瓷砖平整度在线检测及控制系统开题报告

1．本课题研究的背景、目的及意义

1.1瓷砖在市场上的地位

陶瓷墙地砖是建筑行业广泛应用的装饰建材，由于种种的工业生产上的原因，瓷砖在制作及烧制的过程中会产生弯曲，弧度变形，挤压等因素而造成了瓷砖平整度的误差，从而对瓷砖的美观及质量产生负面影响。

而纵观我国的建筑瓷砖产业在20世纪后得到了迅猛的发展，建筑瓷砖出口量年平均增长率达到20%-30%，占世界瓷砖总产量的一半以上，而当今当之无愧的成为了世界最大的陶瓷产区，未来将是世界最大的瓷砖生产基地。

1.2我国瓷砖生产行业存在的问题

但是我国建筑瓷砖产业快速发展的同时也伴随着很多大大小小的问题。从产业的总体平均水平来看，档次偏低，技术水平低下，如何提高产品质量，与国际接轨，走向国际市场，已摆在企业面前的重要课题。根据市场的研究调查，目前国内瓷砖企业对瓷砖平整度误差的检测方法和质量分级一半用的是人工抽样以及手工的检测方法，这种检测方法测量的误差相对比较大，漏检率高，不太好控制产品的平均的质量，生产的效率也很低下，因此，如何以较低的成本实现瓷砖平整度的自动化检测，有着很重要的地位。但是自动化检测机械目前仍然是我国陶瓷机械行业的一个空白，现在在大批量生产的瓷砖墙地中，基本上都是用人工检测的方法。一方面传统的人工接触式测量方法跟不上现代墙地瓷砖生产的时候非接触测量要求，另一方面传统的离线，静态测量方法又无法满足现代加工中经常出现因不能及时控制生产过程，在生产中经常出现因不能及时检测产品，控制流程而造成废品的情况，再若人工测量为静态和局部单点测量，存在检测速度慢，效率低下等诸多问题，所以检测的时候受到人工影响的误差也很大，想读书读不准确，测量的习惯不正确，量具磨损等因素影响。

1.3自动在线检测瓷砖质量的意义

瓷砖工业的迅速发展和企业生产自动化程度的不断提高对产品的自动在线检测提出了越来越高的要求。以适应自动地检测瓷砖表平面的平整度，并且对产品进行分级处理，以此来适应实际生产过程的质量控制。

为了实现瓷砖平整度的自动在线检测及成分，设计了基于PLC，组态软件和激光位移传感器的瓷砖平衡度实时检测分级系统。系统由传送，检测和分级3部分组成，该检测系统采用光学三角法检测技术，通过编码器及PLC的高速计数器功能对位移中的待检测瓷砖的采样位置进行精确定位，使用激光位移传感器对瓷砖的表面部分进行数据的测量以及采集，经过AD转换之后在PLC里面依照特定的公式进行平整度运算，以PLC为核心实现瓷砖的分级处理和对设备的整体控制，实验表明该检测系统高效，稳定，可靠。

据中国建筑材料工业协会信息部发布的数据，2008年全国陶瓷砖产量为50.24亿平方米，而世界陶瓷强国意大利，西班牙两国的产量加在一起也不过12亿平方米左右，但是其产值却达到110亿欧元。另外从2006年我国的陶瓷进出口数据显示，出口金额为17.09亿美元，进口的金额为2784.9万美元，是我国出口总额的100多倍，从数据中不难看出我国建筑陶瓷产品与国外陶瓷强国同类产品之间的差距。

瓷砖的产量与质量的提升与陶瓷机械装备发展紧密相连，相辅相成的。伴随中国建筑陶瓷市场的大发展，陶瓷装备由1983年以前的几乎全部依赖进口，到2007年进口机械比例下降到10%，国产设备基本全面取代了进口设备，很多陶瓷机械产品已经打入国际市场。

1.4我国瓷砖检测设备现状

然而墙地砖产品的检测技术和检测设备，多年来没有什么明显变化，自动化质量检测装备至今仍然是我国陶瓷机械领域的一个空白，目前国内陶瓷质量检测与分级工艺还停留在手工操作水平，陶瓷墙砖企业约1/3-1/2的工人需要被安排在分拣，包装岗位，这既限制了生产成本的进一步降低，也影响了分拣的准确性，严重制约了产品档次的提高及出口能力的增强，成为阻碍产品品质提高的重大瓶颈，是陶瓷行业中急需攻克的技术性问题。因此，研制适合我国国情的墙地砖在线自动分拣系统不仅可以大大提高分拣准确度，保证产品质量的稳定性和一致性，而且将大幅度地节省劳动力，并减轻工人劳动强度，国内墙地砖生产企业分布数量大，对自动分拣装置的需求潜力巨大，采用高新技术，结合国际先进检测及计算机设备，研制开发智能化高技术含量自动分拣系统，对填补国内空白满足我国建筑陶瓷行业技术现代化装备需求，并使我国尽早成为陶瓷生产强国有着重要的社会经济意义。

目前国内墙地砖检测装备与检测仪器无法满足陶瓷砖表面缺陷及尺寸检测的精度及自动化等特殊要求。项目立项之初，我们曾经在佛山，山东等几家知名品牌的瓷砖制造厂进行了深入的调研，了解到在实际工业生产过程中，陶瓷砖表面缺陷及尺寸检测仍然停留在人工抽样检测水平上，工人劳动强度是大，效率底下。举个例子，人工检测需要用到卡尺，操作极慢，对于缺陷和色差，人工检测由于受到人眼视觉灵敏度，环境光等各种因素的影响，通常无法可靠的捕获缺陷信息并加以记录，为了增加分拣的可靠性，厂家通常在色差和缺陷检测工序设置5-6人进行色差的观察，分档，搬运放置，对于表面平整度的测量，基本采用人工抽样检测，测量方法是打开测量表，取得样品的平均值，这种瓷砖的质量不易保证，从而影响产品整体质量，这种检测方法与陶瓷砖的现代化工艺相比，是非常滞后的，因此开发和采用先进的自动连续检测技术进行检测，并按照结果进行分选和码垛，以保证各个等级内的砖质量，是非常必要的。

总体而言，现有的陶瓷砖的检测方法将产生大量的漏检和误检，使得检测结果无法提供准确有效的信息。同时检测人员持续工作于粉尘，噪音等恶劣的现场环境之下，检测者极易疲劳，并对身体心里造成伤害，无法长时间承担这种超负荷的劳动。

1.5总结

本系统拟采用西门子S78-200 PLC为控制核心，选用触摸屏为人机交互界面，通过4个并行的激光测距传感器，检测在轨道中运动的瓷砖表面到传感器的距离，实现瓷砖平整度的在线、高速检测，如果整块瓷砖完全通过4个传感器后的所有的距离偏差值均在国家规定的范围内，就是合格瓷砖，传送到合格区域，否则不是，传送到不合格区域，从而指导不达标瓷砖产品的筛选分拣。同时，完成对相关电动机的运行控制，使整个系统高效、稳定运行。