專利名稱:熱軋鋼材在線被動(dòng)檢測方法和裝置的制作方法
本發(fā)明是一種對熱軋鋼材被動(dòng)式在線檢測方法與裝置，它特別適用于熱軋鋼材尺寸、形狀、和位置的檢測。
目前對于熱軋鋼材在線檢測中，普遍采用一種主動(dòng)式的方法，它用一束平行光照射熱軋鋼材，用電荷耦合器(CCD)攝像機(jī)作為光學(xué)傳感器，探測出被測物遮擋而產(chǎn)生的陰影部份，通過信息處理得到其尺寸、形狀和位置，它的主要缺點(diǎn)是要有一個(gè)準(zhǔn)直度高的平行光源，因而體積大，造價(jià)高，光源的不穩(wěn)定使系統(tǒng)可靠性也相應(yīng)下降，在生產(chǎn)中應(yīng)用仍有不少問題。
本發(fā)明的目的是提供利用熱軋鋼材自身輻射的被動(dòng)式測量方法，並提供一個(gè)使儀器在鋼鐵生產(chǎn)的惡劣環(huán)境中能可靠工作的裝置-凈化室。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1是本發(fā)明的工作原理圖。
圖2是本發(fā)明的在線檢測工作波形與尺寸檢測原理示意圖。
圖3是本發(fā)明中當(dāng)被測物沿X方向移動(dòng)，引起該方向探測誤差的原理圖。
圖4是本發(fā)明的位置測量原理圖。
圖5是本發(fā)明的在線測徑系統(tǒng)示意圖。
熱軋鋼材(被測物)〔1〕的輻射通過光學(xué)系統(tǒng)成象在電荷耦合器攝像機(jī)〔2〕上，通過信息處理計(jì)算出被測物的尺寸，位置以及由物體運(yùn)動(dòng)掃描獲得其形狀，其探測方程如下D＝(PB-PA)UL+△dn式中、PA(5)、PB〔6〕為被測物兩邊位置到CCD攝像機(jī)〔2〕起點(diǎn)的脈沖數(shù);
UL為單位脈沖當(dāng)量。
△dn為被動(dòng)式檢測系統(tǒng)修正量。
本發(fā)明用兩個(gè)互為垂直的CCD攝像機(jī)〔2〕探測被測物的位置，并用計(jì)算機(jī)校正由于位置變化引起物象比例變化而產(chǎn)生的誤差，實(shí)現(xiàn)被物位置變化的測量與校正。
圖3為被測物沿X方向移動(dòng)，引起X軸方向探測誤差△D的原理圖，可得ΔD＝D (Lx-Lo)/(Lx)式中D為被測量真值;
LO〔7〕為原設(shè)計(jì)物距;
Lx〔8〕為實(shí)測物距;
圖4為位置測量原理，其位置坐標(biāo)LX＝( 1/2 )(PAY+PBY)ULLY＝( 1/2 )(PAX+PBX)UL式中PA〔5〕、PB〔6〕分別當(dāng)被測物前、后沿到CCD攝像機(jī)〔2〕的起點(diǎn)脈沖數(shù);UL為單位脈沖代表的當(dāng)量;LX、LY分別為被測物的坐標(biāo)。由于CCD攝像機(jī)〔2〕測量其位置精度高，因此校正也達(dá)到很高的精度，完全滿足在線檢測精度的要求。
對于被動(dòng)式測量，由于利用本身熱輻射，因此其溫度變化對測量精度影響很大，本發(fā)明采用如下措施，使得被測物溫度在很大范圍內(nèi)(600℃～1200℃)變化而測量精度仍滿足要求。措施之一是采用峰值保持，門限歸-化處理;措施之二是利用原有的CCD攝像機(jī)〔2〕實(shí)時(shí)地測出被測物的溫度，然后用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，從而使被測物溫度在大范圍內(nèi)變化對測量精度影響小于0.01毫米。
本發(fā)明提供了一個(gè)使儀器在惡劣環(huán)境條件下可靠工作的裝置-凈化室〔9〕。這個(gè)凈化室〔9〕通通光孔〔10〕外均密封，且室內(nèi)壓力大于室外，達(dá)到防塵防汽的目的。安裝在凈化室中的CCD攝像機(jī)〔2〕采用水冷卻，使外部熱量難以傳入CCD攝像機(jī)〔2〕，同時(shí)把其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量帶走，達(dá)到儀器所允許的溫度條件，保證測量結(jié)果的穩(wěn)定性。CCD攝像機(jī)〔2〕前用石英窗口〔11〕密封，且有自潔裝置，保持光路的清潔。CCD攝像機(jī)〔2〕安裝在凈化室〔9〕內(nèi)的一塊環(huán)氧板〔12〕上，儀器與凈化室〔9〕的外殼絕緣，達(dá)到雙重屏蔽，不僅抗干擾強(qiáng)，而且儀器可靠性也提高。
