CN103837086A - 一种基于fpga和高精度光幕的板坯长度动态检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于FPGA和高精度光幕的板坯长度动态检测装置，包括高精度光幕检测装置、板坯测长集中控制器和5个等间距分布的激光检测器。高精度光幕检测装置包括高精度光幕发射器和高精度光幕接收器；激光检测器包括激光发射器和激光接收器，板坯在激光发射器和激光接收器之间运动；激光检测器设置于板坯进入端，所述高精度光幕检测装置设置于板坯移出端；激光接收器和高精度光幕接收器的输出端连接至板坯测长集中控制器。本发明具有测量精度高、系统响应速度快、抗干扰能力强、升级方便等优点，很好地解决了使用光电编码器的接触式测量方案造成的磨损问题以及使用图像处理方案的现场干扰问题，适用于冶金工业热轧厂。

Description

一种基于FPGA和高精度光幕的板坯长度动态检测装置

技术领域

本发明涉及一种对运动板坯实现在线、动态长度检测的装置，属于光学计算设备领域。

背景技术

在冶金工业热轧厂，加热炉装料是一道重要工序，板坯通过收料辊道、入炉辊道，从板坯库送至加热炉推钢侧，由推钢机推到加热炉进行加热。如果板坯过长会导致加热炉阻塞，如果过短影响加热温度均匀性，因此板坯长度测量是热轧厂生产中的一个重要参数。

专利申请号为201110003100.6的文献中给出了“一种板坯长度测量装置及测量方法”，其使用了三组光栅和一个安装在辊道电机上的光电编码器，当板坯头部触发光栅时，编码器开始计数，当板坯尾部离开光栅时，编码器停止计数，把计数值乘以脉冲当量即得到了板坯长度。此方法使用三组间隔分布的光栅，较好的解决了传统板坯测长方案的累积误差问题，但精确测量依旧是使用光电编码器接触式测量，这种方法存在以下缺陷：由于现场环境恶劣，板坯和测量辊道长时间接触过程中容易打滑或磨损，产生较大误差，降低测量精度；且编码器设备长时间与几百摄氏度的板坯接触，容易损坏。

专利申请号为201220030448.4的文献中给出了“板坯长度检测装置”，该装置使用热金属检测器，通过温度判断板坯位置，精度较差，速度较慢，因此仅能粗略估计板坯长度，判断是超长坯还是超短坯，无法精确测量板坯长度。

专利申请号为201320336049.5的文献中给出了“连铸板坯长度激光测量装置”，该装置以工业摄像机为核心，对运动板坯进行高速图像处理，通过边缘检测、动态跟踪等算法计算出板坯长度。此方法对机器视觉处理算法要求很高，并且受环境影响较大，受到水汽（尤其在冬天）、阳光、电焊光等各种干扰，以及现场震动导致摄像机位置变化后，就需要重新标定，并且由于板坯长达12m，需要多个摄像机才能覆盖全视场，精度也并不是很理想，约为7～8mm。在多篇论文中都提出了类似基于工业摄像机的图像处理方案，效果均和该专利类似，例如：

葛芦生,杜培明,龚幼民.无接触式连铸板坯定长切割测控系统[J].仪器仪表学报,2002,23(4):427-430.

毕侠飞,孙同景,杨福刚,张巍.非接触式并行连铸方坯在线定尺切割系统研究[J].山东大学学报,2008,38(1):52-55.

