《基于嵌入式系统的塑管挤出过程在线超声检测系统研制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于嵌入式系统的塑管挤出过程在线超声检测系统研制（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要针对大口径塑管挤出过程中管道壁厚不均和椭圆度大等问题，本课题有机结合超声无损测厚技术、超声信号处理技术和嵌入式数据处理技术，提出了一套完善的解决方案，研制出一种结构新型的在线超声测厚仪，实现了多路超声探头厚度检测的数字化、智能化和可视化，为进一步实现精密塑管挤出奠定了良好的基础。该测厚仪由信号采集装置、模拟信号处理电路、专用的方波数字化系统和嵌入式数据处理系统构成。针对超声波在塑料中衰减严重等问题，超声探头被安装在专门设计和研制的信号采集装置内，保证了超声信号的可靠、稳定获取；模拟信号处理电路放大微弱的反射波电信号，并输出表征管道厚度信息的方波信号；方波数字化系统采用c y g n a l
2、 的C 8 0 5 1 F 1 2 1 芯片，其自带的可编程计数器阵列( P C A ) 提供了强大的采样计数功能；嵌入式数据处理系统主要采用基于A R M 9内核的$ 3 C 2 4 1 0 芯片和W i n C E 操作系统，包括串口通信、L C D 显示、触摸屏输入、S D 卡存储等功能模块，为应用程序的稳定运行提供了可靠的基础。本文在嵌入式技术的基础上，探讨了文本数据压缩技术在多探头超声测厚仪中的应用。同时，对系统中存在的不足进行了总结，本课题组将继续致力于技术的完善和系统功能的改进。关键字：超声波壁厚塑管检测嵌入式系统数据压缩W i n d o w sC EVA b s t r a
3、c tA st h ep r o b l e mo fo d d sw i t hw a l lt h i c k n e s sa n dh i 曲e l l i p t i c i t yd u r i n gt h ee x t r u s i o no fb i g - c a l i b r ep i p e s ，an e wt y p eo fO n - l i n eU l t r a s o n i cd e v i c ei sp r o p o s c d ，u s i n gt h et e d m o l o g yo fU l t r a s o n i cN o
4、n d e s t r u c t i v em e a s u r e m e n t , u l t r a s o n i cs i g n a lp r o c e s sa n de m b e d d e ds y s t e m I tr e a l i z e st h ed i g i t a l i z a t i o n , i n t e l l e c t u a l i z e da n dv i s u a l i z a t i o no ft h ew a l lt h i c k n e s sd e t e c tw i t hm u l t i u l
5、t r a s o n i cs e n s o r s , a n daw e l lf o u n d a t i o nt or e a l i z ee x a c t i t u d ep i p e se x t r u s i o n T h eu l t r a s o n i c - d e t e c t o ra d o p t st h es t r u c t u r eo fS i g n a lA c q u i s i t i o nd e v i c e ，a n a l o gs i g n a l sp r o c e s sc i r c u i t ，
6、s p e c i a lm o d u l eo f A DC o n v e r t e ra n de m b e d d e ds y s t e m A st h eh i g I la t t e n u a t i o no ft h eu l t r a s o n i ct r a v e r s e sp l a s t i c ，u l t r a s o n i cs e n s o r sa r ef i x e do nt h eS i g n a lA c q u i s i t i o nd e v i c e ；T h ea n a l o gs i g n
7、a l sp r o c e s sc i r c u i td e a lw i mt h ee l e c t r i c a ls i g n a lo fl o wr e f l e c tw a v ea n de x p o r te f f e c t u a ls i g n a lw h i c ht o k e nt h ew a l lt h i c k n e s si n f o r m a t i o no f p i p e s ；T h em o d u l eo f A De n n v e r t e ra d o p t sC 8 0 5 1 F 1 2
8、1c h i po f c y g n a l ，t h eP r o g r a m m a b l eC o u n t e rA r r a y ( P C A ) p r o v i d e se n h a n c e dc o u n t e rf u n c t i o n a l i t y ；T h ee m b e d d e ds y s t e mi sr e a l i z e dw i t h $ 3 C 2 4 1 0c h i pb a s e do nA R M 9k e r n e la n dW i n C Eo p e r a t i n gs y s
9、t e m ，i n c l u d i n gU A R T 、L C D 、t o u c hs e r e e na n dS Dc a r d , m a k e si te a s yt od e s i g nt h ea p p l i c a t i o np r o g r a m T h i sp a p e rd i s c u s s e st h et e c h n i q u eo fT e x tD a t a - c o m p r e s s i o na p p l i e dt om u l t i - u l t r a s o n i cs e n
10、s o r sd e t e c t o r , b a s e do ne m b e d d e ds y s t e m A tt h es a m et i m e , t h i ss y s t e mw i l lb ei m p r o v e de f f i c i e n ta n ds t a b l eb yt h eg r o u p K e yw o r d s ：U l t r a s o n i cW a l lt h i c k n e s sP i p e l i n ed e t e c t o rE m b e d d e ds y s t e mD
11、a t a - C o m p r e s sW i n d o w sC EV I原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，1 I - 学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。( 保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：垂逮导师签名：勇惮日期：I Ip ，7 砰上海人学硕士学位论文第一章绪论1
12、 1 课题概述第一章绪论塑料管材以其良好的防腐特性、节能、节材、保护生态、施工便捷等优点，目前广泛应用于石油、化工及建筑给排水等领域，目前我国塑料管材使用最多的领域主要是城市建设给排水系统。到2 0 0 6 年底，塑料管道在全国各类管道中市场占有率达到5 0 以上。另外，随着我国西气东输以及能源、化工业的发展和建设，早期在输油、输气内外管璧涂防腐层的传统做法，还是无法解决管道长期使用后的腐蚀问题。目前新铺设的管道大量采用在金属管道内置塑料衬管的管道铺设新工艺，这又为塑料管道提供了新的应用空间。塑料管道近两年在我国的发展已是势不可挡，这不仅带动了塑料管道加工制造业的发展，同时也带动了塑料管道加工
13、设备制造业的发展。无论是作为塑料管道的加工企业还是塑料管道加工设备制造企业，均有极大的上升空间，这不仅体现在市场的扩展，同时也可在提高效率、节材降耗、提高产品质量、增加产品及设备的附加值上实现，而这部分的利润将更加可观。因为，针对提高生产效率而言，作为塑料管材的加工企业，以手工方式测量产品的精度然后再调整加工设备的方式，不仅效率低且难以真正保障产品的质量；从质量控制方面来讲，如果不具备过程质量监控措施及手段，其生产的产品的质量是难以符合高端产品要求的，如对于作为输油输气衬管的塑管，其对塑管的管径及管道偏心距就有严格要求。而从节材、节能及降耗方面而言，使用高精度的检测设备保证塑管挤出后的几何精度
14、达到设计要求就是最好的节省成本方法。在塑料管道加工生产过程中，挤出成型是最为重要的一种成型方法，但由于其制品尺寸精度相对较低的缺点，限制了在很多高新技术产品领域中的应用。随着我国塑料挤出工业的进一步发展，各种口径塑料管材在各个领域中的广泛应用，人们对其精度的要求也越来越高，常规的挤出成型技术已不能满足社会发展的需要。对于我国传统的挤出成型设备来讲，普遍都存在缺点和不足，而又缺乏精密的测量控制手段和设备，使得生产出的挤出制品尺寸精度低、废品率高、壁上海大学硕士学位论文第一章绪论厚均匀性差，从而造成原材料的极大浪费，同时也限制了挤出成型的应用领域。因此，研制离精度、高可靠性的新型检测设备是塑管挤出
15、工业的迫切需求。本课题主要结合超声无损测厚技术和嵌入式数据处理技术来完成检测任务。就超声测厚技术而言，超声波具有以下特点“1 ：1 ) 超声波的指向性好超声波具有像光波一样良好的方向性，经过设计可定向发射，超声测厚技术J 下是根据这一特性，发射和接受超声信号；2 ) 超声波的穿透能力强对于大多数介质而言，它具有较强的穿透力，塑料管道对信号衰减影响交大，需要较强的穿透能力；3 ) 超声波的能量高根据材料的声速特性，可计算出塑料管道的厚度；4 ) 遇到界面时，超声波将产生反射、折射和波形的转换超声测厚技术的原理就是根据被测物内外表面反射信号在时间上的差值来计算的；5 ) 超声波对人体无害。由于超声
16、波具备了以上优点，使得超声检测在各个领域得到了极其广泛的应用。同时，信息处理技术是促进超声检测技术发展的强劲动力。嵌入式系统以其小型化、多功能、低功耗、高实时性和低成本，逐渐取代了传统上以P c 机作为基础的检测系统。本课题通过超声无损测厚技术和智能嵌入式技术的有机结合，在线测量挤出过程中塑料管壁的厚度，并计算塑管椭圆度来表征偏心距，以达到提高制品壁厚的均匀性和精确性，保证产品的合格率与良好的对接性，从而显著减少原材料的浪费，降低了生产成本，增加生产收益。1 2 国内外发展动态和现状对于我国传统塑料挤出工业来说，国产塑料水管及管件以通用型产品居多，使用要求高、附加值含量高的管材和管件较少，这大大限制了其市场的拓展。国内大部分塑材生产企业试验设备不完善，检测技术和检测手段总体上比较落后，国产塑料成型设备基本上为单机控制，联线控制少，由于国外产品价格昂贵，国内塑材加工企业在加工过程中应用测厚装置及相应的控制技术极少。据统计，近年来国产挤出装备的销售量为8 0 0 0 余套年，销售额3 0 亿元左右，进口挤出装备2 0 0 0 余台套年，进口额2 亿美元左右，
