CN104977940A - 一种钢板表面质量检测像机位置随动控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢板表面质量检测像机位置随动控制装置及方法，包括齿轮齿条升降柱、轴承、步进电机、传动轴、激光测距传感器、支撑架、齿轮齿条升降滑块、像机、线光源、底座、工业控制计算机。采用激光测距传感器测量像机到钢板表面的距离并传输给工业控制计算机，工业控制计算机处理并计算获得随动控制脉冲数和方向信号量，控制步进电机驱动传动轴转动，调整像机到钢板表面的距离保持在设定距离。本发明可以使像机对钢板表面进行随动，始终保持像机到钢板表面的距离不变，从而保证钢板表面图像采集和控制的精度，极大提高钢板表面质量检测的准确性。

Description

一种钢板表面质量检测像机位置随动控制装置及方法

技术领域

本发明属于钢板表面质量自动检测领域，特别涉及一种用于钢板表面质量检测像机位置随动控制装置及控制方法。

背景技术

钢板表面质量检测系统中采用多台像机来采集生产线上快速移动钢板的图像，在要求高速的图像处理能力的同时，对采集的钢板图像精度也有很高的要求。

安装像机时，一般事先根据像机到钢板表面的距离调整好像机参数后，把像机固定在像机架上。但是在实际生产过程中，由于位于钢板表面质量检测系统前后的辊子转速经常发生不一致的情况，造成钢板松弛，从而导致像机到钢板表面的距离产生变动。这种情况的发生，在不同程度上使像机采集到的钢板表面图像变得模糊，影响钢板表面图像采集和控制的精度。发明内容

本发明旨在提供一种通过实时检测，像机到钢板表面的距离，使像机对钢板表面进行随动，来保持像机到钢板表面的距离不变，从而提高钢板表面图像采集和控制精度的钢板表面质量检测像机位置随动控制装置及控制方法。

为此，本发明采取的技术解决方案为：

一种钢板表面质量检测像机位置随动控制装置，其特征在于，所述像机位置随动控制装置包括：齿轮齿条升降柱1、轴承2、步进电机3、传动轴4、激光测距传感器5、支撑架6、齿轮齿条升降滑块7、像机8、线光源9、底座10、工业控制计算机11。传动轴4与安装在齿轮齿条升降柱1上的齿轮齿条升降滑块7相连，并带动齿轮齿条升降滑块7在齿轮齿条升降柱1上进行升降运动；同时支撑架6与齿轮齿条升降滑块7相连接固定，并且通过轴承2与传动轴4相连，像机8、线光源9、步进电机3、激光测距传感器5均安装在支撑架6上，安装有运动控制器的工业控制计算机11通过通讯信号线连接激光测距传感器5，同时通过控制信号线与步进电机3相连。

一种钢板表面质量检测像机位置随动控制方法，其特征在于：

预先标定像机8到钢板表面的单位运动距离对应步进电机的脉冲数，并对标定结果数据进行保存，在运行中根据标定过的单位运动距离对应的脉冲数换算出需要移动距离的脉冲数值。

采用激光测距传感器5测量像机8到钢板表面的距离数据，并把距离数据传输到安装有运动控制器的工业控制计算机11中。

工业控制计算机11对像机8到钢板表面的距离数据进行处理并计算获得随动控制脉冲数和方向信号量，并由工业控制计算机11中的运动控制器根据需要向步进电机3输出脉冲进行驱动。

步进电机3驱动传动轴4转动，传动轴4带动齿轮齿条升降滑块7沿齿轮齿条升降柱1上进行升降运动，并带动与齿轮齿条升降滑块7和传动轴4相连的支撑架6以及安装在支撑架6上的像机8、线光源9、步进电机3、激光测距传感器5一同进行升降运动，从而调整像机8相对于钢板表面的距离。

所述工业控制计算机11的控制过程为：

（1）通过激光测距传感器5采集像机8到钢板表面距离；（2）计算现在距离与设定距离偏差；（3）判断距离偏差是否超过了预先设定的偏差阈值；（4）计算需要移动距离的脉冲数；（5）通过运动控制器输出脉冲驱动步进电机3进行随动控制运动，调整像机8到钢板表面的距离保持在设定距离。

本发明的有益效果为：

本发明采用齿轮齿条式传动机构进行升降运动，通过激光测距传感器对像机到钢板表面的距离数据进行测定和采集，由工业控制计算机把采集到的像机到钢板表面的距离数据进行处理并计算获得随动控制脉冲数和方向信号量，运动控制器向步进电机（3）输出脉冲进行随动控制运动，调整像机（8）到钢板表面的距离保持在设定距离。因此，采用本发明可以使像机对钢板表面进行随动，始终保持像机到钢板表面的距离不变，从而保证钢板表面图像采集和控制的精度，极大提高钢板表面质量检测的准确性。

