专利名称：轧制带材平直度测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轧制带材平直度测量仪，属于多束激光截光式平直度测量装置，特别适用于热轧带钢平直度的测量。
日本专利昭63-134903公开了一种《轧制材平直度测定装置》，主要由激光发生器、分光装置、扫描装置、摄像装置、监视器、运算处理装置和打印机组成。分光装置将激光发生器发出的激光分成n束(3束以上)，由扫描装置倾斜照射在带材上，并沿其宽度方向扫描产生辉线。摄像机设置在正对辉线的上方，捕捉带材宽度方向范围内激光辉线的轨迹，在监视器上直观地反应出来。运算处理装置将摄像机输入的模拟信号转换成数字信号，并计算出带材上各处的延伸率，由打印机输出。由于采用3束以上激光，延伸率为轧制方向上反射光位置的函数，与时间和速度因素无关，可将带材摆动与平直度不良两种情况区分开来，消除了带材运动对测量精度的影响。所存在的不足之处在于，为提高摄像机对辉线的分辨能力，需使用大功率激光器和带转镜扫描装置，价格昂贵、防护措施复杂、维护工作量大。运算处理过程中，其延伸率的计算以弦长近似弧长，引入了原理性误差。
本发明的目的在于提供一种成本低、构造简单、易于维护，测量精度高的轧制带材平直度测量仪。
本发明的目的可以通过以下措施实现。激光发生装置由沿带材宽度方向均布的至少5组光源构成，每组光源包括至少三条光束，每条光束与水平面之间的夹角θi在20～60°之间。在测量区域内，光束以点阵形式光斑投射到带材表面。计算机在运算处理过程中，延伸率的计算用二次曲线来逼近弧线，y＝ax2+bx+c，其中a、b、c为常数。
每组激光源的光束可以由并例设置的半导体激光器和其前方与之相配合的会聚透镜分别产生。
为提高测量信号的信噪比，在摄像机镜头前装有与激光束发射波长相一致的单通滤光片。
计算机在处理图像信号时，开窗采集数据，即在每组光源的光点附近的行内采集数据，无激光信号区域内不采集。
本发明与现有技术相比所具有的优点在于1.使用小功率激光器，以点阵方式照射，成本低、构造简单、安装维护方便；2.在延伸率计算中，以二次曲线逼近弧线，误差小，测量精度高；3.微机在处理图像信号时开窗采集，处理速度快，占用内存空间小，可滤掉非采集区域的带状背景亮纹及背景孤立亮点，可用于轧制速度较高的情况；4.激光单色性好，与被测带材的物质组成无关，简单的结构，具有良好的环境适应性，因此特别适合于热轧带钢等环境比较恶劣的场合。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细论述。
图1为本发明轧制带材平直度测量仪的结构示意图。
图2为本发明轧制带材平直度测量仪光源的一种构成的结构示意图。
图3为本发明轧制带材平直度测量仪一组光源与被测带材在x-y坐标下关系说明图。
由图1可见，本发明轧制带材平直度测量仪主要由激光发生装置3、摄像机7、监视器8、计算机9、图像处理装置10和CRT11组成，安装在热轧精轧末机架1之后。激光发生装置3由沿带钢2宽度方向均匀分布的5组光源4构成，每组光源4包括三条光束5，每条光束5与水平面之间的夹角θi、(i＝1、2、3)在20°～60°之间，在测量区域内，光束5以5×3点阵形式光斑投射到带钢2表面。
如图2所示，每组激光源4的三条光束5可以由三只并例设置的10mw半导体激光器13和其前方与之相配合的三只会聚透镜12分别产生。
