基于激光传感器的在线式高精度钢板测厚仪的设计

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1、硕士学位论文基于激光传感器的在线式高精度钢板测厚仪的设计DESIGNOFONLINEANDHIGHPRECISIONSTEELTHICKNESSGAUGEBYLASERSENSOR王猛哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP216.1学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于激光传感器的在线式高精度钢板测厚仪的设计硕士研究生：：王猛导师：：何平教授申请学位：：工程硕士学科：：控制工程所在单位：：航天学院答辩日期：：2015年6月授予学位单位：：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP2

2、16.1U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFONLINEANDHIGHPRECISIONSTEELTHICKNESSGAUGEBYLASERSENSORCandidate：WangMengSupervisor：Prof.HePingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronaut

3、icsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着高新技术产业的发展，生产行业对于采用钢板的厚度精度要求也越来越高，对于生产安全性也越来越重视。为了解决此问题，高精度激光测厚仪应运而生，用于替代老旧的，精度低、安全系数低的射线测厚仪，超声测厚仪等。由于激光技术在国内的限制，激光测厚仪国内发展比较晚。针对以上问题，本课题首次设计了基于激光传感器为测量元件，气缸作为运动载体的激光测厚系统，

4、实现对于钢板厚度的高精度测量。由于气缸的引入，降低生产成本，减少电能的利用，降低能源损耗。在本文中，首先介绍了测厚系统的发展史，当前激光测厚仪在国内外的发展现状及以后的发展空间。根据本文设计的基于激光传感器的高精度钢板测厚系统的设计原理，检测方法，以及其所要达到的功能和设计要求，设计了总体方案。主要包括以下几个部分：下位机硬件电路部分，数据采集和扫描控制方式，厚度数据显示和存储。其次，主要讲述了硬件电路的搭建，设计了以TMS320F2812为主控芯片的硬件电路，搭建了主控芯片的外围电路，同时设计了数模转换模块，串口通信模块，限位开关控制

5、模块，电磁阀驱动模块。并介绍了每一部分设计的原理和需要实现的功能。再次，利用DSP软件开发平台CCS3.3，设计并搭建了下位机软件系统包括数据采集和扫描方式选择。在数据采集的设计中，采用了多种滤波方法：中值滤波法，限幅滤波法，去极值平均滤波法，复合滤波法。对每一种滤波方法的优缺点做了比较，同时设计了每一种滤波算法的程序流程。针对于用户的生产需要，介绍了三种扫描方式供用户选择：往复扫描，间隔扫描，定点扫描。详细介绍了每一种扫描方式的使用环境。设计了每一种扫描方式的程序流程。文章最后介绍了如何在MicrosoftVisualStudio20

6、10平台搭建人机交互系统，实现厚度曲线的显示功能，同时提供给用户可选参数设置。然后将不同算法所产生的厚度数据进行比对和分析，得出最有效的数据滤波方法。同时对于测量产生的误差来源进行了细致分析。该测厚系统达到了设计要求，降低了生产成本，提高安全生产系数。关键词：激光位移传感器；在线式；差动式测量；气缸运动控制；数据处理I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofhigh-techindustries,theproductionofthesteelplatethicknessaccuracyreq

7、uirementsisalsohigher,andmoreandmoreattentionsarepayedtotheproductionsecurity.Inordertosolvethisproblem,thehighprecisionlaserthicknessgaugewasgenerated,usedinthereplacementoftheold,thelowaccuracyandsafetyfactoroftheraythicknessgauge,ultrasonicthicknessgauge,etc..Duetothe

8、limitationoflasertechnology,thedevelopmentoflaserthicknessgaugeisrelativelylate.Tosolvetheseproblems,th