塑料薄膜厚度在线测量系统的设计.pdf

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1、2011正仪表技术与传感器2011第2期InstrumentTechniqueandSensorNo．2塑料薄膜厚度在线测量系统的设计闫坤(辽宁机电职业技术学院，辽宁丹东118009)摘要：文中提出了一种基于虚拟仪器的塑料薄膜厚度在线测量系统，主要介绍了测量系统的组成结构，基于电容传感器的塑料薄膜厚度测量系统的在线测量原理以及以数据采集卡PCI—M6220作为执行机构的运动控制系统的实现方案，并设计了接口板控制电路和虚拟仪器程序对系统的控制过程，并对系统准确性、传输误差和线性校正做了实验，实验证明该设计提高了原有系统的稳定性、可靠性和运行速度。关键词：在线测量；虚拟仪器；电容传感器

2、；薄膜厚度中图分类号：TQ320文献标识码：A文章编号：1002—1841(2011)02—0091—04DesignofOn—lineMeasurementSystemofPlasticFilmThicknessYANKun(LiaoningJiDianPolytechnic，Dandong118009，China)Abstract：Thispaperproposedanon—linemeasurementsystemofplasticfilmthicknessonvirtualinstrument，itmainlyintro—dueedcompositionstructure，

3、measurementprincipleofplasticfilmthicknessmeasurementsystemoncapacitancesensorandimple—mentationsofmovementcontrolsystemonPCI—M6220asexecutivemechanism．Itdesignedtheinterfaceboardcontrolcircuitandcontrolmethodofvirtualinstrumentcontrolsystem．Theexperimentwasdoneaboutsystemaccurateness，transmis

4、sionerrorandlin—earcorrection，theexperimentresultsshowthatthedesignimprovesthestability，reliabilityandoperatingspeedofthesyetem．Keywords：on-linemeasurement；virtualinstrument；capacitancesensor；filmthicknes0引言的“大脑”。目前市场上对塑料薄膜的需求量持续上涨，市场前景十分数据采集卡：根据上位机的命令实时向驱动器发送运动信广阔。而塑料薄膜加工中的厚度是一个非常重要的参数，它直号，同时

5、在线采集各种测量数据，是系统的“中枢神经”。接关系到塑料薄膜能否正常工作，同时关系到企业的成本以及驱动器：将数据采集卡的信号经过PID换算后传给电机，企业的竞争力。因此，研究塑料薄膜厚度在线测量具有重要的同时将电机编码器反馈传给数据采集卡，是系统的“末梢神理论意义和实际价值。该系统改进了原测量系统的不足，达到经”。了控制更及时，运动更稳定，测量更准确的目的。电机：运动执行机梅，将电能转化为机械能，并产生移动到1在线测量系统实现方案期望位置所需的转矩，是系统的“四肢”。在线检测系统主要有2个功能：控制测量头的往复直线运机械机构：电机被设计为某些机械结构提供转矩，如线性动、采集和处理测

6、量数据。系统采用PCI—M6220数据采集卡，滑杆、机械臂或特殊执行器等，是系统的目标。该系统中，最终它与上位Pc机一起工作，实现了运动控制与数据采集的双重目标是实现对测量头直线往复运动的控制。功能。1．2电容传感器厚度测量原理1．1测量系统的组成系统采用电容测微仪，其核心是一变极距式的电容传感系统由以下5部分组成：PC机、数据采集卡、伺服驱动器、器，基于极板间介质变化与电容值变化的具体函数关系，通过伺服电机和执行机构。测量系统流程如图1所示。测量极板电压反映极板问塑料薄膜厚度的变化。其原理和结脉冲构如图2所示。图1测量系统流程图各部分功能如下：Pc机：建立运动轨迹，在线控制整个系

7、统运动状态，同时提供虚拟仪器界面对系统进行实时操作，是整个运动控制系统收稿日期：2010—11—2O收修改稿日期：2010—12—01图2电容测微原理图92InstrumentTechniqueandSensorFeb．2011由图2可知，H表示电容测量头与下极板表面之间的距离，表示电容测量头与待测塑料薄膜之间的距离，表示待测薄膜与下极板表面的距离，h表示待测塑料薄膜的厚度，由于塑料薄膜与空气的介电常数不同，设塑料薄膜的相对介电常数为，而真空介电常数为(so=8．85