高精止水带自动测厚系统的研发与应用

摘要：本文主要介绍了高精止水带自动测厚系统的研发与应用，并可检测各种不同类型的止水带厚度、宽度。

关键词：止水带；测厚仪；测宽仪；激光；

引言

橡胶止水带是采用天然橡胶与各种合成橡胶为主要原料，掺加各种助剂及填充料，经塑炼，混炼，压制成型，其品种规格较多，有桥型、山型、P型、R型、U型、Z型、乙型、T型、H型、E型、Q型等。止水材料具有良好的弹性，耐磨性、耐老化性和抗撕裂性能，适应变形能力强、防水性能好。止水带有止水防水的功能，是利用橡胶的高弹性和压缩变形的特点，在各种载荷下产生弹性变形，从而起到有效紧固密封，防止建筑构造的漏水，渗水及减震缓冲作用，止水带主要用于混凝土现浇时设在施工缝及变形缝内与混凝土结构成为一体的基础工程，如地下设施、隧道涵洞，输水渡槽，拦水坝，贮液构筑物等。止水带应用广泛，对其进行精准的检测是保证其质量的重要手段，本文就止水带的厚度精确检测做了介绍。

1、止水带厚度

止水带的厚度，止水带移动变位时，位移越大，其厚度越厚时，止水带上总的拉应力（剪力）就越大。相应作用在砼上的力也越大。所以从受力情况出发，止水带不宜过厚。有些国外资料介绍止水带厚度可用5mm。但从水压条件出发，水压大时止水带不宜过薄。报椐我国现有的试验资料，7mm厚塑枓止水带承受水压可达0.4MPa。一般贮水构筑物的水深不超过10m。因此用在这些建筑物上的止水带厚度以6mm为宜。如果用在低压管道上，要求试验内压力为 0.4MPa时，则其厚度用8mm为宜。止水带的厚度非常重要，因此如何实现止水带厚度的实时高精度的检测，将是重点考虑的问题之一。本文介绍的止水带测厚系统能实现多种规格的止水带厚度的在线检测。

2、可检测的止水带的几种形式

上面我们介绍了止水带具有多种规格，有桥型、山型、P型、R型、U型、Z型、乙型、T型、H型、E型、Q型等，本文举例说明了几种激光测厚仪可以检测的止水带类型。

上图为几种规格的止水带截面形式，而激光测厚仪可在线检测上图所示δ、H1、H2、t等厚度方向的尺寸。激光测厚仪根据系统的处理计算等，可以实现其尺寸的自动检测，使用非常的方便，下面以宽度范围为250～450mm，厚度4～50mm为例的止水带厚度检测进行介绍。

3、具体检测要求

橡胶止水带运行速度1～3.5米/分条件下在线测量。

被测产品表面温度120～180℃。

三个测量点定点测量或扫描测量，检测精度±0.1mm，三个测量点的间距可调整。

设备具有数据显示功能，可显示三个点的测量数据，扫描测量时可显示与宽度方向尺寸基本对应的厚度尺寸。

软件界面上绘制止水带截面图（非自动生成的预设图形），扫描测量时与图形位置对应显示尺寸波动曲线。

设备具备数据传输至其他计算机的功能，预留上传接口。

数据具备存储功能，存储时间大于1年。可导出数据到存储设备。

设备能接收止水带的切断信号（切断在检测设备之后），存储的文件按切断的止水带定长存储文件。

设备下部带车轮，可手动上、下线，上线后通过刹车固定位置。

设备带大液晶显示屏一块，可与主控机显示器同步显示。

设备颜色与现场白色和蓝色的设备颜色接近。

4、测量原理

图中激光测头1和激光测头2以固定间距A相对布置，工作时激光测头1发射一束激光照射被测物的下表面，下表面光斑的漫反射光再返回到激光测头1内的CMOS或CCD芯片上，通过对CMOS或CCD芯片上光斑的位置分析和计算，可以得到激光测头1到被测物下表面的实际距离B1；同理可以得到激光测头2到被测物上表面的距离B2。用两个测头之间的间距A减去两个测头到被测物上、下表面的距离B1、B2即可得到被测物的厚度H。

5、测量形式

止水带的测量可以采用三个测量点定点测量或扫描测量。

（1）扫描测量

在轧材所测的范围内，其测头往复运行扫描，实现横向覆盖式测量，单趟可采集多个点数的厚度值。止水带测厚仪测量频率为100Hz，并且止水带测厚系统3组测头同时扫描。

通过伺服电机的带动，使得测头进行自动往复运动，采集止水带厚度，并将测量数据实时显示于显示屏上，数据同时进行存储。

（2）三个测量点定点测量

定点于轧材内任意三点，长时间测量，三个测量点的间距可调整灵活使用。

上图为测厚仪内部的激光测头的设置方式，测厚仪的下部测头与上部测头的布置形式相同，所以图中只标明了上部测头部分的结构名称。图中三个激光测头通过测头支架分别安装在直线导轨的三个滑块上，测头支架与三套滚珠丝杠副的丝母相连。当伺服电机驱动滚珠丝杠转动时，可实现三个测头的间距调整和扫描动作。

结语

激光测厚仪可以对止水带进行厚度在线检测，其测量精度高，可以达到0.1mm，并且为在线非接触式检测，能对止水带各部分的厚度信息进行自动检测。为止水带的厚度检测及质量提升带来巨大的便利。

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本文由保定市蓝鹏测控科技有限公司编写

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