CN114877817A - 云母片生产用智能*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及云母片生产用智能***,包括PLC控制器、红外光发射器、光电探测器、信号放大器、信号处理装置、显示屏、云母纸调整装置和光敏传感器,其中,所述红外光发射器和光电探测器均固定在云母纸调整装置上,所述红外光发射器和光电探测器分别位于云母纸的两侧。检测时,红外光发射器发出红外光,红外光在云母纸中经过吸收、散射、反射等光学作用后透射在光电探测器上,光电探测器将光信号转换成电压信号,经滤波后输入信号放大,然后经过信号处理装置处理后发送给PLC控制器进行数据处理,PLC控制器对收到的数据通过数学模型计算出云母纸的厚度,通过准直透镜聚焦于一点进行检测,检测时检测区域面积小,检测精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及云母片生产的云母纸检测技术领域,具体为一种云母片生产用智能***。
背景技术
云母纸是以碎云母片(白云母、金云母、人工合成云母)为原料,用化学制浆或水力机械制浆在圆网造纸机较慢的车速下抄成纸卷,再分切成卷筒纸或平板纸,云母纸保持了天然云母的优良性能,且厚度均匀、介电强度波动范围小、电晕起始电压高而稳定,其介质损耗的电压特性比片云母绝缘稳定得多,导热性良好,云母纸可制成云母片和云母板等,广泛应用于航空航天、军工、核电、石油、冶金、化工、交通等领域,部分产品用于航天工程及雷达、导弹舰艇等控制电缆和信号传输电缆中。
随着国家开发工程的不断扩大,如海上石油开发、大陆深井石油开发、高速铁路建设、西北干寒高原及沙漠地区开发、南极科考、飞机制造工业的振兴(大飞机项目)、航天工业以及各种新型设备和生产线引进的国产化和消化改型,使云母绝缘产品的应用环境更加复杂多样,而云母纸厚度的均匀度一直是影响云母纸电气绝缘性能的重要因素。
根据国内云母纸生产厂家的产品质量参数来看,云母纸厚度波动幅度最大接近20%,直接影响了云母纸电气绝缘性能,因此云母纸厚度的检测与控制成为云母纸生产企业的重要技术难题,云母纸是以碎云母为原料,采用特殊工艺将其破碎成细小鳞片,在云母造纸机上抄造而成,其厚度均匀度差,且电气性能的好坏取决于云母纸上最薄点的厚度大小,因此在对其进行厚度检测时要求测试区域尽可能小,基于此,本申请提出一种云母片生产用智能***以解决上述问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题,提供云母片生产用智能***,该云母片生产用智能***可通过红外光对云母纸的厚度进行检测,且检测时检测区域面积小,检测精度更高。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
云母片生产用智能***,包括:
PLC控制器,用以控制整个***的运行;
红外光发射器,用以向云母纸垂直发射红外光;
光电探测器,用以将经过云母纸并透射在光电探测器上的光信号转换成电压信号;
信号放大器,用以对光电探测器转换成的电压信号进行放大;
信号处理装置,用以对信号放大器放大后的信号进行处理并传输给PLC控制器进行数据处理;
显示屏,用以将PLC控制器数据处理的结果进行显示;
云母纸调整装置,用以对云母纸进行固定并调整,同时对红外光发射器发出的红外光照射路径进行限制;
光敏传感器,用以感应是否有云母纸需要检测,同时发出信号使PLC控制器控制云母纸调整装置是否对云母进行调整。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述红外光发射器和光电探测器均固定在云母纸调整装置上,所述红外光发射器和光电探测器分别位于云母纸的两侧。
