...于PLC的瓷砖平整度在线检测系统研究
罗晓章
[摘 要]检测瓷砖质量的重要因素就是瓷砖的平整度，以前的检测都是由人工进行平整度检测，然而自动检测系统的出现使陶瓷砖的精度更高了，从而节省了人力和物力。本文通过对陶瓷砖自动检测系统的原理的了解，进行了详细的分析，通过自动检测系统使用的算法、 硬件选择及软件设计方法，建立完善的陶瓷砖检测系统，为陶瓷砖检测系统提供了理论的依据。
[关键词]陶瓷砖 平整度 检测系统研究
中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0313-01
随着我国经济的发展，我国的对于陶瓷砖的使用进入到一个新的进程，陶瓷产品的质量被要求的越来越高。然而我国的创新意识不强，产品的质量不断地出现问题，所以产品的质量要得到特别的重视。最直观影响陶瓷砖质量的原因就是表面平整度，瓷砖平整度也与我们日常生活息息相关，它对瓷砖的美观和使用效果的影响很大，所以要重视对陶瓷砖平整度的检测。虽然目前现有的陶瓷砖平整度的检测也能满足国家的监测标准和需求，但是都是通过人工来操作完成的，随着人工费用的逐步的增加，各大工厂和检测机构开始对运用自动检测的设备开始重视起来。
一、陶瓷砖平整度的检测方法
目前，陶瓷砖传统的检测方法分为两种：平台塞尺法和千分表法。平台塞尺法是常用的检测方法，是铸铁桥型平尺的使用来检测的。将平尺一次靠近陶瓷砖检测的部分，通过平尺下面的塞尺完成空隙检测，从而得出平整度的数值，将数值与国家标准的数值进行对比，得出是否符合规定；千分表法是一种间接检测的方法，通过对标准件的观察，构建数学模型，通过相关检测得出数据，再讲数据放到数学模型中，然后通过求解模型得出平整度数值。这种方法在实验室应用的最多，主要是标准间的选用和数学模型的构建。如果标准件较好，就可以获得完善的数学模型的，得出符合要求的平整度数值，如果标准件不好，则得出的数据不理想。
现今的自动检测技术大部分是非接触式的检测，和传统检测方式相比，现在的自动检测技术的精度更好，也节约了人力物力，更能适应现代化大生产的需求，给产品质量和生产效率的提高起到了很大的推动作用。
二、陶瓷砖平整度的自动检测系统
当前，对于陶瓷砖平整度的自动检测系统能适应工业生产的不多，所以一些有关机构进行专业研究，也取得有了一些成果。通过广东华南精密机械研发院进行的一系列研究，使陶瓷砖平整度自动检测系统在实践中得到了验证。虽然这种方法没有大范围的应用，但是也得到了相关人士的重视。把陶瓷砖的成品的尺寸和平整度相结合的方式进行检测的思路。
（一）陶瓷砖平整度自动检测系统的计算方式
国家对于陶瓷砖平整度自动检测的算法是有严格的规定的。但是各个企业生产中对于平整度的计算方式是不同的。要想在大工业生产中得到有效应用，就要对检测的流程进行简化，以便达到省时省人力的目的。在对陶瓷砖进行检测时用测量边直度的方式，是最简便的一种方法，但是这种方式不能用自动检测系统完成。
所以，根据国家算法和适应工业生产两方面，该系统能够满足其要求，从而有效的进行陶瓷砖平整度的自动检测。经过严格研究，这种检测系统有很好的精密度和实用性。该系统的计算陶瓷砖有以下三个方面。
（1）边弯曲度。通过陶瓷砖的一个边线上，随机确定中间第三个点，然后分别计算此三个点到这一条边的两个顶点的直线距离，再从这三个数值中选取最大值，这个最大值就是边弯曲度。
（2）中心弯曲度。相比于边弯曲度，中心弯曲度稍微复杂些。通过计算中线的三个点到直线的距离，取三个点到直线的最大值，根据公式进行计算。公式如下：
（3）对角弯曲度。在陶瓷产品上平面位置照的两个对角线，通过确定对角线上中间三个点分别到某一个边的两个端点的距离，再从中选取最大值作为对角弯曲度。其计算公式与计算中心弯曲度一致。
在陶瓷砖的平整度自动检测系统中，除了这三个方面外，还要将生产过程中的随机误差和外界干扰等要排除在计算之外。自动系统为了减少误差需要引入数字滤波的方式，所以，在设计中也要充分考虑利用传感器来减少误差的产生。
（二）陶瓷砖平整度自动检测系统的硬件
陶瓷砖平整度自动检测系统的整个工作环节是通过硬件设备配置的。陶瓷砖平整度自动检测系统的要想完成自动检测，就要通过数据采集、数据传输、数据处理和数据显示等环节来完成的。和实验设计系统对比，这个自动检测系统的显著特点就是可以实现高精准度的数据收集。其中的原理可以通过下面这个图示来了解（图1）。
从图1可以了解到，原理是通过5个位移传感器对陶瓷表面进行数据采集，在吧采集結果通过模拟信号传输个电磁开关上，位移传感器和模拟信号都是5路的，在通过电磁开关时选择一路传递出去，将这一路的模拟信号传递到A/D的转换器，然后在通过数字信号传递微控制器上，微控制器就是单片机。单片机再将信号传输到电脑上进行分析。在所有的数据采集的环节里，所有的控制信号都是单片机发出来的。所以，在这个自动检测系统中，位移传感器、电磁开关、A/D转换器和单片机都是必须要有的硬件，缺一不可。
（1）如何选择位移传感器。当前，常用的传感器有两种，一种是容栅位移传感器，另一种是激光位移传感器。容栅位移传感器的性能较好，但是稳定性不好。而激光位移传感器就比较稳定，特别是在测量距离和厚度等方面比较突出，所以这个自动检测系统就才用了激光位移传感器。经过多次查询了解到CD33这个型号的传感器比较适合这个系统，而且传感器室友两种输出端口的，分别是模拟信号和数字信号。
（2）如何选择电磁开关。在这个系统中使用的是MAX4624的元件。这个元件的特点是可以在工作电压和导通电阻的环境下工作。而这个电磁开关的特点是采用单电源供电，功能表现在开关速度很快，也可以进行过流保护。
（3）如何选择A/D的转换器。A/D的转换器是系统中的重要环节，在转换器的选择方面要考虑分辨率、转化误差和转换时间但各方面。本系统使用的是16位的转换器TLC4545，具有提高转速精度、高性能低功耗的的特点。
（4）如何选择微控制器。微控制器是最重要的控制系统，它能决定整个系统能否正常运行，本系统采用Atmega88，其特点有提升代码执行的效率、提高处理速度、缩短处理时间、还可以提升数据的精度和准确度。
（三）陶瓷砖平整度自动检测系统也需与软件进行结合。只有对软件开发设计才能更好的完成整体工作。具体的软件有串行通信软件、滤波算法软件、平整度计算软件。
综上所述，构建一个完整的检测系统，需要了解陶瓷砖平整度检测系统的原理、关键环节的硬件以及软件的设计，才能更好的应用到大工业生产中，通过自动检测实现对检测的需求，从而提高检测的精度和效率，促进陶瓷砖产业的发展。
参考文献
[1] 陈锡聪.陶瓷砖产品表面缺陷产生原因及解决方法的探讨[J].佛山陶瓷.2016（08）.
[2] 黄惠宁.陶瓷砖产品（工业）设计的思考[J].陶瓷科学与艺术.2008（12）.
