[發明專利]一種新型CCD激光位移傳感器紙頁厚度計

在審

• 申請號: 201510291776.8
• 申請日: 2015-06-02
• 公開（公告）號: CN105115431A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 丁厚本;丁莉
• 申請（專利權）人: 綿陽東福高科技有限公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及工業無損檢測應用技術領域，尤其是一種新型CCD激光位移傳感器紙頁厚度計。

背景技術

在紙張的生產過程中，紙頁的厚度是保證紙產品質量的重要指標，也是紙機生產自動控制過程中必不可少的重要參數，因此發展精確、快速、可靠的在線檢測技術是現代造紙工業的緊迫需求。國內外研制了多種非接觸式在線檢測技術及儀器，例如：除目前普遍使用的放射性測量技術（如β射線、γ射線、x射線）——射線測厚儀之外，有高頻渦流測厚儀，電容式紙張厚度測試儀，電感式測厚計，紅外紙張厚度計，復合氣——電位移傳感器測厚儀，空氣耦合超聲測厚儀等，上述這些方法受到紙張灰分、水分、密度和環境條件等影響，使檢測值不穩定，降低了檢測精度。即使出現一些新型的檢測技術和儀器，也存在各種不同的限制，例如新型雙路光電測量方法，對基準輥的要求高；2009年福伊特LSCQuantumSens傳感器，工作分辨力約為0.1um，但是激光二極管可以達到的精度則因為相干光導致的干涉效應而受到限制；甚至在20世紀90年代之后，國內外有人提出使用太赫茲（THz）時域光譜技術同時測量紙張的厚度和組成，但是現有的THz波產生和檢測裝置結構復雜，體積較大且價格昂貴，因此THz波產生和接收裝置是有待解決的問題。

發明內容

現有技術難以滿足人們的需要，為了解決上述存在的問題，本發明提出了一種新型CCD激光位移傳感器紙頁厚度計。

為實現該技術目的，本發明采用的技術方案是：一種新型CCD激光位移傳感器紙頁厚度計,包括激光光強調節電路、激光器驅動器、半導體激光器、會聚透鏡、被測物、接收成像透鏡、電荷耦合器件、視頻信號預處理電路、可編程邏輯器件、模擬—數字轉換電路、數字信號處理器、電源、帶觸摸屏LCD顯示器、I/0接口和外部存儲器；所述電荷耦合器件、視頻信號預處理電路和可編程邏輯器件連接后連接模擬—數字轉換電路；所述視頻信號預處理電路還與模擬—數字轉換電路連接；所述模擬—數字轉換電路與數字信號處理器連接；所述帶觸摸屏LCD顯示器、I/0接口和外部存儲器連接數字信號處理器；所述數字信號處理器外接電源。

進一步，所述使用激光位移傳感器，其激光光強具有自適應功能。

進一步，采用高速數據采集與實時處理的電子學系統，利用32位的數字信號處理器DSP，可以不用上位機，滿足在線動態檢測的要求。

電荷耦合器件圖像傳感器CCD具有高精度、高靈敏度等特點，能夠實現在線動態檢測和非接觸測量，尤其是對微小厚度變化量的檢測具有很強的優勢。在分辨率、動態范圍、靈敏度、實時傳輸、體積小、質量小、功耗小、工作電壓低等方面是其他光電器件無法比擬的。線陣CCD常選用TCD1209D或TCD1703C。激光器在CCD位移傳感器系統中作為光源，主要需要考慮發光強度、波長、準直性、穩定性以及尺寸大小。

本方案選擇固體激光器中的激光二極管，例如選擇波長為可見波長（λ=650nm）激光二極管。

光學系統的設計，是根據一定的工作距離，測量距離，較小的畸變像差，按合適的成像倍數設計的。

選取A/D轉換器主要需要考慮分辨力、準確度、速度、電源要求、接口及轉換器的類型等，采樣速率主要取決于信號帶寬，即大于CCD工作頻率，例如選擇AD9225或TLC5540或TLC5510。

選取CPLD，主要用于產生AID轉換器時鐘信號和清零信號，產生乒乓存儲的地址和片選信號，還可用作總線控制器，例如EPF10K10（144）；選取FPGA主要用于把所有的邏輯控制電路、各種存儲器/寄存器的地址譯碼電路集中在一起，以便有效減小硬件的體積，提高硬件系統的可靠性，例如XC3090或EP2CST144C8N或IDT72240；

采用DSP，以數字計算的方法對信號進行處理，具有處理速度快、精確、抗干擾能力強及可靠性高等優點，用DSP作為下位機，許多情況下可以不用上位機，仍可進行二維與多維處理。例如TMS320C6748或TMS320VC33或TMS320CS410。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：該新型CCD激光位移傳感器紙頁厚度計，利用激光三角法原理，測量精度達高達微米級，該系統是在線動態檢測的，非放射性的、非接觸式可靠性高的無線檢測技術，體積小、功耗小。整體設計新穎，實用性強，易于推廣使用。

附圖說明