还有论文提出以时间反射法激光测距仪为核心实现板坯测宽测长，由于板坯沿着辊道运动，测距仪只能安装在辊道侧面，因此可以实现板坯侧宽，但板坯测长时，测距仪无法安装，难以实现板坯测长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种非接触式的板坯长度测量装置，该装置测量精度高、系统响应速度快、抗干扰能力强、升级方便，很好地解决了使用光电编码器的接触式测量方案造成的磨损问题以及使用图像处理方案的现场干扰问题，适用于冶金工业热轧厂加热炉装料场合。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于FPGA和高精度光幕的板坯长度动态检测装置，包括高精度光幕检测装置、板坯测长集中控制器和5个等间距分布的激光检测器；所述高精度光幕检测装置包括高精度光幕发射器和高精度光幕接收器，板坯在高精度光幕发射器和高精度光幕接收器之间运动；所述激光检测器包括激光发射器和激光接收器，板坯在激光发射器和激光接收器之间运动；所述激光检测器设置于板坯进入端，所述高精度光幕检测装置设置于板坯移出端；激光接收器和高精度光幕接收器的输出端连接至所述板坯测长集中控制器。

进一步，所述高精度光幕检测装置的高精度光幕发射器上设置有红外发射管，光幕接收器上设置有接收光电池；所述红外发射管和接收光电池为双列交错平面分布；所述光幕发射器和光幕接收器的系统核心基于FPGA/FPAA两种超大规模数字/模拟集成电路：所述光幕发射器由FPGA功能模块驱动红外发射管实现高速光脉冲发射；所述光幕接收器用于将光电池收到光信号转换为微弱的电信号，通过运放信号放大，再经过比较器后输出数字信号至FPGA功能模块，信号调理电路采用FPAA实现模拟电路的现场可重构，光幕接收器由FPGA功能模块控制扫描式多束红外光的实时接收，实现高速运动物体的到位检测和边沿检测。

进一步，所述板坯测长集中控制器包括光幕数据解析模块、数据运算模块、液晶显示驱动模块、触摸屏驱动模块；其中：

所述光幕数据解析模块根据系统时钟50MHz，以及来自高精度光幕的同步时钟ComCLK和数据ComData，对高速串行数据ComData进行解析，输出板坯挡住光幕光脉冲的起始、结束位置的并行数据SPosi[10..0]、EPosi[10..0]；

所述数据运算模块根据系统时钟50MHz，以及来自五个激光检测器的输出信号LMOA、LMOB、LMOC、LMOD、LMOE和来自光幕数据解析模块的并行数据SPosi[10..0]、EPosi[10..0]，进行高速运算，计算出板坯长度LData[15..0]；

所述液晶显示驱动模块根据系统时钟50MHz，以及来自数据运算模块的输出信号板坯长度LData[15..0]，输出TFT液晶的控制信号DB[15..0]、LCDCS、LCDRST、LCDWR、LCDRD，将板坯长度在液晶上显示；

所述触摸屏驱动模块根据系统时钟50MHz，产生触摸屏驱动信号TouCS、TouCLK、TouDOut，当按下触摸屏时，TouPen信号跳变，读取TouDIn信号，产生触摸屏坐标值CoorDataX[15..0]、CoorDataY[15..0]，在TFT液晶上显示相应内容。

进一步，所述光幕数据解析模块包括串并转换模块、同步码判断模块、光脉冲计数模块、条件译码模块、锁存信号生成模块、光幕数据锁存模块；其中：

所述串并转换模块根据同步时钟ComCLK，对高速串行数据ComData进行八位串并转换，时钟和数据信号均来自高精度光幕，输出八位并行总线SerParData[7..0]，串并转换模块根据ComCLK上升沿工作，每出现一次上升沿，将ComData送给并行总线SerParData[7..0]的最低位，同时使用for循环将SerParData[7..0]字节的八个比特左移一位，实现串并转换功能；

所述同步码判断模块用于判断高精度光幕输出高速数据的起始同步码，同步码判断模块的输入时钟CLK50M来自50M的有源晶振，以及来自高精度光幕的同步时钟ComCLK，并行数据输入端SerParData[7..0]来自串并转换模块，同步码判断模块的输出信号StartFlagC在同步码0x37结束处输出瞬时高电平；

所述光脉冲计数模块在确定同步码之后开始计数，从而确定高精度光幕输出的高速串行数据ComData中有效数据的位置，光脉冲计数模块的输入信号是来自高精度光幕的同步时钟ComCLK，以及来自同步码判断模块的窄脉冲StartFlagC，光脉冲计数模块输出信号是五位计数总线ComCLKCount[4..0]；

