专利名称:热轧钢材在线被动检测方法和装置的制作方法
本发明是一种对热轧钢材被动式在线检测方法与装置，它特别适用于热轧钢材尺寸、形状、和位置的检测。
目前对于热轧钢材在线检测中，普遍采用一种主动式的方法，它用一束平行光照射热轧钢材，用电荷耦合器(CCD)摄像机作为光学传感器，探测出被测物遮挡而产生的阴影部份，通过信息处理得到其尺寸、形状和位置，它的主要缺点是要有一个准直度高的平行光源，因而体积大，造价高，光源的不稳定使系统可靠性也相应下降，在生产中应用仍有不少问题。
本发明的目的是提供利用热轧钢材自身辐射的被动式测量方法，並提供一个使仪器在钢铁生产的恶劣环境中能可靠工作的装置-净化室。
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1是本发明的工作原理图。
图2是本发明的在线检测工作波形与尺寸检测原理示意图。
图3是本发明中当被测物沿X方向移动，引起该方向探测误差的原理图。
图4是本发明的位置测量原理图。
图5是本发明的在线测径系统示意图。
热轧钢材(被测物)〔1〕的辐射通过光学系统成象在电荷耦合器摄像机〔2〕上，通过信息处理计算出被测物的尺寸，位置以及由物体运动扫描获得其形状，其探测方程如下D＝(PB-PA)UL+△dn式中、PA(5)、PB〔6〕为被测物两边位置到CCD摄像机〔2〕起点的脉冲数;
UL为单位脉冲当量。
△dn为被动式检测系统修正量。
本发明用两个互为垂直的CCD摄像机〔2〕探测被测物的位置，并用计算机校正由于位置变化引起物象比例变化而产生的误差，实现被物位置变化的测量与校正。
图3为被测物沿X方向移动，引起X轴方向探测误差△D的原理图，可得ΔD＝D (Lx-Lo)/(Lx)式中D为被测量真值;
LO〔7〕为原设计物距;
Lx〔8〕为实测物距;
图4为位置测量原理，其位置坐标LX＝( 1/2 )(PAY+PBY)ULLY＝( 1/2 )(PAX+PBX)UL式中PA〔5〕、PB〔6〕分别当被测物前、后沿到CCD摄像机〔2〕的起点脉冲数;UL为单位脉冲代表的当量;LX、LY分别为被测物的坐标。由于CCD摄像机〔2〕测量其位置精度高，因此校正也达到很高的精度，完全满足在线检测精度的要求。
对于被动式测量，由于利用本身热辐射，因此其温度变化对测量精度影响很大，本发明采用如下措施，使得被测物温度在很大范围内(600℃～1200℃)变化而测量精度仍满足要求。措施之一是采用峰值保持，门限归-化处理;措施之二是利用原有的CCD摄像机〔2〕实时地测出被测物的温度，然后用计算机进行实时校正，从而使被测物温度在大范围内变化对测量精度影响小于0.01毫米。
本发明提供了一个使仪器在恶劣环境条件下可靠工作的装置-净化室〔9〕。这个净化室〔9〕通通光孔〔10〕外均密封，且室内压力大于室外，达到防尘防汽的目的。安装在净化室中的CCD摄像机〔2〕采用水冷却，使外部热量难以传入CCD摄像机〔2〕，同时把其内部产生的热量带走，达到仪器所允许的温度条件，保证测量结果的稳定性。CCD摄像机〔2〕前用石英窗口〔11〕密封，且有自洁装置，保持光路的清洁。CCD摄像机〔2〕安装在净化室〔9〕内的一块环氧板〔12〕上，仪器与净化室〔9〕的外壳绝缘，达到双重屏蔽，不仅抗干扰强，而且仪器可靠性也提高。
图5为本发明设计的热轧圆钢在线测径系统的示意图。它是本发明推荐的实施例。在净化室〔9〕内，在二个相互垂直的方位安装二个有水冷装置的CCD摄像机〔2〕，CCD摄像机〔2〕前装有自洁功能的石英窗口〔11〕，热轧钢材〔1〕的自身辐射进入二个CCD摄像机〔2〕，二路讯号经予处理电路〔3〕处理，到中央处理器〔4〕和微处理系统〔13〕进一步处理后在现场显示器〔14〕显示。此系统完全达到了本发明的目的。
本发明与主动式在线检测系统相比，减去了平行光源，体积小50%，不必增加设备，具有测温功能，造价也只有主动式的70%。由于没有平行光源，结构简单，体积小，可靠性也高。这对热轧钢材的在线检测有着广泛的应用前途。
权利要求
1.由电荷耦合器摄像机[2]、预处理电路[3]、中央处理器[4]、微处理系统[13]、现场显器[14]组成的热轧钢在线检测的方法，其特征是利用热轧钢材[1]的自身辐射来测量其尺寸、形状和位置的被动式测量方法。
2.由电荷耦合器摄像机〔2〕、预处理电路〔3〕、中央处理器〔4〕微处理系统〔13〕、现场显示器〔14〕组成的热轧钢在线检测的装置，其特征是具有用以减少和克服现场灰尘、水汽、高温和电磁干扰影响的净化室〔9〕。
3.根据权利要求
1所述的热轧钢在线检测的方法，其特征在于a、所述的热轧钢材〔1〕通过自身辐射，经过净化室通光孔〔10〕，成像在电荷耦合器摄像机〔2〕上;b、用二个互为垂直的电荷耦合器摄像机〔2〕测出热轧钢材〔1〕的位置，然后用微处理系统〔13〕进行位置校正;c、用电荷耦合摄像机〔2〕实时测出热轧钢材〔1〕温度，用微处理系统〔13〕校正，采用门限归一化，克服热轧钢材〔1〕温度从600℃-1200℃范围内变化的影响。
4.根据权利要求
2所述的热轧钢在线检测装置，其特征在于a、所述的净化室〔9〕除通光孔〔10〕外全密封，其室内气压大于室外;b、所述的安装在净化室〔9〕中的电荷耦合器摄像机〔2〕采用水冷却，并用装有自洁装置的石英窗〔11〕密封，电荷耦合器摄像机〔2〕安放在净化室〔9〕内的环氧板〔12〕上，电荷耦合器摄像机〔2〕与净化室〔9〕外壳电绝缘，达到双重屏蔽。
专利摘要
本发明公开了一种热轧钢材在线被动式检测方法和装置，它由CCD摄象机、预处理电路，中央处理器和微处理系统，现场显示器组成。采用了被动式测量、实时位置和温度测量与校正，并具有一个使仪器能在钢铁生产的高温、水汽、灰尘和强的电磁干扰的环境条件下可靠工作的净化室，适合于热轧钢尺寸，形状和位置的在线测量。它省去了主动式检测系统的平行光源，故体积小，造价低，且具有测温功能，结构简单、可靠性高。
文档编号G01B11/00GK87101025SQ87101025
公开日1988年11月9日 申请日期1987年4月25日
发明者陈桂林, 冯琛, 顾玲玲 申请人:中国科学院上海技术物理研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan