CN103990654B - 板材裂痕检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板材裂痕检测装置，包括相对设置的发射器和接收器，发射器包括方波发生器和10路LED驱动电路，每路LED驱动电路驱动5个LED发射管；接收器依次包括18路光敏三极管接收电路、八阶切比雪夫带通有源滤波器、全波峰值整流电路、电压比较器和驱动电路，每路光敏三极管接收电路依次包括3个LED光敏三极管和一路小信号放大电路；发射器与接收器的相对面，以及接收器与发射器的相对面上，均设置一片平光镜。本发明驱动能力好，抗干扰能力强，不需要凸透镜，可以采用平光镜即可实现探测，成本大大节省；且电路得到简化；一片平光镜对应多个传感器，上下左右安装没有太大要求，对生产工人需求降低，机械加工精度降低，也便于后期清扫灰尘。

Description

板材裂痕检测装置

技术领域

本发明涉及一种板材裂痕检测装置，特别涉及一种由线阵光电探测器组成的板材裂痕检测装置。

背景技术

在冷轧板厂的加工制造工艺中，有板与板头尾相连的工序，其中涉及相连处焊缝检测技术。较早的板材裂痕检测装置是由光敏电阻为主要元件生产，这种产品使用效果很不理想。到90年代末期，出现了采用扫描式红外检测元件和红外光发生器EMI一起作为主要元件生产的板材裂痕检测装置。但是这种装置使用效果一般，主要体现为板材运动速度≥200米/分钟时，检测器反应速度过慢，导致无输出。到21世纪初期，由于电子元器件的飞速发展，冷轧板厂的生产速度提速，现在使用的成熟产品基本全部由线阵光电探测器作为主要元件，该探测器反应速度快，工作长期可靠稳定，无误动作，主要用于冶金工业的板材生产线，镀锌、镀锡等冷板深加工企业，通过检测板材焊缝前方的小孔(钢铁厂把前一卷板材尾部和后一卷板材头部焊在一起，就不用二次穿板了)，达到检测焊缝的目的。

但是，现有的这种采用线阵光电探测器的板材裂痕检测装置为了保证检测器无漏检误检发生，一般在发射器和接收器表面安装很多凸透镜。这种板材裂痕检测装置由于需要采用高质量的凸透镜，成本较高；并且凸透镜需要对焦，传感器与凸透镜要求左右在一条轴线上，误差不能超过±0.02mm，因此生产工艺也很复杂。当然，对机械加工要求也很高，组装工艺复杂，对工人素质要求较高。

另外，由于板材裂痕检测装置一般是安装在钢厂内，接收器和发射器为上下安装，因此，安装在下面的装置很容易积灰(灰尘大多为氧化铁粉)，再加上凸透镜本身凹凸不平，用抹布很难清除，故障率大大增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有板材裂痕检测装置容易积灰的不足，本发明提供一种板材裂痕检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种板材裂痕检测装置，包括

发射器：包括输出占空比可调的方波发生器和10路LED驱动电路，所述10路LED驱动电路的输入端均与输出占空比可调的方波发生器连接，每路所述LED驱动电路驱动5个LED发射管；

接收器：依次包括18路光敏三极管接收电路、切比雪夫带通有源滤波器、全波峰值整流电路、电压比较器和驱动电路，每路所述光敏三极管接收电路依次包括3个LED光敏三极管和一路小信号放大电路；所述小信号放大电路为仪用放大器INA111；所述切比雪夫带通有源滤波器为八阶切比雪夫带通有源滤波器MAX275；所述全波峰值整流电路由运算放大器MAX474搭成；所述驱动电路输出开关量信号；

和可调电压输出电路：具有两路输出，一路输出给发射器，另一路输出给接收器；

所述发射器和接收器相对设置，且所述发射器与接收器的相对面，以及所述接收器与发射器的相对面上，均设置一片平光镜。

方波发生器占空比可调，便于微调LED电流，占空比越小，电流越小；反之，占空比越大，电流越大。

所述可调电压输出电路依次包括AC-AC变压器、桥式全波整流电路和可调节正电压稳压器LM317，所述可调节正电压稳压器LM317具有三个引脚，其中两个引脚分别与所述桥式全波整流电路的两个输出端连接；第三个引脚为电压输出脚，分为两路，一路输出给发射器，另一路输出给接收器。

所述发射器中的方波发生器为NE555振荡器。

所述发射器中的方波发生器输出10kHz的方波。

所述发射器中的LED驱动电路为大电流驱动三极管电路。

本发明的有益效果是，本发明的板材裂痕检测装置可以驱动50个LED和54个光敏三极管，驱动能力好，抗干扰能力强，不需要凸透镜，可以采用平光镜即可实现探测，成本大大节省；电路得到简化，无需采用同步抗干扰信号即能满足探测需要，因此发射器与接收器之间不需要相连，避免了一旦发射器或接收器其中一个损坏，必须更换整套设备的不足，更换时间大大缩短，维护成本减少一半以上；一片平光镜对应多个传感器，上下左右安装没有太大要求，对生产工人需求降低，机械加工精度降低，也便于后期清扫灰尘。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明板材裂痕检测装置中平光镜与发射器和接收器安装的平面结构示意图。