圖5為本發(fā)明設(shè)計(jì)的熱軋圓鋼在線測徑系統(tǒng)的示意圖。它是本發(fā)明推薦的實(shí)施例。在凈化室〔9〕內(nèi)，在二個(gè)相互垂直的方位安裝二個(gè)有水冷裝置的CCD攝像機(jī)〔2〕，CCD攝像機(jī)〔2〕前裝有自潔功能的石英窗口〔11〕，熱軋鋼材〔1〕的自身輻射進(jìn)入二個(gè)CCD攝像機(jī)〔2〕，二路訊號經(jīng)予處理電路〔3〕處理，到中央處理器〔4〕和微處理系統(tǒng)〔13〕進(jìn)一步處理后在現(xiàn)場顯示器〔14〕顯示。此系統(tǒng)完全達(dá)到了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明與主動(dòng)式在線檢測系統(tǒng)相比，減去了平行光源，體積小50%，不必增加設(shè)備，具有測溫功能，造價(jià)也只有主動(dòng)式的70%。由于沒有平行光源，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可靠性也高。這對熱軋鋼材的在線檢測有著廣泛的應(yīng)用前途。
權(quán)利要求
1.由電荷耦合器攝像機(jī)[2]、預(yù)處理電路[3]、中央處理器[4]、微處理系統(tǒng)[13]、現(xiàn)場顯器[14]組成的熱軋鋼在線檢測的方法，其特征是利用熱軋鋼材[1]的自身輻射來測量其尺寸、形狀和位置的被動(dòng)式測量方法。
2.由電荷耦合器攝像機(jī)〔2〕、預(yù)處理電路〔3〕、中央處理器〔4〕微處理系統(tǒng)〔13〕、現(xiàn)場顯示器〔14〕組成的熱軋鋼在線檢測的裝置，其特征是具有用以減少和克服現(xiàn)場灰塵、水汽、高溫和電磁干擾影響的凈化室〔9〕。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱軋鋼在線檢測的方法，其特征在于a、所述的熱軋鋼材〔1〕通過自身輻射，經(jīng)過凈化室通光孔〔10〕，成像在電荷耦合器攝像機(jī)〔2〕上;b、用二個(gè)互為垂直的電荷耦合器攝像機(jī)〔2〕測出熱軋鋼材〔1〕的位置，然后用微處理系統(tǒng)〔13〕進(jìn)行位置校正;c、用電荷耦合攝像機(jī)〔2〕實(shí)時(shí)測出熱軋鋼材〔1〕溫度，用微處理系統(tǒng)〔13〕校正，采用門限歸一化，克服熱軋鋼材〔1〕溫度從600℃-1200℃范圍內(nèi)變化的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的熱軋鋼在線檢測裝置，其特征在于a、所述的凈化室〔9〕除通光孔〔10〕外全密封，其室內(nèi)氣壓大于室外;b、所述的安裝在凈化室〔9〕中的電荷耦合器攝像機(jī)〔2〕采用水冷卻，并用裝有自潔裝置的石英窗〔11〕密封，電荷耦合器攝像機(jī)〔2〕安放在凈化室〔9〕內(nèi)的環(huán)氧板〔12〕上，電荷耦合器攝像機(jī)〔2〕與凈化室〔9〕外殼電絕緣，達(dá)到雙重屏蔽。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種熱軋鋼材在線被動(dòng)式檢測方法和裝置，它由CCD攝象機(jī)、預(yù)處理電路，中央處理器和微處理系統(tǒng)，現(xiàn)場顯示器組成。采用了被動(dòng)式測量、實(shí)時(shí)位置和溫度測量與校正，并具有一個(gè)使儀器能在鋼鐵生產(chǎn)的高溫、水汽、灰塵和強(qiáng)的電磁干擾的環(huán)境條件下可靠工作的凈化室，適合于熱軋鋼尺寸，形狀和位置的在線測量。它省去了主動(dòng)式檢測系統(tǒng)的平行光源，故體積小，造價(jià)低，且具有測溫功能，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。
文檔編號G01B11/00GK87101025SQ87101025
公開日1988年11月9日 申請日期1987年4月25日
發(fā)明者陳桂林, 馮琛, 顧玲玲 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan