基于单片机的产品厚度检测处理系统的制作方法

本实用新型涉及非金属厚度的测量，尤其涉及一种基于单片机的产品厚度检测处理系统。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，人们对测量精度的要求和效率也不断提高，传统的高精度测量仪建立在以人工计算为依据的基础上。而由此带来的许多不便，致使测量能力受到大幅度的限制。除此之外，一些数字式非金属测量仪多采用接触式测量，用途受到一定的约束；基于以上原因，提高非金属测量的效率和精度，就成为测量水平提升的重要因素。研究表明，许多非金属厚度的检测是以位移为基础的接触式测量，测量方法很多，常见的有螺旋测微器、游标卡尺等高精度测量仪；而非接触式的测量常采用超声、微波、射线等不同方法。在精度和效率上都可以满足测量要求，但从它们造价高昂，而且部分需要防护设备，对人体的危害不可忽视。目前，由于大批量工业生产需要，对产品厚度的人工检测已无法满足生产的需求，随着电子技术的飞速发展，基于单片机的测控系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能检测等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体和核心，代替了传统控制系统的常规电子电路，测控技术的发展和成熟也为智能检测的普及与应用奠定了坚实的基础。

同时，电容式传感器是一种把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器，其敏感部分具有可变参数，其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类，其中极距变化型，或称为电容式压力传感器，一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化。电容式压力传感器一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。因此，有待研发一种结合电容式压力传感器，并用于非金属厚度检测的与自动检测设备。

技术实现要素：

为克服上述不足，本实用新型的目的是向本领域提供一种基于单片机控制介质系数可调的非金属厚度测量设备，即一种基于单片机的产品厚度检测处理系统，使其解决现有非金属产品的厚度自动检测不便的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

一种基于单片机的产品厚度检测处理系统，该产品厚度检测处理系统的机架设有平台，平台设有环形电容式传感器，即环形电容式传感器为电容式压力传感器，平台的上方和下方分别设有环形电容式传感器的电容传感器头；其结构设计要点是所述平台的上方一侧机架设有上滑轨，上滑轨的上滑板一侧与上下滑道之间的上滚珠丝杆连接，上滚珠丝杆的一侧伸出端设有上电机；所述上滑板另一侧通过固定板与伸缩电机连接；所述机架的平台设有台板，台板底部的平行轨道之间设有下滚珠丝杆，下滚珠丝杆的一侧伸出端设有下电机，台板上设有定位板；所述平台上方环形电容式传感器的电容传感器头设置于伸缩电机的伸缩端头，平台下方环形电容式传感器的电容传感器头设置于定位板的定位头，定位头与伸缩电机的伸缩端头相对设置；所述上电机、下电机、环形电容式传感器通过线路与机架的控制器连接，控制器内设有控制模块，控制模块以单片机AT89C51为主控制芯片，接受环形电容式传感器反馈的电压信号，控制器的按键输入的介电常量，通过单片机内部函数的处理，环形电容式传感器为数据信号采集模块，主要由电压信号采集电路构成。上述环形电容式传感器采用Biduk公司生产的C1PN-R1520N-03U2，机架设有上滚珠丝杆、下滚珠丝杆和伸缩电机组成的三维坐标调节结构，使电容传感器头的相对设置调节更方便，更精确。环形电容式传感器反馈的电压信号和按键输入的介电常量，通过单片机内部函数的处理，判断检测出非金属产品的厚度数值。

所述定位头通过下滑板设置于定位板，定位板与下滑板之间通过凸起的筋条和螺钉连接，定位板的四个端角分别设有垫块。上述结构便于设置于定位板的定位头，以及设置于定位头的电容传感器头位置调节进一步方便。

所述上滑板与固定板之间设有角度电机，即角度电机通过固定板与伸缩电机连接，伸缩电机设置于固定板，角度电机通过线路与机架的控制器连接。上述结构便于伸缩电机，以及设置于伸缩电机的电容传感器头角度进一步调节。

所述定位板的一侧设有电机推杆，电机推杆通过线路与机架的控制器连接。电机推杆为步进电机模块，单片机驱动步进电机正反转，当产品厚度不达标时步进电机正转推出产品，达到一定距离后反转复位。

所述平台设有物料输入口和物料输出口，物料输入口和物料输出口分别设有输入推杆和输出推杆，输入推杆、输出推杆分别通过线路与机架的控制器连接。上述结构便于平台上进料和出料的自动化。

