CN104197840B - 一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法，属于光电纠偏检测技术领域，该光电纠偏传感器及其检测方法在对可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时不受该被测带材拉伸状态影响。包括支架，在支架上布置有三组完全相同的光电检测单元，每组光电检测单元包括光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件，在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口上。

Description

一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法

技术领域

本发明涉及光电纠偏检测技术领域，尤其涉及一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法。

背景技术

近年来，随着基础加工领域如化工、造纸、纺织及制衣、包装及印刷、黑色金属及有色金属等行业发展迅速，对自动化的要求程度越来越高，相应自动化控制系统的发展趋向于高精度，高细分度，高适应性等。而被测带材在卷绕生产过程中经常会有各种外来的干扰对其造成影响，使其在行走过程中出现跑偏的现象，从而导致其加工切变量变大，增加成本，跑偏较严重时，带材边缘发生折边，甚至会损坏设备被迫停工，对企业造成不小的损失。

纠偏检测系统检测被测带材是否发生偏移是通过检测其偏移量的信号来实现，目前大多数利用被测带材对光或者超声部分遮挡来实现纠偏边缘的检测，但这类传感器主要适用于不透光或不透声卷材，对于特定的半透明或多孔材料虽然可以使用，还必需对每种材料进行初始设定或标定，而对于卷材透光或透声率会随着张力变化的材料，由于入射到传感器的光既使在边缘不移动时其依旧发生变化，使得原来的单传感器光电检测完全不适用。用CCD或CMOS数字式图像传感器虽然可以用于可变材料的纠编边缘检测，但其成本较高，速度相对较慢。所以如何设计一种能够不受可拉伸的半透明的被测带材拉伸状态影响的检测系统一直是一个未解决的难题。因为可拉伸的半透明的被测带材的拉伸状态会影响该被测带材的透光率，即如何设计出一种不受被测带材透光率影响的检测系统一直是一个未解决的难题。

发明内容

本发明是为了解决现有纠偏检测系统在对于可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时易受到该被测带材拉伸状态的改变而影响该被测带材纠偏效果差的不足，提供一种在对可拉伸的柔性半透明的被测带材进行纠偏检测时不受该被测带材拉伸状态影响的一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，包括支架，在支架上横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元，每组光电检测单元包括光源、能产生平行光的一号准直透镜、能聚光的二号准直透镜和光敏器件，并且在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口上。

本方案的每组光电检测单元把来自于所在组光源的光束穿过其对应的一号准直透镜产生一组平行光。

组C内的平行光穿过处于组C内的一号准直透镜和组C内的二号准直透镜之间的被测带材后，又穿过组C内的二号准直透镜聚焦后由组C内的光敏器件接收，组C内的光敏器件则进行光电转换，并把组C光电转换所产生的电压U_c传送到光电纠偏传感器组C所对应的一个电压输出接口上。

组A内的平行光直接穿过组A内的二号准直透镜聚焦后由组A内的光敏器件接收，组A内的光敏器件则进行光电转换，并把组A光电转换所产生的电压U_a传送到光电纠偏传感器组A所对应的一个电压输出接口上。

组B内的一部分平行光穿过处于组B内的一号准直透镜和组B内的二号准直透镜之间的被测带材后，又穿过组B内的二号准直透镜聚焦后由组B内的光敏器件接收；组B内的另一部分平行光直接穿过组B内的二号准直透镜聚焦后由组B内的光敏器件接收。这两部分光会同时对组B内的光敏器件则进行光电转换，并把组B光电转换所产生的电压U_b传送到光电纠偏传感器组B所对应的一个电压输出接口上。

三组光电检测单元中的三路光源发出的光强I₀，面积s完全相等，根据光敏器件的特性可得：

U_a＝kI₀ (1)；

U_c＝kI₀t (2)；

其中，I₀为光源光照强度，k为光敏器件接收光强的系数，t为被测带材的透光率，U_a、U_b和U_c分别为组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值。

由于组B的二号准直透镜被被测带材遮档住的面积s₁的大小是受被测带材边缘位置影响的，所以组B的电压值除受边缘位置影响外，还受到被测带材透光率t的影响。

由于柔性(可变)半透明被测带材的张力非常小，在普通卷机卷动过程中，被测带材的透光率t在卷动行走过程中变化非常之大，因此，传统的边缘检测方法测得的电压值U_b不能真实反映出柔性半透明被测带材的边缘位置。为实现柔性(可变)半透明被测带材的边缘位置检测，先把组A中的输出电压值U_a与组B中输出的电压值U_b求差，再把组A中的输出电压值U_a与组C中输出的电压值U_c求差，然后再把这两个差进行相除计算，即可得出此时被测带材的偏移量r；

r＝(U_a-U_b)/(U_a-U_c)＝s₁/s (4)；

由公式(4)可知，偏移量r的最终比较值只与被测带材的边缘位置有关，偏移量r不受柔性(可变)半透明被测带材的透光率t变化的影响。

本方案在对可拉伸的柔性(可变)半透明的被测带材进行纠偏检测时，该被测带材变化的拉伸状态都不会影响该光电纠偏传感器及其检测方法对该被测带材纠偏效果的检测。利用三路光电检测单元采集光信号经放大输出电压值，经公式计算化简后得到本发明的三路边缘检测所测的偏移量r与被测带材的透光率t无关，实现了本方案在对可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时不受该被测带材拉伸状态影响。所以本方案能有效的避免因被测带材存在拉伸原因使得被测带材透光性改变而使纠偏检测结果受到影响的问题。即本方案解决了可拉伸的柔性(可变)半透明的被测带材在进行纠偏检测时不受该被测带材透光率影响的难题。

作为优选，在一号准直透镜的边沿套紧连接有上吸光套，上吸光套的上端口密封套紧连接在光源的灯座上，上吸光套的下端开口口径大于一号准直透镜的直径，在上吸光套的下端开口边沿连接有若干根自由朝下的上柔性吸光帘须，每根上柔性吸光帘须的长度小于上吸光套的下端口到一号准直透镜边沿的水平间距距离；在二号准直透镜的边沿套紧连接有下吸光套，下吸光套的下端口密封套紧连接在光敏器件的安装座上，下吸光套的上端开口口径大于二号准直透镜的直径，在下吸光套的上端开口边沿连接有若干根自由朝上的下柔性吸光帘须，每根下柔性吸光帘须的长度小于下吸光套的上端口到二号准直透镜边沿的水平间距的距离；所述上柔性吸光帘须的低端端到所述下柔性吸光帘须的顶端之间的间距为被测带材厚度的1至3倍。

本方案中的上吸光套、下吸光套、上柔性吸光帘须和下柔性吸光帘的作用包括：一是起到遮挡外界干扰光的作用，让采集到的光电信号完全是由本方案中组A、组B和组C中的光源发出来的，这样能够保证检测结果的准确性和可靠性。二是吸收光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件以及被测带材反射或散射等的干扰光，保证检测结果更加准确可靠。三是保护光源、一号准直透镜和二号准直透镜的干净度，进而保证检测结果更加准确可靠。四是上柔性吸光帘须和下柔性吸光帘还能把附着在被测带材上的杂物排除开，因为被测带材上的杂物会影响杂物所在被测带材处的透光率t，而透光率t对光敏器件的光电转换后电压的大小是有直接影响的，所以通过上柔性吸光帘须和下柔性吸光帘让被测带材上的杂物不能进入到纠偏检测区域内，进而保证检测结果更加准确可靠。

作为优选，还包括定向光束发生器和光敏传感器，在上柔性吸光帘须的外表面上和下柔性吸光帘须的外表面上都粘贴连接有反光膜，定向光束发生器发出的定向光束经过反光膜反射后照射到光敏传感器上。

如果被测带材拉伸的松紧度不够，在被测带材纵向行走过程中就会出现上下波动，上下波动易导致被测带材走偏，易于走偏不仅增加了本发明光电纠偏传感器采集的电压信号后续数据处理频率高导致对处理器要求较高、成本增加的不足，还会增加对被测带材纠偏的难度，甚至还会降低产品的质量。如果被测带材上下波动的程度较大，被测带材就会碰触到上柔性吸光帘须或下柔性吸光帘，上柔性吸光帘须或下柔性吸光帘就会晃动。晃动的上柔性吸光帘须或下柔性吸光帘就会改变定向光束的反射路径，定向光束的反射路径改变后，该定向光束就会偏离或者照射不到光敏传感器，从而使光敏传感器接收到的定向光束信号减弱，通过采集光敏传感器的光电转换后的电压值变化情况便能知道被测带材上下波动的程度大小，从而及时采取措施对被测带材拉伸的松紧度进行调整，让被测带材的拉伸松紧度在允许波动的范围。这不仅能保证纠偏检测结果的准确性和可靠性，还能保证被测带材卷成后的产品质量可靠性高。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器的检测方法，包括以下步骤：

(4.1)设三组完全相同的光电检测单元分别为组A、组B和组C，并设组A、组B和组C这三组光电检测单元的三路光源发出的光强I₀完全相等，还设组A、组B和组C这三组光电检测单元的每个二号准直透镜的透光面积s也完全相等；

(4.2)对卷机上的被测带材进行布放；把支架固定在卷机架上，并使支架上的三组完全相同的光电检测单元横向并排水平固定布置，让组A的二号准直透镜无被测带材遮档，让组C的二号准直透镜完全被被测带材遮档，让组B的二号准直透镜有s₁的面积被被测带材遮档，即让组B的二号准直透镜有s-s₁的面积没有被被测带材遮档；

(4.3)在同一时间断面内同时分别采集组A、组B和组C中的光敏器件进行光电转换后输出的电压值；让被测带材相对于横向并排水平固定布置的三组光电检测单元纵向行走，并且让被测带材的一侧从一号准直透镜和二号准直透镜之间纵向通过；根据光敏器件的光电转换特性分别计算出组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值；

U_a＝kI₀ (1)；

U_c＝kI₀t (2)；

其中，I₀为光源光照强度，k为光敏器件接收光强的系数，t为被测带材的透光率，U_a、U_b和U_c分别为组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值；

(4.4)先把组A中的输出电压值U_a与组B中输出的电压值U_b求差，再把组A中的输出电压值U_a与组C中输出的电压值U_c求差，然后再把这两个差进行相除计算，即可得出此时被测带材的偏移量r；

r＝(U_a-U_b)/(U_a-U_c)＝s₁/s (4)；

由公式(4)可知，偏移量r的最终比较值只与组B的二号准直透镜被被测带材遮档住的面积s₁有关，即偏移量r只与被测带材的边缘位置有关，偏移量r不受被测带材的透光率t变化的影响；

(4.5)根据卷机上的被测带材允许的跑偏范围要求来预先设定一个偏移量r被允许变化的范围；

当计算出来的被测带材偏移量r的值大于预先设定的偏移量r被允许变化范围内的最大值时，说明被测带材是往传感器的外侧方偏离了，需要及时对卷机架上的被测带材往传感器的这侧方进行纠偏处理；

当计算出来的被测带材偏移量r的值小于预先设定的偏移量r被允许变化范围内的最小值时，说明被测带材是往传感器的这侧方偏离了，需要及时对卷机架上的被测带材往传感器的外侧方进行纠偏处理；

当计算出来的被测带材偏移量r的值在预先设定的偏移量r被允许变化的范围内时，说明被测带材是没有出现偏离的，不需要对卷机架上的被测带材进行纠偏处理。

作为优选，在对卷机上的被测带材进行布放时，把被测带材水平布置，让一号准直透镜中心和二号准直透镜中心之间的中心连线垂直于被测带材的水平面，并使被测带材的一侧端边沿和所述中心连线一起落在一个纵向竖直平面内，让组B的二号准直透镜被被测带材遮档的面积s₁是组B的二号准直透镜透光面积s的一半，即这种方法能够实现纠偏过程的归零化处理，即偏移量r＝U_b-U_d＝0，便于后续的数据处理及人工观察。

