專利名稱：激光陣列冷軋板形檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及板形檢測裝置，更具體地，是一種激光陣列冷軋板形檢測裝置。
背景技術：
在帶鋼生產中，板形控制對于提高帶鋼表面質量、穩定軋制過程至關重要。板形自動檢測是板形自動控制的必要條件，所有板形信息均來自板形檢測裝置，先進的板帶軋機一般配置有板形在線檢測系統。目前，在冷軋帶鋼生產中主要使用分割輥式張力檢測技術等接觸式板形檢測方法。分割輥式張力檢測裝置必須與冷軋帶鋼表面接觸，由于帶鋼速度和輥子速度很難保證絕對的一致，帶鋼和輥子的接觸面難免有相對摩擦，不但板形測量輥容易劃傷，而且板型測量輥也會劃傷帶鋼表面，影響冷軋帶鋼板型質量。現有的解決方法是在輥子表面鍍鉻或者噴涂或包覆橡膠或其它材料，及時進行了表面處理，使帶鋼表面的劃痕可以控制在一定的范圍內，但是總還是有一定的壽命，維護成本較高。具體地，該種板形儀主要由板形測量輥、基本測量系統和板形測量系統等組成。板形測量輥是板形儀的核心設備，是構造非常復雜的輥子，輥身每隔90度開一個測量槽，用于安裝測量傳感器，傳感器的四個角用壓塊固定。傳感器是隨著輥子一起旋轉的，通過旋轉接頭上的滑環，把信號從傳感器送到外部，因此，保持滑環清潔、磨損少、接觸電阻小非常重要，同時也是個難題。綜上所述，這種方案對安裝位置要求較高，并且磨損大，容易損傷鋼板表面。另外，傳統的板形輥精密數控加工量非常大，模具和工裝的投資巨大。
實用新型內容本實用新型的目的，在于解決現有板形檢測裝置的上述缺點，從而提供一種新型的激光陣列冷軋板形檢測裝置。本實用新型的激光陣列冷軋板形檢測裝置，包括傳感器模塊、與所述傳感器模塊相連接的通信模塊以及與所述通信模塊相連接的數據采集處理模塊，其中所述傳感器模塊包括多個激光位移傳感器；所述通信模塊為串口通信模塊；所述數據采集模塊包括數據采集單元、與所述數據采集單元相連接的濾波預處理單元以及與所述濾波預處理單元相連接的數據處理單元。優選地，所述數據處理單元包括數字信號處理器。優選地，所述串口通信模塊為RS-422串口通信模塊。優選地，所述激光位移傳感器包括激光線光源以及CXD圖像傳感器。本實用新型的激光陣列冷軋板形檢測裝置，采用非接觸式板形測量手段，硬件結構簡單，易于維護，造價及備用件成本較低，傳感器為非轉動件，安裝方便，且不會對帶鋼造成損傷。
圖1為本實用新型的激光陣列冷軋板形檢測裝置的組成示意圖；圖2為本實用新型的激光陣列冷軋板形檢測裝置中數據采集處理模塊的組成示意圖；圖3為本實用新型的激光陣列冷軋板形檢測裝置中傳感器模塊進行數據檢測的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施方式
，對本實用新型的組成及工作原理進行更具體說明。如圖1所示，為本實用新型的激光陣列冷軋板形檢測裝置的組成示意圖。本實用新型的激光陣列冷軋板形檢測裝置，包括傳感器模塊100、與所述傳感器模塊100相連接的通信模塊200以及與所述通信模塊200相連接的數據采集處理模塊300。更具體地，傳感器模塊100包括多個激光位移傳感器110(參考圖幻，用于利用激光信號對帶鋼表面的平坦度進行測量。激光位移傳感器100可采用市售的常規激光位移傳感器，可包括激光線光源以及CCD圖像傳感器，其可輸出數字信號形式的檢測信號。通信模塊200為串口通信模塊， 用于將傳感器模塊檢測到的數據傳輸止數據采集處理模塊300。優選地，串口通信模塊200 為采用RS-422協議的RS-422串口通信模塊。數據采集處理模塊用于采集來自傳感器模塊100通過通信模塊200所傳輸的數據，以及同時采集帶鋼移動速度的數據。結合該實測帶鋼移動速度，積分計算各檢測區域伸長量，從而綜合計算得出帶鋼的平坦度數據。如圖2所示是數據采集處理模塊300的組成示意圖。具體地，數據采集模塊300包括數據采集單元310、與所述數據采集單元310相連接的濾波預處理單元320以及與所述濾波預處理單元320相連接的數據處理單元330。數據采集單元310可由常規的數據采集器構成，用于采集由通信模塊傳輸的數字信號，濾波預處理單元320用于對采集到的數據進行濾波預處理，以消除由帶鋼表面因素而引起的檢測誤差。