连接，所述凸面聚焦镜发射的光线经反射后输入所述凹面镜，所述凹面镜的输出光线连接所述光电转换器信号输入端，所述信号补偿器输出端连接所述光电转换器信号补偿端，所述光电转换器信号输出端连接所述终端计算机信号输入端，所述光线过滤器过滤掉除磷和铬元素特征光线谱线以外的所有光线谱线，所述探头组件设于所述门型支架并且由所述伺服电机和减速器驱动沿门型支架移动。

2.根据权利要求1所述的磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统，其特征在于：所述门型支架包括间隔设置的上滑轨、下滑轨、上滑块和下滑块，所述上滑块和下滑块分别设于所述上滑轨和下滑轨，所述探头组件设于所述上滑块与下滑块之间。

3.根据权利要求2所述的磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统，其特征在于：本系统还包括限位开关，所述限位开关分别设于所述上滑轨或下滑轨两端并且信号输出端连接所述PLC控制器的信号输入端。

4.根据权利要求2或3所述的磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统，其特征在于：本系统还包括防尘刷条，所述防尘刷条分别设于所述上滑轨和下滑轨的滑轨缝隙内。

5.根据权利要求4所述的磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统，其特征在于：本系统还包括压缩空气滤水、滤尘和滤油组件，所述压缩空气滤水、滤尘和滤油组件设于所述上滑块或下滑块并且吹扫所述探头组件。

6.根据权利要求5所述的磁性钢绝缘涂层中磷铬元素含量在线检测系统，其特征在于：本系统还包括调节支架，所述调节支架设于所述上滑块与探头组件之间。