作为优选，支架共有两个，在每个支架上都分别横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元，并且其中一个支架固定连接在靠近被测带材纵向行走段前端侧上方的卷机上，另一个支架固定连接在靠近被测带材纵向行走段后端侧上方的卷机上。这种在被测带材纵向行走段前后侧端都分别设置一个光电纠偏传感器来进行检测，使得检测效果更好，不易出现误判。

本发明能够达到如下效果：

1、本发明在对可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时，不管该被测带材的拉伸状态如何变化，在对该被测带材进行纠偏检测时，该被测带材变化的拉伸状态都不会影响该光电纠偏传感器及其检测方法对该被测带材纠偏效果的检测。

2、本发明利用三路光电检测单元采集光信号经放大输出电压值，经公式计算化简后得到本发明的三路边缘检测所测的偏移量与被测带材透光率无关，实现了在对可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时不受该被测带材拉伸状态影响。

3、本发明能有效的避免因被测带材存在拉伸原因使得被测带材透光性改变而使纠偏检测结果受到影响的问题。

4、本发明的纠偏边缘检测结构简单，成本低，响应速度快。

附图说明

图1是本发明除去支架后的一种结构原理示意图。

图2是本发明的一种使用状态结构原理示意图。

图3是在图1的基础上增加了上吸光套、下吸光套、上柔性吸光帘须、下柔性吸光帘、定向光束发生器和光敏传感器后的一种结构原理示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实例一：一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，参见图1、图2所示，包括两个支架(支架在附图说明中没有画出)，其中一个支架固定连接在靠近被测带材纵向行走段前端侧上方的卷机上，另一个支架固定连接在靠近被测带材纵向行走段后端侧上方的卷机上。并在每个支架上都分别横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元，这三组完全相同的光电检测单元分别记为组A、组B和组C。每组光电检测单元包括光源10、能产生平行光的一号准直透镜20、能聚光的二号准直透镜30和光敏器件40，并且在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口50上。

相应地，本发明提供一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器的检测方法，包括以下步骤：

步骤一，设三组完全相同的光电检测单元分别为组A、组B和组C，并设组A、组B和组C这三组光电检测单元的三路光源发出的光强I₀完全相等，还设组A、组B和组C这三组光电检测单元的每个二号准直透镜的透光面积s也完全相等。

步骤二，对卷机上的被测带材100进行布放；把支架固定在卷机架上，并使支架上的三组完全相同的光电检测单元横向并排水平固定布置，让组A的二号准直透镜无被测带材遮档，让组C的二号准直透镜完全被被测带材遮档，让组B的二号准直透镜有s₁的面积被被测带材遮档，即让组B的二号准直透镜有s-s₁的面积没有被被测带材遮档；

步骤三，在同一时间断面内同时分别采集组A、组B和组C中的光敏器件进行光电转换后输出的电压值；让被测带材相对于横向并排水平固定布置的三组光电检测单元纵向行走，并且让被测带材的一侧从一号准直透镜和二号准直透镜之间纵向通过；根据光敏器件的光电转换特性分别计算出组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值；

U_a＝kI₀ (1)；

U_c＝kI₀t (2)；

其中，I₀为光源光照强度，k为光敏器件接收光强的系数，t为被测带材的透光率，U_a、U_b和U_c分别为组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值。

步骤四，先把组A中的输出电压值U_a与组B中输出的电压值U_b求差，再把组A中的输出电压值U_a与组C中输出的电压值U_c求差，然后再把这两个差进行相除计算，即可得出此时被测带材的偏移量r；

r＝(U_a-U_b)/(U_a-U_c)＝s₁/s (4)；

由公式(4)可知，偏移量r的最终比较值只与组B的二号准直透镜被被测带材遮档住的面积s₁有关，即偏移量r只与被测带材的边缘位置有关，偏移量r不受被测带材的透光率t变化的影响。

