系統(tǒng)集 成，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)集成能夠?qū)⒏咚贁?shù)據(jù)采集卡采集的峰值混疊、背景噪聲復(fù)雜的雙極性信 號(hào)轉(zhuǎn)換成峰值清晰、背景噪聲小的單極性信號(hào)，從而準(zhǔn)確提取縱波、橫波前兩次到達(dá)板材上 表面O點(diǎn)處的峰值時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)板材厚度的精確計(jì)算，板材的厚度誤差在2%以內(nèi)；(4) 由于采用激光超聲原理測(cè)量板材厚度，對(duì)板材表面光潔度、平整度沒(méi)有要求，反而板材表面 越粗糙，本系統(tǒng)輸出的單極性信號(hào)的圖形越清晰，測(cè)量的板材的厚度值準(zhǔn)確度越高，因此該 激光超聲測(cè)厚方法很適合表面粗糙不平的板材的測(cè)厚；(5)激光發(fā)射器、光路調(diào)節(jié)系統(tǒng)、掃 描振鏡一起集成在控制柜內(nèi)，控制柜設(shè)置在豎向移動(dòng)臺(tái)上，豎向移動(dòng)臺(tái)固定在U型接地架 上，U型接地架平放在地面或其他支撐物上，因此控制柜內(nèi)的光路固定穩(wěn)固，因此能有效避 免振動(dòng)對(duì)光路產(chǎn)生的影響；(6)將測(cè)得的板材厚度值與PLC控制系統(tǒng)內(nèi)的板材預(yù)設(shè)厚度值 進(jìn)行比較，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)對(duì)上下輥輪間距調(diào)整機(jī)構(gòu)的伺服電機(jī)發(fā)送正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)指 令，通過(guò)第一絲桿和第一螺紋孔的嚙合實(shí)現(xiàn)第一移動(dòng)平臺(tái)的豎向上下移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)上輥 輪相對(duì)下輥輪的間距以使板材厚度值與板材預(yù)設(shè)厚度值一致，這樣能保證板材生產(chǎn)的厚度 均勻性，整體設(shè)備數(shù)字化、自動(dòng)化、精度高、操作簡(jiǎn)單；（7)本系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N材料的板材厚 度作出測(cè)量，如鐵、鋼、鋁等金屬類板材以及橡膠、木炭等非金屬板材，只要板材不是透明材 質(zhì)，能夠吸收激光即可，因此本系統(tǒng)的應(yīng)用范圍廣。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的板材厚度在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)原理圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明一種基于激光超聲的板材厚度在線檢測(cè)及調(diào)整系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)示 意圖之一；
[0025] 圖3為本發(fā)明一種基于激光超聲的板材厚度在線檢測(cè)及調(diào)整系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)示 意圖之二（未示出右支架）；
[0026] 圖4為本發(fā)明的板材厚度在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光路結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖5為本發(fā)明的豎向移動(dòng)臺(tái)的第二移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖6為本發(fā)明通過(guò)方法一計(jì)算板材厚度的幾何原理圖；
[0029] 圖7為本發(fā)明的板材輥壓機(jī)構(gòu)的控制原理圖；
[0030] 圖8為本發(fā)明的高速數(shù)據(jù)采集卡所采集的電壓信號(hào)圖；
[0031] 圖9為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的實(shí)際信號(hào)處理過(guò)程圖；
[0032] 附圖標(biāo)號(hào)：1_左支架、2-第一移動(dòng)平臺(tái)、3-第一導(dǎo)向桿、4-第一絲桿、5-第一電 機(jī)安裝室、6-第一手動(dòng)旋鈕、7-下輥輪、8-上輥輪、9-板材、10-高溫檢測(cè)計(jì)、11-豎向移動(dòng) 臺(tái)、111-第二絲桿、112-第二電機(jī)安裝室、113-第二手動(dòng)旋鈕、114-第二移動(dòng)平臺(tái)、115-第 二螺紋孔、12-數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、13-控制柜、14-前置放大器、15-PLC控制系統(tǒng)、16-顯示屏、 17-U型接地架、18-第三絲桿、19-電容式位移傳感器、20-掃描振鏡、21-分光鏡、22-凸透 鏡、23-反射鏡、25-右支架。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0034] 參照?qǐng)D1-9 :一種基于激光超聲的板材厚度在線檢測(cè)及調(diào)整系統(tǒng)，包括板材輥壓 機(jī)構(gòu)與板材厚度在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述板材輥壓機(jī)構(gòu)包括上輥輪8、下輥輪7、上下輥輪間距 調(diào)整機(jī)構(gòu)、以及PLC控制系統(tǒng)15,所述板材厚度在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括光路系統(tǒng)集成、高溫檢測(cè) 計(jì)10、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成、以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)集成；
