專利名稱：軋制帶材平直度測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軋制帶材平直度測量儀，屬于多束激光截光式平直度測量裝置，特別適用于熱軋帶鋼平直度的測量。
日本專利昭63-134903公開了一種《軋制材平直度測定裝置》，主要由激光發(fā)生器、分光裝置、掃描裝置、攝像裝置、監(jiān)視器、運算處理裝置和打印機組成。分光裝置將激光發(fā)生器發(fā)出的激光分成n束(3束以上)，由掃描裝置傾斜照射在帶材上，并沿其寬度方向掃描產(chǎn)生輝線。攝像機設(shè)置在正對輝線的上方，捕捉帶材寬度方向范圍內(nèi)激光輝線的軌跡，在監(jiān)視器上直觀地反應(yīng)出來。運算處理裝置將攝像機輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并計算出帶材上各處的延伸率，由打印機輸出。由于采用3束以上激光，延伸率為軋制方向上反射光位置的函數(shù)，與時間和速度因素無關(guān)，可將帶材擺動與平直度不良兩種情況區(qū)分開來，消除了帶材運動對測量精度的影響。所存在的不足之處在于，為提高攝像機對輝線的分辨能力，需使用大功率激光器和帶轉(zhuǎn)鏡掃描裝置，價格昂貴、防護措施復(fù)雜、維護工作量大。運算處理過程中，其延伸率的計算以弦長近似弧長，引入了原理性誤差。
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、構(gòu)造簡單、易于維護，測量精度高的軋制帶材平直度測量儀。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施實現(xiàn)。激光發(fā)生裝置由沿帶材寬度方向均布的至少5組光源構(gòu)成，每組光源包括至少三條光束，每條光束與水平面之間的夾角θi在20～60°之間。在測量區(qū)域內(nèi)，光束以點陣形式光斑投射到帶材表面。計算機在運算處理過程中，延伸率的計算用二次曲線來逼近弧線，y＝ax2+bx+c，其中a、b、c為常數(shù)。
每組激光源的光束可以由并例設(shè)置的半導(dǎo)體激光器和其前方與之相配合的會聚透鏡分別產(chǎn)生。
為提高測量信號的信噪比，在攝像機鏡頭前裝有與激光束發(fā)射波長相一致的單通濾光片。
計算機在處理圖像信號時，開窗采集數(shù)據(jù)，即在每組光源的光點附近的行內(nèi)采集數(shù)據(jù)，無激光信號區(qū)域內(nèi)不采集。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點在于1.使用小功率激光器，以點陣方式照射，成本低、構(gòu)造簡單、安裝維護方便；2.在延伸率計算中，以二次曲線逼近弧線，誤差小，測量精度高；3.微機在處理圖像信號時開窗采集，處理速度快，占用內(nèi)存空間小，可濾掉非采集區(qū)域的帶狀背景亮紋及背景孤立亮點，可用于軋制速度較高的情況；4.激光單色性好，與被測帶材的物質(zhì)組成無關(guān)，簡單的結(jié)構(gòu)，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，因此特別適合于熱軋帶鋼等環(huán)境比較惡劣的場合。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細論述。


圖1為本發(fā)明軋制帶材平直度測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明軋制帶材平直度測量儀光源的一種構(gòu)成的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明軋制帶材平直度測量儀一組光源與被測帶材在x-y坐標下關(guān)系說明圖。
由圖1可見，本發(fā)明軋制帶材平直度測量儀主要由激光發(fā)生裝置3、攝像機7、監(jiān)視器8、計算機9、圖像處理裝置10和CRT11組成，安裝在熱軋精軋末機架1之后。激光發(fā)生裝置3由沿帶鋼2寬度方向均勻分布的5組光源4構(gòu)成，每組光源4包括三條光束5，每條光束5與水平面之間的夾角θi、(i＝1、2、3)在20°～60°之間，在測量區(qū)域內(nèi)，光束5以5×3點陣形式光斑投射到帶鋼2表面。
如圖2所示，每組激光源4的三條光束5可以由三只并例設(shè)置的10mw半導(dǎo)體激光器13和其前方與之相配合的三只會聚透鏡12分別產(chǎn)生。
