CN113358072B - 一种板材层数的超声波测量设备及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种板材层数的超声波测量设备，包括信号处理单元、超声波发射头和超声波接收头，信号处理单元包括DSP(数字信号处理器)，DSP电性连接有超声波发射电路、RAM(内存)和缓存，超声波发射电路和超声波发射头电性连接，RAM电性连接有MCU，MCU电性连接有显示器和输入按键，缓存通过超声波接收电路与超声波接收头电性连接。本发明提供一种板材层数的超声波测量设备及其测量方法，超声波的相关设备成本较低，而且超声波对人体没有危害，利用超声波对板材层数进行测量能避免人工的漏检误检等情况的发生，保证结果的准确性。

Description

一种板材层数的超声波测量设备及其测量方法
技术领域
本发明涉及板材层数测量技术领域，具体为一种板材层数的超声波测量设备及其测量方法。
背景技术
板材，包括木质板材、金属板材、PCB基板等，出货时通常需要叠放成摞以便于运输和交付客户。板材的加工、运输、销售等各个环节均需要对板材的数量进行统计。一旦发生计数错误，将对板材生产和销售企业的信誉产生损害。目前，对叠摞板材进行计数的方法包括人工清点法、总厚除单层厚度法、称重计量法、计算机图像检测法等。其中人工清点法费时费力且易出错，总厚除单层厚度法、称重计量法对于轻薄型板材容易差生误差，计算机图像检测法存在成本较高的问题。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种板材层数的超声波测量设备及其测量方法，超声波的相关设备成本较低，而且超声波对人体没有危害，利用超声波对板材层数进行测量能避免人工的漏检误检等情况的发生，保证结果的准确性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种板材层数的超声波测量设备，包括信号处理单元、超声波发射头和超声波接收头，信号处理单元包括DSP(数字信号处理器)，DSP电性连接有超声波发射电路、RAM(内存)和缓存，超声波发射电路和超声波发射头电性连接，RAM电性连接有MCU，MCU电性连接有显示器和输入按键，缓存通过超声波接收电路与超声波接收头电性连接。
作为上述一种板材层数的超声波测量设备的进一步优化：所述显示器为LCD显示器。
一种板材层数的超声波测量方法，基于上述一种板材层数的超声波测量设备，包括以下步骤：
S1、启动测量设备；
S2、测量设备进行自检，自检成功则执行S3，自检不成功则发出警报，测量结束；
S3、判断是否需要进入用户设置模式，若需要，则进入用户设置模式，并且在用户设置完成后执行S4，若不需要，则直接执行S4；
S4、DSP生成超声波信号，超声波发射头基于超声波信号向板材发射测量超声波，板材吸收测量超声波后形成超声回波；
S5、超声波接收头接收超声回波得到回波信号；
S6、DSP基于回波信号计算板材层数，并且将板材层数传递给MCU；
S7、判断是否需要再次测量，若需要，则返回S3，若不需要，则测量结束。
作为上述一种板材层数的超声波测量方法的进一步优化：S4的具体步骤为:
S401、DSP生成超声波波形；
S402、DSP对超声波波形进行编码，生成编码信号；
S403、超声波发射电路对编码信号进行放大得到超声波信号；
S404、超声波发射头基于超声波信号生成测量超声波并且发送至板材，板材吸收测量超声波后形成超声回波。
作为上述一种板材层数的超声波测量方法的进一步优化：S402的具体方法为：对超声波信号采用狄拉克冲激函数时间序列进行编码，生成编码信号。
作为上述一种板材层数的超声波测量方法的进一步优化：S5的具体步骤为：
S501、超声波接收头接收超声回波输出多个回波信号；
S502、超声波接收电路对回波信号进行放大得到放大信号；
S503、放大信号储存在缓存中；
作为上述一种板材层数的超声波测量方法的进一步优化：S6的具体步骤为：S601、DSP从缓存中读取放大信号；
S602、DSP提取放大信号中最强的一个作为第一层板材的回波结果；
