一种测厚仪的制作方法

一种测厚仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种测厚仪，涉及测量设备领域。所述测厚仪包括控制终端、主电柜和水冷箱，控制终端连接主电柜；所述C型架包括水平设置的上悬臂和下悬臂，上悬臂和下悬臂之间通过与其垂直的支撑臂连接；C型架的上悬臂、下悬臂均装有空气温度探测器；C型架的内壁上设置有与其匹配的C型的行走驱动装置，C型架的外壁上设置有驱动电机，驱动电机连接行走驱动装置；接线箱、主电柜和水冷箱分别连接C型架；上悬臂距离支撑臂较远的一端装有信号检测器，下悬臂距离支撑臂较远的一端装有射线源。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种测量精确的测厚仪。
【专利说明】一种测厚仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及测量设备领域，具体地说涉及一种测厚仪。
【背景技术】
[0002]现有的一体化射线源是射线管和高压发生装置位于同一个密封油箱内，由于射线管在工作时会产生大量热量，导致整个密封油箱内的油温会逐渐升高，随着温度的升高，绝缘油的绝缘性能下降。此外，高压发生装置对工作温度也有着较高的要求(要求< 35°C )，如果温度超过35°C，高压发生装置的工作性能和可靠性会降低60%。针对上述问题，早先的方法和国外一些厂商的做法是对一体化的射线源9提供一个独立的冷却循环水装置，去控制一体化射线源的工作温度，保证射线源的可靠性。
[0003]本测厚仪根据用户实际使用条件，创新性提出了大功率X射线发生系统的高压与射线发生器的分离，其意义在于降低了设备的维护工作量与维修成本，对于高精度、无需同位素放射性源的X射线测厚仪的普及奠定了坚实基础，并将为产业装备水平的提高和产品结构的调整做出贡献。高压分离式大功率X射线源配套的大功率(160KV/5mA，800W)射线高压电源单独密封于不锈钢壳体内，可供出+80KV和-80KV的两路阴阳极高压。射线源和配套高压采用高压电缆连接，最长达IOm距离。克服射线管能量随使用时间增加而衰减的问题，通过内置样片的能量反射比自动补偿计算，实现自动能量补偿。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种冷却条件要求低、测量精确的测厚仪。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为:一种测厚仪，所述测厚仪包括控制终端、主电柜、高压电源、接线箱、水冷箱和C型架，所述主电柜连接控制终端和接线箱，高压电源、水冷箱和接线箱分别连接C型架；所述C型架包括水平设置的上悬臂和下悬臂，上悬臂和下悬臂之间通过与其垂直的支撑臂连接；C型架的上悬臂、下悬臂均装有空气温度探测器；c型架的内壁上设置与其匹配的C型的行走驱动装置，C型架的外壁上设置有驱动电机，驱动电机连接行走驱动装置；上悬臂距离支撑臂较远的一端装有信号检测器，下悬臂距离支撑臂较远的一端设置射线源。
[0006]优选的，所述控制终端为工业级计算机，包括总线槽、显示器和键盘，所述总线槽上按顺序插有DIO板、模拟量输出板、计数卡、模拟量输入板Al和CPU板。
[0007]优选的，所述射线源包括样片箱，样片箱内设置电磁器件驱动的快门和样板，所述射线源上还设置空气清扫装置。
[0008]优选的，所述行走驱动装置的侧面设置前限位挡块和与其配合使用的前限位开关、后限位挡块和与其配合使用的后限位开关。
