專利名稱：厚度測量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非晶帶材生產(chǎn)過程中的在線厚度測量方法及裝置。
背景技術(shù)：
非晶材料具有傳統(tǒng)合金所不能比擬的優(yōu)勢，尤其是非晶帶材，在電力、電子行業(yè)具有高效節(jié)能、減少二氧化碳排放量降低溫室效應(yīng)、節(jié)省空間等諸多優(yōu)點，因此受到世界各國的廣泛關(guān)注。在非晶帶材生產(chǎn)過程中，要想實現(xiàn)能夠長時間連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)高質(zhì)量的非晶帶材，就要對其進行在線實時厚度檢測。目前市場上常見應(yīng)用于薄帶的在線厚度測量儀主要采用X射線法、同位素放射源法等。X射線測厚儀不但體積龐大，附件累贅，不易維護，使用時需要經(jīng)常校準，而且射線發(fā)射管易老化，有輻射污染。同位素放射源法價格昂貴，同樣有輻射污染，對周圍操作人員健康構(gòu)成威脅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種安全、準確、操作簡便的厚度測量方法及結(jié)構(gòu)簡單的測
量裝置。在第一方面，本發(fā)明提供了一種測量厚度的方法，所述方法包括帶材生產(chǎn)前，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向移動測量第一距離對應(yīng)的第一電流；設(shè)定所述第一電流的最小值為基準電流；根據(jù)所述第一電流和基準電流計算第一距離信號值；帶材生產(chǎn)時，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向移動測量第二距離對應(yīng)的第二電流；根據(jù)所述第二電流和基準電流計算第二距離信號值；根據(jù)所述第一距離信號值和第二距離信號值計算帶材厚度。在第二方面，本發(fā)明提供了一種測量厚度的裝置，所述裝置包括傳動裝置、檢測裝置和處理器；所述傳動裝置，用于帶動所述檢測裝置沿測量對象表面進行軸向位置移動；所述檢測裝置，用于帶材生產(chǎn)前，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向測量第一距離對應(yīng)的第一電流；以及帶材生產(chǎn)時，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向測量第二距離對應(yīng)的第二電流；所述處理器，包括基準設(shè)定單元、距離信號值計算單元和帶材厚度計算單元；所述基準設(shè)定單元用于設(shè)定所述第一電流的最小值為基準電流；所述距離信號值計算單元用于根據(jù)所述第一電流和基準電流計算第一距離信號值，以及根據(jù)所述第二電流和基準電流計算第二距離信號值；所述帶材厚度計算單元用于根據(jù)所述第一距離信號值和第二距離信號值計算帶材厚度。本發(fā)明通過測量高速旋轉(zhuǎn)體的受熱膨脹量，利用膨脹量與帶材厚度的線性關(guān)系來衡量非晶帶材及其它工業(yè)生產(chǎn)帶材的厚度值，提供了一種安全、準確、操作簡便的在線厚度測量方法及結(jié)構(gòu)簡單的測量裝置。


圖1為本發(fā)明實施例提供的厚度測量方法流程圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的厚度測量裝置系統(tǒng)框圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的厚度測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。圖1為本發(fā)明實施例提供的厚度測量方法流程圖，如圖1所示，本實施例提供的厚度測量方法具體包括如下步驟步驟110，帶材生產(chǎn)前，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向移動測量第一距離對應(yīng)的第一電流；具體的，在帶材生產(chǎn)前，高速旋轉(zhuǎn)體冷卻輥處于一個穩(wěn)態(tài)的環(huán)境中，此時啟動測量裝置使伺服電機帶動電磁傳感器沿掃描滑道對高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥表面進行往復(fù)掃描，測量冷卻輥沿軸向各個位置對應(yīng)的第一電流。測量步距可以通過測量裝置來設(shè)定。電磁傳感器和冷卻輥之間的間距即第一距離，已知第一電流與第一距離在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。該線性關(guān)系可以具體通過以下方法來確定在設(shè)備校準時，把傳感器和冷卻輥間的距離調(diào)整為0，讀取第一電流值，再將距離逐漸調(diào)整增加，觀察第一電流值的變化，找出傳感器的線性工作區(qū)域，再根據(jù)線性工作區(qū)域內(nèi)的電流和第一距離的具體數(shù)值確定其滿足的線性關(guān)系。例如，一個測量裝置，當?shù)谝痪嚯x為0時,第一電流為4mA,第一距離為8mm時,第一電流為20mA,第一距離大于8mm時,第一電流為20mA，上述第一距離由千分尺測量得到。則可知在第一距離為