步骤五，根据卷机上的被测带材允许的跑偏范围要求来预先设定一个偏移量r被允许变化的范围；

当计算出来的被测带材偏移量r的值大于预先设定的偏移量r被允许变化范围内的最大值时，说明被测带材是往传感器的外侧方偏离了，需要及时对卷机架上的被测带材往传感器的这侧方进行纠偏处理；

当计算出来的被测带材偏移量r的值小于预先设定的偏移量r被允许变化范围内的最小值时，说明被测带材是往传感器的这侧方偏离了，需要及时对卷机架上的被测带材往传感器的外侧方进行纠偏处理；

当计算出来的被测带材偏移量r的值在预先设定的偏移量r被允许变化的范围内时，说明被测带材是没有出现偏离的，不需要对卷机架上的被测带材进行纠偏处理。

实例一的工作过程：

实例一在被测带材纵向行走段前后侧端都分别设置一个光电纠偏传感器来进行检测，使得检测效果更好，不易出现误判。

每组光电检测单元把来自于所在组光源的光束穿过其对应的一号准直透镜产生一组平行光。组C内的平行光穿过处于组C内的一号准直透镜和组C内的二号准直透镜之间的被测带材后，又穿过组C内的二号准直透镜聚焦后由组C内的光敏器件接收，组C内的光敏器件则进行光电转换，并把组C光电转换所产生的电压U_c传送到光电纠偏传感器组C所对应的一个电压输出接口上。组A内的平行光直接穿过组A内的二号准直透镜聚焦后由组A内的光敏器件接收，组A内的光敏器件则进行光电转换，并把组A光电转换所产生的电压U_a传送到光电纠偏传感器组A所对应的一个电压输出接口上。组B内的一部分平行光穿过处于组B内的一号准直透镜和组B内的二号准直透镜之间的被测带材后，又穿过组B内的二号准直透镜聚焦后由组B内的光敏器件接收；组B内的另一部分平行光直接穿过组B内的二号准直透镜聚焦后由组B内的光敏器件接收。这两部分光会同时对组B内的光敏器件则进行光电转换，并把组B光电转换所产生的电压U_b传送到光电纠偏传感器组B所对应的一个电压输出接口上。

三组光电检测单元中的三路光源发出的光强I₀，面积s完全相等，根据光敏器件的特性可得：

U_a＝kI₀ (1)；

U_c＝kI₀t (2)；

其中，I₀为光源光照强度，k为光敏器件接收光强的系数，t为被测带材的透光率，U_a、U_b和U_c分别为组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值。

计算组A中的输出电压值U_a与组B中输出的电压值U_b之差，并与组A与组C中输出电压值之差进行做除比较，该做除比较所得的结果即为此时该时间断面内被测带材的偏移量r；

r＝(U_a-U_b)/(U_a-U_c)＝s₁/s (4)；

在对可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时，不管该被测带材的拉伸状态如何变化，在对该被测带材进行纠偏检测时，该被测带材变化的拉伸状态都不会影响该光电纠偏传感器及其检测方法对该被测带材纠偏效果的检测。利用三路光电检测单元采集光信号经放大输出电压值，经公式计算化简后得到本发明的三路边缘检测所测的偏移量与被测带材透光率无关，实现了在对可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时不受该被测带材拉伸状态影响。所以能有效的避免因被测带材存在拉伸原因使得被测带材透光性改变而使纠偏检测结果受到影响的问题。

实例二：一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器的检测方法，参见图1、图2所示，如果在实例一的步骤二中，在对卷机上的被测带材进行布放时，把被测带材水平布置，让一号准直透镜中心和二号准直透镜中心之间的中心连线垂直于被测带材的水平面，并使被测带材的一侧端边沿和中心连线一起落在一个纵向竖直平面内，让组B的二号准直透镜被被测带材遮档的面积s₁是组B的二号准直透镜透光面积s的一半，即

