CN1369688A - 型钢在线自动测长方法及其测长仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种型钢在线自动测长方法及其测长仪,涉及一种长度测量,尤其适用于非接触方式在生产流水线上自动实时测定各种钢材的长度。为了改变型钢人工测长的落后现状,本发明主要由用于粗测的光电检测装置和用于精测的CCD测长装置组成,并分别与单片机89C51的I/O口相连接。由于其测量精度高,效率高,可广泛应用于钢材长度的测量。

Description

型钢在线自动测长方法及其测长仪

本发明涉及一种长度测量，尤其适用于非接触方式在生产流水线上自动实时测定各种型钢的长度。

型钢是大型轧钢厂生产的主要产品，包括工字钢、槽钢、U型钢、H型钢、角钢等，广泛应用于冶金、机械、化工、建筑、交通、造船等行业部门。在轧钢厂精整车间，型钢经矫直上架入库之前，还要对型钢做最后的长度测量工作，而这些工作一直是用人工测量完成的。很显然，这种人工测长不仅劳动强度大，效率低，不能适应现代生产的要求，而且人工测长往往由于准确性差和量测错误，常常出现用户异议或造成经济损失。

本发明的目的就在于克服人工测长的落后现状，而提供一种测长精度高、速度快、可靠性好、在线、实时的型钢自动测长仪。

本发明的目的是这样实现的，即采用线阵CCD测长和光电检测同时进行，前者用于精测，后者用于粗测，并将精测和粗测结合起来，从而精确快速测定型钢的总长度。由于线阵CCD测长存在着量程与精度的矛盾，为保证测量具有足够的精度，本发明使CCD器件仅在较小范围内测长，只测量长度的“零数部分”。光电检测由若干个点光源和同样数目的光电传感器组成(这里用16个)，每一点光源和光电传感器组成一条测线，各条测线彼此平行，且每相邻测线之间的最大距离小于精测范围。当型钢的前端经过测线时，光电传感器发出信号，从而测出钢长的“整数部分”。钢长的“整数部分”加上“零数部分”即型钢的总长度。

本发明具有以下优点和积极效果：

①由于是一种非接触式、在线、实时的型钢自动测长仪，所以操作安全，劳动强度小。

②由于测长精度高，避免了用户异议和经济损失。

③由于测长速度快，而且能实时将每根型钢的长度显示并打印出来，也可成批打印，因而极大提高了劳动生产率。

下面结合附图和实施例详细说明。

图1为本发明工作原理图。其中：

1-精测装置，1.1-CCD器件，1.2-透镜，1.3-线光源；2-粗测装置，2.1-点光源，2.2-光电传感器；3-型钢，4-矫直机，5-滚道，6-单片机，7-微机；L₁-精测长度，L₂-粗测长度，L₀-精测零点与粗测第一根测线之间的长度，L-总长度。

1、精测采用线阵CCD进行，即由精测装置1完成。精测装置1由CCD器件1.1、透镜1.2、线光源1.3、单片机6组成。CCD器件1.1、透镜1.2和光源1.3分别置于被测件型钢3的两边，透镜1.2置于CCD器件1.1的前边，CCD器件1.1和单片机6相互电连接。CCD器件1.1采用日本SONY公司生产的TCD142型摄像机，具有2048个曝光像敏单元。透镜1.2的焦距为50mm，视场角为40°，光学系统放大倍数β＝1/60。线光源1.3长度为1200mm。上述条件可使精测范围大于600mm。自线光源1.3发出的光的一部分可直接通过透镜1.2投射到CCD器件1.1上，另一部分光则被型钢3阻挡，无法到CCD器件1.1上。型钢1.3的端点P经透镜1.2成像在CCD器件1.1靶面的Q点上。在Q点的左边，CCD器件1.1在该区域的像元均为亮，输出高电位；在Q点的右边，CCD器件1.1在该区域内的像元均为暗，输出低电位，故可由CCD器件1.1和单片机6检测Q的位置并算出型钢3的端点P位置，从而求出精测长度L₁。

2、粗测由粗测装置2完成。粗测装置2由16条测线和单片机6组成，每条测线均由点光源2.1和光电传感器2.2组成，分别置于被测件型钢3的两边，光电传感器2.2与单片机6相互电连接。点光源2.1由光电传感器2.2所接收，当光束被型钢3阻挡时，光电传感器2.2输出高电位；而未被阻挡的光束则将光投射到光电传感器2.2上，使光电传感器2.2输出低电位，每个光电传感器2.2的输出被单片机6相应的I/O口接收。

3、当型钢的前端与某一光线重合，而型钢的终端又在精测范围内时，在这瞬间是粗测和精测同时进行测量的，由单片机6检测型钢前端与第几根光线相遇，就可准确地求出粗测的长度L₂。求得精测长度L₁和粗测长度L₂后，就可算出型钢的总长：

                 L＝L₂+L₁+L₀

另外，本发明还采取以下技术措施；

①用磷砷化石激光器替代点光源2.1，可免去由透镜组成的光学镜筒。以往的光学镜筒经常压坏撞坏，而磷砷化镓激光器加上柱面透镜后投射出一束线光源，将垂直向的、明亮细长的光束投射到光敏器件的感光面上，故上下方向不需调整，只要在水平面上转动光源就可将光束对准光敏器件的感光面，在可大大缩短检修和调整时间。

②用1920个超高亮度灯光二极管组合成的光源替代日光灯光源1.3，由于日光灯的使用寿命短，且经较长时间使用后灯光亮度会降低，而超高亮度灯光二极管的使用寿命长，使用寿命可达10000小时以上，无需经常更换。

③将CCD器件1.1安装在滚道5上，便于精测装置1的调整。

通过上述三方面的改进，可将型钢长度自动测量仪的实用性和可靠性大大提高。

本发明的技术指标：

①测量范围，可测量长度在5至12.5米之间的型钢。

②测量误差，不大于3厘米。

③测量型钢速度：完成一根型钢长度测量的时间不大于0.002秒。

本发明可在千分之二秒的时间内完成一根型钢的长度测量，单片机将测量得到的每根型钢的长度以串行通讯方式传送至微机，微机将每根型钢的长度进行存储，打印，并统计出每天每个班组生产的型钢的品种和数量，以及各种规格的钢材的月产量。由于其测量精度高，效率高，可广泛应用于钢材长度的测量。

Claims (4)

1、一种型钢在线自动测长方法，其特征在于采用线阵CCD测长和光电检测同时进行，前者用于精测，后者用于粗测，并将精测和粗测结合起来，从而精确快速测定型钢的总长度。

2、实施权利要求1所述的一种型钢在线自动测长方法的型钢在线自动测长仪，其特征在于仪器主要由精测装置(1)和粗测装置(2)组成：

①精测装置(1)由CCD器件(1.1)、透镜(1.2)、线光源(1.3)、单片机(6)组成，CCD器件(1.1)、透镜(1.2)和光源(1.3)分别置于被测件型钢(3)的两边，透镜(1.2)置于CCD器件(1.1)的前边，CCD器件(1.1)和单片机(6)相互电连接；

②粗测装置(2)由16条测线和单片机(6)组成，每条测线均由点光源(2.1)和光电传感器(2.2)组成，分别置于被测件型钢(3)的两边，光电传感器(2.2)均和单片机(6)相互电连接；

③单片机(6)与微机(7)相互电连接。

3、按权利要求1所述的一种型钢在线自动测长仪，其特征在于精测(1)的线光源采用灯光二极管组合而成。

4、按权利要求1所述的一种型钢在线自动测长仪，其特征在于粗测装置(2)的点光源(2.1)采用激光器。

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