一种基于计算机控制的接触式测厚仪

　　钢板轧制过程中,钢板厚度的测量是生产工艺过程中的重要环节,它对指导操作控制、保证产品质量等起到重要的作用。

　　测厚仪根据检测元件和被测对象的接触关系可分为接触式和非接触式2种,目前冶金工业中常用的是非接触式测厚仪,有x射线、γ射线等测厚仪。该种 测厚仪是利用射线穿透钢板时其射线被钢板吸收的原理来测厚的。使用过程中放射性元素易对人体造成损害、污染环境,且该种测厚仪造价昂贵。但因其响应速度 快、可参与在线控制而被广泛应用。以前接触式测厚仪也曾被采用,但因技术手段落后,使得在实际应用中,测量不准确而没被认可。现在,先进的微电子及计算机 技术的发展及其广泛应用为接触式测厚仪的研制提供了可能。

　　本公司新研制的接触式测厚仪,结构简单、工作可靠、无污染、造价低、重复测量精度高,在对钢板进行测量的同时,还可将测量数据进行统计处理,为生产操作及产品质量管理提供可靠的依据

　　1　工作原理

　　测厚仪由底座、测量小车、测头和编码器构成。测量时,气缸将测量小车推至被测钢板处,2测头在气缸的带动下在垂直方向做上、下相向运动(如图1 所示),其位移量可由编码器读出,经计算机处理后,即得出被测钢板厚度[1]。设置2测头相互接触(即被测物厚度为零)时,编码器读数为零,当测量厚度为 h的物体时,上测头编码器的读数为N1,下测头的读数为N2,则:

2　计算机系统及功能

　　2.1　硬件结构

　　该测厚仪采用计算机系统控制,硬件结构简图如图2所示。测量厚度时,2旋转编码器同时产生四路频率为30 kHz的脉冲,瞬间可达50 kHz左右,为简化编程同时增加系统的可靠性,选用了PCL833高速计数器完成对2个旋转编码器的脉冲计数和旋转方向识别。PCL730输入/输出板接 收控制台主令控制信号和现场限位信号,并输出各种动作指令以满足机构的动作要求,实现对测量装置全自动/手动的控制。通过键盘可修改脉冲当量、温度补偿系 数、当前板号等工艺参数。

　　工控机实时读取PCL833数据及PCL730的状态,将计数值进行运算、换算成对应的板厚值在屏幕上显示,并将相关的数据通过网络送至上位 机,同时发出指令,通过PCL730输出控制测厚仪各种动作所需的信号。在测厚仪工作时被测物体的厚度值、测量小车的动态模拟画面均实时地动态显示在屏幕 上。

　　PCL833、PCL730选用研华工控板,它们均插在工控机插槽内。

　　2.2　软件编程

　　采用Visual C++ 6.0为软件开发工具,并使用Visual C++ 6.0提供的端口操作的操作台函数对硬件I/O进行编程,使用系统计时器对端口进行定时扫描,读取数据。