一種新型ccd激光位移傳感器紙頁(yè)厚度計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種新型C⑶激光位移傳感器紙頁(yè)厚度計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]在紙張的生產(chǎn)過(guò)程中，紙頁(yè)的厚度是保證紙產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是紙機(jī)生產(chǎn)自動(dòng)控制過(guò)程中必不可少的重要參數(shù)，因此發(fā)展精確、快速、可靠的在線檢測(cè)技術(shù)是現(xiàn)代造紙工業(yè)的緊迫需求。國(guó)內(nèi)外研制了多種非接觸式在線檢測(cè)技術(shù)及儀器，例如:除目前普遍使用的放射性測(cè)量技術(shù)(如β射線、γ射線、X射線)一一射線測(cè)厚儀之外，有高頻渦流測(cè)厚儀，電容式紙張厚度測(cè)試儀，電感式測(cè)厚計(jì)，紅外紙張厚度計(jì)，復(fù)合氣一一電位移傳感器測(cè)厚儀，空氣耦合超聲測(cè)厚儀等，上述這些方法受到紙張灰分、水分、密度和環(huán)境條件等影響，使檢測(cè)值不穩(wěn)定，降低了檢測(cè)精度。即使出現(xiàn)一些新型的檢測(cè)技術(shù)和儀器，也存在各種不同的限制，例如新型雙路光電測(cè)量方法，對(duì)基準(zhǔn)輥的要求高；2009年福伊特LSC Quantum Sens傳感器，工作分辨力約為0.lum，但是激光二極管可以達(dá)到的精度則因?yàn)橄喔晒鈱?dǎo)致的干涉效應(yīng)而受到限制；甚至在20世紀(jì)90年代之后，國(guó)內(nèi)外有人提出使用太赫茲(THz)時(shí)域光譜技術(shù)同時(shí)測(cè)量紙張的厚度和組成，但是現(xiàn)有的THz波產(chǎn)生和檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大且價(jià)格昂貴，因此THz波產(chǎn)生和接收裝置是有待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]現(xiàn)有技術(shù)難以滿足人們的需要，為了解決上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新型CCD激光位移傳感器紙頁(yè)厚度計(jì)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)該技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種新型C⑶激光位移傳感器紙頁(yè)厚度計(jì)，包括激光光強(qiáng)調(diào)節(jié)電路、激光器驅(qū)動(dòng)器、半導(dǎo)體激光器、會(huì)聚透鏡、被測(cè)物、接收成像透鏡、電荷耦合器件、視頻信號(hào)預(yù)處理電路、可編程邏輯器件、模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理器、電源、帶觸摸屏LCD顯示器、I/O接口和外部存儲(chǔ)器；所述電荷耦合器件、視頻信號(hào)預(yù)處理電路和可編程邏輯器件連接后連接模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路；所述視頻信號(hào)預(yù)處理電路還與模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路連接；所述模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字信號(hào)處理器連接；所述帶觸摸屏LCD顯示器、I/O接口和外部存儲(chǔ)器連接數(shù)字信號(hào)處理器；所述數(shù)字信號(hào)處理器外接電源。
[0005]進(jìn)一步，所述使用激光位移傳感器，其激光光強(qiáng)具有自適應(yīng)功能。
[0006]進(jìn)一步，采用高速數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理的電子學(xué)系統(tǒng)，利用32位的數(shù)字信號(hào)處理器DSP，可以不用上位機(jī)，滿足在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)的要求。
[0007]電荷耦合器件圖像傳感器CCD具有高精度、高靈敏度等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)和非接觸測(cè)量，尤其是對(duì)微小厚度變化量的檢測(cè)具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在分辨率、動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度、實(shí)時(shí)傳輸、體積小、質(zhì)量小、功耗小、工作電壓低等方面是其他光電器件無(wú)法比擬的。線陣CXD常選用T⑶1209D或T⑶1703C。激光器在C⑶位移傳感器系統(tǒng)中作為光源，主要需要考慮發(fā)光強(qiáng)度、波長(zhǎng)、準(zhǔn)直性、穩(wěn)定性以及尺寸大小。