S603、DSP基于第一层板材的回波结果识别其他放大信号并且进行计数，计数结果储存在RAM中；
S604、MCU读取RAM中的计数结果并且通过显示器显示。
有益效果是：本发明提供的一种板材层数的超声波测量设备及其测量方法，利用超声波设备对板材层数进行测量，超声波的相关设备成本较低，而且超声波对人体没有危害，利用超声波对板材层数进行测量能避免人工的漏检误检等情况的发生，保证结果的准确性。
附图说明
图1是本发明的流程框图；
图2是测量设备的结构图；
图3是信号处理单元的结构原理图；
图4是编码信号的超声波强度与时间的坐标图。
附图说明：21、超声波发射头，22、超声波接收头，23、信号处理单元。
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做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至图4所示，一种板材层数的超声波测量设备，包括信号处理单元23、超声波发射头21和超声波接收头22，信号处理单元23包括DSP(数字信号处理器)，DSP电性连接有超声波发射电路、RAM(内存)和缓存，超声波发射电路和超声波发射头21电性连接，RAM电性连接有MCU，MCU电性连接有显示器和输入按键，缓存通过超声波接收电路与超声波接收头22电性连接。本实施方式中采用基于ARM的MCU作为测量设备的整体控制。
所述显示器为LCD显示器，显示器也可以是数码管等其他装置。
测量设备启动后，通过DSP生成超声波波形并生成电信号，电信号经过超声波发射电路放大后生成超声波信号，超声波信号进入超声波发射头21，超声波发射头21将超声波信号转换为测量超声波并将测量超声波发射至板材，板材接收得到测量超声波后，每层板材相应地产生超声回波，超声波接收头22接收超声回波并将其转换为回波信号传递至超声波接收电路，回波信号经过超声波接收电路放大得到放大信号，由DSP对所有的放大信号进行进一步处理并计数，得到的计数结果存入RAM中，MCU从RAM中获取计数结果并控制显示器显示计数结果。
利用超声波相关设备对板材层数进行测量，超声波的相关设备成本较低，而且超声波对人体没有危害，利用超声波对板材层数进行测量能避免人工的漏检误检等情况的发生，保证结果的准确性。
一种板材层数的超声波测量方法，基于上述一种板材层数的超声波测量设备，包括以下步骤：
S1、启动测量设备。
S2、测量设备进行自检，自检成功则执行S3，自检不成功则发出警报，测量结束。
S3、判断是否需要进入用户设置模式，若需要，则进入用户设置模式，并且在用户设置完成后执行S4，若不需要，则直接执行S4。
S4、DSP生成超声波信号，超声波发射头21基于超声波信号向板材发射测量超声波，板材吸收测量超声波后形成超声回波。
S4的具体步骤为S401至S404。
S401、DSP生成超声波波形。
S402、DSP对超声波波形进行编码，生成编码信号。S402的具体方法为：对超声波信号采用狄拉克冲激函数时间序列进行编码，生成编码信号。编码信号的时间间隔为可调节变量。
S403、超声波发射电路对编码信号进行放大得到超声波信号。
S404、超声波发射头21基于超声波信号生成测量超声波并且发送至板材，板材吸收测量超声波后形成超声回波。
本实施方式中采用DSP进行超声波波形的生成，超声波波形生成完毕后，采用狄拉克冲激函数进行编码生成编码信号，编码信号经过超声波发射电路放大后得到超声波信号，超声波信号传递至超声波发射头21生成测量超声波，板材吸收测量超声波后形成超声回波。可以根据待测量板材的实际情况灵活选择合适的超声波波形及编码方式，以满足测量需求，保证测量结果的精度，具体地说可以参考板材的材质、厚度以及间隙大小等参数。
S5、超声波接收头21接收超声回波得到回波信号。
S5的具体步骤为S501至S503。
S501、超声波接收头22接收超声回波输出多个回波信号。
S502、超声波接收电路对回波信号进行放大得到放大信号。
S503、放大信号储存在缓存中。
S6、DSP基于回波信号计算板材层数，并且将板材层数传递给MCU。
S6的具体步骤为S601至S604。
