專利名稱：激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及板形檢測(cè)裝置，更具體地，是一種激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在帶鋼生產(chǎn)中，板形控制對(duì)于提高帶鋼表面質(zhì)量、穩(wěn)定軋制過程至關(guān)重要。板形自動(dòng)檢測(cè)是板形自動(dòng)控制的必要條件，所有板形信息均來自板形檢測(cè)裝置，先進(jìn)的板帶軋機(jī)一般配置有板形在線檢測(cè)系統(tǒng)。目前，在冷軋帶鋼生產(chǎn)中主要使用分割輥式張力檢測(cè)技術(shù)等接觸式板形檢測(cè)方法。分割輥式張力檢測(cè)裝置必須與冷軋帶鋼表面接觸，由于帶鋼速度和輥?zhàn)铀俣群茈y保證絕對(duì)的一致，帶鋼和輥?zhàn)拥慕佑|面難免有相對(duì)摩擦，不但板形測(cè)量輥容易劃傷，而且板型測(cè)量輥也會(huì)劃傷帶鋼表面，影響冷軋帶鋼板型質(zhì)量?，F(xiàn)有的解決方法是在輥?zhàn)颖砻驽冦t或者噴涂或包覆橡膠或其它材料，及時(shí)進(jìn)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(nèi)，但是總還是有一定的壽命，維護(hù)成本較高。具體地，該種板形儀主要由板形測(cè)量輥、基本測(cè)量系統(tǒng)和板形測(cè)量系統(tǒng)等組成。板形測(cè)量輥是板形儀的核心設(shè)備，是構(gòu)造非常復(fù)雜的輥?zhàn)?，輥身每?0度開一個(gè)測(cè)量槽，用于安裝測(cè)量傳感器，傳感器的四個(gè)角用壓塊固定。傳感器是隨著輥?zhàn)右黄鹦D(zhuǎn)的，通過旋轉(zhuǎn)接頭上的滑環(huán)，把信號(hào)從傳感器送到外部，因此，保持滑環(huán)清潔、磨損少、接觸電阻小非常重要，同時(shí)也是個(gè)難題。綜上所述，這種方案對(duì)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(tǒng)的板形輥精密數(shù)控加工量非常大，模具和工裝的投資巨大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，在于解決現(xiàn)有板形檢測(cè)裝置的上述缺點(diǎn)，從而提供一種新型的激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型的激光陣列冷軋板形檢測(cè)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(shù)據(jù)采集處理模塊，其中所述傳感器模塊包括多個(gè)激光位移傳感器；所述通信模塊為串口通信模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、與所述數(shù)據(jù)采集單元相連接的濾波預(yù)處理單元以及與所述濾波預(yù)處理單元相連接的數(shù)據(jù)處理單元。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)字信號(hào)處理器。優(yōu)選地，所述串口通信模塊為RS-422串口通信模塊。優(yōu)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(shí)用新型的激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置，采用非接觸式板形測(cè)量手段，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，造價(jià)及備用件成本較低，傳感器為非轉(zhuǎn)動(dòng)件，安裝方便，且不會(huì)對(duì)帶鋼造成損傷。
圖1為本實(shí)用新型的激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置的組成示意圖；圖2為本實(shí)用新型的激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置中數(shù)據(jù)采集處理模塊的組成示意圖；圖3為本實(shí)用新型的激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置中傳感器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的組成及工作原理進(jìn)行更具體說明。如圖1所示，為本實(shí)用新型的激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置的組成示意圖。本實(shí)用新型的激光陣列冷軋板形檢測(cè)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(shù)據(jù)采集處理模塊300。更具體地，傳感器模塊100包括多個(gè)激光位移傳感器110(參考圖幻，用于利用激光信號(hào)對(duì)帶鋼表面的平坦度進(jìn)行測(cè)量。激光位移傳感器100可采用市售的常規(guī)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(shù)字信號(hào)形式的檢測(cè)信號(hào)。通信模塊200為串口通信模塊， 用于將傳感器模塊檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸止數(shù)據(jù)采集處理模塊300。優(yōu)選地，串口通信模塊200 為采用RS-422協(xié)議的RS-422串口通信模塊。數(shù)據(jù)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?shù)臄?shù)據(jù)，以及同時(shí)采集帶鋼移動(dòng)速度的數(shù)據(jù)。結(jié)合該實(shí)測(cè)帶鋼移動(dòng)速度，積分計(jì)算各檢測(cè)區(qū)域伸長(zhǎng)量，從而綜合計(jì)算得出帶鋼的平坦度數(shù)據(jù)。如圖2所示是數(shù)據(jù)采集處理模塊300的組成示意圖。具體地，數(shù)據(jù)采集模塊300包括數(shù)據(jù)采集單元310、與所述數(shù)據(jù)采集單元310相連接的濾波預(yù)處理單元320以及與所述濾波預(yù)處理單元320相連接的數(shù)據(jù)處理單元330。數(shù)據(jù)采集單元310可由常規(guī)的數(shù)據(jù)采集器構(gòu)成，用于采集由通信模塊傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，濾波預(yù)處理單元320用于對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波預(yù)處理，以消除由帶鋼表面因素而引起的檢測(cè)誤差。