范圍內(nèi)，滿足線性關(guān)系I=4+2d。其中I為第一電流，d為第一距離。第一距離變化1mm，第一電流變化6mA。根據(jù)上述存在的線性關(guān)系，測量初始狀態(tài)冷卻輥在軸向各個位置上的多個第一電流，并將測得的第一電流及其對應(yīng)的軸向位移參數(shù)存儲在處理器中。步驟120，設(shè)定第一電流的最小值為基準電流；具體的，在處理器存儲的多個第一電流中選取最小值，設(shè)定該電流值為基準電流。例如，在位移為IOcm的位置測得第一電流的最小值為5mA,則設(shè)定基準電流為5mA。步驟130，根據(jù)第一電流和基準電流計算第一距離信號值；具體的，包括以下兩個步驟步驟131，將高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第一電流與基準電流進行差值計算，得到軸向各位置的第一電流變化量；例如，在位移為8cm的位置，測得第一電流為6mA，上述已知基準電流為5mA，則在該位置上的第一電流變化量是ImA;又如，在位移為14cm的位置，測得第一電流為5. 6mA,則該位置上的第一電流變化量是0. 6mA。步驟132，根據(jù)高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第一電流變化量，以及單位電流變化量與膨脹量的已知對應(yīng)關(guān)系，得到軸向上各位置的第一距離信號值。例如，根據(jù)上述第一距離變化1mm，第一電流變化6mA的固有關(guān)系，得到在位移為8cm的位置對應(yīng)的ImA第一電流變化量的第一距離信號值為0. 1667mm,在位移為14cm的位置對應(yīng)的0. 6mA第一電流變化量的第一距離信號值為0. 1_。依次計算軸向各位置的第一距離信號值，輸出沿軸向的第一距離信號值曲線，該第一距離信號值曲線表示了冷卻輥在初始狀態(tài)的表面平整度。步驟140，帶材生產(chǎn)時，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向移動測量第二距離對應(yīng)的第二電流；具體的，在帶材生產(chǎn)時，隨著帶材厚度增加，鋼水由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時放出的熱量就多，冷卻輥受熱膨脹就多。啟動測量裝置使伺服電機帶動電磁傳感器沿掃描滑道對高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥表面進行往復(fù)掃描，測量冷卻輥沿軸向各個位置的第二電流。測量步距與測量第一電流時相同。電磁傳感器和冷卻輥之間的間距即第二距離，已知第二電流與第二距離也遵循第一電流與第一距離的線性關(guān)系。將測量到的各個位置的第二電流及其對應(yīng)的軸向位移參數(shù)進行存儲。步驟150，根據(jù)第二電流和基準電流計算第二距離信號值；具體的，包括以下兩個步驟步驟151，將高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第二電流與基準電流進行差值計算，得到軸向各位置的第二電流變化量；例如，在位移為8cm的位置，測得第二電流為5. 8mA，上述已知基準電流為5mA,則在該位置上的第二電流變化量是0.8mA;又如，在位移為14cm的位置，測得第二點流為5. 45mA,則該位置上的第一電流變化量是0.45mA。；步驟152，根據(jù)高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第二電流變化量，以及單位電流變化量與膨脹量的已知對應(yīng)關(guān)系，得到軸向上各位置的第二距離信號值。例如，根據(jù)上述第一距離變化1mm，第一電流變化6mA的固有關(guān)系，得到在位移為8cm的位置對應(yīng)的0. 8mA第二電流變化量的第二距離信號值為0. 1333mm，在位移為14cm的位置對應(yīng)的0. 45mA第二電流變化量的第二距離信號值為0. 0766mm。依次計算軸向各位置的第二距離信號值，輸出沿軸向的第二距離信號值曲線。步驟160，根據(jù)第一距離信號值和第二距離信號值計算帶材厚度。具體的，第一距離信號值與第二距離信號值的差即是膨脹量，根據(jù)膨脹量、以及膨脹量與帶材厚度的已知對應(yīng)關(guān)系，計算沿軸向的帶材厚度。以此算出各個位置對應(yīng)的帶材厚度，得到沿軸向的帶材厚度曲線，并顯示輸出。帶材厚度計算利用公式帶厚=KX膨脹量，系數(shù)K為帶厚修正值，在儀器校準時確定，在測量中不可以修改，系數(shù)K的確定方法是通過根據(jù)第一電流和第二電流計算出第一距離信號值和第二距離信號值，在進行差值計算得到已知的膨脹量，再由千分尺測量對應(yīng)的帶材厚度，即得到該生產(chǎn)設(shè)備固有的帶后修正值系數(shù)K。例如已知測得的膨脹量為300um，用千分尺測量得到對應(yīng)的帶厚為28um，則系數(shù)K為0. 093。將這個系數(shù)K的取值存儲在處理器中，用于進行膨脹量的計算。在本實施例中，根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算位移8cm處第一距離信號值與第二距離信號值的差值即膨脹量為0. 1667-0. 1333=0. 0333mm=333um,則可知在該位置的帶厚=333umX0. 093=30. 97um ;位移14cm處第一距離信號值與第二距離信號值的差值即膨脹量為0. 1-0. 0766=0. 0234=234um,則可知在該位置的帶厚為234umX0. 093=21. 76um。根據(jù)同樣的方法可以獲得沿軸向方向各個位置的帶厚，并以曲線形式輸出。這種輸出方式非常直觀，便于生產(chǎn)操作人員進行判斷，并據(jù)此對生產(chǎn)過程進行控制。
