CN102755998A - 用于金属带材轧制的中线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于金属轧制中厚度、宽度、直径或其它横向尺寸的控制领域，具体为一种用于金属带材轧制的中线检测方法。一种用于金属带材轧制的中线检测方法，包括设置检测装置，其特征是：还包括检测边缘位置和计算跑偏量，设置检测装置时，检测装置由至少三个摄象头(1)、图像传感器(2)、检测终端(3)、以太网(4)和电源(5)组成；检测边缘位置时，检测终端(3)将金属带材(10)图像中像素点的灰度值发生跃变处判断为金属带材(10)的边缘处；计算跑偏量时，根据Lm和Ld对金属带材(10)实施对中控制。本发明结构简单，操作方便，检测精度高，适用范围广。

Description

用于金属带材轧制的中线检测方法

技术领域

本发明涉及用于金属轧制中厚度、宽度、直径或其它横向尺寸的控制领域，具体为一种用于金属带材轧制的中线检测方法。

背景技术

金属带材的一般生产流程为冶炼、连铸、热轧和冷轧，在金属薄带连铸生产线的生产过程中，钢水在结晶辊处经过快速冷却和轻微轧制后形成薄带，液态金属经过结晶辊后形成厚度小于5mm的薄带，薄带经过热轧之后厚度可小于2mm，这样，经过热轧和冷轧后带材的厚度逐渐减小，厚度减小将严重影响带材在连续退火炉内的通板稳定性，而且在线轧制处理时又极易产生跑偏甚至断带，影响生产。目前已有针对带材跑偏量控制而设计开发监控设备，冷轧过程中采用接触式检测手段，但仅针对薄带的跑偏量控制；热轧过程中，由于带材温度相对较高，可大于900℃，一般接触式的检测传感器很难工作，故采用非接触式检测手段，如电荷耦合（即Charge Coupled Device，简称CCD）图像感应器，考虑到边缘识别技术的局限，现有技术以面阵CCD为主。

公开号为CN1189117A的中国专利，于1998年07月29日公开了名称为“边缘的检测”发明专利，该专利公开了一种类似于激光对射的方式检测薄带边缘位置的方法，在薄带的上下表面对称安装激光发射和接收装置，而接收装置同时带有图像采集功能，根据接收到的图像中激光被遮挡的程度计算出薄带边缘的位置。此方法仅适用于冷轧薄带，倘用语热轧薄带时，由于热轧薄带温度较高，激光设备容易受到高温的影响而导致较大的误差。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、操作方便、检测精度高、适用范围广的金属轧制控制方法，本发明公开了一种用于金属带材轧制的中线检测方法。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种用于金属带材轧制的中线检测方法，包括设置检测装置，其特征是：还包括检测边缘位置和计算跑偏量，

设置检测装置时，检测装置由至少三个摄象头、图像传感器、检测终端、以太网和电源组成，摄象头分别设于输送辊道两侧边缘的正上方，金属带材一侧的上方设有两个摄象头，金属带材另一侧的上方设有一个或两个摄象头，任取一个摄象头的中心点并作一直线平行于金属带材的边缘，以这条直线为金属带材这一侧的基准线，则金属带材这一侧上方的摄象头的中心点都位于这条基准线上，每个摄象头的光线输出端都设有一个图像传感器，图像传感器的信号输出端都通过以太网和检测终端的信号输入端连接，电源通过导线连接各个图像传感器的电源输入端；

检测边缘位置时，摄象头检测到的金属带材的图像经图像传感器转换成电信号后，通过以太网输入检测终端，检测终端将金属带材图像中像素点的灰度值发生跃变处判断为金属带材的边缘处，设金属带材的基准宽度为W，以金属带材一侧的一条基准线为零线，检测终端根据金属带材的图像作如下运算：金属带材另一侧的基准线和零线的距离即输送辊道的宽度为L，零线上的两个摄象头和金属带材这一侧边缘的距离分别为L₁、L₂，金属带材另一侧上方的摄象头和金属带材这一侧边缘的距离分别为L₃、……、L_n；

