CN116026261A - 一种利用压差变化测量片材膜材厚度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及厚度检测技术领域，公开了一种利用压差变化测量片材膜材厚度的方法及装置，包括：将检测装置设置在基准辊上方，检测装置实时检测待测物经过时的进气压力和回气压力，所述待测物与所述基准辊贴合，所述待测物随所述基准辊转动而移动；基于所述进气压力与所述回气压力计算压力差；将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值。本发明通过检测压差计算厚度值，解决厚度检测受环境温度、安装空间限制大的问题。

Description

一种利用压差变化测量片材膜材厚度的方法及装置

技术领域

本发明涉及厚度检测技术领域，尤其涉及一种利用压差变化测量片材膜材厚度的方法及装置。

背景技术

橡胶和塑料片材制品多数采用压延工艺生产，即先将混炼原材料加温软化，再用2个或多个压延辊将材料压成片材形状，片状材料的厚度需要进行在线测量。橡胶、塑料制品在生产过程中经常需要测量并控制半成品的厚度，现有测量技术中大多数使用X射线技术或者激光技术来检测。这两类检测技术对环境温度、安装空间等都有一定的要求。例如温漂影响测量精度，过高的温度造成传感器不能正常工作，压延产生的焦烟影响测量等。

发明内容

本发明提供了一种利用压差变化测量片材膜材厚度的方法及装置，通过检测压差计算厚度值，解决厚度检测受环境温度、安装空间限制大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种利用压差变化测量片材膜材厚度的方法，包括：将检测装置设置在基准辊上方，检测装置实时检测待测物经过时的进气压力和回气压力，所述待测物与所述基准辊贴合，所述待测物随所述基准辊转动而移动；基于所述进气压力与所述回气压力计算压力差；将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值。

在其中一个实施例中，在将检测装置设置在基准辊上方时，基于待测物的标准厚度确定所述检测装置与所述基准辊之间的垂直距离。

在其中一个实施例中，所述厚度计算模型包括标定模型和数据关系模型。

在其中一个实施例中，所述厚度计算模型的建立，包括：获取多个数据组，所述数据组包括所述压力差与所述压力差对应的待测物的厚度值；基于所述压力差与所述压力差对应的待测物的厚度值之间的数据关系建立数据关系模型；将多个所述数据组分别输入数据关系模型中，获得多个系数值；基于多个所述系数值确定拟合函数，将确定的所述拟合函数设定为标定模型。

在其中一个实施例中，将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值，包括：将所述压力差输入所述标定模型中，获得所述系数值；将所述系数值与所述压力差输入数据关系模型中计算并输出厚度值。

为实现上述目的，本发明还提供了一种利用压差变化测量片材膜材厚度的装置，包括：检测装置，所述检测装置用于检测进气压力和出气压力；分析处理模块，所述分析处理模块用于基于所述进气压力与所述出气压力计算压力差；将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值；终端模块，所述终端模块用于输出所述进气压力、所述出气压力、所述压力差和所述厚度值。

在其中一个实施例中，所述检测装置包括窝气装置，所述窝气装置设于基准辊上方，所述基准辊上贴合待测物，所述待测物位于所述基准辊与所述窝气装置之间；所述窝气装置上设有窝口，所述窝气装置上设有进气口和回气口，所述进气口与所述回气口分别与所述窝口连通；所述进气口连接有进气组件，所述回气口连接有回气组件；所述进气组件用于进气与检测进气压力，所述回气组件用于回气与检测回气压力。

在其中一个实施例中，所述进气组件包括进气管，所述进气管的一端连通所述进气口，所述进气管上设有第一压力传感器，所述进气管的另一端固定有气源恒压装置；所述回气组件包括回气管，所述回气管的一端连通所述回气口，所述回气管上设有第二压力传感器，所述回气管的一端连通所述气源恒压装置。

在其中一个实施例中，所述分析处理模块还用于基于待测物的标准厚度确定所述检测装置与所述基准辊之间的垂直距离，包括：预先设定预设标准厚度矩阵y0，设定y0=（y1,y2,y3,y4），其中，y1为第一预设标准厚度，y2为第二预设标准厚度，y3为第三预设标准厚度，y4为第四预设标准厚度，其中y1＜y2＜y3＜y4；

