CN102207376B - 一种测径仪光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动态测量技术，具体涉及冶金行业棒线材轧制过程中对棒线材进行在线实时测量的测径装置。本发明包括设置在机箱内的由驱动机构驱动其转动的转动底盘上有供棒线材物料通过的通孔，LED光源灯固定在通孔旁侧的转动底盘的盘面上，转动底盘的盘面上还设置有光源准直镜，所述的LED光源灯提供的光源从光源准直镜的一侧进入、另一侧扩展为连续的平行光束射出，所述的平行光束指向通孔中部通过的待测棒线材物料上。本发明可使光源合理、稳定地设置在转动底盘上，提高测量的可靠性和精度。

Description

一种测径仪光源装置

技术领域

本发明涉及动态测量技术，具体涉及一种冶金行业棒线材轧制过程中对棒线材进行在线实时测量的测径装置。

背景技术

棒线材在线测量至今仍然是冶金行业中的一个难题。对于螺纹钢或圆钢之类的线材目前也有相关的测量设备，如天津市兆瑞测控技术有限公司提供的相关测径仪设备就是非接触式在线检测设备，有关技术内容在其专利中均有记载，名称为“高精度防尘测径仪”（ZL200520123889）、“固定测头式线、棒材测径仪（ZL200520123887.X）”及“可实现径向调整的测径仪”（ZL200520123888.4）等，上述技术方案中设置了由支架和主盘体构成的机架，机架上设置光源和对应的相机即所谓的探头组件，光源和对应的相机径向一一对应周向均匀布置多组，机架上有通孔供线材通过，这样就实现了对棒线材的照相装置。上述方案的基本构造是属于固定式的机架，就是说机架只能够在小范围内实施水平和垂直方向的位移调节，调节完毕后机架保持固定，当然在测量时光源和对应的相机也是固定的，上述方案存在的缺陷主要表现在：1、光源和相机需要均匀布置多组，甚至说越多测量越精确，实际上是难以实现的，当然上述固定式的测径装置测量精度低是必然；其实施例中给出的探头数目至少7个，这样就必然显著增加光学元件的成本，且给布线带来困难；同时，机架下方采用滚轮支撑的方式在轧钢车间内放置是无法保持位置稳定的，因为，生产车间的震动十分强烈，滚轮十分容易位移，设备只要出现少许位移或跳动，几乎可以说就无法测量了。

发明内容

本发明的目的是提供一种测径仪光源装置，光源合理、稳定地设置在转动底盘上，提高测量的可靠性和精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种测径仪光源装置，包括设置在机箱内的由驱动机构驱动其转动的转动底盘上有供棒线材物料通过的通孔，LED光源灯固定在通孔旁侧的转动底盘的盘面上，转动底盘的盘面上还设置有光源准直镜，所述的LED光源灯提供的光源从光源准直镜的一侧进入、另一侧扩展为连续的平行光束射出，所述的平行光束指向通孔中部通过的待测棒线材物料上；所述的光源准直镜的出光侧的转动底盘的盘面上设置反光镜，所述的反光镜反射的平行光束指向通孔中部通过的待测棒线材物料上；所述的反光镜由两片反光片构成，反光片为长方形的反光面且反射光指向待测棒线材物料位置处，两反光片的一端短边接近并交叉布置，且两者的反光面与待测棒线材物料的行进方向平行，所述的光源准直镜和LED光源灯对应于两反光片各布置一组。

由上述技术方案可知，光源本体采用LED光源灯可以提供低能耗、亮度高、色谱稳定的基本光源，比现有技术中采用的卤素灯作为光源其使用寿命从400小时显著提高到100000小时，因为作为测径仪这种设备就其使用环境和操作人员来讲，均不许频繁更换光源灯；由于是动态测量，所以光源保持稳定的平行光束且绕着待测棒线材物料为中心转动对其周边整体轮廓实施全方位的照射，所以在成像装置上可以获得待测棒线材物料的全部信息，从而可以获得待测棒线材物料完整的尺寸信息，从而为获取待测棒线材物料的真实尺寸提供了基本保证，进而提高了测径仪的测量精度；另外，由于光源是设置在作转动运动的部件即转动底盘上的，零件越少越有利于布置，可以方便地实现动平衡、避免转动整体出现偏心矩，有利于转动支撑的实现。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是反光镜的立体结构示意图。