进一步,所述云母纸调整装置包括安装在云母纸生产设备上的L型安装板,所述L型安装板的左侧面固定有U型固定架,所述L型安装板的左侧面开设有位于U型固定架内的让位孔,所述红外光发射器设在U型固定架上且朝让位孔内发射红光,所述红外光发射器的右侧设有固定在U型固定架上的准直透镜,所述光敏传感器设置在让位孔的上方,所述L型安装板的右侧面垂直固定有位于让位孔后侧的L型固定板,所述L型固定板的左侧固定有两个水平板,两个所述水平板之间从左至右依次固定有滤光片和聚光透镜,所述光电探测器固定在L型固定板的左侧且位于聚光透镜的右侧,所述L型安装板上设有用以固定云母纸并对其进行调整的调整机构。
进一步,所述云母纸通过调整机构固定并调整且位于让位孔和滤光片之间,所述红外光发射器、准直透镜、滤光片、聚光透镜以及光电探测器位于同一中轴线。
进一步,所述调整机构包括固定在L型安装板且位于让位孔上下两侧的U型安装架,两个所述U型安装架均通过轴承转动连接有受力辊,两个所述受力辊的右侧均设有挤压辊,两个所述挤压辊的正面和背面均通过轴承转动连接有移动板,四个所述移动板的左侧均贯穿并延伸至L型安装的左侧,同一水平面的两个所述移动板的左侧固定有连接板,两个所述连接板的左侧均垂直固定有连接杆,两个所述连接杆的左端垂直固定有竖直板,所述U型固定架的左侧固定有输出轴与竖直板的右侧面垂直固定的气缸。
进一步,所述云母纸依次穿过上方挤压辊与受力辊之间的空隙以及下方挤压辊与受力辊之间的空隙且与L型安装板的右侧面平行,所述U型固定架与竖直板之间垂直固定有多个伸缩杆。
进一步,所述挤压辊的宽度大于受力辊的宽度,所述L型安装板的右侧面开设有四个矩形通孔,四个所述移动板分别贯穿四个矩形通孔且与其间隙配合。
在本发明的另一个方面,提供一种云母纸的厚度检测方法,包括以下步骤:
S1、红外光由红外光发射器发出,经过准直透镜转变成光能较为集中的平行光照射在被测云母纸上;
S2、红外光在云母纸中经过吸收、散射、反射等光学作用后穿过滤光片和聚光透镜,然后透射在光电探测器上;
S3、光电探测器将光信号转换成电压信号,经滤波后输入信号放大,然后经过信号处理装置处理后发送给PLC控制器进行数据处理;
S4、PLC控制器对收到的数据通过数学模型计算出云母纸的厚度。
进一步,所述数学模型为:
V=2.7752e-0.1391T
式中V为光电探测器接收电压;r为云母纸厚度。
进一步,对同一生产批次和相同原料的云母纸可用相同数学模型,但对不同批次不同原料的云母纸则需重新对模型通式y=AKe-LT进行参数标定,其中A为吸光度,K为云母纸散射系数,L为波长与原料因素校正系数。
与现有技术相比,本申请的技术方案具有以下有益技术效果:
该云母片生产用智能***,通过红外光对云母纸的厚度进行检测,而红外光可以通过准直透镜聚焦于一点进行检测,检测时检测区域面积小,检测精度更高,通过该方法可以测试云母纸任意点的厚度,满足云母纸厚度检测的要求,且云母纸成分单一。
附图说明
图1为本发明的***图;
图2为本发明检测时红外光源路径图;
图3为本发明中云母纸调整装置的结构示意图;
图4为本发明中云母纸厚度-透射光特性曲线图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1 L型安装板、2受力辊、3 U型安装架、4移动板、5挤压辊、6光敏传感器、7L型固定板、8光电探测器、9水平板、10聚光透镜、11滤光片、12让位孔、13准直透镜、14 U型固定架、15红外光发射器、16气缸、17伸缩杆、18竖直板、19连接杆、20连接板、21 PLC控制器、22显示屏、23信号放大器、24信号处理装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