计算跑偏量时，设金属带材中心轴线和零线的距离为L_m，设金属带材的跑偏量为L_d，则检测终端根据下式分别计算而得L_m和L_d：

L_m=                                               

+L₁=

，

L_d=L₂-L₁，

根据L_m和L_d对金属薄带实施对中控制，

检测终端还根据下式计算宽度偏差ε：ε=|L-(L₁+L₃)-W|，若ε<10^-3m，判定金属带材的输送正常，否则判定金属带材输送异常。

所述的用于金属带材轧制的中线检测方法，其特征是：设置检测装置时，摄象头的扫描线和水平方向的夹角不大于5°，金属带材两侧的两个摄象头中心点的连线为水平方向，金属带材同侧的两个摄象头之间的距离不小于1米。

所述的用于金属带材轧制的中线检测方法，其特征是：设置检测装置时，图像传感器采用线阵图像传感器，以太网选用千兆以太网。

所述的用于金属带材轧制的中线检测方法，其特征是：设置检测装置时，检测装置还包括背景光源，背景光源设于金属带材的上方，且背景光源的照射范围从金属带材的一侧覆盖至另一侧。

本发明提供了一套可用于热轧带钢或冷轧带钢生产线中金属带材位置以及运行趋势的检测方法，为金属带材跑偏控制提供精确的位置和偏移信号。本发明的有益效果是：结构简单，操作方便，检测精度高，适用范围广。

附图说明

图1是本发明中检测装置的结构示意图；

图2是本发明中检测边缘位置时金属带材输送时的示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

一种用于金属带材轧制的中线检测方法，包括设置检测装置、检测边缘位置和计算跑偏量，以及运动趋势。

设置检测装置时，如图1所示，检测装置由四个摄象头1、图像传感器2、检测终端3、以太网4和电源5组成，摄象头1分别设于金属带材10两侧的上方，在保证摄象头1取像清晰的前提下，摄象头1应尽可能远例金属带材10，摄象头1分别设于输送辊道两侧边缘的正上方，输送辊道的输送方向如图1中箭头所示，任取一个摄象头1的中心点并作一直线平行于金属带材10的边缘，以这条直线为金属带材10这一侧的基准线，则金属带材10这一侧上方的摄象头1的中心点都位于这条基准线上，每个摄象头1的光线输出端都设有一个图像传感器2，图像传感器2的信号输出端都通过以太网4和检测终端3的信号输入端连接，电源5通过导线连接各个图像传感器2的电源输入端；摄象头1的扫描线和水平方向的夹角不大于5°，金属带材10两侧的两个摄象头1中心点的连线为水平方向，金属带材10同侧的两个摄象头1之间的距离不小于1米。图像传感器2采用线阵图像传感器，检测终端3选用微机，以太网4选用千兆以太网。

四个摄象头1中，在金属带材10两侧的取值用于检测金属带材10的边缘位置以及中心位置，在金属带材10输送方向的取值用于计算金属带材10的偏移趋势。

检测边缘位置时，摄象头1检测到的金属带材10的图像经图像传感器2转换成电信号后，通过以太网4输入检测终端3，检测终端3将金属带材10图像中像素点的灰度值发生跃变处判断为金属带材10的边缘处，设金属带材10的基准宽度为W，以金属带材10一侧的一条基准线为零线，检测终端3根据金属带材10的图像作如下运算：金属带材10另一侧的基准线和零线的距离即输送辊道的宽度为L，零线上的两个摄象头1和金属带材10这一侧边缘的距离分别为L₁、L₂，金属带材10另一侧上方的摄象头1和金属带材10这一侧边缘的距离分别为L₃、L₄，如图2所示；

计算跑偏量时，设金属带材10中心轴线和零线的距离为L_m，设金属带材10的跑偏量为L_d，则检测终端3根据下式分别计算而得L_m和L_d：

L_m=

+L₁=

，

L_d=L₂-L₁，

根据L_m和L_d对金属带材10实施对中控制，

检测终端3还根据下式计算宽度偏差ε：ε=|L-L₁+L₃-W|，若ε<10^-3m，判定金属带材10的输送正常，否则判定金属带材10输送异常。

本实施例中，输送辊道的宽度L为1400mm，金属带材10的基准宽度W为1150mm，L₁=115.14mm，L₂=115.42mm，L₃=134.61mm，L₄略，则有：