數(shù)據(jù)處理單元330用于對(duì)經(jīng)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理運(yùn)算，并最終得出帶鋼板形數(shù)據(jù)。該單元可包括常規(guī)的數(shù)字信號(hào)處理器。如圖3所示，為傳感器模塊對(duì)輥道2上的帶鋼1進(jìn)行檢測(cè)的原理圖。本實(shí)施方式中，傳感器模塊100使用11個(gè)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(duì)陳排列設(shè)置在帶鋼1上方的導(dǎo)軌3上。這是因?yàn)?，通常在帶鋼軋制過程中，邊部缺陷比中部缺陷相對(duì)更嚴(yán)重。在一個(gè)實(shí)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(shù)據(jù)采集單元310可包括數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并且在數(shù)據(jù)采集時(shí)采用定時(shí)查詢結(jié)合多線程技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)多傳感器的數(shù)據(jù)采集和處理控制策略。具體地，傳感器采用雙緩沖區(qū)數(shù)據(jù)采集，當(dāng)一個(gè)緩沖區(qū)滿時(shí)，設(shè)置緩沖區(qū)標(biāo)志位，程序定時(shí)查詢?cè)摌?biāo)志位，當(dāng)該標(biāo)志位標(biāo)識(shí)緩沖區(qū)滿后，將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理線程。每個(gè)傳感器開辟獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理線程，分配一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)隊(duì)列，用兩個(gè)指針標(biāo)識(shí)隊(duì)列首和尾，當(dāng)兩個(gè)指針相等時(shí)，隊(duì)列為空倉狀態(tài)，表示隊(duì)列中沒有需要處理的數(shù)據(jù)；當(dāng)兩個(gè)指針不相等時(shí)，表示隊(duì)列中有需要處理的數(shù)據(jù)；當(dāng)尾指針加一等于頭指針時(shí)，表示隊(duì)列滿倉。具體到在本發(fā)明所采用的控制策略中，隊(duì)列的首指針指向需要處理的數(shù)據(jù)區(qū)；尾指針指向當(dāng)前要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)區(qū)，傳感器緩沖區(qū)滿后將數(shù)據(jù)傳送至尾指針指向的隊(duì)列數(shù)據(jù)區(qū)。本控制策略的關(guān)鍵在于要求保證數(shù)據(jù)處理時(shí)間要小于數(shù)據(jù)采集傳送時(shí)間，當(dāng)不滿足這個(gè)條件時(shí)，數(shù)據(jù)采集及傳送需要等待一個(gè)時(shí)間間隔，這樣會(huì)造成數(shù)據(jù)采集缺失。由于板形變化具有一定的連續(xù)性，不會(huì)產(chǎn)生突變，因此短暫的數(shù)據(jù)缺失不會(huì)對(duì)板形測(cè)量產(chǎn)生重大影響，該方案的數(shù)據(jù)處理策略中，采用了數(shù)據(jù)插值及回歸處理技術(shù)， 填補(bǔ)短暫缺失的數(shù)據(jù)?？刂撇呗缘膶?shí)現(xiàn)可由兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，一個(gè)是傳感器緩沖區(qū)標(biāo)識(shí)查詢時(shí)間間隔，另一個(gè)是每個(gè)子線程的釋放時(shí)間，恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間配合，可以保證數(shù)據(jù)的連續(xù)采集和處理。工作線程對(duì)數(shù)據(jù)的處理過程為根據(jù)位移傳感器采樣頻率F和來自模型機(jī)的帶鋼速度V確定每?jī)蓚€(gè)采樣點(diǎn)之間帶鋼的前進(jìn)長(zhǎng)度Δχ = V/F和在同一采集區(qū)域內(nèi)兩個(gè)相鄰測(cè)量點(diǎn)之間高度差為△d，則相鄰兩點(diǎn)間帶鋼的纖維長(zhǎng)度Δ1可按公式1精確計(jì)算
權(quán)利要求1.一種激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置，其特征在于，該檢測(cè)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(shù)據(jù)采集處理模塊，其中所述傳感器模塊包括多個(gè)激光位移傳感器； 所述通信模塊為串口通信模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、與所述數(shù)據(jù)采集單元相連接的濾波預(yù)處理單元以及與所述濾波預(yù)處理單元相連接的數(shù)據(jù)處理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)字信號(hào)處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光陣列冷軋板形檢測(cè)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光陣列冷軋板形檢測(cè)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(shí)用新型公開了一種激光陣列冷軋板形檢測(cè)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(shù)據(jù)采集處理模塊，其中所述傳感器模塊包括多個(gè)激光位移傳感器；所述通信模塊為串口通信模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、與所述數(shù)據(jù)采集單元相連接的濾波預(yù)處理單元以及與所述濾波預(yù)處理單元相連接的數(shù)據(jù)處理單元。本實(shí)用新型的激光陣列冷軋板形檢測(cè)裝置，采用非接觸式板形測(cè)量手段，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，造價(jià)及備用件成本較低，傳感器為非轉(zhuǎn)動(dòng)件，安裝方便，且不會(huì)對(duì)帶鋼造成損傷。
文檔編號(hào)B21B38/02GK202105857SQ201120124620
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者傅榮和, 劉益民, 李偉, 李俊, 舒巧軍, 蘇蘭海, 馬祥華 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué), 寶山鋼鐵股份有限公司