[发明专利]一种带状材料的相对位置检测方法

说明书

技术领域

本发明属于针对带状材料的相对位置、宽度的测量技术领域，具体通过采电容的测量方法实现相对位置和宽度检测。

背景技术

带状材料生产中，需将成品材料绕成卷，或将带状材料开卷后加工。在开卷或卷取的过程中需将材料中心位置始终保持在生产线的中心或某个特定参考线上。带状材料涉及种类繁多，比如塑料薄膜、纸、钢铁、铝、铜等。可分为金属或者非金属、磁性材料或非磁性材料。现有技术中采用电感式、光电式等几种检测方法来实现定位。其中电感式检测方法只能检测磁性材料，光电式检测方法只能检测透明度不高的材料，且受环境光、粉尘等其他污染的干扰比较严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种带状材料的相对位置检测方法，采用电容式检测技术，以实时检测带状材料在生产线上的实时相对位置和宽度。本发明能完全避开材料的限制且对环境要求大大降低，可作到免维护使用。

本发明的一种带状材料的相对位置检测方法，具体是：

步骤1：取四个大小和形状都相同的电极板，两个电极板组成一个电容，将组成的两个电容布置在被测带状材料的生产线的左右两侧，被测带状材料从两个电容的上下两个电极板之间穿过；

步骤2：针对左侧或右侧电容，检测被测带状材料未插入电容时的初始电容值，然后在被测带状材料插入电容后，实时检测电容值，将实时检测的电容值减去初始电容值得到电容变化量，根据被测带状材料的性质来确定被测带状材料插入左侧或右侧电容的距离；

步骤3：将被测带状材料插入左侧电容的距离，加上左侧电容的电极板边缘距离生产线的中心线的垂直距离，得到生产线的中心线到被测带状材料左边缘的垂直距离L_l；将被测带状材料插入右侧电容的距离，加上右侧电容的电极板边缘距离生产线的中心线的垂直距离，获得生产线的中心线到被测带状材料右边缘的垂直距离L_r；

步骤4：将同一时刻测得的距离L_l和L_r相加，得到被测带状材料的宽度；

步骤5：通过左侧或者右侧电容实时测得生产线的中心线到被测带材左边缘或右边缘的垂直距离，与被测带状材料的宽度比较，获取被测带状材料偏离生产线中心线的距离。

所述的步骤2中，根据被测带状材料的性质来确定被测带状材料插入电容的距离，设L为被测带状材料插入左侧或右侧电容的距离，ΔC为左侧或右侧电容的电容变化量；

（1）当被测带状材料为非导体材料时，距离L为：其中，ε_r2为被测带状材料介电常数，C₀为左侧或右侧电容的初始电容值，L₀为电极板的长度；

（2）当被测带状材料为导体材料时，距离L为：其中，d₀为左侧或右侧电容的上下两个电极板之间的垂直距离，d₁为被测带状材料的厚度。

本发明的优点与积极效果在于：（1）不受被测材料的限制；（2）不受环境干扰；（3）不仅能测量材料的相对位置，且能同时计算出被测材料的宽度；（4）在被测材料的宽度已知时，当其中一侧电容故障时，可以单边电容工作，检测结构简单、有效。

附图说明

图1是本发明的带状材料的相对位置检测方法的实现原理图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

下面结合图1对本发明的带状材料的相对位置检测方法进行说明。

步骤1：布置检测结构。

检测机构包括四块大小和形状都相同的平行电极板，如图1所示。电极板1和电极板2形成一个电容C1，电极板3和电极板4形成一个电容C2。将电容C1和C2分别布置在被测带状材料生产线的左右两侧。本发明实施例中优选两个电容关于被测带状材料生产线的中心线所在的垂直面左右对称。被测带状材料从两个电容的上下两个电极板之间穿过。两个电容组成的检测机构的中心位置也就是被测带状材料生产线的中心线。

如图1所示，每个电极板的长度为L₀，宽度为b₀，电容上下两个电极板之间的垂直距离为d₀，位于同一侧的两个电极板的边缘距离生产线的中心线的垂直距离为L_A。设在布置好电容C1和C2后，被测带状材料分别进入每个电容的距离为L，此时，每个电容都存在两个区域，一个是上下两个电极板有被测带状材料遮挡的区域，一个是上下两个电极板未被被测带状材料遮挡的区域。