[0009]优选的，所述主电柜上设置有远程/现场控制开关、C型架进/退按钮、快门开/关按钮和紧急开关按钮。[0010]本实用新型的有益效果是:C型架上安装着测厚仪的射线源(在下悬臂7)和检测器(上悬臂的信号检测器)。在C型架上装有行走驱动装置，使它可以在轨道上运动，便于检修和设备的精度标定工作。C型架上悬臂后部安有工作状态指示灯。整个C型架的尾部装有电缆拖拉系统，保证电缆可以灵活运动并不受损害。如果在距离无法达到要求时，可以使用一些屏蔽手段，如加装钢板阻挡；在需要观察的地方，也可以使用铅化玻璃。无论使用何种手段，目的都是要减少辐射，本测厚仪中的射线对人的伤害，只要不超过限度，经过休息是可以恢复的。测厚仪的射线源系统采用高压分离式大功率射线源，根据不同应用现场所使用的能量不同，射线源上部安装有样片箱，样片箱内部有电磁器件驱动的快门和样板，平时快门关闭，射线被全部阻挡，处于安全状态；高稳定性的高压电路提供了电离室正常工作所需的外部高压。在C型架的上下悬臂均装有空气温度探测器，用来对空气温度变化导致的测量偏差进行补偿。在接线箱上设置的紧急开关，当发现危险情况需要测厚仪紧急停止工作时，按下此按钮，则测厚仪会进入如下状态:射线源立即关闭。C型架就地停车。这样，可以保证人身和设备的安全在接线箱上除了紧急按钮外，还有一组C型架和快门控制按钮用来实现现场对测厚仪的控制，有助于设备的维修工作，远程/现场控制开关的作用就是选择主电柜控制还是现场按钮控制，当开关打在“远程控制”位置时，由主电柜信号控制C型架和快门；当开关打在“现场控制”位置时，则由现场接线箱的按钮控制。当上面所说的“远程/现场控制”开关置于“现场”位置时，可以通过接线箱的C型架进退按钮控制C型架的开进和退回，方便设备的维修和功能测试。
[0011]本测厚仪根据实际使用条件，提出大功率X射线发生系统的高压与射线发生器的分离，其意义在于降低了设备的维护工作量与维修成本，对于高精度、无需同位素放射性源的X射线测厚仪的普及奠定了基础。高压分离式大功率X射线源配套的大功率(160KV/5mA，800W)射线高压电源单独密封于不锈钢壳体内，可供出+80KV和-80KV的两路阴阳极高压。射线源和配套高压采用高压电缆连接，最长达IOm距离。克服射线管能量随使用时间增加而衰减的问题，通过内置样片的能量反射比自动补偿计算，实现自动能量补偿。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]图1为本实用新型一种测厚仪的结构示意图；
[0013]图2为本实用新型一种测厚仪的控制终端结构示意图；
[0014]图3为本实用新型一种测厚仪的C型架结构示意图；
[0015]图4为本实用新型一种测厚仪的主电柜结构示意图；
[0016]图5为本实用新型一种测厚仪的水冷箱结构示意图；
[0017]其中:1.控制终端、2.主电柜、3.水冷箱、4.高压电源、5.接线箱、6.上悬臂、7.下悬臂、8.信号检测器、9.射线源、10.支撑臂、11.总线槽、12.显示器、13.键盘、61.空气温度探测器、62.行走驱动装置、63.驱动电机、64.信号检测器、65.射线源、71.样片箱、72.快门、73.样板、74空气清扫装置。
【具体实施方式】
[0018]为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成本实用新型保护范围的限定。[0019]下面结合附图1详细说明本实用新型的优选实施方式:本实用新型中的测厚仪由C型架:包括上悬臂6的信号检测器8，下悬臂7的射线源9、接线箱5、气控箱，电器室的主电柜2，操作终端I组成。
[0020]C型架上安装着测厚仪的射线源9 (在下悬臂7)和检测器(上悬臂6的信号检测器8)。在C型架上装有行走驱动装置62，使它可以在轨道上运动，便于检修和设备的精度标定工作。C型架上悬臂6后部安有工作状态指示灯。整个C型架的尾部装有电缆拖拉系统，保证电缆可以灵活运动并不受损害。在C型架的上悬臂、下悬臂7的前部分别装有信号检测器8和射线源9，C型架靠油缸驱动。上悬臂6内有到信号检测器8、下悬臂7有射线源9及电缆、气管等。