S601、DSP从缓存中读取放大信号。
S602、DSP提取放大信号中最强的一个作为第一层板材的回波结果。
S603、DSP基于第一层板材的回波结果识别其他放大信号并且进行计数，计数结果储存在RAM中。
S604、MCU读取RAM中的计数结果并且通过显示器显示。
S7、判断是否需要再次测量，若需要，则返回S3，若不需要，则测量结束。
MCU和DSP通过RAM实现数据交换。DSP计算得到的板材层数通过MCU在显示器上显示出来；用户设置通过输入按键进行，MCU和输入按键相连，用户设置中的参数通过MCU将数据传输给DSP。
超声回波的处理过程起始于DSP读取缓存中的放大信号。当读取完成后，DSP提取放大信号中最强的一个信号作为第一层板材的回波结果，并得到该回波结果的回波时间。之后，采用匹配计数法，将第一层板材的回波结果以及回波时间作为先验信息，用乘以衰减系数的第一层板材的回波结果与下一个回波结果进行匹配，匹配成功则计数结果加一，匹配不成功则第一层板材的回波结果乘以不同的衰减系数与另一个回波结果进行匹配，直至第一层板材的回波结果与所有的回波结果全部进行匹配。最后，将得到的计数结果存入RAM中，MCU从RAM中得到计数结果并控制LCD显示器显示计数结果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种板材层数的超声波测量方法，其特征在于：所述测量方法基于一种板材层数的超声波测量设备来实现，所述测量设备包括信号处理单元(23)、超声波发射头(21)和超声波接收头(22)，信号处理单元(23)包括DSP，DSP电性连接有超声波发射电路、RAM和缓存，超声波发射电路和超声波发射头(21)电性连接，RAM电性连接有MCU，MCU电性连接有显示器和输入按键，缓存通过超声波接收电路与超声波接收头(22)电性连接，所述测量方法包括以下步骤：
S1、启动测量设备；
S2、测量设备进行自检，自检成功则执行S3，自检不成功则发出警报，测量结束；
S3、判断是否需要进入用户设置模式，若需要，则进入用户设置模式，并且在用户设置完成后执行S4，若不需要，则直接执行S4；
S4、DSP生成超声波信号，超声波发射头(21)基于超声波信号向板材发射测量超声波，板材吸收测量超声波后形成超声回波；S4的具体步骤为:
S401、DSP生成超声波波形；
S402、DSP对超声波波形进行编码，生成编码信号；
S403、超声波发射电路对编码信号进行放大得到超声波信号；
S404、超声波发射头(21)基于超声波信号生成测量超声波并且发送至板材，板材吸收测量超声波后形成超声回波；
S5、超声波接收头(21)接收超声回波得到回波信号；S5的具体步骤为：
S501、超声波接收头(22)接收超声回波输出多个回波信号；
S502、超声波接收电路对回波信号进行放大得到放大信号；
S503、放大信号储存在缓存中；
S6、DSP基于回波信号计算板材层数，并且将板材层数传递给MCU；S6的具体步骤为：
S601、DSP从缓存中读取放大信号；
S602、DSP提取放大信号中最强的一个作为第一层板材的回波结果，并得到该回波结果的回波时间；
S603、DSP基于第一层板材的回波结果识别其他放大信号，采用匹配计数法，将第一层板材的回波结果以及回波时间作为先验信息，用乘以衰减系数的第一层板材的回波结果与下一个回波结果进行匹配，匹配成功则计数结果加一，匹配不成功则第一层板材的回波结果乘以不同的衰减系数与另一个回波结果进行匹配，直至第一层板材的回波结果与所有的回波结果全部进行匹配，将计数结果储存在RAM中；
S604、MCU读取RAM中的计数结果并且通过显示器显示；
S7、判断是否需要再次测量，若需要，则返回S3，若不需要，则测量结束。
2.如权利要求1所述的一种板材层数的超声波测量方法，其特征在于：所述显示器为LCD显示器。
3.如权利要求1所述的一种板材层数的超声波测量方法，其特征在于：S402的具体方法为：对超声波信号采用狄拉克冲激函数时间序列进行编码，生成编码信号。
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