漆包線漆層厚度動態監控儀的製作方法

2023-12-04 08:32:46 1

專利名稱：漆包線漆層厚度動態監控儀的製作方法
技術領域：
本實用新型漆包線漆層厚度動態監控儀，主要適用於漆包線生產過程中漆層厚度及細徑線材生產線中對線材直徑長時間連續、高精度、動態監控檢測。
目前高精度測量線材直徑，特別是1mm以下細線的方法有以下幾種1、利用千分卡尺，2、利用工具顯微鏡等大型儀器，3、利用雷射衍射原理，4、利用線陣電荷耦合光敏器件(CCD)，5、利用線材遮光法測量線徑的利用千分卡尺和利用工具顯微鏡等大型儀器測量線材直徑，只能實現靜態測量。利用雷射衍射原理測量線材直徑；由於使雷射器長期穩定工作的技術較為複雜，雷射器長期穩定工作的技術較為複雜，雷射器本身價格較高，所以整臺測量設備價格難於降下來，在現代化的漆包線生產廠中有多達幾百條線同時上漆，並需要對每條線連續監控，所以如果單臺儀器價格過高，使用廠家可能無能力接受。另外雷射器連續工作壽命不高，雷射衍射法對於線材抖動引起的測量誤差難於補償，因此該方法未能得到廣泛應用。利用線陣電荷耦合光敏器件(CCD)測量，由於CCD器件價格較高，CCD器件的驅動電路和輸出信號處理技術較為複雜，所以單臺儀器價格過高。這種方法基本上沒有在漆包線漆層厚度測量方面得到應用。利用線材遮光法測量線徑的方法雖然成本低、結構簡單，但是當前國內外由於沒有解決光源長期穩定工作問題和由於光線邊緣衍射引起的非線性問題，所以精度較低，一般最好精度為±10μM。
本發明的目的是提供一種新穎的漆包線漆層厚度動態監控儀及其監控方法，解決漆包線漆層厚度、細徑線材生產線中對線材直徑長時間連續、高精度、動態監控，能滿足多測點集中監控的要求。
本發明利用線材遮光法測量線徑，即改變光通量的方法進行高精度細線直徑的檢測，在漆包線漆層厚度與細線直徑測量中，由於直徑的變化引起遮光能力的變化，通過一探測器檢測出直徑變化信息，通過另一探測器檢測出光源變化，兩信號相除消除光源不穩定影響，最後通過查表法或經推導公式進行非線性校正。
漆包線漆層厚度動態監控儀主要由監控儀機箱、傳感器探頭部分、信號處理部分、顯示部分、控制部分、遠傳接口、電源供給部分組成。傳感器探頭部分包括傳感器殼體、傳感器殼體一端開有信號線引出孔，靠在信號線引出孔一端裝有光源絕緣板，絕緣板上裝有光源、在傳感器殼體另一端裝有光電探測器(2)和光電探測器(3)、光電探測器一面固定在絕緣板上，另一面(面向光源)裝有玻璃板，作用是透光、擋灰塵，在光源與光電探測器之間開有被測漆包線或細直徑線材導引槽。信號處理部分由信號放大器(5)、信號放大器(6)、信號轉換器、非線性校正器組成，信號放大器(5)、(6)分別接有負反饋電阻R1與R2。顯示部分主要由數字顯示器組成。控制部分由撥盤(10－1)、(10－2)，數字比較器(11－1)、(11－2)，邏輯門(12－1)、(12－2)、(12－3)，驅動器、繼電器(14)(15)構成，其中邏輯門(12－1)、(12－2)為與門，(1－2)為反相器，繼電器具有常閉觸點J1，常開觸點J2。遠傳接口主要由線驅動器組成。電源供給部分由電源變壓器、整流器、濾波電容、正電源穩壓器、負電源穩壓器組成。
當被測線材經過導輪置於光源和光電探測器(2)之間，被測線材遮擋了光源，發出到光電探測器(2)的部分光，線徑越粗、被遮擋的光就越多，而光電探測器輸出的信號電流就越小，反之線徑越細，被遮擋的光就越少，到達光電探測器的光就越多，光電探測器(2)的輸出信號就越大。光電探測器(2)的輸出信號電流與照射其上的光通量成正比，與被測線材直徑有某一函數關係。這一函數是單值的。