[0021]测厚仪的射线源9系统采用高压分离式大功率射线源9，根据不同应用现场所使用的能量不同，射线源上部安装有样片箱71，样片箱71内部有电磁器件(螺旋管)驱动的快门72和样板73，平时快门72关闭，射线被全部阻挡，处于安全状态(泄漏低于国家安全标准)。当设备工作时，电动螺旋管动作，把快门72推开，射线开始照射到被测物体上。装在样片箱71内的位置传感器同时送出快门72的位置信号，指示射线源9的工作状态。在C型架窗口表面有吹扫气体，在生产中将异物从窗口吹走，保证测量的准确性。在没有供电的条件下，射线源9处于无射线的安全状态。如果射线源9已供电，在快门72关闭时，其射线泄漏量在国标的安全范围内。射线测厚仪的信号检测器8完成穿透铝板的射线密度的检测功能，它由电离室、高压模块和前置放大板三大部分组成。当X射线照到信号检测器8的电离室窗口上时，引起腔内气体的电离效应，产生微弱电流。在前置放大板上的高倍低噪声运算放大器把信号放大，经过接线箱转接后，以差分信号方式送到主电柜后置放大板放大、放大后最大电压为IOV以内，再送到主计算机的模拟量采集卡端子上。高稳定性的高压电路提供了电离室正常工作所需的外部高压。由于测厚仪工作和维修保养的需要，C型架是安装在轨道上可以进退行走的。测厚仪的行走驱动装置工作方式包括电机/链条驱动以及油缸驱动方式。当C型架开进到测量位置时，安装在C型架侧面的前限位开关会碰到前限位挡块上，该开关会给出一个开关量信号，此信号经过接线箱后送到DIO隔离驱动板进行信号处理，之后到达主计算机的DIO板上，软件读到C型架的位置信号。同时，前限位开关的另一付触点会通过继电器送出驱动电机的控制信号(或通过电磁阀切断油缸的供油)，使C型架停止运动。当C型架从前限位挡块回到后限位挡块时，后限位开关将碰到后限位挡块，其工作原理与上述过程类似。在测厚仪C型架上悬臂6装有射线源9工作状态指示灯。其中黄色灯指示射线源9工作状态，该灯亮时表明射线源9处于工作中，如果不亮，表示射线源9未工作；在测厚仪未测量时，射线源的快门72处于关闭状态，工作灯组中的绿灯亮，表示此时是安全的。当测厚仪进入测量状态时，射线源9的快门72打开，红灯点亮，表示设备正在工作中(有射线)。在射线源9的上表面有吹扫空气通道，对射线窗口进行吹扫，保持窗口干净。C型架的尾部都设计有电缆的行走驱动装置62，有坦克拖链和悬挂滑轮两种方式供选择。在C型架的上下悬臂7均装有空气温度探测器61，用来对空气温度变化导致的测量偏差进行补偿。
[0022]测厚仪的主要电器装置都在主电柜2中，主电柜2中有主处理计算机系统(含各类信号处理板)，信号隔离驱动板，供电电源及显示器12、键盘13等。测厚仪主电柜的上部由两个24VDC输出的电源模块构成了主要供电系统，一路专供射线源9，另一路供其它电路；模块的输入电压是由用户提供的220VAC交流电源。用户提供的220VAC电源同时提供到主计算机。主计算机采用的是工业级计算机，在总线槽11上按顺序从右到左(面对计算机背面)插有:DIO板、模拟量输出板(A0)、计数卡(COUNTER CARD)、模拟量输入板(Al)和CPU板。虽然理论上板卡可以插在任意位置，为了方便维护的统一性，请不要轻易改变上述规定的顺序。本实用新型中测厚仪的主CPU板目前采用工业级主板，由于测厚仪对可靠性要求很高，同时对处理的实时性要求严格，目前设备选用该款工业级处理器。
[0023]测厚仪的模拟量数据采集卡使用的是HR-A1-16/100型高速、高分辨率的模/数转换卡，该卡有单极和差分两种信号输入方式。使用在单极方式输入时，可提供16个通道采集数据，在使用差分信号方式输入时，则可以提供8个通道。在本测厚仪中使用差分信号输入工作方式。信号的输入范围为正负10VDC。测厚仪的信号检测器8获得的电压信号，送到主电柜中，经过后置放大板进行信号调理，之后就输入到HR-A1-16/100模/数转换板进行信号处理，这样计算机就可以读入信号检测器8检测到的电压信号。在更换和使用HR-A1-16/100板时，需要进行一系列的硬件跳线选择设置，必须核对清楚。在主计算机总线上插有最多可以读入/出96个通道的数字量信号板，用来处理设备的输入状态信号以及产生控制命令输出信号。