预先设定预设垂直距离矩阵H0，设定H0=（H1,H2,H3,H4），其中，H1为第一预设垂直距离，H2为第二预设垂直距离，H3为第三预设垂直距离，H4为第四预设垂直距离，且H1＜H2＜H3＜H4；

根据实时厚度y与各预设标准厚度之间的关系设定垂直距离H：当y=y1时，选定所述第一预设垂直距离H1作为垂直距离H；当y=y2时，选定所述第二预设垂直距离H2作为垂直距离H；当y=y3时，选定所述第三预设垂直距离H3作为垂直距离H；当y=y4时，选定所述第四预设垂直距离H4作为垂直距离H。

在其中一个实施例中，所述分析模块还用于对所述待测物不同位置的厚度值进行分析统计；所述终端模块还用于输出分析统计结果。

本发明的技术效果：通过检测装置检测的进气压力和回气压力计算压力差，通过压力差计算厚度值，完成厚度检测；通过基于所述进气压力与所述回气压力计算压力差，然后将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值，可以有效解决传统测量厚度方式中，需要使用X射线或激光等技术，造成的环境辐射影响健康及成本较高等问题。

检测装置能够适应高温环境，不受焦烟灰尘等因素影响；检测装置具有体积小，造价低等优势。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的利用压差变化测量片材膜材厚度的方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的利用压差变化测量片材膜材厚度的装置的示意图；

图3是本发明实施例提供的检测装置安装位置的示意图；

图4是本发明实施例提供的检测装置的示意图；

其中，1、窝气装置；2、基准辊；3、待测物；4、窝口；5、进气管；6、第一压力传感器；7、气源恒压装置；8、回气管；9、第二压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

橡胶和塑料片材制品多数采用压延工艺生产，即先将混炼原材料加温软化，再用2个或多个压延辊将材料压成片材形状，片状材料的厚度需要进行在线测量。在这过程中片状材料会包辊运行，给采用空气压力测量方案的行成创造了可行的条件。

如图1所示，本实施例公开了一种利用压差变化测量片材膜材厚度的方法，包括：步骤S1，将检测装置设置在基准辊上方，检测装置实时检测待测物经过时的进气压力和回气压力；其中，所述待测物与所述基准辊贴合，所述待测物随所述基准辊转动而移动；步骤S2，基于所述进气压力与所述回气压力计算压力差；步骤S3，将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值。

可以理解的是，上述实施例中，通过检测装置检测的进气压力和回气压力计算压力差，通过压力差计算厚度值，完成厚度检测，有效解决传统测量厚度方式中，需要使用X射线或激光等技术，造成的环境辐射影响健康及成本较高等问题。

如图3所示，在一些具体实施例中，在将检测装置设置在基准辊上方时，基于待测物的标准厚度确定所述检测装置与所述基准辊之间的垂直距离。

可以理解的是，上述实施例中，检测装置的安装位置在刚好离待测物3表面的距离L为0＜L＜0.5mm最佳，此时窝气装置1的窝口4与被测物之间的缝隙微小，溢出气流少，回气管8测得回气气压略小于进气压力，压差为标准压差，若实际压差与标准压差相等，则表明待测物3的实际厚度与标准厚度一致。检测装置的安装位置在刚好离待测物3表面的距离L为0＜L＜0.5mm最佳，不同待测物3的标准厚度不同，进而选择的所述检测装置与所述基准辊2之间的垂直距离不同，即H=标准厚度+L的距离不同。

检测装置的安装位于基准辊2的上方，安装位置可以是图3的A、B处。

在一些具体实施例中，所述厚度计算模型包括标定模型和数据关系模型。

所述厚度计算模型的建立，包括：获取多个数据组，所述数据组包括所述压力差与所述压力差对应的待测物的厚度值；基于所述压力差与所述压力差对应的待测物的厚度值之间的数据关系建立数据关系模型；将多个所述数据组分别输入数据关系模型中，获得多个系数值；基于多个所述系数值确定拟合函数，将确定的所述拟合函数设定为标定模型。