具体实施方式

一种测径仪光源装置，包括设置在机箱1内的由驱动机构驱动其转动的转动底盘2上有供棒线材物料通过的通孔3，LED光源灯10固定在通孔3旁侧的转动底盘2的盘面上，转动底盘10的盘面上还设置有光源准直镜20，所述的LED光源灯10提供的光源从光源准直镜20的一侧进入、另一侧扩展为连续的平行光束射出，所述的平行光束指向通孔3中部通过的待测棒线材物料上。

为便于说明，先对测径仪的基本结构和原理简要说明如下：测径仪包括机箱1，机箱1内设置有用于转动支撑转动底盘2转动的轴承件以及驱动转动底盘2转动的驱动机构，驱动机构可以由电机提供转矩。转动底盘2上设置有光源装置和成像装置，成像装置主要包括CCD摄像头4等。转动底盘3转动时，光源准直镜20射出的平行光束始终指向待测棒线材物料上，这样当待测棒线材物料通过平行光线照射的区域后，由于挡光产生阴影，这样在高分辨率线阵CCD摄像头4就出现了暗区，暗区就反映了被测物体的尺寸，高分辨率线阵CCD摄像头4将收集到的这种信号传送至中央处理器，经过计算处理后，转换为被测物的实际直径参数。

本发明就是为提供上述平行光线而设计的，以提高并确保测量精度和可靠性。以下对具体实施方式进行详细说明。

所述的光源准直镜20的进光侧的转动底盘2的盘面上设置反射光镜40，所述的LED光源灯10指向反射光镜40，通过反射光镜40来缩短光路，从而减小了准直光源光路系统空间。光源准直镜20的作用就是将LED光源发出的光线准直成平行光束。

所述的光源准直镜20的出光侧的转动底盘2的盘面上设置反光镜30，所述的反光镜30反射的平行光束指向通孔3中部通过的待测棒线材物料上，具体讲就是将光源准直镜20射出的平行光束通过反光镜30转向90度角，照射到被测物体上。

如图1所示，光线由所述的LED光源灯10提供，并经由反射光镜40、光源准直镜20入射到反光镜30，这期间的光线均与反光镜30反射的光线方向相互偏离，就是说在光源侧，只有反光镜30反射的光线直接指向被测物体所在位置，其余光线均与被测物体所在位置相互偏离，这样就避免其它光线射向被测物体对成像效果产生干扰。另外，因为远心成像光路需要大的景深，所以光束数值孔径要小。因为远心成像的光路需要远心的照明光路，所以小的数值孔径的照明光束要求有长焦距的准直透镜。在一定的测径仪体积的限制下，本发明设置反射镜即利用反射光镜40、反光镜30两次反射来缩短光路，从而减小了准直光源光路系统空间。

所述的LED光源灯10选用选用的颜色与待测棒线材物料的颜色存在便于识别的色差，这样有利于成像的识别和处理，具体可以选用小于600nm波段光源色，优选蓝色光源，这样可以避免高温物体发射红外线的干扰。

所述的反光镜30反射的平行光束与待测棒线材物料的行进方向垂直且光束的径向宽度大于待测棒线材物料的直径，即光束在径向方向上的照射范围大于待测棒线材物料的直径，这样就可以保证测量到待测棒线材物料的直径的全部信息。

所述的光源准直镜20的进光侧和出光侧分别设置反射光镜40和反光镜30，所述的LED光源灯10位于光源准直镜20外侧的靠近转动底盘2的盘面边缘处，这样既有利布置元器件、容易满足动平衡的布置要求，又可以保证所述的LED光源灯10的电源线的接入与布置，同时又能使LED光源灯10发出的光线、经由反射光镜40、光源准直镜20的光线与反光镜30反射到待测棒线材物料的光线处在尽可能大的偏离位置，最大限度地保证成像光源的单一性，从而确保成像质量。