[0024]测厚仪的主机同时装有数字信号隔离驱动板，用来对外部输入信号进行隔离和调理；并对输出的命令信号进行隔离和驱动放大。和上面所叙述的模拟量输入板类似，该板在使用时也需要相应的地址设定选择，由于测厚仪是实时性很强的系统，各种信号需要精确的定时去采样，因此软件运行就需要一个精确的基准时钟，时钟定时卡(或称为“计数板”)起的就是这个作用。本实用新型中的测厚仪使用的是HR-CT-600计数板。
[0025]HR-CT-600计数板上的J3和J2是中断向量选择，J2应该跳在“X”的位置；J3应该跳在“5”的位置。Jl是WAIT状态的跳线，应跳在“OFF”位置。HR-40X测厚仪计算目标值和实际测量值之间的偏差并以模拟量电压输出(+-10V)的形式反馈给AGC系统，例如可以用正负10VDC电压表示正负10%的偏差，AGC就会根据偏差进行压下、速度或张力参数的调节，以控制厚度误差在合格范围内。从模拟量输出板送出的信号经过隔离放大后才送到AGC系统中。
[0026]HR-A0-6模拟量输出板就是实现偏差量输出的器件,它共有6个输出通道,分别分配给测厚仪A和B各3个通道使用。它的输出比例和输出方式(例如是百分比偏差还是绝对偏差)可以通过操作软件设定。在测厚仪系统中，需要分配给板子工作地址。HR-A0-6模拟量输出板的各种跳线设置包括=BASE ADDRESS (基本地址)HR-A0-6的基本地址设置。该跳线跳在“0N”的位置上。该组跳线用来选择输出方式，有“XFER”和“UPDATE**”两个位置，J3是设01通道的，J2是设23通道的，Jl是设45通道的。所有的都应跳在“UPDATE**”上。加电状态跳线选择，用来选择加电时输出状态。J4就是该跳线，应该跳在“STD”位置上。该组DIP开关选择模拟量电压输出范围，HR-300D测厚仪使用+-10VDC输出电压，在板子上DIP开关的名称是GAIMTGAIN5，分别对应六个通道。它们全部按下面要求设置:1=0N2=0FF 3=0N 4=0FF 5=0FF 6=0FF。HR-A0-6 板输出电压范围选择 DIP 开关
[0027]为了安装软件和进行测厚仪维护，主电柜内的主计算机上配有彩色IXD液晶显示器12和标准计算机键盘13，用来进行设备功能测试和维护。该人机界面具有以下几个方面的功能:[0028]a.输入测量参数:和现场操作终端的功能类似，通过上下(左右)键选择窗口，可输入目标厚度、响应时间、合金号等。
[0029]b.显示信号状态:如信号检测器8检测电压，射线源工作状态、快门、样板、水流等各种信号的数值和逻辑状态。
[0030]c.显示故障告警:如果设备硬件产生问题，在告警窗口内会有相应的故障信息，帮助用户解决问题。
[0031]所有的外部传感器反馈来的信号都需要经过隔离电路才能送到DIO板上使用；而输出的命令信号也需要隔离驱动才能送到外部运动机构中。为此测厚仪装有HR-DD10-01数字信号驱动隔离板。输入信号用光电隔离器件实现隔离目的，对输出的信号用固态继电器实现信号的驱动。
[0032]在HR-DD10-01板的左上角，有一组DIP开关，对输入和输出信号的BIT位进行设置(见下图)；右上角的接线端子引入板子工作所需要的电压(+5VDC，和两路+24VDC)。上方的排线插座用来与DIO板连结，另外一个用来和下一块DDIO板进行级联。从信号检测器8前置放大板输出的模拟量信号要经过主电柜的后置放大板对信号进行二次放大。HR-PAMP-02后置放大板上提供了两个放大通道，分别给A和B侧的信号检测器8使用，在放大板上有调整放大倍数的电位器和调零电位器。Wl、W3为放大倍数调节电位器，W2、W4(W103)为零点调节电位器。为了与AGC系统电气隔离，HR-40X测厚仪的模拟量输出偏差信号从HR-A0-6输出板输出后,进入输出信号隔离板(HR-DA0-02 ),该板对电压不进行任何放大(1:1)，只增加电流驱动能力。
