CN216770419U - 一种片材厚度采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种片材厚度采集装置，包括：传感器组、采集控制器、无线通信模块；传感器组，由若干路测厚模块组成，测厚模块包含：旋转编码器和千分表；采集控制器，与所述传感器组电性连接，并通过无线通信模块与外部服务器平台连接。本实用新型采用多种传感器和控制组件，加装在现有流水线上，并提供实时厚度和平均厚度作为不同时间跨度的数据供参考，兼顾高精度和实时性。
Description
技术领域
本实用新型属于工业互联网中的厚度测量技术领域，具体涉及一种片材厚度采集装置。
背景技术
塑料片材是一种广泛应用在工业和生活中的功能性材料，其种类繁多，包括：PE、PVC、PP、PET片材等诸多类型和衍生型号。一般制造方法为：原材料经加热融化，挤出并舒展拉伸到合适宽度、厚度后，由冷却、收卷等机构辅助完成生产过程。其中，舒展拉伸工序需要时刻关注产品的厚度，使其保持在要求范围内，如果发生厚度过厚或者过薄，需要调整生产参数。对产品厚度的测量通常依赖人工完成，每条生产线配备工人使用游标卡尺按照一定时间间隔手工测量产品的厚度，该测量过程的缺陷如下：
1、自动化程度和测量频率低，无法保证实时监测产品厚度，难以实现自动化的计算机控制，不利于生产效率的提升；
2、精度低，游标卡尺本身精度为0.1mm或0.02mm，但是由于塑料片材一般是软质的，且卡尺接触面小，因此测量的数据会偏低，并存在随机性的误差。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种片材厚度采集装置，以解决现有技术中仅依靠人工不定时对塑料片材厚度测量导致的自动化程度低、精度差的问题。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型的一种片材厚度采集装置，包括：传感器组、采集控制器、无线通信模块；
传感器组，由若干路测厚模块组成，测厚模块包含：旋转编码器和千分表，所述旋转编码器测量片材滚动周长，所述千分表测量片材厚度；
采集控制器，与所述传感器组电性连接，实时采集传感器组数据，并通过无线通信模块与外部服务器平台连接。
进一步地，所述传感器组由m路测厚模块构成，m>＝2，各路测厚模块等间距地安装于金属滚轮上方的钢制横梁上；其中，选择1路测厚模块作为参考测点，将其安装于未覆盖有片材的金属滚轮上方，其他路测厚模块作为实际测点，安装于覆盖有片材的金属滚轮上方。
进一步地，所述各旋转编码器通过第一支架安装于钢制横梁上，所述第一支架为L形杠杆支架，旋转编码器固定于L形杠杆支架的靠近金属滚轮的一端，L形杠杆支架支点左右的长度比值为1:k，2<＝k<＝5。
进一步地，所述旋转编码器同轴安装有橡胶滚轮，橡胶滚轮压设于片材或金属滚轮上，并随着金属滚轮的转动而转动；片材通过金属滚轮时，千分表按1:k的比例放大测出其厚度。
进一步地，所述千分表通过第二支架固定于钢制横梁，所述千分表通过活动表杆连接到第一支架远离旋转编码器的一端。
进一步地，所述第一支架通过支点固定于第二支架上端，围绕支点转动。
进一步地，所述采集控制器和无线通信模块通过金属固定板安装于参考测点处的第二支架上，位于第二支架的下部，采集控制器包含：单片机和霍尔传感器；单片机通过串口或网口与各路测厚模块、霍尔传感器连接；所述霍尔传感器与金属滚轮上设有的转动检测磁铁相配合，金属滚轮转动一周使得转动检测磁铁接近霍尔传感器一次，霍尔传感器产生一个电信号。
进一步地，所述转动检测磁铁通过塑料环固定在金属滚轮上。
进一步地，所述无线通信模块与采集控制器通过串口或网口连接。
本实用新型的有益效果：
(1)不仅可以对片材若干位置处进行高精度实时厚度采集，而且可以同时获取精度更高的平均厚度值和实时性好的千分表测量值，能够全面反映片材的厚度情况，避免产品缺陷；
(2)节约人力成本：无需人力干预，不再需要安排人员手工测量，提高了生产流程的自动化和信息化水平；
(3)安装升级成本低：采用模块化硬件，加装在片材生产的原有生产线上，不需要重新设计调整生产线部署；
(4)可扩展性好：根据实际需要，可以增减测厚模块的数量，以便均匀测量片材各处的厚度。
附图说明
图1为本实用新型装置的应用原理图。
图2为本实用新型装置结构示意图。
图3为本实用新型装置中测厚模块(参考测点)示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
参照图1所示，本实用新型的一种片材厚度采集装置，包括：传感器组、采集控制器、无线通信模块；
传感器组，由若干路测厚模块组成，测厚模块包含：旋转编码器和千分表，所述旋转编码器测量片材滚动周长，所述千分表测量片材厚度；
采集控制器，与所述传感器组电性连接，实时采集传感器组数据，并通过无线通信模块与外部服务器平台连接。
所述传感器组由至少2路测厚模块构成，各路测厚模块等间距地安装于金属滚轮上方的钢制横梁上；其中，选择1路测厚模块作为参考测点，将其安装于未覆盖有片材的金属滚轮上方，其他路测厚模块作为实际测点，安装于覆盖有片材的金属滚轮上方。
所述各旋转编码器通过第一支架安装于钢制横梁上，所述第一支架为L形杠杆支架，旋转编码器固定于L形杠杆支架的靠近金属滚轮的一端，L形杠杆支架支点左右的长度比值为1:k，2<＝k<＝5。
所述旋转编码器同轴安装有橡胶滚轮，橡胶滚轮压设于片材或金属滚轮上，并随着金属滚轮的转动而转动；片材通过金属滚轮时，千分表按1:k的比例放大测出其厚度。
所述千分表通过第二支架固定于钢制横梁，所述千分表通过活动表杆连接到第一支架(L形杠杆支架)远离旋转编码器的一端。
所述第一支架为L形杠杆支架，通过支点固定于第二支架上端，围绕支点转动。
所述采集控制器和无线通信模块通过金属固定板安装于参考测点处的第二支架上，位于第二支架的下部，采集控制器包含：单片机和霍尔传感器；单片机通过串口或网口与各路测厚模块、霍尔传感器连接，实时采集数据，将采集到的数据通过无线通信模块传送到服务器平台，由服务器平台进行片材的厚度计算；所述霍尔传感器与金属滚轮上设有的转动检测磁铁相配合，金属滚轮转动一周使得转动检测磁铁接近霍尔传感器一次，霍尔传感器产生一个电信号。
其中，所述无线通信模块与采集控制器通过串口或网口连接。
示例中，图2是系统结构示意图；其中1是钢制横梁，2是金属滚轮，3是片材，1、2、3均为片材生产线上现有的传送结构；41至45是5路测厚模块，等间距安装在金属滚轮上方的钢制横梁上，其中41是参考测点，安装在无片材通过的金属滚轮上方，42至45是实际测点，安装在有片材通过的金属滚轮上方；测厚模块的局部细节在图3中说明。
图3是测厚模块和采集控制器结构示意图。其中1是钢制横梁，2是金属滚轮，3是第一支架(L形杠杆支架)，L形杠杆支架可以围绕支点4旋转，支点4左侧和右侧的支架的长度比例为1：k；L形杠杆支架靠近金属滚轮的一端固定有旋转编码器5，旋转编码器5的同轴橡胶滚轮压在片材或金属滚轮上；千分表6通过第二支架7固定于钢制横梁上，具有活动表杆连接到L形杠杆支架的远离旋转编码器的一端；8是采集控制器，采集控制器上集成有霍尔传感器9；转动检测磁铁10通过塑料环11固定在金属滚轮上，每当金属滚轮旋转一圈，带动转动检测磁铁接近霍尔传感器9，霍尔传感器9产生一个电信号；11是无线通信模块，通过串口或网口与采集控制器8连接。各部分之间的连接的导线未体现在图中。采集控制器8、霍尔传感器9、无线通信模块12通过金属固定板板13安装于参考测点的测厚模块下方的第二支架7上。
具体示例中，外部的服务器平台具体包括：
(1)接收采集控制器发送的数据，包括：采集控制器的编号、测厚模块的编号、旋转编码器值、千分表读数、圈信号、当前时间，并按照约定的帧格式解析数据并进行存储；