实例二中光电检测单元的检测方法和工作过程和实例一相同，由于组B的二号准直透镜被被测带材遮档的面积s₁是组B的二号准直透镜透光面积s的一半，即那么就有偏移量r＝0的情况，即实现纠偏过程的归零化处理，便于后续的数据处理及人工观察。

实例三：一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，参见图3所示，实例三是在实例一的结构原理示意图上增加了上吸光套、下吸光套、上柔性吸光帘须和下柔性吸光帘后的一种结构原理示意图。在一号准直透镜的边沿套紧连接有上吸光套60，上吸光套的上端口密封套紧连接在光源的灯座上，上吸光套的下端开口口径大于一号准直透镜的直径，在上吸光套的下端开口边沿连接有若干根自由朝下的上柔性吸光帘须70，每根上柔性吸光帘须的长度小于上吸光套的下端口到一号准直透镜边沿的水平间距距离；在二号准直透镜的边沿套紧连接有下吸光套90，下吸光套的下端口密封套紧连接在光敏器件的安装座上，下吸光套的上端开口口径大于二号准直透镜的直径，在下吸光套的上端开口边沿连接有若干根自由朝上的下柔性吸光帘须80，每根下柔性吸光帘须的长度小于下吸光套的上端口到二号准直透镜边沿的水平间距的距离；上柔性吸光帘须的低端端到下柔性吸光帘须的顶端之间的间距为被测带材厚度的1至3倍。还包括定向光束发生器112和光敏传感器113，在组C和组B的上柔性吸光帘须的外表面上和下柔性吸光帘须的外表面上都粘贴连接有反光膜，定向光束发生器发出的定向光束111经过反光膜反射后照射到光敏传感器上。

实例三中光电检测单元的检测方法和工作过程和实例一相同，不同在于实例三对纠偏检测区域和降低数据处理难度以及保证产品质量上做了优化处理，使纠偏检测结果更加准确可靠。上吸光套、下吸光套、上柔性吸光帘须和下柔性吸光帘的作用包括：一是起到遮挡外界干扰光的作用，让采集到的光电信号完全是由本方案中组A、组B和组C中的光源发出来的，这样能够保证检测结果的准确性和可靠性。二是吸收光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件以及被测带材反射或散射等的干扰光，保证检测结果更加准确可靠。三是保护光源、一号准直透镜和二号准直透镜的干净度，进而保证检测结果更加准确可靠。四是上柔性吸光帘须和下柔性吸光帘还能把附着在被测带材上的杂物排除开，因为被测带材上的杂物会影响杂物所在被测带材处的透光率t，而透光率t对光敏器件的光电转换后电压的大小是有直接影响的，所以通过上柔性吸光帘须和下柔性吸光帘让被测带材上的杂物不能进入到纠偏检测区域内，进而保证检测结果更加准确可靠。

如果被测带材拉伸的松紧度不够，在被测带材纵向行走过程中就会出现上下波动，上下波动易导致被测带材走偏，易于走偏不仅增加了本发明光电纠偏传感器采集的电压信号后续数据处理频率高导致对处理器要求较高、成本增加的不足，还会增加对被测带材纠偏的难度，甚至还会降低产品的质量。如果被测带材上下波动的程度较大，被测带材就会碰触到组C或组B的上柔性吸光帘须或下柔性吸光帘，上柔性吸光帘须或下柔性吸光帘就会晃动。晃动的上柔性吸光帘须或下柔性吸光帘就会改变定向光束的反射路径，定向光束的反射路径改变后，该定向光束就会偏离或者照射不到光敏传感器，从而使光敏传感器接收到的定向光束信号减弱，通过采集光敏传感器的光电转换后的电压值变化情况便能知道被测带材上下波动的程度大小，从而及时采取措施对被测带材拉伸的松紧度进行调整，让被测带材的拉伸松紧度在允许波动的范围。这不仅能保证纠偏检测结果的准确性和可靠性，还能保证被测带材卷成后的产品质量可靠性高。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims (3)