[0035] 所述上下輥輪間距調(diào)整機(jī)構(gòu)包括左支架1、右支架25,左支架1和右支架25上分 別豎向設(shè)置有第一絲桿4,左側(cè)的第一絲桿4通過(guò)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在左支架1上，右側(cè)的 第一絲桿4通過(guò)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在右支架25上，左側(cè)的第一絲桿4的兩側(cè)分別設(shè)置有豎 向布置的第一導(dǎo)向桿3,右側(cè)的第一絲桿4的兩側(cè)也分別設(shè)置有豎向布置的第一導(dǎo)向桿3， 所述左支架1和右支架25上分別設(shè)置有第一電機(jī)安裝室5,第一電機(jī)安裝室5內(nèi)設(shè)置有可 驅(qū)動(dòng)第一絲桿4正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出端連接減速器，減速器的輸出端 連接所述第一絲桿4,左邊的第一絲桿4螺紋連接有可豎向移動(dòng)的第一移動(dòng)平臺(tái)2,右側(cè)的 第一絲桿4也螺紋連接有可豎向移動(dòng)的第一移動(dòng)平臺(tái)2,第一移動(dòng)平臺(tái)2的中部設(shè)置有與 第一絲桿4嚙合的第一螺紋孔，左側(cè)的第一移動(dòng)平臺(tái)2套在左側(cè)的第一導(dǎo)向桿3上以平穩(wěn) 地上下移動(dòng)，右側(cè)的第一移動(dòng)平臺(tái)2套在右側(cè)的第一導(dǎo)向桿3上以平穩(wěn)地上下移動(dòng)，第一電 機(jī)安裝室5的外部還設(shè)置有可粗調(diào)第一移動(dòng)平臺(tái)2豎向位置的第一手動(dòng)旋鈕6 ;左側(cè)的第 一移動(dòng)平臺(tái)2和右側(cè)的第一移動(dòng)平臺(tái)2之間連接有水平布置的上輥輪8,上輥輪8的兩端 通過(guò)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在左側(cè)和右側(cè)的第一移動(dòng)平臺(tái)2內(nèi)，所述下輥輪7的兩端通過(guò)軸承 可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在左支架1和右支架25內(nèi)，板材9在上輥輪8和下輥輪7之間的間距內(nèi)輥壓 穿過(guò)，板材9的厚度與上輥輪8和下輥輪7之間的間距配合，板材9在上輥輪8和下輥輪7 的同步轉(zhuǎn)動(dòng)作用下水平地移動(dòng)；非工作狀態(tài)下，通過(guò)第一手動(dòng)旋鈕6的轉(zhuǎn)動(dòng)使第一絲桿4正 轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，第一移動(dòng)平臺(tái)2由于第一螺紋孔與第一絲桿4的嚙合實(shí)現(xiàn)豎直方向的運(yùn)動(dòng)，以初 步調(diào)節(jié)上輥輪8和下輥輪7之間的間距，工作狀態(tài)下，所述伺服電機(jī)接受由PLC控制系統(tǒng)15 發(fā)出的指令，通過(guò)減速器帶動(dòng)第一絲杠4正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，第一移動(dòng)平臺(tái)2由于第一螺紋孔與第 一絲桿4的嚙合實(shí)現(xiàn)豎直方向的運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)第一移動(dòng)平臺(tái)2的豎向位置，也即調(diào)整上輥 輪8的豎向位置，從而改變上輥輪8和下輥輪7之間的間距進(jìn)而調(diào)節(jié)板材厚度值；
[0036] 所述光路系統(tǒng)集成包括U型接地架17、豎向移動(dòng)臺(tái)11、以及集成有激光發(fā)射器、光 路調(diào)節(jié)系統(tǒng)和掃描振鏡20的控制柜13,所述控制柜13通過(guò)螺栓固接在豎向移動(dòng)臺(tái)11的第 二移動(dòng)平臺(tái)114上以實(shí)現(xiàn)控制柜13沿豎向的移動(dòng)，所述豎向移動(dòng)臺(tái)11通過(guò)螺栓固接在U型 接地架17上方，U型接地架17的開(kāi)口水平布置，板材9由輸送機(jī)構(gòu)輸送水平地通過(guò)U型接地 架17的開(kāi)口；所述光路調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括分光鏡21、凸透鏡22、反射鏡23,所述激光發(fā)射器發(fā) 射出的激光經(jīng)過(guò)分光鏡21分成第一激光束和第二激光束，第一激光束自分光鏡21豎直向 下射出并通過(guò)觸發(fā)電路形成觸發(fā)信號(hào)作用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成的高速數(shù)據(jù)采集卡的使能 口，第二激光束自分光鏡21水平射出并射入凸透鏡22的中心以縮小第二激光束的激光光 斑面積從而使得激發(fā)出的激光超聲波頻率滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成的電容式位移傳感器19 對(duì)應(yīng)的位移采集精度，經(jīng)過(guò)凸透鏡22聚焦后的第二激光束射向反射鏡23,反射鏡23將第 二激光束運(yùn)動(dòng)方向自水平改為豎直向下，使得第二激光束直接入射到掃描振鏡20的中心 位置，掃描振鏡控制第二激光束以一定速度在板材上表面一定范圍內(nèi)進(jìn)行掃描入射，掃描 入射的第二激光束射在板材9的位于上輥輪8和下輥輪7的輸出側(cè)，掃描入射的第二激光 束在板材9上表面激發(fā)激光超聲波，該激光超聲波包括只能在板材9上表面?zhèn)鞑サ谋砻娌ā?