所述条件译码模块在确定光幕输出的高速串行数据ComData中有效数据位置之后，提取表示板坯挡住光幕光脉冲起始、结束位置的有效数据，条件译码模块的输入信号是来自高精度光幕的同步时钟ComCLK和数据ComData，以及来自光脉冲计数模块的计数总线ComCLKCount[4..0]，条件译码模块的输出信号是两组十一位的并行码ComParA[10..0]、ComParB[10..0]；

所述锁存信号生成模块在光幕光脉冲起始、结束位置时刻产生锁存信号，锁存信号生成模块的输入信号是来自高精度光幕的同步时钟ComCLK，以及来自光脉冲计数模块的计数总线ComCLKCount[4..0]，锁存信号生成模块的输出信号是SLatchB、ELatchB；

所述光幕数据锁存模块将两组不断变化并行码ComParA[10..0]和ComParB[10..0]在合适的时刻锁存，产生正确的板坯挡住光幕光脉冲的起始、结束位置数据，光幕数据锁存模块的输入信号是来自条件译码模块的两组十一位并行码ComParA[10..0]、ComParB[10..0]，以及来自锁存信号生成模块的锁存信号SLatchB、ELatchB，光幕数据锁存模块的输出信号是板坯挡住光幕光脉冲的起始、结束位置的并行数据SPosi[10..0]、EPosi[10..0]。

本发明的有益效果是：

由于采用上述技术方案，使用非接触测量方案，板坯头部尾部测量分别使用高精度光幕和激光检测器；板坯测长集中控制器以FPGA为核心，实现大量数据的高速信号处理；人机界面使用7寸TFT液晶显示和触摸屏，界面清晰，使用方便。

因此，本发明具有测量精度高、系统响应速度快、抗干扰能力强、升级方便等特点，适用于冶金工业热轧厂。

附图说明

图1是本发明整体工作示意图；

图2是板坯测长集中控制器FPGA的结构示意图；

图3是图2中光幕数据解析模块的结构示意图；

图4是光幕数据解析的波形仿真图。

图5是TFT液晶显示界面图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细描述：

本装置的整体工作情况如图1所示，生产过程中板坯在辊道上运行，在辊道头部安装高精度光幕，在辊道尾部安装五个激光检测器，光幕和激光检测器输出信号传送到安装在控制室的板坯测长集中控制器，由其计算出板坯长度，反馈控制辊道电机。

高精度光幕使用在专利申请号201310304464.7文献中提出的技术，光轴间距2.5mm，单个光幕板卡包含64路，使用八个光幕无缝级联，因此光幕测量范围LF=2.5mm*64*8=1280mm=128cm，光脉冲总数512路，当光幕发射器和接收器之间有物体挡住时，光幕输出挡住的起始光脉冲数和结束光脉冲数。

五个激光检测器彼此间距LA=LB=LC=LD=100cm，激光检测器5和光幕起始边沿的距离LE=700cm。激光检测器工作原理是在发射器和接收器之间没有物体挡住的话，接收器收到一束激光，输出低电平，当板坯挡住这一束激光时，激光接收器输出高电平。

当板坯开始在辊道上运行时，首先头部依次触发激光检测器1/2/3/4/5，紧接着板坯头部进入光幕检测范围，这时光幕输出挡住光脉冲的起始/结束位置数据给板坯测长集中控制器，集中控制器基于FPGA以硬件方式同时高速检测五个激光检测器的输出信号，当五个信号中出现第一个下降沿时读取高精度光幕此时的输出光脉冲数据，由FPGA根据条件高速运算即可得出板坯长度。例如光脉冲数起始为1，结束为30，激光检测器3输出下降沿信号（表示板坯尾部刚离开激光检测器3），这时板坯长度为：LC+LD+LE+30*2.5mm=975cm。

