基于LabVIEW的测厚系统的设计文献综述

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1、文献综述基于LabVIEW的测厚系统的设计1前言部分（阐明课题的研究背景和意义）随着国民经济和工业生产水平的不断提高，板材的需求量也越来越大，现在 国内外，一个公司的效益往往和其生产规模和生产中科技的含量成正比。随着板材的生产规模的扩大，一系列问题也就摆在了我们的面前了：如何才 能提高板材的生产效率呢？怎么才能快速且精确地测出生产过程中各个环节板 材的厚度并加以控制呢？怎么样才能在板材抖动的条件下测出板材的厚度呢？很显然，如果用传统的方法（用千分尺进行人工测量）是很难解决而且也不可 能解决以上问题的，在自动控制技术和计算机技术发达的今天，为了解决以上 问题，我们借用了计算来实现对生产线各个环节

2、的厚度进行了监控。这个系统的开发将不仅能够提高板材生产的精度，而且也使得板材在生产过 程中减少报废率，减少工人的劳动强度，将大大提高这条生产线的生产效率， 使得生产线向自动化方向更进一步。2主题部分（阐明课题的国内外发展现状和发展方向，以及对这些问题的评述）基于LabVIEW的圧延机在线测厚系统圧延机是在橡胶、塑料行业中广泛应用的成型机械，其广泛应用于塑料薄膜、 胶带、胶布、地板革等产品牛产。衡量压延机性能的重要指标是产品厚度的准确 性和稳定性，该指标不合格不仅影响产晶的质量，而且还会造成原材料人量浪费。 因此在线测厚装置已经成为压延机生产中不可缺少的重要部分。然而，在FI前生 产实践中却缺少

3、能够有效地进行在线监测的仪器，这其中的主要原因是，要在工 业的现场长吋间使用，除了对传感器的准确性和稳定性有极高要求外，整个系统 还必须要及时、准确的处理不同來源、不同类型大量的数据，这对系统的高速、 同步、准确、稳定等指标都有极高的要求。并且，为测量性能进一步提高时，随 着测量点密度、测量频率等指标不断提高，对系统数据吞吐量的要求也必将人范 围提升。基于LabVIEW的压延机在线测厚系统的使用实现了对厚度和位移数据高 速同步采样和实吋显示的同吋，将把采集到的数据存入到硬盘中，以文件的形式 进行保存，并在测量结束以后调用文件进行数据分析、打印。经过试验表明，该 系统性能可靠，操作方便，测试精度

4、高，是床延机产品在线测量有效的测量方法。 1-2接触式测厚仪在测厚中的应用接触式测厚仪由安装在主机与左、右卷取机2间的测厚仪机架和安装有电气部 分的控制箱组成。安装接触式测厚仪实现了带钢入口厚度预控功能，有效抑制原 料的波动，从血使整个系统具有很高的控制精度。接触式测厚仪应用于带钢厚度 自动控制系统小，是继辘缝仪Z后的又一个重要部件。接触式测厚仪工作原理接触式测厚仪内有位置传感器线圈，线圈中心有一个小孔，可以由高精度磁 尺上下移动，从血使线圈产生电磁效应和位移模拟量信号给仪表，仪表显示出厚 度值，仪表可将信号传输到工控机，参与厚度控制。嘴的作用是在气压条件下 （013014 MPa）使活动帽向

5、下运动并带动磁尺的运动。弹簧的作用是在气压小于 弹簧弹力条件下使活动帽向上运动并带动磁尺回缩。保护套的作用是测厚仪在不 受到外力破坏保持其测量精度超声波测厚仪的测量原理将被测物置于与它密度完全不同的介质上，此时，当发射换能器（发射探头） 被测物发射超声波脉冲，设经校验后超声波的波速为v,超声波的波速根据被测 物不同血有所改变。当超声波传到被测物的底部时被完全反射回来，被接收的换 能器（接收探头）所接收。测出从发射到接受这段时间的间隔，即回波时间t, 就可以算出被测物的厚度H。H =八电容式传感器在薄板测厚111的应用:在金属板材轧制的过程中，成品的厚度是最重要的物理指标之一。本项H所 要要达到

6、的H标:带材厚度为200um、500 u m,不确定度为5%;带材厚度为500 u m2 m m,不确定度为3%0运算型电容传感器原理：完整的运算型电容传感器是由运算放大器与电容传 感器组成，设输入的方波为Vi,放大器输出为Vo,电容传感器采用是圆形电极 的平行板电容，在理想情况下，贝IJ: V0= -（CM/E %$）h （1）圆括号内的 结果为常数，即运算型屯容传感器的灵每攵度，输出与平行板电容的间距h成正比 关系。通过测量电压幅值可以得到两极板间的距值，实现间距的测量。电容传感器是由圆柱形测量头（作为电容的一极）与被测板（作为另一极）组 成的。若把它看成平行板电容器，则电容器两极板之间的

7、电力线明显地要产生边 缘效应。要使屯容C与间距h之间的关系按照无穷大平行板屯容器來处理，传感 器结构上需要采取较为特殊的设计。即在测量头外而加一测头保护层，保护屏蔽 层与测量头Z间是电绝缘的。保护层厚度r应该较厚，一般为测量头半径的四分 Z到五分Z。传感器采用4Crl3制作，绝缘层为聚四氟乙烯，保护层接电源 的利于克服测量头与周围导体寄生电容的影响和外来信号的干扰，与传感器连接 的电缆采用低噪声同轴屏蔽电缆。由于连接测量头的电缆，屏蔽层与测量头Z间 形成的电容很大，将把待测的电容全部覆盖，无法将有用信号提取出来。若电容 传感器的电容很小，又是高阻抗元件。所以影响测量头屏蔽和传输电缆电容的问 题