请参阅图1-3,本实施例中的云母片生产用智能***,包括PLC控制器21、红外光发射器15、光电探测器8、信号放大器23、信号处理装置24、显示屏22、云母纸调整装置和光敏传感器6,其中,PLC控制器21用以控制整个***的运行,红外光发射器15用以向云母纸垂直发射红外光,光电探测器8,用以将经过云母纸并透射在光电探测器8上的光信号转换成电压信号,信号放大器23,用以对光电探测器8转换成的电压信号进行放大,信号处理装置24,用以对信号放大器23放大后的信号进行处理并传输给PLC控制器21进行数据处理,显示屏22,用以将PLC控制器21数据处理的结果进行显示,云母纸调整装置,用以对云母纸进行固定并调整,同时对红外光发射器15发出的红外光照射路径进行限制,光敏传感器6,用以感应是否有云母纸需要检测,同时发出信号使PLC控制器21控制云母纸调整装置是否对云母进行调整。
其中,红外光发射器15和光电探测器8均固定在云母纸调整装置上,红外光发射器15和光电探测器8分别位于云母纸的两侧。
在具体的实施方案中,云母纸调整装置包括安装在云母纸生产设备上的L型安装板1,L型安装板1的左侧面固定有U型固定架14,L型安装板1的左侧面开设有位于U型固定架14内的让位孔12,红外光发射器15设在U型固定架14上且朝让位孔12内发射红光,红外光发射器15的右侧设有固定在U型固定架14上的准直透镜13,光敏传感器6设置在让位孔12的上方,L型安装板1的右侧面垂直固定有位于让位孔12后侧的L型固定板7,L型固定板7的左侧固定有两个水平板9,两个水平板9之间从左至右依次固定有滤光片11和聚光透镜10,光电探测器8固定在L型固定板7的左侧且位于聚光透镜10的右侧,L型安装板1上设有用以固定云母纸并对其进行调整的调整机构。
云母纸通过调整机构固定并调整且位于让位孔12和滤光片11之间,红外光发射器15、准直透镜13、滤光片11、聚光透镜10以及光电探测器8位于同一中轴线,通过调整机构使云母纸与红外发射器15发射出的红外光呈垂直状态,然后红外发射器15发射出的红外光经过准直透镜转变成光能较为集中的平行光照射在被测云母纸上,红外光在云母纸中经过吸收、散射、反射等光学作用后穿过滤光片11和聚光透镜10,然后透射在光电探测器8上,光电探测器8将光信号转换成电压信号,经滤波后输入信号放大,然后经过信号处理装置24处理后发送给PLC控制器21进行数据处理,PLC控制器21对收到的数据通过数学模型计算出云母纸的厚度,最后将检测的结果通过显示屏22显示。
根据红外检测的基本原理lambert—Beer定理,任何物质对一定波长单色光的吸光度A与光在该物质中通过的距离b及物质浓度C成正比,云母纸是一种强散射体系,光波在其中传播时发生吸收散射等光学作用,其检测***中光源发射光强度,I0与接收光强度I之间并不完全严格遵守lambert—Beer定理,因此云母纸有其特有的红外吸收特性曲线。
请参阅图4,图4为云母纸厚度-透射光特性曲线,测试范围为0.041—0.245mm,从图中可以看出红外光的透射光强度随着厚度的增加成指数趋势下降。
根据图4中云母纸厚度与透射光强度之间的关系,其拟合数学模型为:
V=2.7752e-0.1391T
式中V为光电探测器8接收电压;r为云母纸厚度。
云母纸行业有其特殊性,在云母纸及其制品生产过程中,云母纸造纸原料根据使用环境不同而不同,对同一生产批次和相同原料的云母纸可用相同数学模型,但对不同批次不同原料的云母纸则需重新对模型通式y=AKe-LT进行参数标定,其中A为吸光度,K为云母纸散射系数,L为波长与原料因素校正系数。
调整机构用以调整云母纸,使云母纸能绷直且确保与红外发射器15发射出的红外光呈垂直状态,提高检测的精度,具体的,调整机构包括固定在L型安装板1且位于让位孔12上下两侧的U型安装架3,两个U型安装架3均通过轴承转动连接有受力辊2,两个受力辊2的右侧均设有挤压辊5,两个挤压辊5的正面和背面均通过轴承转动连接有移动板4,四个移动板4的左侧均贯穿并延伸至L型安装的左侧,同一水平面的两个移动板4的左侧固定有连接板20,两个连接板20的左侧均垂直固定有连接杆19,两个连接杆19的左端垂直固定有竖直板18,U型固定架14的左侧固定有输出轴与竖直板18的右侧面垂直固定的气缸16。