本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述方法的厚度測量裝置。圖2為本發(fā)明實施例提供的厚度測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明實施例的厚度測量裝置具體包括傳動裝置210、檢測裝置220、處理器230和顯示裝置240。具體的，傳動裝置210可以是如圖3所示的包括掃描滑道211、牽引絲杠212、伺服電機213、連接桿214和原點脈沖反饋傳感器(圖中未示出)的伺服掃描裝置，用于帶動所述檢測裝置沿測量對象表面進行軸向位置移動；連接桿214的一端位于牽引絲杠212上，另一端套裝在掃描滑道211上，掃描滑道211與牽引絲杠212水平裝設(shè)，用于固定連接桿214的移動方向。當厚度測量裝置工作時，伺服電機213啟動，帶動牽引絲杠212轉(zhuǎn)動，從而帶動連接桿214隨著牽引絲杠212橫向移動。原點脈沖反饋傳感器(圖中未示出)用于設(shè)定掃描開始的起始位置，確保每次掃描都從原點位置開始，按照設(shè)定的步距進行掃描測試。檢測裝置220可以采用高精度的電磁式微位移傳感器，用于帶材生產(chǎn)前，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向測量第一距離對應(yīng)的第一電流；以及帶材生產(chǎn)時，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向測量第二距離對應(yīng)的第二電流。處理器230可以采用可編程邏輯控制器(programmable logic controller, PLC)、單片機、現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)等來實現(xiàn)。處理器230包括基準設(shè)定單元231、距離信號值計算單元232和帶材厚度計算單元233 ;基準設(shè)定單元231用于設(shè)定第一電流的最小值為基準電流；距離信號值計算單元232用于根據(jù)第一電流和基準電流計算第一距離信號值，以及根據(jù)第二電流和基準電流計算第二距離信號值；帶材厚度計算單元233用于根據(jù)第一距離信號值和第二距離信號值計算帶材厚度；進一步具體的，將第一距離信號值和第二距離信號值進行差值計算，得到膨脹量，根據(jù)膨脹量、以及膨脹量與帶材厚度的已知對應(yīng)關(guān)系，計算帶材厚度。顯示裝置240可以是顯示器或者觸摸屏等，用于顯示輸出處理器傳送的第一距離信號值曲線、第二距離信號值曲線和帶材厚度曲線。在帶材生產(chǎn)前，檢測裝置220隨著傳動裝置210的連接桿214在伺服電機213帶動的牽引絲杠212的牽引下沿掃描滑道211在被測的高速旋轉(zhuǎn)體250表面往復(fù)掃描，獲取各個位置的第一電流。在高速旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動250過程中，對在圓周方向上的第一電流做平均處理，不考慮異常跳動的情況，因此一個位移只對應(yīng)一個第一電流。測量得到的第一電流傳送給處理器230存儲，并在處理器230中計算轉(zhuǎn)換為第一距離信號值，通過處理器230連接的顯示裝置240輸出。在帶材生產(chǎn)中，檢測裝置220繼續(xù)執(zhí)行掃描獲取各個位置的第二電流，并將測量得到的第二電流傳送給處理器230存儲，在處理器230中計算轉(zhuǎn)換為第二距離信號值并通過處理器230連接的顯示裝置240輸出。最終處理230執(zhí)行帶材厚度計算，由顯示裝置240輸出帶材厚度曲線。應(yīng)用本實施例提供的厚度測量裝置，對于3組不同帶寬規(guī)格的帶材進行了實際測量，每組分別測量A、B、C三個位移點，并使用機械式千分尺作為測量標準進行了對比，結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種測量厚度的方法，其特征在于，所述方法包括帶材生產(chǎn)前，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向移動測量第一距離對應(yīng)的第一電流；設(shè)定所述第一電流的最小值為基準電流；根據(jù)所述第一電流和基準電流計算第一距離信號值；帶材生產(chǎn)時，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向移動測量第二距離對應(yīng)的第二電流；根據(jù)所述第二電流和基準電流計算第二距離信號值；根據(jù)所述第一距離信號值和第二距離信號值計算帶材厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一電流計算第一距離信號值具體包括將高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第一電流與所述基準電流進行差值計算得到軸向各位置的第一電流變化量；根據(jù)高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第一電流變化量，以及單位電流變化量與膨脹量的已知對應(yīng)關(