按照板坯运行速度1m/s计算，测量板坯长度范围700～1280cm，测量精度3.5mm（光幕精度2.5mm，再加上根据板坯速度计算的运动误差1mm）。

板坯长度的最终计算是由板坯测长集中控制器实现，为能够实时响应激光检测器信号，以及接收高精度光幕输出的高速同步数据，集中控制器以FPGA为核心，实现大量数据的高速信号处理。

本装置中，板坯测长集中控制器的核心芯片FPGA在Quartus集成开发环境中使用VHDL描述，FPGA的内部功能如图2所示，由光幕数据解析模块、数据运算模块、液晶显示驱动模块、触摸屏驱动模块组成。其中：

光幕数据解析模块作用是根据系统时钟50MHz，以及来自高精度光幕的同步时钟ComCLK和数据ComData，对高速串行数据ComData进行解析，输出板坯挡住光幕光脉冲的起始、结束位置的并行数据SPosi[10..0]、EPosi[10..0]。

数据运算模块作用是根据系统时钟50MHz，以及来自五个激光检测器的输出信号LMOA/LMOB/LMOC/LMOD/LMOE和来自光幕数据解析模块的并行数据SPosi[10..0]、EPosi[10..0]，进行高速运算，计算出板坯长度LData[15..0]。

数据运算模块的工作过程描述如下：首先以CLK50M为时钟，将五个激光检测器的输出信号LMOE/LMOD/LMOC/LMOB/LMOA锁存，产生激光检测器输出数据总线LMOX[4..0]；当LMOX[4..0]=“11111”，等待光幕输出数据SPosi[10..0]、EPosi[10..0]非零后，将五位数据LMOX[4..0]锁存，产生LMOY[4..0]；接下来以CLK50M为时钟，以同步电路方式判断数据LMOX[4..0]，当LMOY[4..0]不等于LMOX[4..0]，且LMOY[4..0]-LMOX[4..0]=2ⁿ，参数n从0到4变化，代表激光检测器1～激光检测器5，说明这时板坯尾部离开某个激光检测器，则板坯长度为：

（（EPosi[10..0]-SPosi[10..0]）*5）/2+7000+1000*（4-n）

上式即为板坯长度计算公式，单位mm，由于高精度光幕光轴间距2.5mm，在FPGA中将其转换为整数运算，即式中乘以5再除以2。

液晶显示驱动模块作用是根据系统时钟50MHz，以及来自数据运算模块的输出信号板坯长度LData[15..0]，输出TFT液晶的控制信号DB[15..0]、LCDCS、LCDRST、LCDWR、LCDRD，将板坯长度在液晶上显示。

触摸屏驱动模块作用是根据系统时钟50MHz，产生触摸屏驱动信号TouCS、TouCLK、TouDOut，当按下触摸屏时，TouPen信号跳变，读取TouDIn信号，产生触摸屏坐标值CoorDataX[15..0]、CoorDataY[15..0]，在TFT液晶上显示相应内容。

本装置中，板坯测长集中控制器FPGA芯片中光幕数据解析模块如图3所示，由串并转换模块、同步码判断模块、光脉冲计数模块、条件译码模块、锁存信号生成模块、光幕数据锁存模块组成。其中：

串并转换模块的主要功能是根据同步时钟ComCLK，对高速串行数据ComData进行八位串并转换，时钟和数据信号均来自高精度光幕，输出八位并行总线SerParData[7..0]。串并转换模块根据ComCLK上升沿工作，每出现一次上升沿，将ComData送给并行总线SerParData[7..0]的最低位，同时使用for循环将SerParData[7..0]字节的八个比特左移一位，实现串并转换功能。

同步码判断模块的主要功能是判断高精度光幕输出高速数据的起始同步码，同步码判断模块的输入时钟CLK50M来自50M的有源晶振，以及来自高精度光幕的同步时钟ComCLK，并行数据输入端SerParData[7..0]来自串并转换模块，同步码判断模块的输出信号StartFlagC在同步码0x37结束处输出瞬时高电平。