1.一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，其特征在于，包括支架，在支架上横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元，每组光电检测单元包括光源(10)、能产生平行光的一号准直透镜(20)、能聚光的二号准直透镜(30)和光敏器件(40)，并且在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口(50)上；

一种适用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器的检测方法，包括以下步骤：

(4.1)设三组完全相同的光电检测单元分别为组A、组B和组C，并设组A、组B和组C这三组光电检测单元的三路光源发出的光强I₀完全相等，还设组A、组B和组C这三组光电检测单元的每个二号准直透镜的透光面积S也完全相等；

(4.2)对卷机上的被测带材(100)进行布放；把支架固定在卷机架上，并使支架上的三组完全相同的光电检测单元横向并排水平固定布置，让组A的二号准直透镜无被测带材遮档，让组C的二号准直透镜完全被被测带材遮档，让组B的二号准直透镜有S₁的面积被被测带材遮档，即让组B的二号准直透镜有S-S₁的面积没有被被测带材遮档；

(4.3)在同一时间断面内同时分别采集组A、组B和组C中的光敏器件进行光电转换后输出的电压值；让被测带材相对于横向并排水平固定布置的三组光电检测单元纵向行走，并且让被测带材的一侧从一号准直透镜和二号准直透镜之间纵向通过；根据光敏器件的光电转换特性分别计算出组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值；

U_a＝kI₀ (1)；

U_c＝kI₀t (2)；

$U_b=\frac{s_1}{s}{\mathrm{kI}}_{0}t+\frac{s-s_1}{s}{\mathrm{kI}}_0=\frac{s_1}{s}{U}_c+\frac{s-s_1}{s}{U}_a=U_a-\frac{s_1}{s}(U_a-U_c)---\left(3\right);$

其中，I₀为光源光照强度，k为光敏器件接收光强的系数，t为被测带材的透光率，U_a、U_b和U_c分别为组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值；

(4.4)先把组A中的输出电压值U_a与组B中输出的电压值U_b求差，再把组A中的输出电压值U_a与组C中输出的电压值U_c求差，然后再把这两个差进行相除计算，即可得出此时被测带材的偏移量r；

r＝(U_a-U_b)/(U_a-U_c)＝s₁/s (4)；

由公式(4)可知，偏移量r的最终比较值只与组B的二号准直透镜被被测带材遮档住的面积S₁有关，即偏移量r只与被测带材的边缘位置有关，偏移量r不受被测带材的透光率t变化的影响；

(4.5)根据卷机上的被测带材允许的跑偏范围要求来预先设定一个偏移量r被允许变化的范围；

当计算出来的被测带材偏移量r的值大于预先设定的偏移量r被允许变化范围内的最大值时，说明被测带材是往传感器的外侧方偏离了，需要及时对卷机架上的被测带材往传感器的这侧方进行纠偏处理；

当计算出来的被测带材偏移量r的值小于预先设定的偏移量r被允许变化范围内的最小值时，说明被测带材是往传感器的这侧方偏离了，需要及时对卷机架上的被测带材往传感器的外侧方进行纠偏处理；

当计算出来的被测带材偏移量r的值在预先设定的偏移量r被允许变化的范围内时，说明被测带材是没有出现偏离的，不需要对卷机架上的被测带材进行纠偏处理。

2.根据权利要求1所述的用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器的检测方法，其特征在于，对卷机上的被测带材进行布放时，把被测带材水平布置，让一号准直透镜中心和二号准直透镜中心之间的中心连线垂直于被测带材的水平面，并使被测带材的一侧端边沿和所述中心连线一起落在一个纵向竖直平面内，让组B的二号准直透镜被被测带材遮档的面积S₁是组B的二号准直透镜透光面积S的一半，即

3.根据权利要求1或2所述的用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器的检测方法，其特征在于，支架共有两个，在每个支架上都分别横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元，并且其中一个支架固定连接在靠近被测带材纵向行走段前端侧上方的卷机上，另一个支架固定连接在靠近被测带材纵向行走段后端侧上方的卷机上。