使用激光位移传感器动态测量钢坯宽度的方法
【专利摘要】本发明公开了使用激光位移传感器动态测量钢坯宽度的方法，①将两台激光位移传感器分别安装在钢坯被吹扫前的辊道两侧，采用摄像机拍摄当前在辊道上运移的钢坯；②工业控制计算机依次运算出当前钢坯的离散宽度数值，并相应通过显示屏对应实时显示当前在辊道上运移的钢坯的相匹配的宽度曲线、离散宽度数值及能显现钢坯表面的视频图像；③工业控制计算机比较计划钢坯宽度与对当前在辊道上运移的钢坯所运算出的离散宽度数值，当两者相减所得宽度差值超出设定的差值范围之时，使光学三角测量装置发出声音进行报警，而且使离散宽度数值Width和对应的坯号、计划钢坯宽度及标志位数一一对应而形成关联性数据，继而存储实时对应形成的关联性数据。本发明简化测量技术手段，满足对钢坯宽度实际测量的精度要求。
【专利说明】使用激光位移传感器动态测量钢坯宽度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及尺寸监测装置，特别是使用激光位移传感器动态测量钢坯宽度的方 法。
【背景技术】
[0002] 光学测宽设备所应用的钢坯宽度实时测量方法一般采用（XD摄像技术及边缘 检测技术，热钢坯产生的红外线辐射能够被摄像头检测到，或冷的钢坯通过背光形成外形 轮廓，光强从暗到亮的位置点都显示了边缘的位置，CCD摄像头扫描钢坯宽度方向上像素的 线型阵列，形成一系列一定间隔的模拟亮度读数，每个模拟亮度读数代表一个像素，这些模 拟亮度读数被转换成数字信号，边缘确定电路检查相邻像素在幅值上的变化，边缘的一侧 像素定义为"亮区"，而边缘另一侧则定义为"暗区"，边缘位置就可以被确定下来，钢坯宽度 方向的两个边缘位置之间的直线长度定义为钢坯的"宽度"，但现有的光学测宽设备主要用 于尺寸精密等级要求很高的产品加工技术行业，所采用技术较为复杂，购置成本偏高，性价 比较低，投资巨大。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种使用激光位移传感器动态测量钢坯宽度的方法，简化 测量技术手段，造价低廉，它能够满足对钢坯宽度实际测量的精度要求，辅助钢坯在加热炉 内定位及在轧机入口侧导板上定位。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：一种使用激光位移传感器动态测量钢坯宽度的方 法，其方法步骤特征是：①采用包括两台激光位移传感器在内的光学三角测量装置，将两台 激光位移传感器分别安装在钢坯被吹扫前的辊道两侧，两台激光位移传感器激光发射端朝 向钢坯的侧壁表面，采用摄像机拍摄当前在辊道上运移的钢坯且将其所实时拍摄到的视频 信号同步传送给工业控制计算机，当钢坯穿过两台激光位移传感器之间的位置时，第一激 光位移传感器根据光学三角测量所测得的其激光发射端头与钢坯一侧之间的距离为L1，第 二激光位移传感器根据光学三角测量所测得的其激光发射端头与钢坯另一侧之间的距离 为L2,两台激光位移传感器将各自其实时测量的离散距离数值同步传送给工业控制计算 机；②工业控制计算机依次运算出当前钢坯的离散宽度数值Width=L0-(Ll+L2)，同时接收 摄象机所拍摄到的视频信号，并利用监视软件界面根据两台激光位移传感器将各自其实时 测量的离散宽度数值以通过显示屏对应实时显示当前在辊道上运移的钢坯的相匹配的宽 度曲线、离散宽度数值及能显现钢坯表面的视频图像；③工业控制计算机从已有数据库调 取与已运算出的当前在辊道上运移的实际钢坯宽度所对应的坯号、计划钢坯宽度及标志位 数据，比较计划钢坯宽度与对当前在辊道上运移的钢坯所运算出的离散宽度数值，当两者 相减所得宽度差值超出设定的差值范围之时，使光学三角测量装置发出声音进行报警，而 且使已对当前在辊道上运移的钢坯所运算出的离散宽度数值Width和从已有数据库调取 的与该当前在辊道上运移的钢坯对应的坯号、计划钢坯宽度及标志位数一一对应而形成关 联性数据，继而存储实时对应形成的关联性数据。
[0005] 本发明根据现场设备的配置情况，在加热炉上料辊道两侧分别安装一激光位移传 感器，将激光位移传感器所检测到的距离数据传送到工控机，并由工控机进行数据处理，工 控机读取二级系统所存储的数据，使宽度数据保存、显示；工控机收二级过程自动化系统下 发的钢坯批号数据、计划钢坯宽度数据等，将计划钢坯宽度数据与实测数据进行比较，如果 宽度偏差在设定允许范围内，将实际钢坯检测宽度发送给二级过程自动化系统，若超出设 定范围，光学三角测量装置自动发出声音报警，所采用的电文接口以轧钢厂原有过程控制 系统使用的电文格式为标准。本发明简化测量技术手段，造价低廉，它能够满足对钢坯宽度 实际测量的精度要求，辅助钢坯在加热炉内定位及在轧机入口侧导板上定位。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1为本发明三角光路激光位移传感器的安装结构示意图； 图2为本发明的工作原理示意图； 图3为本发明所采用的激光位移测量的原理。
【具体实施方式】
[0007] -种使用激光位移传感器动态测量钢坯宽度的方法，如图1、图2所示，其方法步 骤特征是：①采用包括两台激光位移传感器在内的光学三角测量装置，将两台激光位移传 感器分别安装在钢坯3被吹扫前的辊道2两侧，两台激光位移传感器激光发射端朝向钢坯 3的侧壁表面，采用摄像机拍摄当前在辊道2上运移的钢坯3且将其所实时拍摄到的视频 信号同步传送给工业控制计算机，当钢坯3穿过两台激光位移传感器之间的位置时，第一 激光位移传感器1根据光学三角测量所测得的其激光发射端头与钢坯3 -侧之间的距离为 L1，第二激光位移传感器4根据光学三角测量所测得的其激光发射端头与钢坯3另一侧之 间的距离为L2,两台激光位移传感器将各自其实时测量的离散距离数值同步传送给工业控 制计算机；②工业控制计算机依次运算出当前钢坯3的离散宽度数值Width=L〇-(L1+L2)， 同时接收摄象机所拍摄到的视频信号，并利用监视软件界面根据两台激光位移传感器将各 自其实时测量的离散宽度数值以通过显示屏对应实时显示当前在辊道2上运移的钢坯3的 相匹配的宽度曲线、离散宽度数值及能显现钢坯3表面的视频图像；③工业控制计算机从 已有数据库调取与已运算出的当前在辊道2上运移的实际钢坯3宽度所对应的坯号、计划 钢坯3宽度及标志位数据，比较计划钢坯3宽度与对当前在辊道2上运移的钢坯3所运算 出的离散宽度数值，当两者相减所得宽度差值超出设定的差值范围之时，使光学三角测量 装置发出声音进行报警，而且使已对当前在辊道2上运移的钢坯3所运算出的离散宽度数 值Width和从已有数据库调取的与该当前在辊道2上运移的钢坯3对应的坯号、计划钢坯 3宽度及标志位数一一对应而形成关联性数据，继而存储实时对应形成的关联性数据。
[0008] 本发明总体包括三个步骤：①安装测量装置：根据现场情况，将两台三角光路激 光位移传感器分别安装在钢坯吹扫前的辊道两侧，其安装高度足以能使激光射到钢坯的侧 面为准，当钢坯经过两激光位移传感器之间的位置时，两激光位移传感器将实时测量值通 过其串口和R232/485接口传送到工控机，工控机通过运算得到当前钢坯的宽度值；②钢坯 宽度数值的处理和显示：工控机将从光学三角测量装置采集到的测距数据进行计算并存储 计算所得的数据，同时将摄象机传送的图象显示在监视软件界面上，监视软件界面为西门 子组态软件Simatic WinCC，监视软件界面显示钢坯宽度曲线、钢坯的宽度值及钢坯表面图 象，通过视频电缆和工控机的视频卡接口在视软件界面显示钢坯上表面的图象，通过视软 件界面可以肉眼观察钢坯表面的状况；③存储数据及查询：工控机从加热炉二级过程控制 级数据库读取包括坯号和计划宽度及标志位数据在内的测宽所需数据资料，根据从二级系 统取得的当前坯号和测得的宽度值，保存所有数据，以便被保存的数据日后可被查询。
[0009] 如图3所示，本发明采用的位移测量原理为光学三角测量法，激光传感器发出一 束激光，激光束射到被测物表面A点的亮点通过聚焦镜片L投射在二极管阵列R上，0A的 间距与经聚焦镜片投射在二极管阵列R的地址N-一对应，DMIN代表最小检测距离，DMAX 代表最大检测距离，则测量范围为（DMAX-DMIN)，测量起始位置是图3所示的穿过0点的 虚线，〇点与A点之间的间距与地址N--对应的函数关系式是：0A=f (N)。
【权利要求】
1. 一种使用激光位移传感器动态测量钢坯宽度的方法，其方法步骤特征是：①采用 包括两台激光位移传感器在内的光学三角测量装置，将两台激光位移传感器分别安装在 钢坯（3)被吹扫前的辊道（2)两侧，两台激光位移传感器激光发射端朝向钢坯（3)的侧 壁表面，采用摄像机拍摄当前在辊道（2)上运移的钢坯（3)且将其所实时拍摄到的视频 信号同步传送给工业控制计算机，当钢坯（3)穿过两台激光位移传感器之间的位置时，第 一激光位移传感器（1)根据光学三角测量所测得的其激光发射端头与钢坯（3) -侧之间 的距离为L1，第二激光位移传感器（4)根据光学三角测量所测得的其激光发射端头与钢 坯（3)另一侧之间的距离为L2,两台激光位移传感器将各自其实时测量的离散距离数值 同步传送给工业控制计算机；②工业控制计算机依次运算出当前钢坯（3)的离散宽度数值 Width=L0-(Ll+L2)，同时接收摄象机所拍摄到的视频信号，并利用安装有的监视软件界面 根据两台激光位移传感器将各自其实时测量的离散宽度数值以通过显示屏对应实时显示 当前在辊道（2)上运移的钢坯（3)的相匹配的宽度曲线、离散宽度数值及能显现钢坯（3) 表面的视频图像；③工业控制计算机从已有数据库调取与已运算出的当前在辊道（2)上运 移的实际钢坯（3)宽度所对应的坯号、计划钢坯（3)宽度及标志位数据，比较计划钢坯（3) 宽度与对当前在辊道（2)上运移的钢坯（3)所运算出的离散宽度数值，当两者相减所得宽 度差值超出设定的差值范围之时，使光学三角测量装置发出声音进行报警，而且使已对当 前在辊道（2)上运移的钢坯（3)所运算出的离散宽度数值Width和从已有数据库调取的与 该当前在辊道（2)上运移的钢坯（3)对应的坯号、计划钢坯（3)宽度及标志位数一一对应 而形成关联性数据，继而存储实时对应形成的关联性数据。
【文档编号】G01B11/02GK104215179SQ201310221790
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】朱秋峰 申请人:新兴铸管新疆有限公司