[0008]本方案選擇固體激光器中的激光二極管，例如選擇波長(zhǎng)為可見(jiàn)波長(zhǎng)(λ=650ηπι)激光二極管。
[0009]光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是根據(jù)一定的工作距離，測(cè)量距離，較小的畸變像差，按合適的成像倍數(shù)設(shè)計(jì)的。
[0010]選取A/D轉(zhuǎn)換器主要需要考慮分辨力、準(zhǔn)確度、速度、電源要求、接口及轉(zhuǎn)換器的類型等，采樣速率主要取決于信號(hào)帶寬，即大于C⑶工作頻率，例如選擇AD9225或TLC5540或 TLC5510。
[0011]選取CPLD，主要用于產(chǎn)生AID轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘信號(hào)和清零信號(hào)，產(chǎn)生乒乓存儲(chǔ)的地址和片選信號(hào)，還可用作總線控制器，例如EPF10K10 (144);選取FPGA主要用于把所有的邏輯控制電路、各種存儲(chǔ)器/寄存器的地址譯碼電路集中在一起，以便有效減小硬件的體積，提高硬件系統(tǒng)的可靠性，例如XC3090或EP2CST144C8N或IDT72240;
采用DSP，以數(shù)字計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，具有處理速度快、精確、抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，用DSP作為下位機(jī)，許多情況下可以不用上位機(jī)，仍可進(jìn)行二維與多維處理。例如 TMS320C6748或 TMS320VC33或 TMS320CS410。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:該新型CCD激光位移傳感器紙頁(yè)厚度計(jì)，利用激光三角法原理，測(cè)量精度達(dá)高達(dá)微米級(jí)，該系統(tǒng)是在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)的，非放射性的、非接觸式可靠性高的無(wú)線檢測(cè)技術(shù)，體積小、功耗小。整體設(shè)計(jì)新穎，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的C⑶激光三角法測(cè)厚度原理示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)硬件工作原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0016]請(qǐng)參閱說(shuō)明書附圖1~2，本發(fā)明實(shí)施例中，一種新型CCD激光位移傳感器紙頁(yè)厚度計(jì)，包括激光光強(qiáng)調(diào)節(jié)電路1、激光器驅(qū)動(dòng)器2、半導(dǎo)體激光器3、會(huì)聚透鏡4、被測(cè)物5、接收成像透鏡6、電荷耦合器件7、視頻信號(hào)預(yù)處理電路8、可編程邏輯器件9、模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路10、數(shù)字信號(hào)處理器11、電源12、帶觸摸屏IXD顯示器13、I/O接口 14和外部存儲(chǔ)器15;所述激光光強(qiáng)調(diào)節(jié)電路1、激光器驅(qū)動(dòng)器2和半導(dǎo)體激光器3會(huì)聚透鏡4;所述被測(cè)物5和接收成像透鏡6對(duì)準(zhǔn)；所述電荷耦合器件7、視頻信號(hào)預(yù)處理電路8和可編程邏輯器件9連接后連接模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路10;所述視頻信號(hào)預(yù)處理電路8還與模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路10連接；所述模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路10與數(shù)字信號(hào)處理器11連接；所述帶觸摸屏LCD顯示器13、1/0接口 14和外部存儲(chǔ)器15連接數(shù)字信號(hào)處理器11;所述數(shù)字信號(hào)處理器11外接電源12。
[0017]進(jìn)一步，所述使用激光位移傳感器，其激光光強(qiáng)具有自適應(yīng)功能。
[0018]進(jìn)一步，采用高速數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理的電子學(xué)系統(tǒng)，利用32位的數(shù)字信號(hào)處理器DSP，可以不用上位機(jī)，滿足在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)的要求。