CCD摄像机7设置在点阵式光斑6的上方，在其镜头前安装有一片与激光波长相一致的单通滤光片7a，以滤掉热轧带钢2上的红外谱线及其它杂光，只通过激光信号，提高测量信号的信噪比。摄像机7将照射到带钢2上的激光点阵散射斑6的位置成像，并转换成电信号送到图像处理装置10、486微型计算机9及监视器8。监视器8用来观察激光源的能量及激光照射位置是否正常。图像处理装置10在计算机9的支持下，将图像信号采集出来。计算机9对其所采集信号进行运算处理，计算出沿钢带2宽度方向与光源4相对应的5个不同位置的纵向延伸率，并将其转换成模拟量以光柱的方式在CRT11上显示出来。
图3反应出一组光源4与被测带材2在x-y坐标下的关系，也可以看作是一组光源4在沿带钢2轧制方向的垂直平面内的剖视图。其延伸率的具体计算方法可由图3导出。图中x0、X1、X2表示在基准钢板上，三束测量激光产生的斑点A0、B0、Co在x轴上的坐标，已存储在计算机中。在实际生产线上，钢板2出现不平直度时，则三束激光5就在A、B、C处产生光斑，三个光斑在x轴上的坐标偏移量分别为Δx1、Δx2、Δx3。
用二次曲线逼近AC弧线，则y＝ax2+bx+c- ………(1)其中a、b、c为常数。
A、B、C三点的坐标位置由下列各式给出yA＝h1＝Δx1lgθ1yB＝h2＝Δx2lgθ2yC＝h3＝Δx3lgθ3xA＝x0-Δx1xB＝x1-Δx2xC＝x2-Δx3其中θ1、θ2、θ3为激光束5与水平面之间的夹角如前所述在20°～60°之间，已由结构给出，存储在计算机9中。
将上述六式分别代入方程(1)，解方程组求得a、b、c。
根据勾股定理ΔS2＝Δx2+Δy2，解线积分
根据延伸率的定义
AC‾=(yC-yA)2+(xC-xA)2---(4)]]>
将式(2)、(4)代入(3)就计算出了图4所示断面处的延伸率。
本发明带材平直度测量仪所测出的5个不同位置的纵向延伸率不仅可以如前所述以光柱的形式在CRT上显示出来，其数字形式可用打印机记录下来，并可把平直度数据向轧机控制系统反馈，提高平直度控制精度。
权利要求
1.一种轧制带材平直度测量仪，主要由激光发生装置、摄像机、监视器、图像处理装置、计算机和CRT组成，其特征在于激光发生装置(3)由沿带材(2)宽度方向均匀分布的至少5组光源(4)构成，每组光源(4)包括至少三条光束(5)，每条光束(5)与水平面之间的夹角θi在20°～60°之间；计算机(9)在运算处理过程中，延伸率的计算用二次曲线来逼近弧线，y＝ax2+bx+c，其中a、b、c为常数。
2.根据权利要求1所述的测量仪，其特征在于所述的每组光源(4)的光束(5)可以由并例设置的半导体激光器(13)和其前方与之相配合的会聚透镜(12)分别产生。
3.根据权利要求1-2所述的测量仪，其特征在于所述的摄像机(7)在镜头前装有与激光束(5)发射波长相一致的单通滤光片(7a)。
4.根据权利要求1所述的测量仪，其特征在于所述的计算机(9)在处理图像信号时，开窗采集数据。
全文摘要
本发明公开了一种轧制带材平直度测量仪,属于多束激光截光式平直度测量装置,特别适用于热轧带钢平直度的测量,其激光发生装置(3)由沿带材(2)宽度方向均匀分布的至少5组光源(4)构成,每组光源(4)包括至少三条光束(5),每条光束(5)与水平面之间的夹角在20°～60°之间,计算机(9)在运算处理过程中,延伸率的计算用二次曲线逼近弧线。该测量仪成本低、构造简单、易于维护,以二次曲线逼近弧线,测量误差小,精度高。
文档编号B21B38/02GK1172705SQ9610072
公开日1998年2月11日 申请日期1996年1月29日 优先权日1995年12月28日
发明者杨溪林, 邱忠义, 钱建强, 龙胜渊 申请人:冶金工业部自动化研究院