一种平行背光刚性基准式塑料扁丝在线厚度测量装置的制作方法

本发明涉及塑料扁丝拉丝生产检测，尤其涉及一种平行背光刚性基准式塑料扁丝在线厚度测量装置。

背景技术：

1、pp、pe 编织扁丝是吨袋、编织袋、遮阳网制品的核心原料，扁丝厚度均匀性直接决定成品克重、拉伸强度，是拉丝生产关键质控指标，需要在线不间断实时检测。

2、现有扁丝测厚技术存在多项缺陷：电容式测厚受碳酸钙填料含量、环境温湿度影响大，介电常数波动造成测量漂移；射线测厚存在辐射风险，环评与运维成本高；传统视觉测厚方案普遍采用轴承转动式基准轴，轴承存在装配间隙，长期运行磨损后基准高度漂移；现有视觉方案大多配置三轴微调滑台安装光源相机，拉丝车间振动环境下光路容易偏移，需要频繁重新标定；部分方案相机竖直布置，设备竖向占用空间大；传统闭环控制手段多调节挤出模头间隙，频繁调模会造成熔体挤出压力剧烈波动，极易发生断丝、厚薄突变，损伤模头；普通漫射光源成像边缘虚化，透视畸变大，测量误差高。

技术实现思路

1、发明目的

2、针对现有技术基准漂移、光路易偏移、设备竖向空间占用大、调模带来生产波动等问题，本发明提供一种平行背光刚性基准式塑料扁丝在线厚度测量装置及测厚闭环控制方法；基准支撑光轴水平布置，扁丝包覆贴合光轴下母线作为测量零基准；采用固定式光路，水平光束平行扁丝贴合于基准光轴处的行进方向，光束垂直指向光轴下母线；工业相机水平布置，相机与光束平行并且垂直于光轴下母线；取消三轴微调滑台；通过调节牵引电机转速实现厚度闭环，不改动挤出模头间隙，降低竖向安装空间要求，提升恶劣工况下测量稳定性与生产连续性。

3、技术方案

4、一种平行背光刚性基准式塑料扁丝在线厚度测量装置，其特征在于，包括机架光轴、基准支撑光轴、方形平行背光源、工业相机、进料导丝限位机构、出料导丝限位机构、除尘吹扫组件、图像处理闭环控制器； 所述基准支撑光轴水平布置，为光滑等直径不锈钢直杆轴体，基准支撑光轴一端与机架光轴通过抱箍夹紧组件径向抱紧刚性锁死固定；所述基准支撑光轴无转动轴承、无径向及轴向装配窜动间隙；编织扁丝包覆贴合于基准支撑光轴的下母线表面滑行通过，基准支撑光轴的下母线构成厚度测量固定零基准； 所述方形平行背光源为远心平行光源，固定安装于基准支撑光轴一侧；条形平行背光源输出水平光束，光束平行于扁丝贴合于基准光轴处的行进方向，并且光束垂直指向基准支撑光轴的下母线，水平光束照射在扁丝上形成背光剪影； 所述工业相机水平布置，工业相机成像面与方形平行背光源输出的水平光束垂直，固定采集水平光束投射形成的扁丝剪影像； 所述进料导丝限位机构、出料导丝限位机构分别设置在基准支撑光轴前后两端，约束扁丝保持水平居中、无扭转、无偏移姿态输送； 所述图像处理闭环控制器分别与工业相机、拉丝牵引驱动机构电性连接；控制器识别基准支撑光轴下母线基准坐标与扁丝下侧轮廓坐标，计算扁丝实时垂直厚度，并依据厚度偏差输出控制信号调节牵引电机运行速度，完成扁丝厚度闭环调节。

5、进一步，本发明还提供一种塑料扁丝在线厚度闭环控制方法，包括：设备标定、扁丝穿丝、剪影成像采集、图像解析计算厚度、牵引电机转速闭环调节、超差报警循环检测，全程不调整挤出模头间隙。

6、有益效果

7、1、基准长期稳定无漂移：基准支撑光轴依靠抱箍夹紧组件径向抱紧锁死，取消轴承结构，不存在转动副，消除轴承磨损、窜动带来基准偏移；扁丝包覆贴合光轴下母线，光轴下母线直接作为厚度零基准，基准位置固定不变。

8、2、水平对向光路，减小竖向安装空间：方形平行背光源输出水平光束，光束平行扁丝行进方向，光束垂直指向光轴下母线；工业相机水平布置，相机与光束平行、垂直光轴下母线；水平光路布局降低设备高度方向尺寸；形成清晰背光剪影，消除透视畸变，轮廓边界锐利，边缘提取精度高；整套光路固定式安装，取消三轴微调滑台，抗设备振动，无需频繁标定。