图2是本发明板材裂痕检测装置中可调电压输出电路的电路示意图。

图3是本发明板材裂痕检测装置中发射器的电路框图。

图4是本发明板材裂痕检测装置中发射器的一路LED驱动电路的电路图。

图5是本发明板材裂痕检测装置中接收器的电路框图。

图6是本发明板材裂痕检测装置中接收器的一路光敏三极管接收电路的电路图。

图中1、平光镜，2发射器，3接收器，4、板材，4-1、小孔，5、电源线，VCC、可调电压输出电路的输出电压。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本发明的一种板材裂痕检测装置，包括

发射器2：如图3所示，包括输出占空比可调的方波发生器和10路LED驱动电路，所述10路LED驱动电路的输入端均与输出占空比可调的方波发生器连接，所述LED驱动电路为大电流驱动三极管电路；如图4所示，每路所述LED驱动电路驱动5个LED发射管；所述方波发生器为NE555振荡器，输出10kHz的方波；

接收器3：如图5所示，依次包括18路光敏三极管接收电路、切比雪夫带通有源滤波器、全波峰值整流电路、电压比较器和驱动电路，如图6所示，每路所述光敏三极管接收电路依次包括3个LED光敏三极管和一路小信号放大电路；所述小信号放大电路为仪用放大器INA111；所述切比雪夫带通有源滤波器为八阶切比雪夫带通有源滤波器MAX275；所述全波峰值整流电路由运算放大器MAX474搭成；所述驱动电路输出开关量信号；

和可调电压输出电路：如图2所示，依次包括AC-AC变压器、桥式全波整流电路和可调节正电压稳压器LM317，所述可调节正电压稳压器LM317具有三个引脚，其中两个引脚分别与所述桥式全波整流电路的两个输出端连接；第三个引脚为电压输出脚，分为两路，一路输出给发射器2，另一路输出给接收器3；

如图1所示，所述发射器2和接收器3相对设置，且所述发射器2与接收器3的相对面，以及所述接收器3与发射器2的相对面上，均设置一片平光镜。

本发明的板材裂痕检测装置输出一开关量控制信号(继电器触点信号或电平信号)给自动控制系统，打开轧辊，使硬度很硬的焊缝通过，以免损坏轧辊(冷轧板的一副轧辊大概100万人民币以上)。由于板材4速度非常快，最快可达900米/分钟，而检测装置是检测板材4上Φ≥10mm的小孔4-1，所以本质是Φ≥10mm的小孔以900米/分钟的速度移动，本发明的板材裂痕检测装置工作距离(发射器与接收器相对面之间的垂直距离)≤3m，检测区域宽度为300mm，能够检测到所述小孔并输出一开关量，反馈到PLC上，长期工作可靠，保证无漏检、误检发生。

本发明的板材裂痕检测装置由发射器2和接收器3两部分组成，50个LED和54个光敏三极管沿钢板的宽度方向分布，带状的板材4从发射器2和接收器3之间穿过，发射器2通过平光镜发射出一串经调制的相互平行的红外线光。当焊缝的小孔未到时，这些光束被板材4遮挡，不能到达接收器，当焊缝到达时，部分光线将通过焊缝附近的小孔被接收器接收到，接收器上同样有平光镜，它们将达到表面的平行光透射到红外探测器上，经光电转换，放大，滤波及其他一系列的信号处理，最终输出一开关量的继电器触点信号或电平信号，反馈到PLC上。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种板材裂痕检测装置，其特征在于：包括

发射器：包括输出占空比可调的方波发生器和10 路LED 驱动电路，所述10 路LED 驱动电路的输入端均与输出占空比可调的方波发生器连接，每路所述LED 驱动电路驱动5 个LED发射管；

接收器：依次包括18 路光敏三极管接收电路、切比雪夫带通有源滤波器、全波峰值整流电路、电压比较器和驱动电路，每路所述光敏三极管接收电路依次包括3 个LED 光敏三极管和一路小信号放大电路；所述小信号放大电路为仪用放大器INA111 ；所述切比雪夫带通有源滤波器为八阶切比雪夫带通有源滤波器MAX275 ；所述全波峰值整流电路由运算放大器MAX474 搭成；所述驱动电路输出开关量信号；

和可调电压输出电路：具有两路输出，一路输出给发射器，另一路输出给接收器；

所述发射器和接收器相对设置，且所述发射器与接收器的相对面，以及所述接收器与发射器的相对面上，均设置一片平光镜；

所述可调电压输出电路依次包括AC-AC 变压器、桥式全波整流电路和可调节正电压稳压器LM317，所述可调节正电压稳压器LM317 具有三个引脚，其中两个引脚分别与所述桥式全波整流电路的两个输出端连接；第三个引脚为电压输出脚，分为两路，一路输出给发射器，另一路输出给接收器。

2.如权利要求1所述的板材裂痕检测装置，其特征在于：所述发射器中的方波发生器为NE555 振荡器。

3.如权利要求1或2所述的板材裂痕检测装置，其特征在于：所述发射器中的方波发生器输出10kHz 的方波。

4.如权利要求1所述的板材裂痕检测装置，其特征在于：所述发射器中的LED 驱动电路为大电流驱动三极管电路。