本实用新型结构设计合理，自动化程度高，使用方便、精确，特别是电容传感器头调节方便；其适合作为非金属产品的厚度测量，以及同类产品的结构改进。

附图说明

图1是本实用新型的主视部分结构示意图。

图2是图1的俯视部分结构示意图。

图3是图1的左视部分结构示意图。

图4是本实用新型的工作原理方框图。

附图序号及名称：1、机架，2、上滑轨，3、上滑板，4、上滚珠丝杆，5、上电机，6、平台，7、定位板，8、台板，9、下滚珠丝杆，10、控制器，11、电机推杆，12、角度电机，13、伸缩电机，14、固定板，15、定位头，16、下滑板，17、下电机。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型结构和使用作进一步描述。如图1～图3所示，该产品厚度检测处理系统的机架1设有平台6，平台设有环形电容式传感器，即环形电容式传感器为电容式压力传感器，平台的上方和下方分别设有环形电容式传感器的电容传感器头。具体结构如下：平台上方一侧机架设有上滑轨2，上滑轨的上滑板3一侧与上下滑道之间的上滚珠丝杆4连接，上滚珠丝杆的一侧伸出端设有上电机5；上滑板另一侧通过固定板14与伸缩电机13连接，上滑板与固定板之间设有角度电机12，即角度电机通过固定板与伸缩电机连接，伸缩电机设置于固定板。机架的平台设有台板8，台板底部的平行轨道之间设有下滚珠丝杆9，下滚珠丝杆的一侧伸出端设有下电机17，台板上设有定位板7，定位头15通过下滑板16设置于定位板，定位板与下滑板之间通过凸起的筋条和螺钉连接，定位板的一侧设有电机推杆11。平台上方环形电容式传感器的电容传感器头设置于伸缩电机的伸缩端头，平台下方环形电容式传感器的电容传感器头设置于定位板的定位头15，定位头与伸缩电机的伸缩端头相对设置，定位板的四个端角分别设有垫块；上电机、下电机、角度电机、电机推杆、环形电容式传感器通过线路与机架的控制器10连接。同时，如图4所示，控制器内设有控制模块，控制模块以单片机AT89C51为主控制芯片，接受环形电容式传感器反馈的电压信号，控制器的按键输入的介电常量，通过单片机内部函数的处理，环形电容式传感器为数据信号采集模块，主要由电压信号采集电路构成。

同时平台亦可设有物料输入口和物料输出口，物料输入口和物料输出口分别设有输入推杆和输出推杆，输入推杆、输出推杆分别通过线路与机架的控制器连接；上述电机推杆和伸缩电机，以及输入推杆和输出推杆亦可采用气动的气缸结构，

该系统是一种基于单片机控制的智能测控系统，主要由控制模块、数据信号采集模块和步进电机模块组成，其中环形电容式传感器的电压信号采集电路直接与单片机相连，单片机输出部分连接步进电机，进而控制生产线的产品检验。如图4所示，各模块的结构和作用具体如下：1）控制模块采用单片机AT89C51为主控制芯片，用来接受环形电容式传感器反馈发来的电压信号，并与控制器的按键输入的介电常量，通过单片机内部函数的处理，发出驱动信号到步进电机模块；2）数据信号采集模块主要由电压信号采集电路构成，其中环形电容式传感器采用Biduk公司生产的C1PN-R1520N-03U2；3）步进电机模块的单片机驱动步进电机正反转，当产品厚度不达标时步进电机正转推出产品，达到一定距离后反转复位。上述单片机能够实现通信、信号采集、控制等功能，使用环形电容式传感器实现无接触测量，利用电机推杆实现对次品的排除；单片机的输入信号主要为电压信号，以及通过按键输入产品的介电常量，通过环形电容式传感器电容值的计算，实现电压到电容的转换；再通过镜像法分析环形电容式传感器的测厚原理，实现电容到厚度的转换。当厚度未达到设定标准时，通过单片机控制步进电机的运转，排除不符合标准的产品。

综上所述，本实用新型旨在开发出一套成本低廉、高精度、高效率，主要满足工业生产线等场合的智能测控系统；该系统采用了当今比较成熟的传感技术和微机控制技术，利用多参数来实现对工业生产线产品的检验。