在漆包線生產過程中，裸銅線是通過金鋼石模具拉制出來的，模具的磨損速度很慢，因此在同一批線中，裸銅線外直徑變化量遠小於漆包線漆層厚度的允許變化量，漆包線直徑與裸銅線直徑差的一半即為漆包線漆層厚度，所以只需通過對漆包線外徑進行監控，即可達到對漆層厚度進行監控的目的。
光源發出的光還有一部分直接照在光電探測器(3)上，光電探測器(3)的輸出信號電流與光源的發光強度成正比，與被測線材無關，由於溫度的變化，供電電流或電壓的波動，時間老化和灰塵汙染都會引起光源實際發光能力的變化，光電探測器(3)的作用就是監視光源實際發光能力的變化，通過以後的信號處理可消除這種變化對測量精度的影響。
光電探測器(2)和(3)發出的兩路信號，分別經放大器(5)和(6)後送給信號轉換器。信號放大器(5)和(6)是電流一電壓變換電路，即把光電探測器(2)和(3)的模擬量光電流信號轉換成模擬量電壓信號，R1和R2分別為信號放大器(5)和(6)的負反饋電阻。
放大器(5)的輸出信號反映了線徑的變化，接信號轉換器模擬信號輸入端Vi，放大器(6)的輸出信號反映了光源發光能力的變化，接A／D信號轉換器的參考電壓端Vref。信號轉換器的輸出信號(數字量信號)正比於Vi／Vref，通過這一除法運算，變換器的輸出信號只是線徑的函數，與光源的發光強度無關。D0～D7是A／D信號轉換器數位訊號輸出端，接非線性校正器選址輸入端A0～A7，調節電位器W可改變A／D信號轉換器參考電壓的大小，從而調整儀器量程，R3和R4為調節範圍限制電阻。
由於光的衍射效應，光電探測器(2)的輸出信號與被測線材直徑成非線性關係。信號轉換器的輸出信號也就與被測線材直徑成非線性關係，這種非線性函數關係被用表格形式固化在非線性校正器中，非線性校正器是只讀存貯器(ROM)，A0～A7是選址線，D0′～D7′是輸出線，非線性校正工作即是一查表工作。查表後得到的BCD碼數位訊號並行送給數字顯示器，遠傳驅動器和控制部分。D7′是符號位，遠傳驅動器只允許信號從A0′～A7′到B0～B7單向傳輸。
控制部分的核心是數字電壓比較器(11－1)和(11－2)，撥盤(10－1)和(10－2)是允許偏差設置部分，人們可根據工藝要求設定偏差，電壓比較器(11－1)和(11－2)將其和實際值進行比較，超差後給出控制信號。本儀器在正常條件下；線徑偏差為零時顯示零。實際上儀器顯示的是漆層厚度，當漆層厚度偏差為零時，顯示為零，出現負偏差時D7′為高電平(邏輯「1」)。出現正偏差時D7′為低電平(邏輯「0」)。本儀器控制按上下允許偏差相等的要求進行設計，因此只有一組偏差設定與比較機構，然後利用邏輯門(12－1)、(12－2)和(12－3)根據比較器的輸出與符號位D7′的各種組合，判斷出無偏差，上超差或下超差三種情況。
本電路中數字電壓比較器(11－1)與(11－2)串聯構成7比特(兩位BCD)碼比較器。當撥盤(10－1)和(10－2)設定的信號小於實際漆層偏差信號(由D0′～D6′給出，D7′給出偏差符號，正偏差D7′為邏輯電平「0」，負偏差D7′為邏輯電平「1」)數字電壓比較器有一邏輯電平「1」送給與門(12－1)和(12－2)反之數字比較器送出邏輯電平「0」。(12－3)是反相器。當數字比較器輸出「1」符號位D7′輸出「1」時與門(12－1)有一輸出「1」通過(13)繼電器14吸合，常開接點J1閉合。當數字比較器輸出「1」，符號位D7′輸出「0」(對應於正超差)通過反相器(12－3)，與門12－2兩輸入均為「1」，與門(12－2)有一輸出「1」，通過驅動器(13)使繼電器(15)吸合。常開接點J2閉合，當比較器輸出為「0」，與門(12－1)、(12－2)只能輸出「0」繼電器都不動作。