[0033]测厚仪在现场设有接线、气控合一的电气箱，主要来实现主电柜到C型架电缆之间的转接和外部供气接口。从主电柜的各个接口隔离/驱动板到C型架的信号检测器8、射线源9、工作状态灯、限位开关等部件的电缆都经过接线箱5转接。从220VAC电源盘上也引入交流电去点亮C型架上的工作状态灯。该电源在接线箱5内由一个空气开关(Kl)控制，经过RLl和RL2继电器控制红/绿灯的亮灭。除了基本的电缆转接功能，接线箱上还安装有一系列手动控制按钮，供测厚仪维修时使用。在接线箱上有一个红色的紧急开关按钮58，当发现危险情况需要测厚仪紧急停止工作时，按下此按钮，则测厚仪会进入如下状态:射线源立即关闭，C型架就地停车。这样，可以保证人身和设备的安全在接线箱5上除了紧急开关按钮58外，还有一组C型架和快门控制按钮57用来实现现场对测厚仪的控制，有助于设备的维修工作，远程/现场控制开关的作用就是选择主电柜控制还是现场按钮控制，当开关打在“远程控制”位置时，由主电柜2信号控制C型架和快门72 ;当开关打在“现场控制”位置时，则由现场接线箱5的按钮控制。当上面所说的“远程/现场控制”开关55置于“现场”位置时，可以通过接线箱的C型架进退按钮控制C型架的开进和退回，方便设备的维修和功能测试。按下红色的“前进”按钮则C型架向前开到生产线上，按下绿色的“后退”按钮则C型架退回到准备位置。快门72按钮置于“快门开”的位置时，射线源快门打开；反之则关闭。C型架的运动是驱动电机63驱动的。在控制箱内右下角，有一隔离的区域，布置了到射线源窗口吹扫气管路、温度传感器负压气路等设施。
[0034]测厚仪提供一个安装在操作台上的操作站供操作工使用，所有的功能使用都在操作终端I上完成。该终端采用彩色IXD显示器12，工业薄膜键盘等一体化设计，集成CPU主板和电子硬盘，专为测厚仪设计。HR-XY-100操作终端通过RS422通信口与主电柜的主计算机进行数据交换。整个操作终端需要220VAC交流供电，需要特别强调的是，为了保证数据通信的可靠性，此电源应从主电柜的交流电源分出来一路供电。测厚仪的软件系统有两大块，主计算机内运行有主处理软件和操作终端内的设备控制软件，下面分别说明。
[0035]测厚仪的主机软件及作用见下表:
[0036]
【权利要求】
1.一种测厚仪，其特征在于:所述测厚仪包括控制终端、主电柜、高压电源、接线箱、水冷箱和C型架，所述主电柜连接控制终端和接线箱，高压电源、水冷箱和接线箱分别连接C型架；所述C型架包括水平设置的上悬臂和下悬臂，上悬臂和下悬臂之间通过与其垂直的支撑臂连接；C型架的上悬臂、下悬臂均装有空气温度探测器；c型架的内壁上设置与其匹配的C型的行走驱动装置，C型架的外壁上设置有驱动电机，驱动电机连接行走驱动装置；上悬臂距离支撑臂较远的一端装有信号检测器，下悬臂距离支撑臂较远的一端设置射线源。
2.根据权利要求1所述的一种测厚仪，其特征在于:所述控制终端为工业级计算机，包括总线槽、显示器和键盘，所述总线槽上按顺序插有DIO板、模拟量输出板、计数卡、模拟量输入板Al和CPU板。
3.根据权利要求1所述的一种测厚仪，其特征在于:所述射线源包括样片箱，样片箱内设置电磁器件驱动的快门和样板，所述射线源上还设置空气清扫装置。
4.根据权利要求1所述的一种测厚仪，其特征在于:所述行走驱动装置的侧面设置前限位挡块和与其配合使用的前限位开关、后限位挡块和与其配合使用的后限位开关。
【文档编号】G01B15/02GK203772235SQ201420113808
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日
【发明者】朱卫民, 李蔚森 申请人:马鞍山恒瑞测量设备有限公司