8、将是电容传感器的技术关键，应对传感器采取屏蔽，故在测量线路前置，采取 驱动电缆技术。虚拟仪器技术是当今计算机辅助测控领域一项重要的技术。虚拟仪器是在 pc机上利用专用软件包实现的一种智能仪器。与传统的智能仪器相比，虚拟仪器 在灵活性、功能丄、重构性和编程过程中难易度上更具优点。虚拟仪器通常由接 口电路硬件、软件包和虚仪器而板组成。其中硬件实现了与PC机的接口，可以 完成数模转换、模数转换、数字量的输出以及计数、定时等操作功能。软件包包 括完成仪器的功能和驱动设备的底层程序。虚面板是指在计算机屏幕上绘出的仪 器而板，它可用鼠标、键盘或触摸方式操作。使用“程序生成器”软件包，无需另 外安装运行的环

9、境，便可以独立地执行用户的程序，因此，在生产一线深受欢迎。 在监视器上把开关、按钮、数码管或示波器显示画面都做成了单个实物图形，省 去了采用实物键、灯所需要的连线，可以用鼠标在计算机屏幕丄任意的调节实物 图形的位置，而且在Windows NT平台上可任意调整背景和文字，最终可以得到虚 拟而板。塑料薄膜厚度测控仪的虚拟而板采用了 LabVIEW & 5,分3个模块设计 而板:设定模块,可以用键盘和鼠标任意标定或修改H期、操作班次、时间、厚 度值和灵敏度等参数。显示模块,除了用2个示波器分别显示2个传感器测出 的厚度值之外，还对以用2个“棒条图”实时滚动显示8h中全部测量结果的偏差 值，为操作人员

10、分析加工过程。而板还提供指示灯和报警，以及对操作工的操作提 示。操作界面设置有12个按键，可用鼠标直接进行操作。所以虚拟仪器面板是 一个非常友好的人机对话界而，传统的仪器很难达到这一水平。虚拟仪器采用了图形化“G”语言编程。各个子程序(sub-VT)生成简洁的图 标可被随意调用，代表不同数据类型的各种直线和箭头可以把各种子程序、控件 和功能模板连接起來。由于采用图形化的编程技术，编制一套用户程序就会像绘 制一个软件流程图一样的简单，除了在指定位置上置入测控常数外，几乎可以不 用专门指令编写程序，软件编程的工作量可以减少80%以上。虚拟仪器的应用对机械类参量测控的技术提供了一个良好的设计途径。这

11、一 技术在工厂小具有广阔的应用前景。简单的编程环境可以支持各种测控系统，实 现众多仪器的功能。3总结部分(将全文主题进行扼要总结，提出自己的见解并对进一步的发展方 向做出预测)参考了十多篇文献我了解了关于LabVIEW的发展历史和测厚仪的技术。测厚 系统具有测量准确、性能稳定、效率高等优点，利用LabVIEW语言可以方便地 解决信号采集与处理领域的相关问题。LabVIEW己经广泛应用于仿真、仪器制造、 数据采集、测量分析和数据显示等嵌入式系统的开发。它在工业测量和控制领域 上掀起了一场变革，彻底改变了可扩展性测量、测试和控制应用程序的开发过程 中，使科学家和工程师能够迅速血经济地连接测量与控制

12、硬件、分析数据、共亨 结果并发布系统。4.参考文献1 冯晓婷，李杏华，樊玉铭基于LabVIEW及NIDAQmx的压延机在线测厚系统J 机床与液压,2010, 38(15):73-76.2 郭丽峰，樊玉铭，张嘉亮等基于虚拟仪器的压延机在线测厚系统J.天津大 学学报,2007, 40(10): 1256-1259.3 杨敏，李期坯.接触式测厚仪在冷轧带钢轧机的应用J.江西冶金， 2010, 30 (4) : 34-36.4 程明山测厚仪在铜板带轧制I的应用分析J有色金属加工,2009, 38 (4):16-17.5 孙鹏.基LabVIEW语言的信号采集与处理J技术交流,2010, 8.6 杨乐平，

13、李海涛，杨磊.LabVTEW程序设计与应用M,北京：电子工业出版社.2005.7 戴鹏飞，王胜开,王格芳等编著D测试工程与LabVIEW应用.北京：电子工业 出版社,2006. 05.8 钱苏翔，曹坚，顾小军,周振锋基于LabVIEW的复合板厚度在线监测系统J.机械制造,2005,43(496).9 程松波，郭顺生，李嘉宁.电涡流式钢板在线测厚系统设计J.机械研究与应 用，2005, 18(3).10 孙鹏.基于LabVIEW语言的信号采集与处理J国家广播电影电视总局节 目传输中心,2010, 8.11 李凶山林凌编著.LabVIEW易学易用的计算机图形化编程语言M.北京:北京 航空航天大学出社,2001, 186-190.12 吴苗,许江宁，缪绣华,纪兵.基于LabView的设备驱动程序开发技术研究J 微计算机信息,2006, 02-1:15-33.13 王林，崔广军等国内压延机的发展趋势J 广东塑料,2001(1):25-28.14 P. Ponce-Cruz, F. D. RamirezFigueroa, Intelligent Control Systems with Lab VIEW. 2010.15 J Clin Monk,. Knowing Your Monitoring Equipment. 1995,11:5158.