數據處理單元330用于對經濾波后的數據進行處理運算，并最終得出帶鋼板形數據。該單元可包括常規的數字信號處理器。如圖3所示，為傳感器模塊對輥道2上的帶鋼1進行檢測的原理圖。本實施方式中，傳感器模塊100使用11個激光位移傳感器110組成激光陣列。這些激光位移傳感器 110可按照兩端分布多，中間分布少的方式，對陳排列設置在帶鋼1上方的導軌3上。這是因為，通常在帶鋼軋制過程中，邊部缺陷比中部缺陷相對更嚴重。在一個實施方式中，處于中間位置的傳感器110和位于其兩端的傳感器110的間隔可以順次為150mm，150mm, 100mm, 100mm,IOOmm0數據采集單元310可包括數據緩沖區，并且在數據采集時采用定時查詢結合多線程技術，以實現多傳感器的數據采集和處理控制策略。具體地，傳感器采用雙緩沖區數據采集，當一個緩沖區滿時，設置緩沖區標志位，程序定時查詢該標志位，當該標志位標識緩沖區滿后，將緩沖區數據傳送到數據處理線程。每個傳感器開辟獨立的數據處理線程，分配一個獨立的循環隊列，用兩個指針標識隊列首和尾，當兩個指針相等時，隊列為空倉狀態，表示隊列中沒有需要處理的數據；當兩個指針不相等時，表示隊列中有需要處理的數據；當尾指針加一等于頭指針時，表示隊列滿倉。具體到在本發明所采用的控制策略中，隊列的首指針指向需要處理的數據區；尾指針指向當前要存儲的數據區，傳感器緩沖區滿后將數據傳送至尾指針指向的隊列數據區。本控制策略的關鍵在于要求保證數據處理時間要小于數據采集傳送時間，當不滿足這個條件時，數據采集及傳送需要等待一個時間間隔，這樣會造成數據采集缺失。由于板形變化具有一定的連續性，不會產生突變，因此短暫的數據缺失不會對板形測量產生重大影響，該方案的數據處理策略中，采用了數據插值及回歸處理技術， 填補短暫缺失的數據。控制策略的實現可由兩個參數進行調節，一個是傳感器緩沖區標識查詢時間間隔，另一個是每個子線程的釋放時間，恰當的時間配合，可以保證數據的連續采集和處理。工作線程對數據的處理過程為根據位移傳感器采樣頻率F和來自模型機的帶鋼速度V確定每兩個采樣點之間帶鋼的前進長度Δχ = V/F和在同一采集區域內兩個相鄰測量點之間高度差為△d，則相鄰兩點間帶鋼的纖維長度Δ1可按公式1精確計算
權利要求1.一種激光陣列冷軋板形檢測裝置，其特征在于，該檢測裝置包括傳感器模塊、與所述傳感器模塊相連接的通信模塊以及與所述通信模塊相連接的數據采集處理模塊，其中所述傳感器模塊包括多個激光位移傳感器； 所述通信模塊為串口通信模塊；所述數據采集模塊包括數據采集單元、與所述數據采集單元相連接的濾波預處理單元以及與所述濾波預處理單元相連接的數據處理單元。
2.根據權利要求1所述的激光陣列冷軋板形檢測裝置，其特征在于，所述數據處理單元包括數字信號處理器。
3.根據權利要求1或2所述的激光陣列冷軋板形檢測裝置，其特征在于，所述串口通信模塊為RS-422串口通信模塊。
4.根據權利要求1或2所述的激光陣列冷軋板形檢測裝置，其特征在于，所述激光位移傳感器包括激光線光源以及CCD圖像傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種激光陣列冷軋板形檢測裝置，包括傳感器模塊、與所述傳感器模塊相連接的通信模塊以及與所述通信模塊相連接的數據采集處理模塊，其中所述傳感器模塊包括多個激光位移傳感器；所述通信模塊為串口通信模塊；所述數據采集模塊包括數據采集單元、與所述數據采集單元相連接的濾波預處理單元以及與所述濾波預處理單元相連接的數據處理單元。本實用新型的激光陣列冷軋板形檢測裝置，采用非接觸式板形測量手段，硬件結構簡單，易于維護，造價及備用件成本較低，傳感器為非轉動件，安裝方便，且不會對帶鋼造成損傷。
文檔編號B21B38/02GK202105857SQ201120124620
公開日2012年1月11日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者傅榮和, 劉益民, 李偉, 李俊, 舒巧軍, 蘇蘭海, 馬祥華 申請人:北京科技大學, 寶山鋼鐵股份有限公司