CCD攝像機7設(shè)置在點陣式光斑6的上方，在其鏡頭前安裝有一片與激光波長相一致的單通濾光片7a，以濾掉熱軋帶鋼2上的紅外譜線及其它雜光，只通過激光信號，提高測量信號的信噪比。攝像機7將照射到帶鋼2上的激光點陣散射斑6的位置成像，并轉(zhuǎn)換成電信號送到圖像處理裝置10、486微型計算機9及監(jiān)視器8。監(jiān)視器8用來觀察激光源的能量及激光照射位置是否正常。圖像處理裝置10在計算機9的支持下，將圖像信號采集出來。計算機9對其所采集信號進行運算處理，計算出沿鋼帶2寬度方向與光源4相對應(yīng)的5個不同位置的縱向延伸率，并將其轉(zhuǎn)換成模擬量以光柱的方式在CRT11上顯示出來。
圖3反應(yīng)出一組光源4與被測帶材2在x-y坐標下的關(guān)系，也可以看作是一組光源4在沿帶鋼2軋制方向的垂直平面內(nèi)的剖視圖。其延伸率的具體計算方法可由圖3導(dǎo)出。圖中x0、X1、X2表示在基準鋼板上，三束測量激光產(chǎn)生的斑點A0、B0、Co在x軸上的坐標，已存儲在計算機中。在實際生產(chǎn)線上，鋼板2出現(xiàn)不平直度時，則三束激光5就在A、B、C處產(chǎn)生光斑，三個光斑在x軸上的坐標偏移量分別為Δx1、Δx2、Δx3。
用二次曲線逼近AC弧線，則y＝ax2+bx+c- ………(1)其中a、b、c為常數(shù)。
A、B、C三點的坐標位置由下列各式給出yA＝h1＝Δx1lgθ1yB＝h2＝Δx2lgθ2yC＝h3＝Δx3lgθ3xA＝x0-Δx1xB＝x1-Δx2xC＝x2-Δx3其中θ1、θ2、θ3為激光束5與水平面之間的夾角如前所述在20°～60°之間，已由結(jié)構(gòu)給出，存儲在計算機9中。
將上述六式分別代入方程(1)，解方程組求得a、b、c。
根據(jù)勾股定理ΔS2＝Δx2+Δy2，解線積分
根據(jù)延伸率的定義
AC‾=(yC-yA)2+(xC-xA)2---(4)]]>
將式(2)、(4)代入(3)就計算出了圖4所示斷面處的延伸率。
本發(fā)明帶材平直度測量儀所測出的5個不同位置的縱向延伸率不僅可以如前所述以光柱的形式在CRT上顯示出來，其數(shù)字形式可用打印機記錄下來，并可把平直度數(shù)據(jù)向軋機控制系統(tǒng)反饋，提高平直度控制精度。
權(quán)利要求
1.一種軋制帶材平直度測量儀，主要由激光發(fā)生裝置、攝像機、監(jiān)視器、圖像處理裝置、計算機和CRT組成，其特征在于激光發(fā)生裝置(3)由沿帶材(2)寬度方向均勻分布的至少5組光源(4)構(gòu)成，每組光源(4)包括至少三條光束(5)，每條光束(5)與水平面之間的夾角θi在20°～60°之間；計算機(9)在運算處理過程中，延伸率的計算用二次曲線來逼近弧線，y＝ax2+bx+c，其中a、b、c為常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀，其特征在于所述的每組光源(4)的光束(5)可以由并例設(shè)置的半導(dǎo)體激光器(13)和其前方與之相配合的會聚透鏡(12)分別產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的測量儀，其特征在于所述的攝像機(7)在鏡頭前裝有與激光束(5)發(fā)射波長相一致的單通濾光片(7a)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀，其特征在于所述的計算機(9)在處理圖像信號時，開窗采集數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軋制帶材平直度測量儀,屬于多束激光截光式平直度測量裝置,特別適用于熱軋帶鋼平直度的測量,其激光發(fā)生裝置(3)由沿帶材(2)寬度方向均勻分布的至少5組光源(4)構(gòu)成,每組光源(4)包括至少三條光束(5),每條光束(5)與水平面之間的夾角在20°～60°之間,計算機(9)在運算處理過程中,延伸率的計算用二次曲線逼近弧線。該測量儀成本低、構(gòu)造簡單、易于維護,以二次曲線逼近弧線,測量誤差小,精度高。
文檔編號B21B38/02GK1172705SQ9610072
公開日1998年2月11日 申請日期1996年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月28日
發(fā)明者楊溪林, 邱忠義, 錢建強, 龍勝淵 申請人:冶金工業(yè)部自動化研究院