一种电容式螺纹钢线径在线测量系统的检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种电容式螺纹钢线径在线测量系统的检测方法，属于螺纹钢线径在线测量【技术领域】。本发明的圆筒件呈两端开口的中空筒状结构，螺纹钢从圆筒件的中心轴线位置穿过，从圆筒件一端的端部引出第一电容极；集电环设置于轧机的出口处，并与螺纹钢相接触，从集电环引出第二电容极，圆筒件和螺纹钢组成圆柱形电容器；上述的第一电容极和第二电容极接入电容测量模块，电容测量模块依次与滤波模块、数据运算模块、数据显示模块相连接。本发明的检测方法通过建立标准数据库，并进行局部线性化、偏差估计运算得待测螺纹钢的直径和偏差量。本发明相比激光扫描法和光电摄像法等技术，结构简单，而且经济，容易实现高精度在线测量螺纹钢的直径。
【专利说明】一种电容式螺纹钢线径在线测量系统的检测方法
[0001]本发明专利申请是针对申请号为:2012101497703的分案申请，原申请的申请日为:2012-05-15，发明创造名称为:一种电容式螺纹钢线径在线测量系统及其检测方法。
【技术领域】
[0002]本发明涉及螺纹钢线径在线测量【技术领域】，更具体地说，涉及一种电容式螺纹钢线径在线测量系统的检测方法。
【背景技术】
[0003]目前，在我国冶金工业中，螺纹钢生产厂大部分仍采用在螺纹钢轧制离线后，在热态下由工人用卡尺测量，这种方法是随机抽取测量，其测量精确度不高、速度慢、劳动强度大，且不能实时检测，无法及时调整更换轧机轧辊，一旦发现超差则已有大批钢材成为次品或废品，停机时间也严重影响着生产效率的提高。随着棒材轧制技术不断改进，离线测量线径早就无法满足工业需要。同时，为了满足客户需要，降低成本，目前螺纹钢生产厂大部分采取负公差轧制，为了进一步提高成材率，就必须实现对轧件的连续在线检测。
[0004]目前，很多关于棒材线径非接触式在线测量的研究在不断地深入，在《冶金管理》杂志2004年第11期“线、棒材及螺纹钢截面形状在线测量技术综合评述”一文中总结性地介绍了当前棒材线径在线测量技术大体可分为激光扫描法和光电摄像法。激光扫描法由马达带动在发射透镜焦点上的旋转棱镜将激光束反射到发射透镜上形成一平行扫描的光带，被测物的直径(或宽度)在此光带上遮挡平行扫描光束，将遮挡时间乘平行光带的扫描速度就可求出被测物的外径(或宽度)，但是该方法动态性能差。光电摄像法由光学系统形成一束连续的平行光通过接收镜头在线阵上形成遮挡阴影的电子图像，经图象处理求出遮挡此平行光束的阴影区所对应的物体投影尺寸，该方法对拍摄速度要求高，同时对图像处理的要求极高。
[0005]中国专利申请号200420072685.2，申请日为2004年6月30日，发明创造名称为:二氧化铀芯块直径在线测量系统，该申请案采用激光测量仪测量二氧化铀芯块的直径。中国专利申请号98111592.6，发明创造名称为:一种自动在线测径的方法及其装置，该申请案也采用平行激光光束照射技术实现测径。中国专利申请号00238166.4，发明创造名称为:高速运动物体的断面尺寸测量装置，该申请案CCD摄像机技术测量端面尺寸。中国专利申请号200910070820.7，发明创造名称为:抗振动大尺寸直径精密在线测量方法，该申请案也采用CCD相机技术测量钢管直径。
[0006]此外，中国专利申请号200410009187.8，申请日为2004年6月9日，发明创造名称为:螺纹钢三参数在线测量系统，该申请案由测量纵肋高度的线阵CCD测量仪，测量内径、横肋高的光电瞄准式光学投影仪和计算机控制系统组成，光电瞄准式光学投影仪和线阵CCD测径仪是两个独立的测量系统，分别在螺纹钢的两个相互垂直的方向上测量，两者共用一个测量头，两个方向的测量信号同时输入计算机控制系统，计算机控制系统经数据处理后输出测量结果。该申请案虽然实现了在线测量螺纹钢的内径、纵肋及横肋高度三参数，但是采用的是CCD测量仪和光电瞄准式光学投影仪技术，由于螺纹钢轧制速度很高，导致高速运动的螺纹钢形成流线，要同时在线测量螺纹钢的内径、纵肋及横肋三个参数，对拍摄速度要求极高，同时对图像处理的要求也极高，导致检测成本大幅度增大，不适合实际生产使用。[0007]中国专利申请号200620018691.9，申请日为2006年3月31日，发明创造名称为:带肋钢筋特征尺寸测量仪，该申请案包括6~14组单轴向平行光测径仪、箱体、高斜支架、低斜支架，6~14组单轴向平行光测径仪是间隔交错排放，分为与轴向成±10°~70°夹角的A、B两组，6~14组单轴向平行光测径仪的接收镜头、发射镜头分别由固定于箱体的低斜支架或高斜支架固定。该申请案虽然能够直接测量得到内径及横肋外径，但是其结构复杂，采用的是单轴向平行光测径仪，生产及运行维护成本高。
[0008]综上所述，现有技术中对螺纹钢线径测量技术主要集中在激光扫描法和光电摄像法，这些方法在一定程度上能够实现线径的在线测量，但是其结构复杂，测量图像的处理要求极高，导致测量成本大，设备维护成本增加，不能适应高速轧制的需要，在实际的生产使用过程中并未得到普遍的应用。
【发明内容】
[0009]1.发明要解决的技术问题
[0010]本发明的目的在于克服现有技术中螺纹钢的线径在线测量设备结构复杂，测径要求高，测径成本高的不足，提供一种电容式螺纹钢线径在线测量系统的检测方法，通过本发明构建的电容式在线测量系统，能够实现螺纹钢线径的高精度在线测量，从而提高螺纹钢成材率，且结构简单，设备维护成本低。
[0011]2.技术方案
[0012]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0013]本发明的一种电容式螺纹钢线径在线测量系统，包括圆筒件、集电环、电容测量模块、滤波模块、数据运算模块和数据显示模块，所述的圆筒件呈两端开口的中空筒状结构，螺纹钢从圆筒件的中心轴线位置穿过，从圆筒件一端的端部引出第一电容极；所述的集电环设置于轧机的出口处，并与螺纹钢相接触，从集电环引出第二电容极，所述的圆筒件和螺纹钢组成圆柱形电容器；上述的第一电容极和第二电容极接入电容测量模块，该电容测量模块用于测量圆柱形电容器的电容值，所述的电容测量模块、滤波模块、数据运算模块、数据显示模块依次连接。
[0014]优选地，本发明的圆筒件为金属件，并位于轧机的出口处，该圆筒件的外壁直径为螺纹钢直径的3~10倍，该圆筒件的长度为50~100cm。
[0015]本发明的一种电容式螺纹钢线径在线测量系统的检测方法，其步骤为:
[0016]I)建立标准数据库:
[0017]将多种直径为Oi的标准规格的螺纹钢在与实际生产相同的环境中离线状态下穿过圆筒件，电容测量模块通过第一电容极和第二电容极测量此时圆柱形电容器的电容值，并经过滤波模块得到相应的电容值Ci，其中:Φ?为标准规格的螺纹钢直径，Ci为直径为的标准规格的螺纹钢对应的电容值，从而得到(Ci, Φ?)的标准数据库，其中Φ?的取值为6、
8、10、12、16、18、20、22、25、32、40、50mm等规格，本发明中所建(Ci, 的标准数据库规格越全越完善，所测结果越准确。
[0018]2)检测工况电容值Cx:
[0019]当待测的螺纹钢穿过圆筒件时，电容测量模块通过第一电容极和第二电容极测量此时圆柱形电容器的电容值，并经过滤波模块得到相应的电容值Cx，其中:cx为待测直径φχ的螺纹钢对应的电容值；
[0020]3)数据处理:
[0021]将步骤2)检测得到的电容值Cx传送至数据运算模块，进行局部线性化、偏差估计运算得待测螺纹钢的直径◎,和螺纹钢直径的偏差量△ Φ，具体计算过程如下:
[0022]Α)根据当前生产的螺纹钢直径Φπ的规格，从标准数据库(Ci, Φ,)中提取与生产的螺纹钢直径相接近的两组数据(C1, ΦΡ和(c2，φ2)，其中=O1为比当前生产的螺纹钢直径规格Oni小一个规格的标准直径，C1为准数据库(Ci, Φ?)中O1对应的电容值，φ2为比当前生产的螺纹钢直径规格Oni大一个规格的标准直径，C2为准数据库(Ci, ΦΡ中中2对应的电容值；
[0023]B)将(C1, Φ!)和(C2，Φ2)带入公式(1-1):
【权利要求】
1.一种电容式螺纹钢线径在线测量系统的检测方法，其特征在于:电容式螺纹钢线径在线测量系统包括圆筒件(3)、集电环(4)、电容测量模块(5)、滤波模块(6)、数据运算模块(7)和数据显示模块(8)，所述的圆筒件(3)呈两端开口的中空筒状结构，螺纹钢(2)从圆筒件(3)的中心轴线位置穿过，从圆筒件(3) —端的端部引出第一电容极；所述的集电环(4)设置于轧机(I)的出口处，并与螺纹钢(2)相接触，从集电环(4)引出第二电容极，所述的圆筒件(3)和螺纹钢(2)组成圆柱形电容器；上述的第一电容极和第二电容极接入电容测量模块(5)，该电容测量模块(5)用于测量圆柱形电容器的电容值，所述的电容测量模块(5)、滤波模块(6)、数据运算模块(7)、数据显示模块(8)依次连接；其步骤为: 1)建立标准数据库: 将多种直径为Oi的标准规格的螺纹钢(2)在与实际生产相同的环境中离线状态下穿过圆筒件(3)，电容测量模块(5)通过第一电容极和第二电容极测量此时圆柱形电容器的电容值，并经过滤波模块(6)得到相应的电容值Ci，其中:Oi为标准规格的螺纹钢(2)直径，Ci为直径为Oi的标准规格的螺纹钢(2)对应的电容值，从而得到(Ci, 的标准数据库，其中 Φ? 的取值为 6、8、10、12、16、18、20、22、25、32、40、50mm ； 2)检测工况电容值Cx: 当待测的螺纹钢(2)穿过圆筒件(3)时，电容测量模块(5)通过第一电容极和第二电容极测量此时圆柱形电容器的电容值，并经过滤波模块(6 )得到相应的电容值Cx，其中:Cx为待测直径Φχ的螺纹钢(2)对应的电容值； 3)数据处理: 将步骤2)检测得到的电容值Cx传送至数据运算模块(7)，进行局部线性化、偏差估计运算得待测螺纹钢(2)的直径Φχ和螺纹钢(2)直径的偏差量△ Φ，具体计算过程如下: Α)根据当前生产的螺纹钢(2)直径Φπ的规格，从标准数据库(Ci, Φ,)中提取与生产的螺纹钢(2)直径相接近的两组数据(C1, Φ)和(C2，Φ2)，其中=O1为比当前生产的螺纹钢(2)直径规格小一个规格的标准直径，C1为准数据库(Ci, 中O1对应的电容值，Φ2为比当前生产的螺纹钢(2)直径规格Oni大一个规格的标准直径，C2为准数据库(Ci, Oi)中Φ2对应的电容值； B)将(C1,Φ!)和(C2，Φ2)带入公式(1-1):
【文档编号】G01B7/12GK103471496SQ201310473828
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年5月15日 优先权日:2012年5月15日
【发明者】李绍铭, 杨波 申请人:安徽工业大学