同步码判断模块的工作过程描述如下：首先在时钟ComCLK下降沿处判断SerParData[7..0]是否等于同步码0x37，若不等，StartFlagA输出低电平，若相等，StartFlagA输出高电平，说明光幕数据出现；接下来，由于StartFlagA为一个时钟周期，信号过宽，不利于后续处理，因此使用系统时钟CLK50M提取StartFlagA的上升沿，主要使用D触发器将StartFlagA延迟一个50M的时钟周期，再使用非门、与门就实现了上升沿提取功能，输出窄脉冲StartFlagC。

光脉冲计数模块的主要功能是在确定同步码之后开始计数，从而确定高精度光幕输出的高速串行数据ComData中有效数据的位置。光脉冲计数模块的输入信号是来自高精度光幕的同步时钟ComCLK，以及来自同步码判断模块的窄脉冲StartFlagC，光脉冲计数模块输出信号是五位计数总线ComCLKCount[4..0]。

光脉冲计数模块的工作过程描述如下：以ComCLK为时钟，StartFlagC为复位信号，设计停止型模25计数器，产生计数总线ComCLKCount[4..0]，计数值从0开始累加，加到24后计数停止。

条件译码模块的主要功能是在确定光幕输出的高速串行数据ComData中有效数据位置之后，提取表示板坯挡住光幕光脉冲起始、结束位置的有效数据。条件译码模块的输入信号是来自高精度光幕的同步时钟ComCLK和数据ComData，以及来自光脉冲计数模块的计数总线ComCLKCount[4..0]，条件译码模块的输出信号是两组十一位的并行码ComParA[10..0]、ComParB[10..0]。

条件译码模块为保证运行稳定，采用同步电路，在时钟ComCLK上升沿时判决数据ComData，工作过程描述如下：

当ComCLKCount[4..0]=0时，ComParA(10)=ComData（并行码最高位）；

当ComCLKCount[4..0]=1时，ComParA(9)=ComData；

当ComCLKCount[4..0]=2时，ComParA(8)=ComData；

以此类推，

当ComCLKCount[4..0]=10时，ComParA(0)=ComData（并行码最低位）；

产生的十一位并行码ComParA[10..0]就表示光脉冲起始位置，以类似方式可以产生表示光脉冲结束位置的并行码ComParB[10..0]。但从图4时序仿真可以看出，由于根据计数总线值提取数据存在转换过程，并行码ComParA[10..0]和ComParB[10..0]也在不断变化，因此要在合适的时刻将其锁存，主要由后续的锁存模块实现。

锁存信号生成模块的主要功能是在光幕光脉冲起始、结束位置时刻产生锁存信号。锁存信号生成模块的输入信号是来自高精度光幕的同步时钟ComCLK，以及来自光脉冲计数模块的计数总线ComCLKCount[4..0]，锁存信号生成模块的输出信号是SLatchB、ELatchB。

锁存信号生成模块的工作过程描述如下：在时钟ComCLK上升沿时判断计数总线ComCLKCount[4..0]数值，当其为10时，SLatchA输出瞬时高电平；当计数总线为21时，ELatchA输出瞬时高电平。再通过D触发器将SLatchA、ELatchA延迟半个ComCLK时钟周期，产生锁存信号SLatchB、ELatchB。

光幕数据锁存模块的主要功能是将两组不断变化并行码ComParA[10..0]和ComParB[10..0]在合适的时刻锁存，产生正确的板坯挡住光幕光脉冲的起始、结束位置数据。光幕数据锁存模块的输入信号是来自条件译码模块的两组十一位并行码ComParA[10..0]、ComParB[10..0]，以及来自锁存信号生成模块的锁存信号SLatchB、ELatchB，光幕数据锁存模块的输出信号是板坯挡住光幕光脉冲的起始、结束位置的并行数据SPosi[10..0]、EPosi[10..0]。

光幕数据锁存模块的工作过程描述如下：在时钟SLatchB、ELatchB上升沿时，两个十一位锁存器分别运行。

SPosi[10..0]=ComParA[10..0]

EPosi[10..0]=ComParB[10..0]

SPosi[10..0]和EPosi[10..0]就是板坯头部在高精度光幕处起始、结束光脉冲位置。

图4是光幕数据解析的波形仿真图，图3中所涉及到各个信号，在图4中均用波形清楚表示。图4中，高精度光幕输出的数据ComData按三十二位循环，数据为“00110111000000001010000001011000”，前八位是同步码“00110111”，转换为十六进制0x37，接下来十一位“00000000101”就是挡住光脉冲的起始位置，因此波形图中锁存信号后SPosi[10..0]为5，再后面十一位“00000010110”就是挡住光脉冲的结束位置，波形图中EPosi[10..0]为22，可以看出光幕数据解析模块分析高精度光幕输出的高速串行数据完全正确。

测长装置提供了良好的人机界面，在板坯测长集中控制器这个嵌入式产品上配备了7寸TFT彩屏液晶显示板坯长度，参数设置通过触摸屏操作，液晶显示界面如图5所示。

本具体实施方式采用非接触测量，板坯尾部测量使用五个等间距分布的激光检测器，板坯头部测量使用高精度光幕，板坯测长集中控制器以FPGA为核心，实现大量数据的高速信号处理，使用7寸TFT彩屏液晶和触摸屏，提供良好的人机界面。

综上所述，本发明针对现有技术作出了如下改进：

（1）板坯长度采用非接触测量，板坯尾部测量使用五个等间距分布的激光检测器，板坯头部测量使用我们提出的高精度光幕，专利申请号为201310304464.7“一种基于FPGA和FPAA的高速高精度光幕检测装置”；

（2）为能够实时响应激光检测器信号，以及接收高精度光幕输出的高速同步数据，以FPGA为核心，设计了板坯测长集中控制器，实现大量数据的高速信号处理；

（3）在板坯测长集中控制器这个嵌入式产品上实现板坯长度计算，输出信号控制辊道电机，板坯长度在7寸TFT彩屏液晶显示，参数设置使用触摸屏操作，提供了良好的人机界面。

因此，本发明具有测量精度高、系统响应速度快、抗干扰能力强、升级方便等优点，很好地解决了使用光电编码器的接触式测量方案造成的磨损问题以及使用图像处理方案的现场干扰问题，适用于冶金工业热轧厂。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于FPGA和高精度光幕的板坯长度动态检测装置，其特征在于：包括高精度光幕检测装置、板坯测长集中控制器和5个等间距分布的激光检测器；所述高精度光幕检测装置包括高精度光幕发射器和高精度光幕接收器，板坯在高精度光幕发射器和高精度光幕接收器之间运动；所述激光检测器包括激光发射器和激光接收器，板坯在激光发射器和激光接收器之间运动；所述激光检测器设置于板坯进入端，所述高精度光幕检测装置设置于板坯移出端；激光接收器和高精度光幕接收器的输出端连接至所述板坯测长集中控制器。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和高精度光幕的板坯长度动态检测装置，其特征在于：所述高精度光幕检测装置的高精度光幕发射器上设置有红外发射管，光幕接收器上设置有接收光电池；所述红外发射管和接收光电池为双列交错平面分布；所述光幕发射器和光幕接收器的系统核心基于FPGA/FPAA两种超大规模数字/模拟集成电路：所述光幕发射器由FPGA功能模块驱动红外发射管实现高速光脉冲发射；所述光幕接收器用于将光电池收到光信号转换为微弱的电信号，通过运放信号放大，再经过比较器后输出数字信号至FPGA功能模块，信号调理电路采用FPAA实现模拟电路的现场可重构，光幕接收器由FPGA功能模块控制扫描式多束红外光的实时接收，实现高速运动物体的到位检测和边沿检测。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和高精度光幕的板坯长度动态检测装置，其特征在于：所述板坯测长集中控制器包括光幕数据解析模块、数据运算模块、液晶显示驱动模块、触摸屏驱动模块；其中：

