专利名称：自动在线长度测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动在线长度测量系统，尤其是应用于中板定位剪切生产线上的自动在线长度测量系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种自动在线长度测量系统，包括测量方案、自动判定装置、激光测量装置、定位剪切装置、数据采集处理装置以及数据网络管理装置。
其中测量方案是采用相位交互的原理，测量光线传输的时间，达到测量物体到检测器间的距离，并通过自动判定装置和软件编程在计算机上实现自动准确的计算出当前测量中板的实际尺寸。它利用了计算机技术、激光距离测量技术、光电技术、I/O数据采集技术等与中板定位剪切生产线工艺相结合的测量、控制方案。下面对该测量方案如何实现定宽、测宽、定长、测长分别说明定宽中板定位剪切生产线上，在剪机本体安装有光电开关、设备动作辅助部件，可捕捉或控制剪机的动作信号，把定宽激光距离检测器装在剪机另一侧，反射板装在定位活动板上。需要定宽剪切时，定位活动板把中板推向剪机刀口位置，由于激光距离检测器和剪机固定，可通过移动定位活动板来调整剪切宽度，所以通过测量激光距离检测器到定位活动板的变化来测量当前剪切的宽度。设板实际宽度为dkuan，图2中动态检测值为dcekuan，修正参数为dkuanc，则仪表显示宽度dkuan＝dkuanc-dcekuan。修正参数dkuanc一但确定将不改变。显示仪表装在一剪操作室，操作人员可以根据仪表显示自行调节剪切宽度，并把此测量数据送入计算机进行监测，结合光电开关、设备动作辅助部件所发出的信号可实现定位剪切。
测宽测宽激光距离检测器与其反射板分别装在辊道的两侧，并且反射板装在用来推板的推杆上，当推杆把中板推向活动定位档柱时，激光距离检测器把测量出到发射板的距离量由RS232串口送入测量工控机，由测量工控机把这一过程量处理后，经过逻辑校正准确的把板的宽度测量出来。另外在测宽区域即三剪剪机前1.5m处和2.5m处各安装了一个光电开关，用来判断测宽区域是否有板，并可以判断板的运动方向。光电开关安装在二剪剪机本体上，其光电开关反射板安装在辊道底部，由上往下照射，当辊道上有中板通过时，中板把光电开关的照射光档住而使光电开关动作，并把信号送到测量工控机记录保存。由于推杆与中板是点接触，在中板向前运动时以每0.1秒间隙的时间获得一个动态测量值，由此可获得一组中板宽度尺寸数据，从而测量到中板整个宽度方向上的宽度尺寸及偏差。
定长、测长测长激光距离检测器装在定尺机小车轨道的尾端，在定尺机下方装有前档板和后档板，前档板和后档板分别用来定不同长度的中板，定尺机可在液压装置的作用下上、下移动，测量反射板装在定尺机的尾部，固定的激光距离检测器向移动的定尺机尾部照射，通过测量定尺机的动态变化来达到测量不同中板的实际长度。在二剪剪机后离刀口3m和4m处，分别各安装一个光电开关监测点。当中板在生产线滚轮的带动下被前档板或后档板档住时，显示仪表装在二剪操作室内，操作人员通过改变前档板或后档板位置自动显示当前剪切长度，结合光电开关、设备动作辅助部件和继电器达到控制二剪机剪切位置的目的。剪切后，可同时得到该长度尺寸并保存。
其中自动判定装置是由光电开关、设备动作辅助部件、继电器、I/O采集模块组成。激光测量装置包括反射板、定宽激光距离检测器、测宽激光距离检测器、测长激光距离检测器。定位剪切装置由定位活动板、推杆、定尺机、定宽数字显示仪、定长数字显示仪组成。数据采集处理装置包括数据采集卡、RS232串口、总线、测量工控机。自动判定装置的光电开关、设备动作辅助部件分别与继电器相联接后通过屏蔽电缆经由I/O采集模块与数据采集处理装置相连接，光电开关和设备动作辅助部件用来判断、监测生产设备及中板的动作信号，由I/O采集模块转换成动作数据信号输入到数据采集处理装置中。