可以理解的是，上述实施例中，获取多个数据组，对同一材料进行实时测量，测得(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)…(xn,yn)，其中xn为进气压力与回气压力之差，即压差值，yn为测得的材料厚度值；若建立的数据关系模型为幂函数y=x^-μ，获得的系数值分别为μ1、μ2、μ3、…μn；基于多个所述系数值确定拟合函数f(x)，存储拟合函数f(x)为标定数据，将确定的所述拟合函数设定为标定模型。

需要是说明的是，数据关系模型和拟合函数f(x)均根据实际数据情况而定。

在一些具体实施例中，将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值，包括：将所述压力差输入所述标定模型中，获得所述系数值；将所述系数值与所述压力差输入数据关系模型中计算并输出厚度值。

可以理解的是，上述实施例中，测得实时压力差X，将实时压力差X带入标定数据中的拟合函数f(x)，求得μ值；将x、μ值带入y=x^-μ中，求得y值，即厚度值。

如图2所示，本实施例提供了一种利用压差变化测量片材膜材厚度的装置，包括：检测装置，所述检测装置用于检测进气压力和出气压力；分析处理模块，所述分析处理模块用于基于所述进气压力与所述出气压力计算压力差；将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值；终端模块，所述终端模块用于输出所述进气压力、所述出气压力、所述压力差和所述厚度值。

可以理解的是，上述实施例中，检测装置检测待测物3的进气压力和出气压力，避免出现温漂影响测量精度，过高的温度造成传感器不能正常工作，压延产生的焦烟影响测量的问题，检测装置可以确保检测压力的准确性。基于所述进气压力与所述出气压力计算压力差；将压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值，完成厚度值的检测；终端模块用于输出所述进气压力、所述出气压力、所述压力差和所述厚度值，方便查看待测物3的检测数值与分析数值。

如图3-4所示，在一些具体实施例中，所述检测装置包括窝气装置1，所述窝气装置1设于基准辊2上方，所述基准辊2上贴合待测物3，所述待测物3位于所述基准辊2与所述窝气装置1之间；所述窝气装置1上设有窝口4，所述窝气装置1上设有进气口和回气口，所述进气口与所述回气口分别与所述窝口4连通；所述进气口连接有进气组件，所述回气口连接有回气组件；所述进气组件用于进气与检测进气压力，所述回气组件用于回气与检测回气压力。

可以理解的是，上述实施例中，窝气装置1与待测物3具有间隙，经过窝气装置1的窝口4与待测物3之间的缝隙溢出气流，窝口4处的压力发生变化，经过回气管8测得回气压力也随之发生变化，进而压力差发生变化，所以压力差的变化反映待测物3的厚度变化。

具体的，当窝气装置1与待测物3之间的间隙大于L时，即待测物3的实时厚度小于标准厚度时，经过窝气装置1的窝口4与待测物3之间的缝隙溢出气流变大，窝口4处的压力变化变大，经过回气管8路测得回气压力也随之变小，进而压力差变小，所以测得的待测物3的实时厚度小于标准厚度。

当窝气装置1与待测物3之间的间隙等于L时，表面待测物3的实时厚度等于标准厚度，此时实时回气压力等于标准回气压力，实际压差等于标准压差。

当窝气装置1与待测物3之间的间隙小于L大于L1时，即待测物3的实时厚度大于标准厚度时，经过窝气装置1的窝口4与待测物3之间的缝隙溢出气流变小，窝口4处的压力变化变小，经过回气管8测得回气压力也随之变大，进而压力差变大，所以测得的待测物3的实时厚度大于标准厚度。在窝气装置1与待测物3之间的间隙为L1时，窝气装置1的窝口4与待测物3之间即将摩擦，当窝口4与待测物3之间摩擦时，不仅会影响窝气装置1的检测精度，还会影响待测物3的转动（待测物3随基准辊2转动），此时的回气管8测得回气压力为最高阈值。

