[发明专利]一种中密度纤维板板坯厚度测量方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于物体厚度测量技术领域，涉及一种板材厚度测量方法与装置，具体为一种用于中密度纤维板板坯厚度测量方法与装置。

背景技术

中密度纤维板是利用小径木、枝桠材以及木材加工剩余物等原料经过削片、热磨、施胶、干燥、成型、预压、热压、裁边、砂光等工序加工而成的一种板材，具有广泛的用途。成型工序是将经过施胶和干燥后的纤维采用机械或气流成型方法铺装成一定宽度和厚度的连续板坯带，成型后的板坯非常蓬松，厚度大、密度很低，影响运输和板坯进入热压机。因此，在热压之前需要对板坯进行预压，增加板坯密度和减小厚度，以方便板坯运输和进入热压机。然后再对预压后的板坯厚度和重量进行在线测量，防止不合格的板坯进入热压机，以保证热压后板材的密度达到质量要求和避免对热压机造成损伤，特别是对连续平压式热压机尤为重要；此外，通过对预压后的板坯厚度进行实时在线测量，可以将板坯厚度信息实时反馈给板坯成型机，对成型纤维量进行实时调整。

预压时，通常将板坯压缩到成品板的厚度，但是由于纤维的弹性恢复作用，预压后板坯的厚度出现反弹，一般为成品板厚度的4倍左右，根据成品板材的厚度和密度要求，预压后板坯的厚度范围为10mm～200mm；板坯密度约为200kg/m³，具有一定的强度，但其表面并不十分平整光洁，此外板坯也是一种多孔性材料。

目前，在实际生产和试验研究中，对预压后板坯厚度的在线测量方法主要有激光、超声波、X射线等非接触式测量方法，以及采用线性位移传感器的接触式测量方法。

非接触式测量方法不会对板坯表面造成损伤，由于预压后的纤维板板坯是一种多孔性的材料，以及生产环境存在灰尘等因素的影响，上述几种非接触式测量方法均存在一定的缺陷。

对于激光测量法，主要是采用激光位移传感器来实现，由于激光具有单色性好、高亮度、方向性强、抗干扰性强等优点，测量精度较高，是目前中密度纤维板生产中应用最多的一种板坯厚度测量方法。但是，由于生产环境空气中存在纤维和灰尘，激光传感器表面常常会粘附纤维和灰尘，影响测量精度，有时还会出现数据误报现象，反而影响了生产的正常进行。此外，激光位移传感器的价格也比较昂贵。

对于超声波测量法，由于纤维板坯具有大量的孔隙，造成超声波的大量散射和能量衰减，使测量显示的板坯厚度值明显小于板坯实际厚度值，误差较大，甚至无读数。目前该方法还处于试验阶段，尚未在板坯厚度测量中得到实际应用。

对于X射线测量法，其原理是根据X射线穿透板坯时强度的衰减量来进行转换测量厚度的，但X射线在穿透不同材料和灰尘、油烟等介质时，其衰减程度也会不同，因此其测量精度受环境影响较大，还需要进行温度补偿，稳定性较差，维护量和维护费用较大。因此，该方法并不适合纤维板坯的厚度测量。

对于采用线性位移传感器的接触式测量方法，线性位移传感器垂直于被测板材表面安装，测杆的位移量等于板材的厚度，可以直接测出板材的厚度，由于测杆需要与被测板材接触，要求被测板材具有较大的硬度和较光洁平整的表面，早期国外主要用于测量成品板的厚度，对于比较松软和厚度较大的板坯厚度测量则难以实现，目前还处在试验研究阶段，尚未得到实际应用。

发明内容

为了解决目前中密度纤维板生产过程中板坯厚度在线测量过程中存在的问题，本发明提供了一种结构简单、安全可靠、测量精度较高、成本较低、使用方便的板坯厚度在线测量方法与装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

(1)采用增量型旋转编码器、摆杆、滚轮、编码器支架等构成板坯厚度测量装置，增量型旋转编码器安装在一只高度可调的编码器支架上、增量型旋转编码器的转子轴上固定安装一根摆杆，摆杆的另一端安装一只宽度较大的滚轮，摆杆、滚轮采用密度较低的轻质材料制作，并采用薄壁结构，滚轮表面敷贴聚四氟乙烯薄膜。

(2)调整编码器支架高度，使摆杆初始位置调节到竖直状态，并使滚轮的最低点与运输带表面刚好接触，将此状态下的增量型旋转编码器输出的角位移信号设置为零，当板坯随运输带向前移动时，推动滚轮上移，同时带动摆杆摆动，增量型旋转编码器的转子轴一起转动，并输出角位移脉冲信号。

(3)增量型旋转编码器输出的角位移信号由数据采集卡采集输入计算机，利用数据处理软件对角位移脉冲信号进行处理，并利用公式(I)计算板坯厚度，

H＝R(1-cosα)      (I)

公式(I)中，H为被测板坯的厚度，R为摆杆有效长度，α为摆杆偏离垂直状态时摆动的角度(即增量型旋转编码器转子的转动角度)。