作为优选方案，所述的反光镜30由两片反光片30a、30b构成，反光片30a、30b为长方形的反光面且反射光指向待测棒线材物料位置处，两反光片30a、30b的一端短边接近并交叉布置，且两者的反光面与待测棒线材物料的行进方向平行，所述的光源准直镜20和LED光源灯10对应于两反光片30a、30b各布置一组。这样布置实际上就是通过两反光片30a、30b分别对应一组光源准直镜20、LED光源灯10及反射光镜40，两反光片30a、30b实际上就是提供了入口侧的准直平行光线，具体安装时，两反光片30a、30b的短边与转动底盘2的盘面保持垂直，这样上述两反光片30a、30b上反射的平行光束在待测棒线材物料径向方向上相互叠加，该光线照射到待测棒线材物料上的径向区域范围几乎增加一倍，保证了大直径物料的测量。这样就可以选择小规格尺寸的光学元器件的情况下完成大规格直径物料的测量，同时显著降低产品成本，另外方便零部件的对称布置，便于满足动平衡要求。

如图1、2.所示，所述的两反光片30a、30b的一端短边处构成十字对称交叉状布置，两者的角平分线指向通孔3的中心，这样可以保证待测棒线材物料的中部也在成像区域范围内，从而获得待测棒线材物料的完整信息。

结合图2，反光镜30包括相互准直的两块平面反射镜片即反光片30a、30b，两块反光片30a、30b安装在圆形的转动底盘2上，两块反光片30a、30b垂直方向（以下简称垂直方向）上呈上下分布，两块反光片30a、30b光路入口反射镜将两个相对的由光源准直镜20出射的平行光束分别转向90度，变成同一方向的平行光束径向叠加后照射到被测物体上，为成像测量提供光源。

Claims (8)

1.一种测径仪光源装置，其特征在于：设置在机箱（1）内的由驱动机构驱动其转动的转动底盘（2）上有供棒线材物料通过的通孔（3），LED光源灯（10）固定在通孔（3）旁侧的转动底盘（2）的盘面上，转动底盘（2）的盘面上还设置有光源准直镜（20），所述的LED光源灯（10）提供的光源从光源准直镜（20）的一侧进入、另一侧扩展为连续的平行光束射出，所述的平行光束指向通孔（3）中部通过的待测棒线材物料上；

所述的光源准直镜（20）的出光侧的转动底盘（2）的盘面上设置反光镜（30），所述的反光镜（30）反射的平行光束指向通孔（3）中部通过的待测棒线材物料上；

所述的反光镜（30）由两片反光片（30a）、（30b）构成，反光片（30a）、（30b）为长方形的反光面且反射光指向待测棒线材物料位置处，两反光片（30a）、（30b）的一端短边接近并交叉布置，且两者的反光面与待测棒线材物料的行进方向平行，所述的光源准直镜（20）和LED光源灯（10）对应于两反光片（30a）、（30b）各布置一组。

2.根据权利要求1所述的测径仪光源装置，其特征在于：所述的光源准直镜（20）的进光侧的转动底盘（2）的盘面上设置反射光镜（40），所述的LED光源灯（10）指向反射光镜（40）。

3.根据权利要求1或2所述的测径仪光源装置，其特征在于：所述的LED光源灯（10）选用的颜色与待测棒线材物料的颜色存在便于识别的色差。

4.根据权利要求1所述的测径仪光源装置，其特征在于：所述的反光镜（30）反射的平行光束与待测棒线材物料的行进方向垂直且光束在径向方向上的照射范围大于待测棒线材物料的直径。

5.根据权利要求1所述的测径仪光源装置，其特征在于：反射光镜（40）和反光镜（30）分别设置于光源准直镜（20）的进光侧和出光侧，所述的LED光源灯（10）位于光源准直镜（20）外侧的靠近转动底盘（2）的盘面边缘处。

6.根据权利要求3所述的测径仪光源装置，其特征在于：所述的LED光源灯（10）选用小于600nm波段光源色。

7.根据权利要求1所述的测径仪光源装置，其特征在于：所述的两反光片（30a）、（30b）的一端短边处构成十字对称交叉状布置，两者的角平分线指向通孔（3）的中心。

8.根据权利要求1所述的测径仪光源装置，其特征在于：两块反光片（30a）、（30b）安装在圆形的转动底盘（2）上，两块反光片（30a）、（30b）镜面垂直且呈上下分布，两块反光片（30a）、（30b）光路入口反射镜将两个相对的由光源准直镜（20）出射的平行光束分别转向90度，变成同一方向的平行光束径向叠加后照射到被测物体上。

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