(2)计算片材的平均厚度和实时厚度，并进行存储；
(3)判断当前片材的平均厚度是否超过阈值，如果超过阈值或系统故障则发出告警提示。
步骤(2)中的计算方法为：
(21)等待金属滚轮转动n圈，计算各旋转编码器的计数值相对于初始值的增量ci，其中，c1是参考测点处的旋转编码器增量，ci是实际测点处的旋转编码器增量，2≤i≤m，旋转编码器计数值增量cj和周长差l的换算公式为：l＝cj*2πr/A，r是旋转编码器滚轮的半径，A是旋转编码器滚轮转动一周的计数点数，1≤j≤m，m是测厚模块的数量；
(22)计算实际测点i处片材的平均厚度
c1是参考测点处的旋转编码器增量，ci是实际测点i处的旋转编码器增量，平均厚度di是实际测点i处片材在金属滚轮转动n圈的时间内的平均厚度；
(23)实际测点i处片材的实时厚度
k是千分表读数相对于实际厚度的放大倍数，h1是参考测点处的千分表读数，hi是实际测点i处的千分表读数。
本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种片材厚度采集装置，其特征在于，包括：传感器组、采集控制器、无线通信模块；
传感器组，由若干路测厚模块组成，测厚模块包含：旋转编码器和千分表；
采集控制器，与所述传感器组电性连接，并通过无线通信模块与外部服务器平台连接。
2.根据权利要求1所述的片材厚度采集装置，其特征在于，所述传感器组由m路测厚模块构成，m>＝2，各路测厚模块等间距地安装于金属滚轮上方的钢制横梁上；其中，选择1路测厚模块作为参考测点，将其安装于未覆盖有片材的金属滚轮上方，其他路测厚模块作为实际测点，安装于覆盖有片材的金属滚轮上方。
3.根据权利要求1所述的片材厚度采集装置，其特征在于，所述旋转编码器通过第一支架安装于钢制横梁上，所述第一支架为L形杠杆支架，旋转编码器固定于L形杠杆支架的靠近金属滚轮的一端，L形杠杆支架支点左右的长度比值为1:k，2<＝k<＝5。
4.根据权利要求3所述的片材厚度采集装置，其特征在于，所述旋转编码器同轴安装有橡胶滚轮，橡胶滚轮压设于片材或金属滚轮上，并随着金属滚轮的转动而转动；片材通过金属滚轮时，千分表按1:k的比例放大测出其厚度。
5.根据权利要求1所述的片材厚度采集装置，其特征在于，所述千分表通过第二支架固定于钢制横梁，所述千分表通过活动表杆连接到第一支架远离旋转编码器的一端。
6.根据权利要求1所述的片材厚度采集装置，其特征在于，所述采集控制器和无线通信模块通过金属固定板安装于参考测点处的第二支架上，位于第二支架的下部，采集控制器包含：单片机和霍尔传感器；单片机通过串口或网口与各路测厚模块、霍尔传感器连接；所述霍尔传感器与金属滚轮上设有的转动检测磁铁相配合，金属滚轮转动一周使得转动检测磁铁接近霍尔传感器一次，霍尔传感器产生一个电信号。
7.根据权利要求6所述的片材厚度采集装置，其特征在于，所述转动检测磁铁通过塑料环固定在金属滚轮上。
8.根据权利要求1所述的片材厚度采集装置，其特征在于，所述无线通信模块与采集控制器通过串口或网口连接。
Priority Applications (1)
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| CN202122957853.2U CN216770419U (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种片材厚度采集装置 |
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2021
- 2021-11-29 CN CN202122957853.2U patent/CN216770419U/zh active Active
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