[发明专利]一种新型CCD激光位移传感器纸页厚度计

说明书

技术领域

本发明涉及工业无损检测应用技术领域，尤其是一种新型CCD激光位移传感器纸页厚度计。

背景技术

在纸张的生产过程中，纸页的厚度是保证纸产品质量的重要指标，也是纸机生产自动控制过程中必不可少的重要参数，因此发展精确、快速、可靠的在线检测技术是现代造纸工业的紧迫需求。国内外研制了多种非接触式在线检测技术及仪器，例如：除目前普遍使用的放射性测量技术（如β射线、γ射线、x射线）——射线测厚仪之外，有高频涡流测厚仪，电容式纸张厚度测试仪，电感式测厚计，红外纸张厚度计，复合气——电位移传感器测厚仪，空气耦合超声测厚仪等，上述这些方法受到纸张灰分、水分、密度和环境条件等影响，使检测值不稳定，降低了检测精度。即使出现一些新型的检测技术和仪器，也存在各种不同的限制，例如新型双路光电测量方法，对基准辊的要求高；2009年福伊特LSCQuantumSens传感器，工作分辨力约为0.1um，但是激光二极管可以达到的精度则因为相干光导致的干涉效应而受到限制；甚至在20世纪90年代之后，国内外有人提出使用太赫兹（THz）时域光谱技术同时测量纸张的厚度和组成，但是现有的THz波产生和检测装置结构复杂，体积较大且价格昂贵，因此THz波产生和接收装置是有待解决的问题。

发明内容

现有技术难以满足人们的需要，为了解决上述存在的问题，本发明提出了一种新型CCD激光位移传感器纸页厚度计。

为实现该技术目的，本发明采用的技术方案是：一种新型CCD激光位移传感器纸页厚度计,包括激光光强调节电路、激光器驱动器、半导体激光器、会聚透镜、被测物、接收成像透镜、电荷耦合器件、视频信号预处理电路、可编程逻辑器件、模拟—数字转换电路、数字信号处理器、电源、带触摸屏LCD显示器、I/0接口和外部存储器；所述电荷耦合器件、视频信号预处理电路和可编程逻辑器件连接后连接模拟—数字转换电路；所述视频信号预处理电路还与模拟—数字转换电路连接；所述模拟—数字转换电路与数字信号处理器连接；所述带触摸屏LCD显示器、I/0接口和外部存储器连接数字信号处理器；所述数字信号处理器外接电源。

进一步，所述使用激光位移传感器，其激光光强具有自适应功能。

进一步，采用高速数据采集与实时处理的电子学系统，利用32位的数字信号处理器DSP，可以不用上位机，满足在线动态检测的要求。

电荷耦合器件图像传感器CCD具有高精度、高灵敏度等特点，能够实现在线动态检测和非接触测量，尤其是对微小厚度变化量的检测具有很强的优势。在分辨率、动态范围、灵敏度、实时传输、体积小、质量小、功耗小、工作电压低等方面是其他光电器件无法比拟的。线阵CCD常选用TCD1209D或TCD1703C。激光器在CCD位移传感器系统中作为光源，主要需要考虑发光强度、波长、准直性、稳定性以及尺寸大小。

本方案选择固体激光器中的激光二极管，例如选择波长为可见波长（λ=650nm）激光二极管。

光学系统的设计，是根据一定的工作距离，测量距离，较小的畸变像差，按合适的成像倍数设计的。

选取A/D转换器主要需要考虑分辨力、准确度、速度、电源要求、接口及转换器的类型等，采样速率主要取决于信号带宽，即大于CCD工作频率，例如选择AD9225或TLC5540或TLC5510。

选取CPLD，主要用于产生AID转换器时钟信号和清零信号，产生乒乓存储的地址和片选信号，还可用作总线控制器，例如EPF10K10（144）；选取FPGA主要用于把所有的逻辑控制电路、各种存储器/寄存器的地址译码电路集中在一起，以便有效减小硬件的体积，提高硬件系统的可靠性，例如XC3090或EP2CST144C8N或IDT72240；

采用DSP，以数字计算的方法对信号进行处理，具有处理速度快、精确、抗干扰能力强及可靠性高等优点，用DSP作为下位机，许多情况下可以不用上位机，仍可进行二维与多维处理。例如TMS320C6748或TMS320VC33或TMS320CS410。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该新型CCD激光位移传感器纸页厚度计，利用激光三角法原理，测量精度达高达微米级，该系统是在线动态检测的，非放射性的、非接触式可靠性高的无线检测技术，体积小、功耗小。整体设计新颖，实用性强，易于推广使用。

附图说明