激光打孔系统中透气度的在线检测.pdf

2003年十一省(市)光学学术会议论文集 激光打孑L系统中透气度的在线检测 李建武 赵学明 杨海 千晓尔汀i盛鬈!{ 华中科技人学激光加工国家工程研究中心，武汉，43(1074 摘要 本文介绍J，对激光打孔工件的透气度进行在线检测的一种新方法。该方泫运用光电传感器，通过检测正 比十小孔商积的光通量，可准确检测m加工T件的透气度。同时．对腧测中的衍lj处理从理论和实践f：也作了分 析和探讨。 关键词 透气度，光·U捡测．微弱信号，检波 1．引 言 住激光打孔的应用中，许多情况下要求对材料加工出高密度的微小孔．目的就是为了增加材料的 透气度，如对香烟水松纸、膏药等薄型材料打孔。香烟水松纸是J}}j丁-包扎香烟过滤嘴，其宽度在58ram 左右，为两根过滤嘴的宽度。在现代的香烟商业中，激光打孑L水松纸产品能有效地降低有害物质如焦 油、尼古卜一氧化碳含量，被烟厂作为降焦的重要手段。所打孔的孔径小丁0．】mm，孔距在0．3—3mm 小孔的质量及时检测是不太可行的，也不是目的所在，所关心的是水松纸j：T；fL后的透气度的大小及均 匀性问题。 目前普遍应川的透气度检测方法是通过气压检测，这种装置只能川丁．静态检测，而对于生产线上 的加卜l：fl：则无法实现动态检测。本文所介绍的方法便是应用光电传感器实现透气度的在线检测的。 2．检测原理 根据离线式透气度检测(常用的是ISO法和肖伯尔法)中透气度的定义，即在被测工件两侧的一 定的气压差下单位时间内通过工件单位面积的气流量。可见透气度的值Pb与l卅：上单位面积内的d,TL 面积s成正比，即PbⅨS。 由光通量m也正比于所照射的透光面积，即①文S。可见，如果在消除[件的光透射引起的信号误 差，则可以得到：[件的透气度Pb与～定的光强透过一定面积的工件的光通量m成正比关系，即： Pboc中 ’ (1) 应用上式的原理，利用光电传感器，检测透过一定面积工件的光通量，就可检测出：_1_=件的透气度。 该方法中由光敏元件接收光信号，并转变为电信号，再对电信号进行放大、滤波及检波处理，送数据 采集系统采集并动态显 r………………………………………………一r…………………………………………………………·； 不。 l 其原理框图如下： i 光电传感器由发光 ； 二极管和光敏二极管组 i．． 成。发光二极管在二【：ff 的…侧发出经调制的红 外光，■：件的另一侧由 Datacollection i system i 光敏二二极管接收，，光敏 ；…………………………．…………………………………………·……………·…………··……………： theroy 二极管在加反向电压 Fig．1System 与光照强度成正比，即光电流ID是光通量的函数G(①)，而光通量。为 Vcc时，反向电流(光电流) 223 2003年十一省(市)光学学术会议论文集 小孔直径D的函数F(D)，所以光生电流为小孔直径D的函数；光生电流再由检波电路放大(系数K) 及滤波处理可得到输出电压值U(D)。 其数学函数传递黼F： 圈 圃n围厂]困口 设计中用两路信号进行差分比较，——_o———叫中t卜—一1D卜刊u(D)I 可以消除由-p红外光穿透J：件产生的干 一千 扰及其它共模噪声。 UI