钢板厚度测量系统的设计

　　1 概述

　　该测量系统采用单探头移动式测量的方法，实现对钢板厚度参数自动地|、连续地提取，达到对钢板厚度进行整体精确测量的目的。系统通过滚珠丝杠把步进电动机的转动转化为导轨上工作台的平动，传感器安装在工作台的L型悬臂梁上。行走机构停止时传感器开始采集厚度参数，数据采集卡把采集到得传感器电压信号传送给计算机，通过计算机对数据进行处理便可得到钢板实际厚度与标准厚度的绝对偏差，绝对偏差值和标准厚度值的代数和便是钢板的实际厚度。

　　2 系统的设计要求

　　2.1 技术指标

　　1)测量的范围：能测量在标准厚度的基础上0-5mm的厚度偏差。

　　2)测量精度：10um。

　　2.2 的功能要求

　　1)自动测量，不需要人工参与。

　　2)连续测量，不需要生产的停顿。

　　3)高精度的非接触测量。

　　3 系统的结构设计

　　本系统主要由行走机构和测量部分组成。

　　3.1 行走机构的设计

　　行走机构主要由步进电机、滚珠丝杠副、滑动导轨组成，采用的是丝杠转动螺母移动的方法。步进电机的转轴通过联轴器和丝杠直接连接，丝杠跟随电机一起转动，从而把电机的转动转化为螺母的移动。螺母上固定有螺母座，而螺母座又与安装在导轨滑块上的工作台底板连接，最终把电机的转动转化为工作台在导轨上的平动，实现传感器的位置移动。

　　3.1.1 步进电机的驱动

　　系统行走机构的驱动是以步进电机作为主动元件的，如何控制步进电机的运动是现厚度实时测量的一个重要内容，传感器相对于被测钢板的运动是通过步进电机有规律的转动实现的，为了完成钢板厚度参数的采集，步进电机的驱动系统应该具有下列功能：步进电机能够启动和停止;能够实现正转和反转;步进电机能够在任何位置锁定。

　　在测量过程中，为了提高运动精度，步进电机以三相六拍方式工作。

　　本系统采用配套的步进电机驱动器进行控制。其特点是：驱动器性能对电机的依赖性极小，不同参数电机均可获得优异性能;具有多种细分模式;具有脱机控制信号;电机位置掉电记忆;静止时半自动电流锁定;输入输出信号光电隔离。

　　3.1.2 滚珠丝杠的选择

　　根据估算工作台、支架和测杆等上部组件的重量，假定压在滚珠丝杠上的重量为w=1500N，工作台的设计行走行程为800mm

　　由于电机转轴由连轴器直接连接，所以传动比为i=1

　　1）估算滚珠丝杠副的底径