在各类卷筒材料的加工实现放卷和收卷的自动控制实践中，卷径测量传感器是提高整体性能和质量的关键性部件之一，比如报纸印刷机、凹印机、卷筒纸数字印刷机等等。

卷径测量有接触式和非接触式两种解决方案。接触式方案是由一个接触卷筒外径的轴或轮通过机械机构将卷径信息转换为角位移或直线位移传递给传感器。常用的测量角位移的传感器包括电位器、旋转编码器、电感式转角传感器和倾角传感器等。常用的测量直角位移的传感器包括行程开关、接近开关、电感式位移传感器等。非接触式方案则是直接测量卷筒外径和传感器之间的距离，常用的传感器包括超声波传感器和激光传感器。显然，相比之下，非接触式的方法更简便也更先进。所以，在实际应用中，普遍采用非接触式的方案。

超声波传感器的工作原理是：传感器向卷筒发出超声波，并探测该超声波在卷筒外径上产生的反射波，然后通过分析计算二者的时间差，从而达到测量从传感器到卷筒外径之间的距离。但是与激光传感器相比较，超声波在响应时间方面有明显劣势。激光传感器有两种基本原理，一是利用光速恒定的原理，通过测量光波从传感器发射到经物体反射回来再被传感器接收所花的时间，计算出光波行走的距离；二十利用光的直线传特性和几何学原理，测量物体和传感器之间的距离。依据第一种原理，最常用的实现方法还分为相位差测距法和光脉冲测距法。相位差测距法是一种历史悠久的方法，它通过比较发射光和接收光的相位差来间接计算出二者的时间差。光脉冲测距法则是一种很新的方法，它利用及其精准的超高频时钟，直接测量发射光脉冲和接收到反射回来的光脉冲之间的时间差。激光传感器的探测光斑很小，传感器的响应速度很快，非常适合于卷芯较小、速度很快的卷径测量场合。

总之，在卷材生产的过程中，卷径计算是控制中极为重要的一环，发挥着着举足轻重的作用，选用更高效更简便的测量方法有助于提高生产效率。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的基本内容：设计一款薄膜卷径显示系统。在薄膜类产品的生产过程中，常常要求检测薄膜的直径。本课题利用激光相干测距原理，利用ST的53L0A1激光传感头，设计一种基于STM32的薄膜卷径测量传感器。本系统中通过STEM32单片机控制的激光传感器发射激光，根据测量激光的行程时间，换算为行程距离，而激光传感器的输出电压信号与距离成线性比例关系，激光传感器U=0-10V分别代表最小卷径和最大卷径进行测量。

本课题的目标：要求测量0-1000mm，300ms测量时间。要求实时数码显示薄膜卷径。

本课题的基本技术方案：由STEM32单片机产生一个晶振脉冲输出到激光传感器模块，使激光传感器发射端发出激光，接收端接受到从卷筒外径反射回来的激光后产生电压信号，因为产生的电压信号为mv级，所以需要运用运放等电子器件构成的信号处理电路来放大成STM32所能处理的v级再进行处理，最后在LED屏上显示数据。

本系统由硬件和软件部分组成，硬件部分有STM32单片机，激光传感头，以及信号处理电路；软件部分有STM32单片机程序的设计与编写。