以及可以透射入板材9內(nèi)以球面波形式傳播的縱波和橫波，與掃描振鏡20中心的水平距離 為L(zhǎng)處的電容式位移傳感器19的正下方對(duì)應(yīng)板材9上表面的O點(diǎn)，因?yàn)榭v波速度大于表面 波速度，表面波速度大于橫波速度，因此首先會(huì)因?yàn)閺陌宀纳媳砻嬷苯觽鞑サ絆點(diǎn)的縱波、 表面波、橫波的依次作用而使得O點(diǎn)產(chǎn)生三次上下位移變化，其次，以球面波形式在板材內(nèi) 部傳播的縱波、橫波會(huì)首先以一定角度入射到板材下表面，之后從板材下表面反射回板材 上表面，其中，一定入射角度的縱波和橫波會(huì)經(jīng)下表面一次反射再次傳播到板材上表面的O 點(diǎn)，而引起O點(diǎn)位移上下變化，因?yàn)榘宀膬?nèi)部的縱波和橫波是以球面形式傳播，所以不僅有 上述經(jīng)過(guò)下表面一次反射到達(dá)O點(diǎn)的縱波和橫波，還有經(jīng)過(guò)下表面和上表面之間的多次反 射也即經(jīng)過(guò)下表面兩次、三次等多次反射才到達(dá)O點(diǎn)的縱波和橫波，這些到達(dá)O點(diǎn)的縱波和 橫波使得O點(diǎn)位移發(fā)生上下變化；當(dāng)作用的激光超聲波離開(kāi)O點(diǎn)時(shí)，板材上表面O點(diǎn)恢復(fù)初 始狀態(tài)，在激光超聲波傳播過(guò)程中，板材9的厚度不發(fā)生變化；由于激光超聲波在板材9內(nèi) 傳播會(huì)有能量衰減，因此縱波和橫波前兩次到達(dá)板材上表面O點(diǎn)時(shí)所攜帶的能量最大，可 激發(fā)O點(diǎn)的位移最大，因此利用縱波和橫波前兩次到達(dá)板材上表面O點(diǎn)的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理后所獲得信號(hào)的峰值越清晰，所以取縱波和橫波前兩次到達(dá)板材上表面O點(diǎn)的時(shí)間計(jì)算 板材的厚度值，這樣可以提高板材厚度的計(jì)算準(zhǔn)確度；
[0037] 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成包括電容式位移傳感器19、前置放大器14、高速數(shù)據(jù)采集 卡，電容式位移傳感器19設(shè)置在板材上表面上方第一距離處與板材9為非接觸式測(cè)量關(guān) 系，如前所述，電容式位移傳感器19的中心點(diǎn)距離所述掃描振鏡20的水平距離為L(zhǎng)，該L 是已知量，可以在掃描振鏡20及電容式位移傳感器19放置好后直接測(cè)量得到，板材9水平 地在電容式位移傳感器19下方經(jīng)過(guò)，因此可實(shí)時(shí)測(cè)量板材9與電容式位移傳感器19對(duì)應(yīng) 的各處厚度值以衡量板材9的厚度均勻性；板材9構(gòu)成電容式位移傳感器19的第一極板， 電容式位移傳感器19的第二極板由振動(dòng)膜構(gòu)成，振動(dòng)膜由高彈、耐高溫、抗輻射材料制成 因此可在高溫、強(qiáng)腐蝕、高輻射等極端環(huán)境下正常工作，當(dāng)激光超聲波到達(dá)板材上表面0點(diǎn) 時(shí)，〇點(diǎn)因?yàn)椴ǖ淖饔卯a(chǎn)生上下位移變化，電容式位移傳感器19的第一極板和第二極板在 對(duì)應(yīng)0點(diǎn)處的距離發(fā)生變化，因此電容式位移傳感器19在對(duì)應(yīng)0點(diǎn)處的電容發(fā)生變化并使 得電容式位移傳感器19在對(duì)應(yīng)0點(diǎn)處的輸出電壓發(fā)生變化；電容式位移傳感器19的電壓 輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線連接前置放大器14,前置放大器14的輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線連接高速數(shù)據(jù) 采集卡，電容式位移傳感器19的輸出電壓信號(hào)通過(guò)前置放大器14進(jìn)行信號(hào)放大后輸入高 速數(shù)據(jù)采集卡中，被第一激光束觸發(fā)而開(kāi)始工作的高速數(shù)據(jù)采集卡用于采集前置放大器14 的輸出電壓信號(hào)，高速數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率為100MHZ ;采用激光發(fā)射的光路系統(tǒng)集成以 及作為非接觸式測(cè)量元件的電容式位移傳感器19的搭配使用實(shí)現(xiàn)了板材厚度的非接觸式 測(cè)量；
[0038] 所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)集成包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12和顯示屏16,由于高速數(shù)據(jù)采集卡 采集的數(shù)據(jù)為峰值混疊、背景噪聲復(fù)雜的雙極性信號(hào)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12用于對(duì)高速數(shù)據(jù)采 集卡采集的雙極性信號(hào)依