[0019]本發(fā)明的作用原理為:系統(tǒng)使用DSPll進(jìn)行激光光強(qiáng)調(diào)節(jié)電路I自適應(yīng)調(diào)節(jié)后，激光器驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器3發(fā)出激光，激光經(jīng)過(guò)會(huì)聚透鏡4以入射角β入射到被測(cè)物體5表面A上并發(fā)生反射，調(diào)整接收透鏡6，使入射角以與接收透鏡6平行且與接收透鏡光軸垂直，適當(dāng)調(diào)整距離，那么由接收透鏡6把A點(diǎn)成像在(XD7像敏面上O處，若物體5厚度變化為d，則入射光射到表面Α’點(diǎn)，接收透鏡6根據(jù)透鏡成像原理將其成像于CCD7上的O’點(diǎn)偏離點(diǎn)的位移位X，由相似三角形的關(guān)系可以推出；
由此可見(jiàn)，被測(cè)物體5的厚度變化量與像點(diǎn)在CCD上的偏移量X成正比，只要測(cè)出即可實(shí)現(xiàn)時(shí)物體厚度及微小位移變化的測(cè)量。
[0020]如圖2、CXD傳感器7接收激光產(chǎn)生視頻信號(hào)，進(jìn)入視頻信號(hào)預(yù)處理電路8，由CPLD9控制AID轉(zhuǎn)換器10高速采集數(shù)據(jù)，再送入DSPll進(jìn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，測(cè)量結(jié)果由帶觸摸屏的IXD13顯示。
[0021]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型CCD激光位移傳感器紙頁(yè)厚度計(jì)，包括激光光強(qiáng)調(diào)節(jié)電路、激光器驅(qū)動(dòng)器、半導(dǎo)體激光器、會(huì)聚透鏡、被測(cè)物、接收成像透鏡、電荷耦合器件、視頻信號(hào)預(yù)處理電路、可編程邏輯器件、模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理器、電源、帶觸摸屏的IXD顯示器、I/O接口和外部存儲(chǔ)器；所述電荷耦合器件、視頻信號(hào)預(yù)處理電路和可編程邏輯器件連接后連接模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路；所述視頻信號(hào)預(yù)處理電路還與模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路連接；所述模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字信號(hào)處理器連接；所述LCD顯示節(jié)能模屏、I/O接口和外部存儲(chǔ)器連接數(shù)字信號(hào)處理器；所述數(shù)字信號(hào)處理器外接電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型CCD激光位移傳感器紙頁(yè)厚度計(jì)，其特征是:所述使用激光位移傳感器，其激光光強(qiáng)具有自適應(yīng)功能。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型CCD激光位移傳感器紙頁(yè)厚度計(jì)，其特征是:采用高速數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理的電子學(xué)系統(tǒng)，利用32位的數(shù)字信號(hào)處理器DSP，可以不用上位機(jī)，滿足在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)的要求。
【專利摘要】<b>本發(fā)明公開了一種新型</b><b>CCD</b><b>激光位移傳感器紙頁(yè)厚度計(jì)</b><b>,</b><b>包括激光光強(qiáng)調(diào)節(jié)電路、激光器驅(qū)動(dòng)器、半導(dǎo)體激光器、會(huì)聚透鏡、被測(cè)物、接收成像透鏡、電荷耦合器件、視頻信號(hào)預(yù)處理電路、可編程邏輯器件、模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理器、電源、帶觸摸屏的</b><b>LCD</b><b>顯示器、</b><b>I/0</b><b>接口和外部存儲(chǔ)器；它利用激光三角法原理，測(cè)量精度高達(dá)微米級(jí)，該系統(tǒng)是在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)的，非放射性的、非接觸式可靠性高的無(wú)線檢測(cè)技術(shù)，體積小、功耗小。整體設(shè)計(jì)新穎，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣使用。</b>
【IPC分類】G01B11/06
【公開號(hào)】CN105115431
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510291776
【發(fā)明人】丁厚本, 丁莉
【申請(qǐng)人】綿陽(yáng)東福高科技有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月2日