其中,云母纸依次穿过上方挤压辊5与受力辊2之间的空隙以及下方挤压辊5与受力辊2之间的空隙且与L型安装板1的右侧面平行,U型固定架14与竖直板18之间垂直固定有多个伸缩杆17,挤压辊5的宽度大于受力辊2的宽度,L型安装板1的右侧面开设有四个矩形通孔,四个移动板4分别贯穿四个矩形通孔且与其间隙配合。
通过光敏传感器6监测是否有云母纸被云母纸调整装置固定,然后启动气缸16,使竖直板18向左侧移动,带动两个挤压辊5同时向左侧运动,对云母纸进行拉扯,使云母纸与受力辊2贴合,此时云母纸处于绷直且与L型安装板1右侧面平行状态,确保红外光发射器15发射处的红外光与云母纸呈垂直状态,提高检测精度。
需要说明的是,伸缩杆17由套仓和运动杆组成,运动杆的一端贯穿并延伸至套仓的内部,且该端固定有位于套仓内部的限定块,套仓上开设有供运动杆***与其间隙配合的贯穿孔,通过设置有限定块,防止了运动杆在运动过程中与套仓脱离。
在本发明的另一个方面,提供一种云母纸的厚度检测方法,包括以下步骤:
S1、红外光由红外光发射器15发出,经过准直透镜13转变成光能较为集中的平行光照射在被测云母纸上;
S2、红外光在云母纸中经过吸收、散射、反射等光学作用后穿过滤光片11和聚光透镜10,然后透射在光电探测器8上;
S3、光电探测器8将光信号转换成电压信号,经滤波后输入信号放大,然后经过信号处理装置24处理后发送给PLC控制器21进行数据处理;
S4、PLC控制器21对收到的数据通过数学模型计算出云母纸的厚度。
其中,数学模型为:
V=2.7752e-0.1391T
式中V为光电探测器8接收电压;r为云母纸厚度,对同一生产批次和相同原料的云母纸可用相同数学模型,但对不同批次不同原料的云母纸则需重新对模型通式y=AKe-LT进行参数标定,其中A为吸光度,K为云母纸散射系数,L为波长与原料因素校正系数。
以上仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.云母片生产用智能***,其特征在于,包括:
PLC控制器(21),用以控制整个***的运行;
红外光发射器(15),用以向云母纸垂直发射红外光;
光电探测器(8),用以将经过云母纸并透射在光电探测器(8)上的光信号转换成电压信号;
信号放大器(23),用以对光电探测器(8)转换成的电压信号进行放大;
信号处理装置(24),用以对信号放大器(23)放大后的信号进行处理并传输给PLC控制器(21)进行数据处理;
显示屏(22),用以将PLC控制器(21)数据处理的结果进行显示;
云母纸调整装置,用以对云母纸进行固定并调整,同时对红外光发射器(15)发出的红外光照射路径进行限制;
光敏传感器(6),用以感应是否有云母纸需要检测,同时发出信号使PLC控制器(21)控制云母纸调整装置是否对云母进行调整。
2.根据权利要求1所述的云母片生产用智能***,其特征在于,所述红外光发射器(15)和光电探测器(8)均固定在云母纸调整装置上,所述红外光发射器(15)和光电探测器(8)分别位于云母纸的两侧。