數據可通過遠傳接口送給主控制計算機，從而實現綜合控制；也可送給列印控制器，把各點數據定時列印出來或進行超差隨機列印。
電源部分為常規穩壓源，本儀器電路對電源穩壓精度要求不高，為了獲得±5V輸出可以採用其它結構形式。
漆包線漆層厚度動態監控儀及監控方法有如下優點1、解決了漆包線漆層厚度，細徑線材生產線中對漆層厚度線材直徑、長時間連續、高精度、動態監控問題。
2、該儀器在功能上滿足多測點集中監控的要求，即提供遠傳信號。
3、本發明儀器採用遮光方法，即改變光通量的方法進行高精度漆包線漆層細線直徑的檢測方法對線徑的分辨能力是1um，儀器綜合精度為±2um。
4、由於採用漆包線漆層厚度動態監控儀解決了漆包線在生產過程中漆層厚度不均勻問題，從而有助於漆包線生產中質量控制。據了解，我國漆包線生產由於漆層厚度不均勻引起的經濟損失每年有上千萬元人民幣，而且由於產品質量在線檢測問題未解決，而嚴重影響出口創匯。如果採用本發明儀器及測試方法就能解決此問題。
5、本發明儀器結構簡單、電路抗幹擾能力強，探頭及儀器電器部分成本較低，而長期工作穩定性好(已經做了長期運行試驗)。
以下將結合附圖對本發明作進一步說明。


圖1是本發明電路系統原理圖。
圖2是傳感器探頭結構示意圖。
圖中1、光源，2、3，光電探測器，4、傳感器殼體，5、6，信號放大器，7、信號轉換器，8、非線性校正器，9、數字顯示器，10、撥盤，11－1、11－2，數字比較器，12－1、12－2與門，12－3、反相器，13、驅動器，14、15，繼電器，16、線驅動器，17、電源變壓器，18、整流器，19－1、19－2、19－3、19－4，濾波電容，20、正電源穩壓器，21、負電源穩壓器，22、玻璃板，23、光源絕緣板，24、導引槽。R1、R2信號放大器負反饋電阻，R3、R4調節範圍限制電阻，W、調節電位器，J1、繼電器常閉接點，J2、繼電器常開接點，R5光源限流電阻。
參照附圖漆包線漆層厚度動態監控儀主要由控制機箱，傳感器探頭部分、信號處理部分、顯示部分、控制部分、遠傳接口、電源供給部分組成。
傳感器探頭部分由傳感器殼體(4)、傳感器殼體一端開有信號線引出孔，靠在信號線引出孔一端裝有光源絕緣板(24)，絕緣板上裝有光源(1)、在傳感器殼體(4)另一端裝有光電檢測器(2)和光電探測器(3)、光電探測器一面固定在絕緣板(22)上，另一面(面向光源)裝有玻璃板(23)作用是透光、擋灰塵，在光源(1)與光電探測器之間開有被測漆包線或細直徑線材導引槽(25)。
信號處理部分由信號放大器(5)、信號放在器(6)、信號轉換器(7)、非線性校正器組成。信號放大器(5)接有負反饋電阻R1，信號放大器(5)與光電探測器(2)相連接，輸出端與信號轉換器(7)模擬信號輸入端Vi相連；信號放大器(6)接有負反饋電阻(R2)，並與光電探測器(3)相連接，輸出端串聯有調節電位器W與R3與R4調節範圍限制電阻，調節電位器W可改變A／D信號轉換器參考電壓的大小，從而調整儀器量程，輸出端通過調節電位器W接信號轉換器(7)參考電壓端Vref。信號轉換器具有數位訊號輸出端D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，分別接非線性校正器(8)選址輸入端A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7。非線性校正器(8)是只讀存貯器(ROM)，A0～A7是選址線，D0′、D1′、D2′、D3′、D4′、D5′、D6′、D7′是輸出線。非線性校正工作即是一查表工作，查表面得到BCD碼數位訊號並行送給數字顯示器(9)，遠傳線驅動器(16)和控制部分，D7′是符號位，遠傳線驅動器只允許信號從A0′～A7′到B0～B7單向傳輸。
顯示部分主要由數字顯示器(9)構成。遠傳接口為線驅動器(16)，數據可通過遠傳接口送給主控制計算機從而實現綜合控制、也可送給列印控制器，把各點數據打定時列印出來或進行超差隨機列印。
控制部分由撥盤(10－1)和(10－2)、數字比較器(11－1)與(11－2)、邏輯門(12－1)、(12－2)、(12－3)、驅動器(13)、繼電器(14、15)構成，J1為繼電器常閉接點，J2為繼電器常開接點。繼電器(14)、(15)公共接點與電源供給部分相連。邏輯門(12－1)、(12－2)為與門，(12－3)為反相器。
電源供給部分由電源變壓器(17)、整流器(18)，濾波電容(19－1)、(19－2)、(19－3)、(19－4)、正電源穩壓器(20)、負電源穩壓器(21)組成。光源(1)電源由穩壓電源供給，並串聯有限流電阻R5。
權利要求1.一種具有控制機箱、電源供給部分組成的漆包線漆層厚度動態監控儀，其特徵是還具有傳感器探頭部分、信號處理部分、顯示部分、控制部分、遠傳接口；傳感器探頭部分由傳感器殼體(4)、傳感器殼體一端開有信號線引出孔，靠在信號線引出孔一端裝有光源絕緣板(24)、絕緣板上裝有光源(1)，在傳感器殼體(4)另一端裝有光電探測器(2)，光電探測器(3)，光電探測器一面固定在絕緣板(22)上，另一面(面向光源)裝有玻璃板(23)、在光源(1)與光電探測器之間開有被測漆包線導引槽(25)；信號處理部分由信號放大器(5)、信號放大器(6)，信號轉換器(7)、非線性校正器組成；信號放大器(5)接有負反饋電阻(R1)、信號放大器(5)與光電探測器(2)相連接，輸出端與信號轉換器(7)模擬信號輸入端Vi相連；信號放大器(6)接有負反饋電阻(R2)，並與光電探測器(3)相連接，輸出端串聯有調節電位器W與調節範圍限制電阻R3、R4，輸出端通過調節電位器W接信號轉換器(7)，參考電壓端Vref；信號轉換器具有數位訊號輸出端D0～D7，分別接非線性校正器(8)選址輸入端A0～A7；控制部分由撥盤(10-1)、(10-2)、數字比較器(11-1)、(11-2)、邏輯門(12-1)、(12-2)、(12-3)驅動器(13)、繼電器(14)、(15)構成；繼電器具有常閉接點J1，常開接點J2，邏輯門(12-1)、(12-2)為與門，(12-3)為反相器。
2.根據權利要求1所述的漆包線漆層厚度動態監控儀，其特徵是非線性校正器(8)是只讀存貯器(RoM)A0～A7是選址線，D0′～D7′是輸出線。
3.根據權利要求1所述的漆包線漆層厚度動態監控儀，其特徵是顯示部分主要由數字顯示器(9)構成。
4.根據權利要求1所述的漆包線漆層厚度動態監控儀，其特徵是遠傳接口為線驅動器(16)、數據可通過遠傳接口送給主控制計算機或列印控制器。
專利摘要本實用新型漆包線漆層厚度動態監控儀，主要適用於漆包線生產過程中漆層厚度及細徑線材生產線中對線材直徑長時間連續、高精度、動態監控、檢測。該監控儀主要由控制機箱、傳感器探頭部分、信號處理部分、顯示部分、控制部分、遠傳接口、電源供給部分組成。漆包線漆層厚度動態監控儀結構簡單、電路抗幹擾能力強、穩定性好，探頭及儀器電器部分成本較低，滿足多測點集中監控要求，解決了漆包線生產過程中漆層厚度不均勻問題。
文檔編號G05D5/02GK2035869SQ8821929
公開日1989年4月12日 申請日期1988年9月19日 優先權日1988年9月19日
發明者陳建元, 王其生, 袁志炳 申請人:常州市自動化儀表廠