所述光幕数据解析模块根据系统时钟50MHz，以及来自高精度光幕的同步时钟ComCLK和数据ComData，对高速串行数据ComData进行解析，输出板坯挡住光幕光脉冲的起始、结束位置的并行数据SPosi[10..0]、EPosi[10..0]；

所述数据运算模块根据系统时钟50MHz，以及来自五个激光检测器的输出信号LMOA、LMOB、LMOC、LMOD、LMOE和来自光幕数据解析模块的并行数据SPosi[10..0]、EPosi[10..0]，进行高速运算，计算出板坯长度LData[15..0]；

所述液晶显示驱动模块根据系统时钟50MHz，以及来自数据运算模块的输出信号板坯长度LData[15..0]，输出TFT液晶的控制信号DB[15..0]、LCDCS、LCDRST、LCDWR、LCDRD，将板坯长度在液晶上显示；

所述触摸屏驱动模块根据系统时钟50MHz，产生触摸屏驱动信号TouCS、TouCLK、TouDOut，当按下触摸屏时，TouPen信号跳变，读取TouDIn信号，产生触摸屏坐标值CoorDataX[15..0]、CoorDataY[15..0]，在TFT液晶上显示相应内容。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和高精度光幕的板坯长度动态检测装置，其特征在于：所述光幕数据解析模块包括串并转换模块、同步码判断模块、光脉冲计数模块、条件译码模块、锁存信号生成模块、光幕数据锁存模块；其中：

所述串并转换模块根据同步时钟ComCLK，对高速串行数据ComData进行八位串并转换，时钟和数据信号均来自高精度光幕，输出八位并行总线SerParData[7..0]，串并转换模块根据ComCLK上升沿工作，每出现一次上升沿，将ComData送给并行总线SerParData[7..0]的最低位，同时使用for循环将SerParData[7..0]字节的八个比特左移一位，实现串并转换功能；

所述同步码判断模块用于判断高精度光幕输出高速数据的起始同步码，同步码判断模块的输入时钟CLK50M来自50M的有源晶振，以及来自高精度光幕的同步时钟ComCLK，并行数据输入端SerParData[7..0]来自串并转换模块，同步码判断模块的输出信号StartFlagC在同步码0x37结束处输出瞬时高电平；

所述光脉冲计数模块在确定同步码之后开始计数，从而确定高精度光幕输出的高速串行数据ComData中有效数据的位置，光脉冲计数模块的输入信号是来自高精度光幕的同步时钟ComCLK，以及来自同步码判断模块的窄脉冲StartFlagC，光脉冲计数模块输出信号是五位计数总线ComCLKCount[4..0]；

所述条件译码模块在确定光幕输出的高速串行数据ComData中有效数据位置之后，提取表示板坯挡住光幕光脉冲起始、结束位置的有效数据，条件译码模块的输入信号是来自高精度光幕的同步时钟ComCLK和数据ComData，以及来自光脉冲计数模块的计数总线ComCLKCount[4..0]，条件译码模块的输出信号是两组十一位的并行码ComParA[10..0]、ComParB[10..0]；

所述锁存信号生成模块在光幕光脉冲起始、结束位置时刻产生锁存信号，锁存信号生成模块的输入信号是来自高精度光幕的同步时钟ComCLK，以及来自光脉冲计数模块的计数总线ComCLKCount[4..0]，锁存信号生成模块的输出信号是SLatchB、ELatchB；

所述光幕数据锁存模块将两组不断变化并行码ComParA[10..0]和ComParB[10..0]在合适的时刻锁存，产生正确的板坯挡住光幕光脉冲的起始、结束位置数据，光幕数据锁存模块的输入信号是来自条件译码模块的两组十一位并行码ComParA[10..0]、ComParB[10..0]，以及来自锁存信号生成模块的锁存信号SLatchB、ELatchB，光幕数据锁存模块的输出信号是板坯挡住光幕光脉冲的起始、结束位置的并行数据SPosi[10..0]、EPosi[10..0]。

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