guān)系，得到軸向上各位置的第一距離信號值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述第二電流計算第二距離信號值具體包括將高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第二電流與所述基準電流進行差值計算，得到軸向各位置的第二電流變化量；根據(jù)高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第二電流變化量，以及單位電流變化量與膨脹量的已知對應(yīng)關(guān)系，得到軸向上各位置的第二距離信號值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述第一距離信號值和第二距離信號值計算帶材厚度具體為將所述第一距離信號值和第二距離信號值進行差值計算，得到膨脹量，根據(jù)所述膨脹量、以及膨脹量與帶材厚度的已知對應(yīng)關(guān)系，計算帶材厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的所述第一距離信號值、第二距離信號值和帶材厚度分別以第一距離信號值曲線、第二距離信號值曲線和帶材厚度曲線的形式輸出。
6.一種測量厚度的裝置，其特征在于，所述裝置包括傳動裝置、檢測裝置和處理器； 所述傳動裝置，用于帶動所述檢測裝置沿測量對象表面進行軸向位置移動；所述檢測裝置，用于帶材生產(chǎn)前，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向測量第一距離對應(yīng)的第一電流；以及帶材生產(chǎn)時，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向測量第二距離對應(yīng)的第二電流；所述處理器，包括基準設(shè)定單元、距離信號值計算單元和帶材厚度計算單元；所述基準設(shè)定單元用于設(shè)定所述第一電流的最小值為基準電流；所述距離信號值計算單元用于根據(jù)所述第一電流和基準電流計算第一距離信號值，以及根據(jù)所述第二電流和基準電流計算第二距離信號值；所述帶材厚度計算單元用于根據(jù)所述第一距離信號值和第二距離信號值計算帶材厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述距離信號值計算單元具體用于將高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第一電流與所述基準電流進行差值計算得到軸向各位置的第一電流變化量；根據(jù)高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第一電流變化量，以及單位電流變化量與膨脹量的已知對應(yīng)關(guān)系，得到軸向上各位置的第一距離信號值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述距離信號值計算單元具體用于將高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第二電流與所述基準電流進行差值計算，得到軸向各位置的第二電流變化量；根據(jù)高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的第二電流變化量，以及單位電流變化量與膨脹量的已知對應(yīng)關(guān)系，得到軸向上各位置的第二距離信號值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述帶材厚度計算單元具體用于將所述第一距離信號值曲線和第二距離信號值曲線進行差值計算，得到膨脹量，根據(jù)所述膨脹量、 以及膨脹量與帶材厚度的已知對應(yīng)關(guān)系，計算帶材厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，所述裝置還包括顯示裝置，用于將高速旋轉(zhuǎn)體軸向各位置的所述第一距離信號值、第二距離信號值和帶材厚度分別以第一距離信號值曲線、第二距離信號值曲線和帶材厚度曲線的形式輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，所述傳動裝置包括掃描滑道、牽引絲杠、伺服電機和原點脈沖反饋傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種厚度測量的方法及其裝置，其特征在于，所述方法包括帶材生產(chǎn)前，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向移動測量第一距離對應(yīng)的第一電流；設(shè)定所述第一電流的最小值為基準電流；根據(jù)所述第一電流和基準電流計算第一距離信號值；帶材生產(chǎn)時，沿高速旋轉(zhuǎn)體軸向移動測量第二距離對應(yīng)的第二電流；根據(jù)所述第二電流和基準電流計算第二距離信號值；根據(jù)所述第一距離信號值和第二距離信號值計算帶材厚度。本發(fā)明實施例的厚度測量方法實現(xiàn)了安全、操作簡便的帶材在線厚度測量。
文檔編號G01B7/06GK102997833SQ20121048062
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者李曉雨, 王安慶, 康博強 申請人:青島云路新能源科技有限公司