激光测量装置通过把反射板分别装在定位活动板、推杆或定尺机上实现宽或长的距离测量，并通过电缆把测量数据传送到数据采集处理装置中，置于所述测量工控机内的数据采集卡用来接收动作数据信号和测量数据，这些数据经过软件编程由测量工控机运算处理可以得到中板的长度、宽度尺寸。定位剪切装置的定宽数字显示仪表、定长数字显示仪表分别与数据采集处理装置中的数据采集卡相连接，并可显示由数据采集处理装置处理后得到的长、宽尺寸数值，同时可以通过光电开关、设备动作辅助部件、定位剪切装置等实现对中板位置监测，保证剪机的剪切位置准确，从而实现定位剪切和自动测量记录功能。
在所述激光测量装置中激光距离检测器上设有一冷却机构，它采用水冷却或风冷却。
所述的数据采集卡采用746B数据采集卡，所述总线采用485总线。
所述定宽激光距离检测器、定长激光距离检测器采集的测量信号通过RS232串口送到测量工控机，由测量工控机得出准确的数据信号通过另一组RS232串口送到现场的定宽数字显示仪、定长数字显示仪。
数据网络管理装置由交换机、计算机及网络打印机组成，它可以同其它计算机、外部设备及局域网相联结，从而实现远程记录测量数据，利用专用软件还可完成数据的分析、管理、完善并入库。
本发明的有益效果是，它采用激光测量技术、光电开关技术和信息处理技术，极大地提高了测量的准确度和测量判定信号的可靠性，实现了定位剪切和自动测量记录功能，减少人为测量的误差。本发明可采用RS232串行通信技术，避免模拟信号易受现场干扰的现象，提高了整个系统数据的可靠性；激光距离检测器上设有冷却机构，可防止在恶劣高温环境的影响。本发明通过采用485总线及远程I/O技术，进一步提高了系统的远程采集、控制的能力，还可采用网络技术实现自动测量、监控与生产管理、仓库管理之间的统一，大大地方便了操作。本发明利用原有的生产线基础上安装部分装置，容易安装，节约投资。
图2是本发明自动在线测量装置在定宽时的一种结构示意图。
图3是本发明自动在线测量装置在侧宽时的一种结构示意图。
图4是本发明自动在线测量装置在定长测长时的一种结构示意图。
图5是定宽时信号流程示意图。
图6是定长测长时信号流程示意图。
图7是数据网络管理装置中运行的主程序流程图。
图中1.自动判定装置，2.激光测量装置，3.定位剪切装置，4.数据采集处理装置，5.数据网络管理装置，6.光电开关，7.设备动作辅助部件，8.继电器，9.I/O采集模块，10.定宽激光距离检测器，11.测宽激光距离检测器，12.测长激光距离检测器，13.定宽数字显示仪，14.定长数字显示仪，15.电缆，16.数据采集卡，17.RS232串口，18.测量工控机，19.总线，20.交换机，21.计算机，22.网络打印机，27.动态测量值，28.发射板，29.定位活动板，31.中板，32.剪机，33.推杆，34.反射板，36.动态测量值，37.活动定位挡柱，39.剪机，41.定尺机后轨道，42.定尺机，43.反射板，44.动态测量值，46.前挡板，47.后挡板，48.光电开关，49.光电开关，50.光电开关，51.光电开关。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明的非限定实施例进一步详细描述如下如
图1信号流程图所示，在自动判装置(1)中，由光电开关(6)和光电反射板组成光电开关装置，光电开关(6)安装在剪机本体上，其光电反射板安装在辊道下方，与光电开关(6)对射，之间无电缆相连。光电开关(6)、设备动作辅助部件(7)与中间继电器(8)相连，并通过它与远程I/O采集模板(9)相连接。光电开关(6)和设备动作辅助部件(7)用来判断、控制生产设备如剪机(32)或中板的动作信号，由I/O采集模块(9)转换成动作数据信号。激光测量装置(2)包括反射板(28)、定宽激光距离检测器(10)、测宽激光距离检测器(11)、测长激光距离检测器(12)。定位剪切装置(3)包括定位活动板(29)、推杆(33)、定尺机(42)、定宽数字显示仪(13)、定长数字显示仪(14)。数据采集处理装置(4)包括PCL485串口数据采集卡(16)、RS232串口、总线(19)、测量工控机(18)，数据采集卡(16)采用746B数据采集卡，和总线(19)一起可置于所述测量工控机(18)内.总线(19)采用485总线。动作数据信号通过屏蔽电缆(1 5)经由测量工控机(18)内置数据采集卡(16)送到测量工控机(18)。定宽激光距离检测器(10)、测宽激光距离检测器(11)均由激光距离检测器与其反射板组成，用来测量中板宽度尺寸；定宽激光距离检测器(10)、测宽激光距离检测器(11)通过电缆与RS232串口(17)把测量宽度数据传送到测量工控机(18)。测长激光距离检测器(12)也由激光距离检测器与其反射板组成，用来测量中板长度尺寸；测长激光距离检测器(12)通过电缆、RS232串口、数据采集卡(16)把测量长度数据传送到测量工控机(18)。定宽数字显示仪(13)、定长数字显示仪(14)通过电缆、PCL485串口数据采集卡(16)与测量工控机(18)联结。在测量工控机(18)中经过运行程序对接收的动作数据信号和测量数据进行处理后，就能够通过对光电开关(6)的动作与剪机相关附助设备(7)的动作进行逻辑判断来监控剪机、定尺机及辊道上板的运行动作情况。测量工控机(18)中经过运行程序、进行处理后把中板的宽度尺寸和长度尺寸通过电缆(15)、PCL485串口数据采集卡(16)传送到定宽数字显示仪(13)、定长数字显示仪(14)显示。
在激光距离检测器(10、11、12)上均装有冷却机构，它采用水冷却，该冷却机构是装在激光距离检测器(10)外表面并可将其密封盖住的金属散热片，在散热片外有流动的冷水流过的装置。它可有效防止在中板定位剪切生产线上的恶劣工作环境造成激光距离检测器过热。
数据网络管理装置(5)由交换机(20)、计算机(21)及网络打印机(22)组成，它可以同其它计算机、外部设备及局域网相联结，从而实现远程记录测量数据，利用专用软件还可完成数据的分析、管理、完善并入库。
同时可以通过光电开关(6)、设备动作辅助部件(7)、定位剪切装置等实现对中板位置监测，保证剪机的剪切位置准确，从而实现定位剪切和自动测量记录功能。
在图2所示本发明在定宽时的实施例中，定宽激光距离检测器(10)是根据相位交互的原理，测量光线传输的时间，达到测量物体到检测器之间距离的目的，它与反射板(28)分别装在剪机(32)辊道同一侧，反射板(28)装在定位活动板(29)上，测量时，定位活动板(29)把中板(31)推向剪机(32)刀口固定，激光距离检测器(10)发射的可见红色光直接射向反射板(28)可以获得动态检测值(27)。由于剪机固定，通过移动定位活动板(29)来调整剪切宽度，所以通过测量激光距离检测器(10)到定位活动板(29)的变化来确定当前中板(31)剪切的宽度。经过运行程序、进行处理后把中板的宽度尺寸会在定宽数字显示仪(13)显示。定宽数字显示仪(13)装在一剪操作室，操作人员可以根据仪表显示自行调节剪切宽度，并把测量数据送入测量工控机进行监测。数据采集处理装置(4)放置在远离生产线的电脑控制室内，它通过电缆与相关的设备联结，实现数据、信号的传输。
设板的实际测量宽度即动态检测值(27)为dkuan，修正参数dkuanc，中板的实际宽度值dkuan。若用1800mm标准板来校正，则修正参数dkuanc＝1800mm+dcekuan。由此计算中板的实际宽度值dkuan＝dkuanc-dcekuan。
在图3所示本发明在测宽时的实施例中，测宽激光距离检测器(11)与反射板(34)分别装在辊道两侧，并且反射板(34)装在用来推板的推杆(33)上，测量时，推杆(33)把中板(31)推向活动定位档柱(37)，激光距离检测器(11)发射的可见红色光直接射向反射板(28)可以获得动态检测值(36)，由测量工控机(18)处理后，把中板(31)的宽度测量出来并保存起来。由于推杆(33)与中板(31)是点接触，在中板向前运动时以每0.1秒间隙的时间获得一个动态测量值，由此可获得一组中板宽度尺寸数据，从而测量到中板整个宽度方向上的宽度尺寸及偏差。
具体说，当测量工控机(18)通过接收测宽区域的光电开关信号判断出测宽区域辊道上有板，推杆(33)把中板(31)向活动定位档柱(37)推紧时，动态测量值(36)为最小值，这样通过测量计算机逻辑计算出板的宽度为最准确宽度。计算机选择测量中动态测量值(36)为最小距离是以数组存贮的方式，以每0.1秒的时间把测量距离(36)存贮下来放入缓冲区，通过比较把整个过程中最小的那个值作为测量基准值，用来计算成板的宽度值范围。如设板的实际宽度为cekuan，测宽修正参数为cekuanc，动态测量值(36)最小值为kuanmin。若用1800mm标准板来校准测宽修正参数，那么cekuanc＝kuanmin-1800mm，则板的实际测量宽度cekuan＝kuanmin-cekuanc。
在图4所示本发明在定长测长时的实施例中，激光距离检测器(12)装在定尺机后轨道(41)的尾端，测量反射板(43)装在定尺机(42)的尾部，定尺机(42)上装有前挡板(46)和后挡板(47)，当中板端部与后挡板(47)紧靠时，固定的激光距离检测器(12)向移动的定尺机(42)尾部照射，通过测量定尺机(42)的动态变化来达到确定不同中板的实际长度。在剪机(39)后离刀口3米和4米处，分别各安装一个光电开关(50、51)监测点。显示仪表装在二剪操作室内，操作人员通过改变前、后档板(46、47)自动显示当前剪切长度，确定剪机(39)的剪切位置。同样，数据采集处理装置(4)放置在远离生产线的电脑控制室内，它通过电缆与相关的设备联结，实现数据、信号的传输。
测长是利用测长区域光两电开关(50、51)、下剪信号以及前后档板(46、47)来逻辑判断测量。当光电开关(50、51)判断测长区域有中板，并且中板是由剪机(39)前过来时，通过检测前、后档板(46、47)信号后由测量工控机运算处理并进行逻辑修正得到测量长度值并送到仪表和保存。
动态测量值(44)为测长激光距离检测器(12)到其反射板(43)的距离，测宽区域光电开关48、49分别装在剪机39前面1.5m和2.5m处，测长区域光电开关50、51分别装在剪机39后面3m和4m处，下剪信号光电开关装在剪机本体上。计算机通过测宽区域光电开关(48、49)和测长区域光电开关(50、51)来判断辊道上是否有板，并可判断板的运行方向，通过前档板(46)、后档板(47)来判断操作人员当前使用的哪个档板来定位剪切，通过计算机内部逻辑计算把板的实际长度值送到定剪仪表进行动态显示。设测量中板(31)的实际长度为Cechang，测长激光距离检测器(12)的实际测量值(44)为CEL，用标准板值KB可得到前档修正参数Qdxc和后档修正参数Hdxc，测长参数设置及逻辑计算如下前档修正参数Qdxc＝板(标准值)(KB)+激光距离检测器检测距离(CEL)后档修正参数Hdxc＝板(标准值)(KB)+激光距离检测器检测距离(CEL)板的实际测量值下前档时Cechang＝Qdxc-CEL下后档时Cechang＝Hdxc-CEL由此，测量工控机利用前、后档板(46、47)来自动调用不同的逻辑计算公式来计算出板的实际长度，并把数据送往定长数字显示仪(14)进行显示。
对前述归纳来说，数据采集处理装置(4)包括内置数据采集卡(16)的测量工控机(18)组成，安装在计算机操作室内；该装置采集自动判装置(1)、激光测量装置(2)的信号，并根据其相关信号在测量工控机(18)内进行逻辑判断与计算，然后把相关的结果信息送往定位剪切装置(3)实现定位剪切和自动测量功能。
在图5定宽时信号流程示意图中，定宽时，由定宽激光距离检测器(10)把测量信号通过RS232串口(17)送到测量工控机(18)，通过测量工控机(18)对信号处理后由PCL485数据采集卡(16)送到定宽数字显示仪表(13)进行显示，这个过程是连续的。
在图6定长测长时信号流程示意图中，定长时，由测长激光距离检测器(12)把测量信号通过RS232串口(17)转换经PCL485数据采集卡(16)送到测量工控机(18)，同时光电开关(6)可采集到前档板(46)或后档板(47)与中板接触信号经继电器(8)送到I/O采集模块(9)转换后送到测量工控机(18)，通过测量工控机(18)对信号处理后由PCL485数据采集卡(16)送到定长数字显示仪(14)进行显示，这个过程也是连续的。
权利要求
1.一种自动在线长度测量系统，包括激光测量装置，其特征是，它还包括测量方案、自动判定装置、定位剪切装置、数据采集处理装置以及数据网络管理装置；其中自动判定装置是由光电开关、设备动作辅助部件、继电器、I/O采集模块组成；激光测量装置包括反射板、定宽激光距离检测器、测宽激光距离检测器、测长激光距离检测器，在激光距离检测器上均装有冷却机构；定位剪切装置由定位活动板、推杆、定尺机、定宽数字显示仪、定长数字显示仪组成；数据采集处理装置包括数据采集卡、RS232串口、总线、测量工控机；自动判定装置的光电开关、设备动作辅助部件分别与继电器相联接后通过屏蔽电缆经由I/O采集模块与数据采集处理装置相连接；激光测量装置通过把反射板分别装在定位活动板、推杆或定尺机上实现宽或长的距离测量，并通过电缆把数据传送到数据采集处理装置中；定位剪切装置的定宽数字显示仪表、定长数字显示仪表分别与数据采集处理装置中的数据采集卡相连接，并可显示由数据采集处理装置处理后得到的长、宽尺寸数值。
2.根据权利要求1所述的一种自动在线长度测量系统，其特征是，所述测量方案是利用计算机及网络技术、激光测量技术、I/O采集技术与当前剪机生产工艺相结合的测量方案。
3.根据权利要求1所述的一种自动在线长度测量系统，其特征是，所述的激光距离检测器是根据相位交互的原理，测量光线传输的时间，达到测量物体到检测器之间距离的目的。
4.根据权利要求1所述的一种自动在线长度测量系统，其特征是，激光测量装置中定宽激光距离检测器、测宽激光距离检测器通过RS232串口直接与测量工控机联结，测长激光距离检测器经RS232串口后通过数据采集卡与测量工控机联结。
5.根据权利要求1所述的一种自动在线长度测量系统，其特征是，数据网络管理装置由交换机、计算机、网络打印机、内部网相互连接组成，其完成数据的分析、管理、完善并入库。
全文摘要
本发明是一种用于中板长度、宽度测量的自动在线测量系统，由激光测量装置、测量方案、自动判定装置、定位剪切装置、数据采集处理装置以及数据网络管理装置组成。自动判定装置由光电开关、设备动作辅助部件、继电器、I/O采集卡组成；激光测量装置上装有冷却装置；定位剪切装置上的数字显示仪表可显示处理后的长宽尺寸；数据采集处理装置包括数据采集卡、RS232串口、总线、工业控制机等。本发明采用激光测量技术、计算机网络技术、光电感应技术、串口通信技术等，用较低的成本实现了计算机自动测量中板长度、宽度，并完成了中板计量与管理，具有设备安装简单、不改变原生产工艺、测量准确、自动化程度高的特点。
文档编号B23D33/00GK1420340SQ0215200
公开日2003年5月28日 申请日期2002年11月15日 优先权日2002年11月15日
发明者贝文诚, 钟春华, 李文, 钟晓兵, 郑建忠 申请人:广东省韶关钢铁集团有限公司