当窝气装置1与待测物3之间的间隙小于L1时，待测物3为了防止待测物3摩擦到窝口4，可以在窝气装置1的顶部设置移动装置和警报装置，当检测到回气气压为最高阈值时，即窝气装置1与待测物3之间的间隙为L1时，警报装置发出警报，移动装置随之带动窝气装置1向上移动距离L，若此时能正常检测压差，则不需要移动装置再次移动窝气装置1上移，检测到的待测物3的实时厚度为检测厚度加向上移动的距离L。

在一些具体实施例中，所述进气组件包括进气管5，所述进气管5的一端连通所述进气口，所述进气管5上设有第一压力传感器6，所述进气管5的另一端固定有气源恒压装置7；所述回气组件包括回气管8，所述回气管8的一端连通所述回气口，所述回气管8上设有第二压力传感器9，所述回气管8的一端连通所述气源恒压装置7。

可以理解的是，上述实施例中，进气压力恒定，窝口4处有溢流，回气压力小于进气压力，有压差，可以根据压差计算厚度值。

在一些具体实施例中，所述分析处理模块还用于基于待测物的标准厚度确定所述检测装置与所述基准辊之间的垂直距离，包括：预先设定预设标准厚度矩阵y0，设定y0=（y1,y2,y3,y4），其中，y1为第一预设标准厚度，y2为第二预设标准厚度，y3为第三预设标准厚度，y4为第四预设标准厚度，其中y1＜y2＜y3＜y4；

预先设定预设垂直距离矩阵H0，设定H0=（H1,H2,H3,H4），其中，H1为第一预设垂直距离，H2为第二预设垂直距离，H3为第三预设垂直距离，H4为第四预设垂直距离，且H1＜H2＜H3＜H4；

根据实时厚度y与各预设标准厚度之间的关系设定垂直距离H：当y=y1时，选定所述第一预设垂直距离H1作为垂直距离H；当y=y2时，选定所述第二预设垂直距离H2作为垂直距离H；当y=y3时，选定所述第三预设垂直距离H3作为垂直距离H；当y=y4时，选定所述第四预设垂直距离H4作为垂直距离H。

具体的，预先设定预设标准厚度矩阵y0，设定y0=（5mm,10mm,15mm,20mm），其中，5mm为第一预设标准厚度，10mm为第二预设标准厚度，15mm为第三预设标准厚度，20mm为第四预设标准厚度，其中5MM＜10mm＜15mm＜20mm；

预先设定预设垂直距离矩阵H0，设定H0=（5mm+L,10mm+L,15mm+L,20mm+L），其中，5mm+L为第一预设垂直距离，10mm+L为第二预设垂直距离，15mm+L为第三预设垂直距离，20mm+L为第四预设垂直距离，且5mm+L＜10mm+L＜15mm+L＜20mm+L；

根据实时厚度y与各预设标准厚度之间的关系设定垂直距离H：当y=5mm时，选定所述第一预设垂直距离5mm+L作为垂直距离H；当y=10mm时，选定所述第二预设垂直距离10mm+L作为垂直距离H；当y=15mm时，选定所述第三预设垂直距离15mm+L作为垂直距离H；当y=20mm时，选定所述第四预设垂直距离20mm+L作为垂直距离H。

可以理解的是，在上述实施例中，根据实时厚度y与各预设标准厚度之间的关系设定垂直距离H，提高设定垂直距离H的准确性。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方式，本领域技术人员可根据实际情况选择其他预先设定预设标准厚度矩阵y0和预设垂直距离矩阵H0，这并不影响本申请的保护范围。

在一些具体实施例中，所述分析模块还用于对所述待测物不同位置的厚度值进行分析统计；所述终端模块还用于输出分析统计结果。

可以理解的是，上述实施例中，分析统计结果包括厚度变化折线图，方便查看待测物的厚度变化。

应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用压差变化测量片材膜材厚度的方法，其特征在于，包括：将检测装置设置在基准辊上方，检测装置实时检测待测物经过时的进气压力和回气压力，所述待测物与所述基准辊贴合，所述待测物随所述基准辊转动而移动；

