自动检测板材平面度装置的研究

　　一、板材平面度检测装置与传输系统

　　本研究的装置主要由测量系统、机械传动系统、控制操作系统三部分组成。

　　1.测量系统

　　测量系统包括发射系统、接收系统、信号处理系统,机身和工作平台,是整个系统的主要部分。反射式光纤位移传感器部分,包括发射系统、接收系统及信号处理系统,其中将光信号频率变换为电信号电流,再进行模数转换。主要参数的确定应根据平板的厚度及实际情况,取传感器到工作平台的距离为20mm,工作平台采用45钢,表面经调质、研磨处理,光滑而平整。传感器的支架采用旋转式支架,如图1所示。

　　2.机械传输系统

　　设计的机械传动系统主要是用来输送微晶玻璃平板。它将生产系统中的各种设备、各个工序以及储存之间有机地连接起来,并适时、适量地把物料送达指定位置。由于输送的物料为板材,设计采用动力驱动式输送系统(平带输送)。

　　二、控制系统

　　控制系统包括对输送机械进行控制,并对其动作过程进行监视,还包括物流方面的信息管理。为了实现上述功能,由工业控制计算机系统来实现控制。控制环节由计算机控制软件来完成开关量的逻辑运算,产生所需要的控制信息。整套装置的结构如图2所示。该装置的工艺流程:板材由人工放上滑道,经过一段距离后由计算机控制的挡板挡住,每次只能通过一块板材(每2s打开挡板一次)。过挡板后板材送入传送带,由传送带送达测量平台前时,由工人拿起并放置测量平台上测量,启动传感器进行板材的平面度测试。测量数据经过计算机处理后,反馈到信号灯。工人就根据测量结果是否合格(兰色信号灯为合格,红色为不合格)而放置于不同的输送带输送到不同的车间。控制系统的控制过程如图3所示。由光纤位移传感器为主组成的检测系统测得板材平面内多点相对位移数据,输出各组电信号,经过模数转换后,由工控机进行最小包容平面的优化运算,输出处理的数据由反馈系统作为执行机构控制信号灯,另一路由控制电路来控制输送系统和检测系统。

　　三、测量数据处理方法

　　由参考平面(测量基准)所获得的原始数据,一般是不符合最小条件的。原始数据所依据的参考平面与以评定误差的理想平面(评定基准)不重合(或不平行),需要进一步数据处理才能获得平面度误差值。按最小区域法处理数据,这里采用图解法以及计算机辅助处理获得平面度误差值。该法的原理是在空间直角坐标系里,设平面xoy为确定原始数据的参考平面,平面P和Q是符合最小包容的两个平行包容平面,如图4所示,它们与平面xoy夹角极小,实际表面与上下包容面分别接触于G和ABC四点(符合三角形准则),则图上GK在z上的距离就是平面度误差。若实际表面与上、下表容面分别接触于A、B和C、D四点(符合交叉准则),则GK在z向的距离即平面度误差(见图5)。