9、3、闭环控制不改动模头，生产连续性好：依靠改变牵引电机转速调整扁丝拉伸倍率实现厚度调控，挤出模头参数保持不变，熔体挤出压力稳定，避免频繁调模带来断丝、厚薄突变，保护挤出模头，提升生产线稼动率。

10、4、结构精简，改造成本低：整体结构零件少，可直接加装在现有拉丝生产线，不需要大幅改造原有设备。

11、图 1 为本发明总装结构示意图； 图 2 为本发明光路截面剖视图；

1.一种平行背光刚性基准式塑料扁丝在线厚度测量装置，其特征在于，包括机架光轴、基准支撑光轴、方形平行背光源、工业相机、进料导丝限位机构、出料导丝限位机构、除尘吹扫组件、图像处理闭环控制器； 所述基准支撑光轴水平布置，为光滑等直径不锈钢直杆轴体，基准支撑光轴一端与机架光轴通过抱箍夹紧组件径向抱紧刚性锁死固定；所述基准支撑光轴无转动轴承、无径向及轴向装配窜动间隙；编织扁丝包覆贴合于基准支撑光轴的下母线表面滑行通过，基准支撑光轴的下母线构成厚度测量固定零基准； 所述方形平行背光源为远心平行光源，固定安装于基准支撑光轴一侧；方形平行背光源输出水平光束，光束平行于扁丝贴合基准光轴处的行进方向，并且光束垂直指向基准支撑光轴的下母线，水平光束照射在扁丝上形成背光剪影； 所述工业相机水平布置，并通过抱箍夹紧组件与机架光轴无间隙连接，工业相机成像面与方形平行背光源输出的水平光束垂直，固定采集水平光束投射形成的扁丝剪影像； 所述进料导丝限位机构、出料导丝限位机构分别设置在基准支撑光轴前后两端，约束扁丝保持水平居中、无扭转、无偏移姿态输送； 所述图像处理闭环控制器分别与工业相机、拉丝牵引驱动机构电性连接；控制器识别基准支撑光轴下母线基准坐标与扁丝下侧轮廓坐标，计算扁丝实时垂直厚度，并依据厚度偏差输出控制信号调节牵引电机运行速度，完成扁丝厚度闭环调节。

2.根据权利要求 1 所述的一种平行背光刚性基准式塑料扁丝在线厚度测量装置，其特征在于：所述抱箍夹紧组件为开口式弹性抱箍结构，配置夹紧螺栓；依靠螺栓锁紧产生径向抱紧力锁定基准支撑光轴；拆装调试便捷，锁止后无转动副、无装配间隙。

3.根据权利要求 1 所述的一种平行背光刚性基准式塑料扁丝在线厚度测量装置，其特征在于：所述图像处理闭环控制器配置 4-20ma 模拟量输出接口以及 rs485 通讯接口；能够实时输出扁丝厚度数据、超差报警信号、牵引电机转速调节控制信号。

4.一种塑料扁丝在线厚度闭环控制方法，应用于权利要求 1-3 任一项所述的平行背光刚性基准式塑料扁丝在线厚度测量装置，其特征在于，包括以下步骤： s1、设备装配标定：将基准支撑光轴与机架通过抱箍夹紧组件完成径向抱紧锁死；安装固定方形平行背光源与工业相机；调整方形平行背光源，使输出水平光束平行于扁丝贴合基准光轴处的行进方向、光束垂直指向基准支撑光轴下母线；调整工业相机，使相机水平布置，工业相机成像面与方形平行背光源输出的水平光束垂直；完成基准光轴下母线坐标标定，记录厚度测量零基准； s2、扁丝穿丝：将挤出拉伸后的编织扁丝依次穿过进料导丝限位机构、包覆贴合于基准支撑光轴下母线、再穿过出料导丝限位机构；扁丝依靠拉丝张力紧贴基准支撑光轴下母线滑行； s3、成像采集：启动方形平行背光源输出水平光束，光束平行扁丝行进方向并垂直射向基准支撑光轴下母线；水平布置的工业相机与光束平行，持续采集扁丝背光剪影图像； s4、图像解析测厚：图像处理闭环控制器对剪影图像做预处理、边缘检测，识别基准支撑光轴下母线基准坐标以及扁丝下边缘轮廓坐标；两者做坐标差值运算得到扁丝实时垂直厚度； s5、闭环调速控制：将实测厚度与预设厚度公差区间对比； 当实测厚度大于上限阈值，输出提速信号提高牵引电机转速，增大扁丝拉伸量，使扁丝减薄； 当实测厚度小于下限阈值，输出降速信号降低牵引电机转速，减小扁丝拉伸量，使扁丝增厚； s6、报警与循环检测：厚度持续超差时触发报警；持续循环执行 s3-s5 步骤，全程不调整挤出模头间隙，维持挤出熔体压力稳定。