基于所述进气压力与所述回气压力计算压力差；

将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值。

2.根据权利要求1所述的利用压差变化测量片材膜材厚度的方法，其特征在于，在将检测装置设置在基准辊上方时，基于待测物的标准厚度确定所述检测装置与所述基准辊之间的垂直距离。

3.根据权利要求1所述的利用压差变化测量片材膜材厚度的方法，其特征在于，所述厚度计算模型包括标定模型和数据关系模型。

4.根据权利要求3所述的利用压差变化测量片材膜材厚度的方法，其特征在于，所述厚度计算模型的建立，包括：

获取多个数据组，所述数据组包括所述压力差与所述压力差对应的待测物的厚度值；

基于所述压力差与所述压力差对应的待测物的厚度值之间的数据关系建立数据关系模型；

将多个所述数据组分别输入数据关系模型中，获得多个系数值；

基于多个所述系数值确定拟合函数，将确定的所述拟合函数设定为标定模型。

5.根据权利要求4所述的利用压差变化测量片材膜材厚度的方法，其特征在于，将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值，包括：

将所述压力差输入所述标定模型中，获得所述系数值；

将所述系数值与所述压力差输入数据关系模型中计算并输出厚度值。

6.一种利用压差变化测量片材膜材厚度的装置，其特征在于，包括：检测装置，所述检测装置用于检测进气压力和出气压力；

分析处理模块，所述分析处理模块用于基于所述进气压力与所述出气压力计算压力差；将所述压力差输入厚度计算模型中计算并输出厚度值；

终端模块，所述终端模块用于输出所述进气压力、所述出气压力、所述压力差和所述厚度值。

7.根据权利要求6所述的利用压差变化测量片材膜材厚度的装置，其特征在于，所述检测装置包括窝气装置，所述窝气装置设于基准辊上方，所述基准辊上贴合待测物，所述待测物位于所述基准辊与所述窝气装置之间；

所述窝气装置上设有窝口，所述窝气装置上设有进气口和回气口，所述进气口与所述回气口分别与所述窝口连通；所述进气口连接有进气组件，所述回气口连接有回气组件；所述进气组件用于进气与检测进气压力，所述回气组件用于回气与检测回气压力。

8.根据权利要求7所述的利用压差变化测量片材膜材厚度的装置，其特征在于，所述进气组件包括进气管，所述进气管的一端连通所述进气口，所述进气管上设有第一压力传感器，所述进气管的另一端固定有气源恒压装置；

所述回气组件包括回气管，所述回气管的一端连通所述回气口，所述回气管上设有第二压力传感器，所述回气管的一端连通所述气源恒压装置。

9.根据权利要求7所述的利用压差变化测量片材膜材厚度的装置，其特征在于，所述分析处理模块还用于基于待测物的标准厚度确定所述检测装置与所述基准辊之间的垂直距离，包括：

预先设定预设标准厚度矩阵y0，设定y0=（y1,y2,y3,y4），其中，y1为第一预设标准厚度，y2为第二预设标准厚度，y3为第三预设标准厚度，y4为第四预设标准厚度，其中y1＜y2＜y3＜y4；

预先设定预设垂直距离矩阵H0，设定H0=（H1,H2,H3,H4），其中，H1为第一预设垂直距离，H2为第二预设垂直距离，H3为第三预设垂直距离，H4为第四预设垂直距离，且H1＜H2＜H3＜H4；

根据实时厚度y与各预设标准厚度之间的关系设定垂直距离H：

当y=y1时，选定所述第一预设垂直距离H1作为垂直距离H；

当y=y2时，选定所述第二预设垂直距离H2作为垂直距离H；

当y=y3时，选定所述第三预设垂直距离H3作为垂直距离H；

当y=y4时，选定所述第四预设垂直距离H4作为垂直距离H。

10.根据权利要求6所述的利用压差变化测量片材膜材厚度的装置，其特征在于，所述分析模块还用于对待测物不同位置的厚度值进行分析统计；

所述终端模块还用于输出分析统计结果。

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