L_m==

=690.265，

L_d=L₂-L₁=115.42-115.14=0.28，

ε=|L-L₁+L₃-W|=|1400-115.14+134.61-1150|=0.25，

由上式的计算结果可得：

a. 此时金属带材10的计算宽度为1150.25mm，略大于基准宽度，

b. 金属带材10并未运行在输送辊道的正中心，而是偏向零线一侧

-L_m=-690.265=9.735mm。

c. 根据Lm、Ld和ε计算值可知，目前金属带材10虽然偏离输送辊道的中心，但已经具有向输送辊道中心运行的趋势。

根据上述信息可以保证对中系统更好的运行。

实施例2

一种用于金属带材轧制的中线检测方法，包括设置检测装置、检测边缘位置和计算跑偏量，设置检测装置时，检测装置还包括背景光源，背景光源设于金属带材10的上方，且背景光源的照射范围从金属带材10的一侧覆盖至另一侧。其他结构和步骤都和实施例1同。

本实施例可用于冷轧带钢生产线，由于冷轧带钢和低温输送辊道温差较小，因此通过背景光源加大在图像传感器2所获得的图像文件上的色差，然后再分析出金属带材10的边缘。

Claims (5)

1. 一种用于金属带材轧制的中线检测方法，包括设置检测装置，其特征是：还包括检测边缘位置和计算跑偏量，

设置检测装置时，检测装置由至少三个摄象头(1)、图像传感器(2)、检测终端(3)、以太网(4)和电源(5)组成，摄象头(1)分别设于输送辊道两侧边缘的正上方，金属带材(10)一侧的上方设有两个摄象头(1)，金属带材(10)另一侧的上方设有一个或两个摄象头(1)，任取一个摄象头(1)的中心点并作一直线平行于金属带材(10)的边缘，以这条直线为金属带材(10)这一侧的基准线，则金属带材(10)这一侧上方的摄象头(1)的中心点都位于这条基准线上，每个摄象头(1)的光线输出端都设有一个图像传感器(2)，图像传感器(2)的信号输出端都通过以太网(4)和检测终端(3)的信号输入端连接，电源(5)通过导线连接各个图像传感器(2)的电源输入端；

检测边缘位置时，摄象头(1)检测到的金属带材(10)的图像经图像传感器(2)转换成电信号后，通过以太网(4)输入检测终端(3)，检测终端(3)将金属带材(10)图像中像素点的灰度值发生跃变处判断为金属带材(10)的边缘处，设金属带材(10)的基准宽度为W，以金属带材(10)一侧的一条基准线为零线，检测终端(3)根据金属带材(10)的图像作如下运算：金属带材(10)另一侧的基准线和零线的距离即输送辊道的宽度为L，零线上的两个摄象头(1)和金属带材(10)这一侧边缘的距离分别为L₁、L₂，金属带材(10)另一侧上方的摄象头(1)和金属带材(10)这一侧边缘的距离分别为L₃、……、L_n；

计算跑偏量时，设金属带材(10)中心轴线和零线的距离为L_m，设金属带材(10)的跑偏量为L_d，则检测终端(3)根据下式分别计算而得L_m和L_d：

L_m=                                               

+L₁=

，

L_d=L₂-L₁，

根据Lm和Ld对金属带材(10)实施对中控制，

检测终端(3)还根据下式计算宽度偏差ε：ε=|L-(L₁+L₃)-W|，若ε<10^-3m，判定金属带材(10)的输送正常，否则判定金属带材(10)输送异常。

2. 如权利要求1所述的用于金属带材轧制的中线检测方法，其特征是：设置检测装置时，摄象头(1)的扫描线和水平方向的夹角不大于5°，金属带材(10)两侧的两个摄象头(1)中心点的连线为水平方向，金属带材(10)同侧的两个摄象头(1)之间的距离不小于1米。

3. 如权利要求1或2所述的用于金属带材轧制的中线检测方法，其特征是：设置检测装置时，图像传感器(2)采用线阵图像传感器，以太网(4)选用千兆以太网。

4. 如权利要求1或2所述的用于金属带材轧制的中线检测方法，其特征是：设置检测装置时，检测装置还包括背景光源，背景光源设于金属带材(10)的上方，且背景光源的照射范围从金属带材(10)的一侧覆盖至另一侧。

5. 如权利要求4所述的用于金属带材轧制的中线检测方法，其特征是：设置检测装置时，检测装置还包括背景光源，背景光源设于金属带材(10)的上方，且背景光源的照射范围从金属带材(10)的一侧覆盖至另一侧。

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