3.根据权利要求2所述的云母片生产用智能***,其特征在于,所述云母纸调整装置包括安装在云母纸生产设备上的L型安装板(1),所述L型安装板(1)的左侧面固定有U型固定架(14),所述L型安装板(1)的左侧面开设有位于U型固定架(14)内的让位孔(12),所述红外光发射器(15)设在U型固定架(14)上且朝让位孔(12)内发射红光,所述红外光发射器(15)的右侧设有固定在U型固定架(14)上的准直透镜(13),所述光敏传感器(6)设置在让位孔(12)的上方,所述L型安装板(1)的右侧面垂直固定有位于让位孔(12)后侧的L型固定板(7),所述L型固定板(7)的左侧固定有两个水平板(9),两个所述水平板(9)之间从左至右依次固定有滤光片(11)和聚光透镜(10),所述光电探测器(8)固定在L型固定板(7)的左侧且位于聚光透镜(10)的右侧,所述L型安装板(1)上设有用以固定云母纸并对其进行调整的调整机构。
4.根据权利要求3所述的云母片生产用智能***,其特征在于,所述云母纸通过调整机构固定并调整且位于让位孔(12)和滤光片(11)之间,所述红外光发射器(15)、准直透镜(13)、滤光片(11)、聚光透镜(10)以及光电探测器(8)位于同一中轴线。
5.根据权利要求3所述的云母片生产用智能***,其特征在于,所述调整机构包括固定在L型安装板(1)且位于让位孔(12)上下两侧的U型安装架(3),两个所述U型安装架(3)均通过轴承转动连接有受力辊(2),两个所述受力辊(2)的右侧均设有挤压辊(5),两个所述挤压辊(5)的正面和背面均通过轴承转动连接有移动板(4),四个所述移动板(4)的左侧均贯穿并延伸至L型安装的左侧,同一水平面的两个所述移动板(4)的左侧固定有连接板(20),两个所述连接板(20)的左侧均垂直固定有连接杆(19),两个所述连接杆(19)的左端垂直固定有竖直板(18),所述U型固定架(14)的左侧固定有输出轴与竖直板(18)的右侧面垂直固定的气缸(16)。
6.根据权利要求5所述的云母片生产用智能***,其特征在于,所述云母纸依次穿过上方挤压辊(5)与受力辊(2)之间的空隙以及下方挤压辊(5)与受力辊(2)之间的空隙且与L型安装板(1)的右侧面平行,所述U型固定架(14)与竖直板(18)之间垂直固定有多个伸缩杆(17)。
7.根据权利要求6所述的云母片生产用智能***,其特征在于,所述挤压辊(5)的宽度大于受力辊(2)的宽度,所述L型安装板(1)的右侧面开设有四个矩形通孔,四个所述移动板(4)分别贯穿四个矩形通孔且与其间隙配合。
8.一种云母纸的厚度检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、红外光由红外光发射器(15)发出,经过准直透镜(13)转变成光能较为集中的平行光照射在被测云母纸上;
S2、红外光在云母纸中经过吸收、散射、反射等光学作用后穿过滤光片(11)和聚光透镜(10),然后透射在光电探测器(8)上;
S3、光电探测器(8)将光信号转换成电压信号,经滤波后输入信号放大,然后经过信号处理装置(24)处理后发送给PLC控制器(21)进行数据处理;
S4、PLC控制器(21)对收到的数据通过数学模型计算出云母纸的厚度。
9.根据权利要求8所述的云母纸的厚度检测方法,其特征在于,所述数学模型为:
V=2.7752e-0.1391T
式中V为光电探测器(8)接收电压;r为云母纸厚度。
10.根据权利要求9所述的云母纸的厚度检测方法,其特征在于,对同一生产批次和相同原料的云母纸可用相同数学模型,但对不同批次不同原料的云母纸则需重新对模型通式y=AKe-LT进行参数标定,其中A为吸光度,K为云母纸散射系数,L为波长与原料因素校正系数。
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Title |
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张翼 等: "云母纸厚度的红外检测", 矿冶工程, vol. 29, no. 6, pages 68 - 70 * |
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