数字式皮革厚度测定仪的研制

摘要

皮革厚度是表征皮革的机械及物理特性的一项重要基本参数。如今随着皮革行业逐渐由作坊式向工业化生产的转变，为了对生产工艺过程进行有效控制以保证产品质量，人们对皮革厚度的准确及快速的测量提出了越来越高的要求。
　　 然而，目前正在使用的皮革厚度测量仪表（无论是指针式还是数字式）都存在较大的缺陷，这主要表现在：采用人工读秒表的方式实现定时测量条件会使测量结果存在误差；操作不规范会使测量不能在恒定压力的条件下实现；仪表只能在竖直方向上实现皮革厚度测量致其使用受到了限制。
　　 在温州市科技局资助下，笔者作为主要人员和课题组一起成功地研制出了MH-YD1型数字式皮革厚度测定仪。本人负责硬件电路和主要软件部分的设计与调试，并参与了机械部分的设计。依此撰写的学术论文已经发表，并申请了两项专利。随后，本校皮革专业的实验室对此测厚仪进行了两个月的使用测试，效果良好。
　　 这次研制的MH-YD1型数字式皮革厚度测定仪首次在以下方面实现了突破：
　　 （1）可以由本机自动实现“定时锁定显示”功能；
　　 当测厚仪的压脚与皮革试样完全接触后仪表自动开始计时，待计满5s时自行锁定液晶显示屏上的数据以供测量人员读取。相比于以往人工读秒表的测量方式，使用该仪表在测量皮革厚度时不但操作便捷，而且更重要的是彻底消除了人工读秒表带来的误差，有效地提高了测量精度。
　　 （2）可以更好地满足在恒定压力下进行测量的要求；
　　 若由于测量操作不规范而导致压脚与皮革试样接触时的压力超出了行业标准所规定的范围，则该测厚仪会以不启动“定时锁定显示”功能的方式提示测量人员当前操作有误，以便重新开始测量，从而进一步保证了测量结果的准确性。
　　 （3）可以在三维空间内的任意方向上对皮革厚度进行准确快速的测量。
　　 由于MH-YD1型便携式测厚仪在三维空间内任意方向上进行的测量都可以在恒压的条件下实现，因而可以利用该仪表在生产现场对悬挂于流水线上的皮革半成品进行准确快速的厚度测量，这为有效指导并控制生产工艺提供了很大的便利。而且可以使用此仪表在不取样的状态下对整张皮革上的多个部位进行厚度测量，从而避免了对完整皮革的损害。
　　 MH-YD1型数字式皮革厚度测定仪不但很好地克服了目前同类测量仪表存在的缺陷，而且通过如上所述的三处创新设计在三维空间内有效地实现了“恒定压力”与“定时锁定显示”这二个测量条件，因而使得仪表的测量原理更科学，并且依此能够得到准确可信的测量数据。
　　 具有自主知识产权的MH-YD1型数字式皮革厚度测定仪的研制成功并投入使用，必将为皮革产品的工业化生产以及深入研究做出应有的贡献。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1皮革厚度准确测量的意义

1.2皮革厚度测量的特殊性及相关测量标准

1.2.1测量的特殊性

1.2.2皮革厚度测量的行业标准

1.2.3不同标准之间存在的变动

1.3皮革厚度测量仪表的发展现状

1.3.1发展及使用情况

1.3.2目前使用的仪表存在的缺陷

1.4课题主要研究工作

1.5本章小结

2测量原理及整体设计方案

2.1测量原理

2.1.1测厚技术及相关测量仪器的发展与应用状况

2.1.2容栅传感器简介

2.1.3数字式皮革厚度测定仪所基于的测量原理

2.2总体设计方案

2.2.1测量系统概述

2.2.2仪表的性能参数与主要功能

2.2.3总体方案设定

2.3本章小结

3仪表系统硬件设计

3.1信号采集模块

3.1.1传感器的使用

3.1.2机械部分的设计与实现

3.2信号调理模块

3.2.1模块的功能及组成

3.2.2电路的实现与改进

3.3微控制器模块

3.4显示电路

3.5自动断电电路

3.5.1电路的功能

3.5.2自动断电功能的实现

3.6传感器供电电路

3.7清零控制

3.8本章小结

4仪表系统软件设计

4.1数据接收存储

4.1.1模块所实现的功能

4.1.2实现方案及改进

4.2数据运算处理

4.2.1码制转换

4.2.2测量值换算

4.2.3数制转换

4.2.4显示缓存写入

4.3测量值显示

4.3.1数据与命令的写入方式

4.3.2显示功能的实现

4.4测量控制

4.4.1改进硬件的实现方法

4.4.2比较下降速率的实现方法

4.4.3与平均速率阈值比较的实现方法

4.5本章小结

5数字式皮革厚度测定仪的制作与调试

5.1研制开发过程概述

5.2重要部分的制作与调试

5.2.1调理传感器的信号输出

5.2.2采集传感器输出的数据

5.2.3对数据运算处理及测量值显示程序的调试

5.2.4初步综合调试

5.2.5印制电路板(PCB)的制作

5.2.6机械部分的设计制作与综合调试

5.3本章小结

6性能评定

6.1测量精度

6.1.1对比测量实验

6.1.2仪表在定时方面存在的误差

6.2测量分辨率

6.3测厚仪其它功能的实现情况

6.4本章小结

7总结

7.1结论

7.2下一步的工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文目录

附录