附图说明

图1是像机位置随动控制装置主视图；

图2是像机位置随动控制装置侧视图；

图3是像机位置随动控制结构框图；

图4是随动控制过程流程图。

图中：齿轮齿条升降柱1、轴承2、步进电机3、传动轴4、激光测距传感器5、支撑架6、齿轮齿条升降滑块7、像机8、线光源9、底座10、工业控制计算机11。

具体实施方式

由图1、图2可见，本发明钢板表面质量检测像机位置随动控制装置主要是由两套齿轮齿条升降柱1、轴承2、步进电机3、传动轴4、激光测距传感器5、支撑架6、齿轮齿条升降滑块7、像机8、线光源9、底座10以及一台工业控制计算机11所组成。

两个齿轮齿条升降柱1通过一上一下两根支撑架6支撑连接，两个齿轮齿条升降柱1下端均设有底座10，上部和下部分别安装有齿轮齿条升降滑块7，传动轴4的两端与齿轮齿条升降滑块7相连，转动传动轴4即可带动齿轮齿条升降滑块7沿着齿轮齿条升降柱1进行升降运动。同时，支撑架6与齿轮齿条升降滑块7相连接固定，并且通过轴承2与传动轴4相连，像机8、线光源9、步进电机3、激光测距传感器5均固定安装在支撑架6上，安装有运动控制器的工业控制计算机11通过通讯信号线连接激光测距传感器5，同时通过控制信号线与步进电机3相连。

本发明钢板表面质量检测像机位置随动控制装置的控制方法为：

预先标定像机8到钢板表面的单位运动距离对应步进电机的脉冲数，并对标定结果数据进行保存，运行中根据标定过的单位运动距离对应的脉冲数换算出需要移动距离的脉冲数值。

采用两台激光测距传感器5分别测量钢板上方的像机8到钢板上表面的距离和测定钢板下方的像机8到钢板下表面的距离，并把距离数据传输到安装有运动控制器的工业控制计算机11中。

工业控制计算机11对像机8到钢板表面的距离数据进行比较判断，并处理计算获得随动控制脉冲数和方向信号量，并由工业控制计算机11中的运动控制器根据需要向步进电机3输出脉冲进行驱动。

步进电机3驱动传动轴4转动，传动轴4带动齿轮齿条升降滑块7沿齿轮齿条升降柱1上进行升降运动，并带动与齿轮齿条升降滑块7和传动轴4相连的支撑架6以及安装在支撑架6上的像机8、线光源9、步进电机3、激光测距传感器5一同进行升降运动，从而调整像机8相对于钢板表面的距离。其像机位置随动控制结构见图3.

所述工业控制计算机11的控制过程为：

工业控制计算机11中的控制程序采用循环执行方式。在一个循环执行周期内，钢板上、下方像机8分别进行一次相同的位置随动控制。钢板上、下方像机8的随动控制程序流程相同，如图4所示。具体包括：

（1）通过激光测距传感器5采集像机8到钢板表面距离。

（2）计算现在距离与设定距离偏差。

（3）判断距离偏差是否超过了预先设定的偏差阈值。

（4）计算需要移动距离的脉冲数。

（5）通过运动控制器输出脉冲驱动步进电机3进行随动控制运动，调整像机8到钢板表面的距离保持在设定距离。

Claims (3)

1.一种钢板表面质量检测像机位置随动控制装置，其特征在于，所述像机位置随动控制装置包括：齿轮齿条升降柱（1）、轴承（2）、步进电机（3）、传动轴（4）、激光测距传感器（5）、支撑架（6）、齿轮齿条升降滑块（7）、像机（8）、线光源（9）底座（10）、工业控制计算机（11）；传动轴（4）与安装在齿轮齿条升降柱（1）上的齿轮齿条升降滑块（7）相连，并带动齿轮齿条升降滑块（7）沿齿轮齿条升降柱（1）上进行升降运动；同时支撑架（6）与齿轮齿条升降滑块（7）相连接固定，并且通过轴承（2）与传动轴（4）相连，像机（8）、线光源（9）、步进电机（3）、激光测距传感器（5）均安装在支撑架（6）上，安装有运动控制器的工业控制计算机（11）通过通讯信号线连接激光测距传感器（5），同时通过控制信号线与步进电机（3）相连。

2.一种如权利要求1所述的钢板表面质量检测像机位置随动控制装置的方法，其特征在于：

预先标定像机（8）到钢板表面的单位运动距离对应步进电机的脉冲数，并对标定结果数据进行保存，在运行中根据标定过的单位运动距离对应的脉冲数换算出需要移动距离的脉冲数值；

采用激光测距传感器（5）测量像机（8）到钢板表面的距离数据，并把距离数据传输到安装有运动控制器的工业控制计算机（11）中；

工业控制计算机（11）对像机（8）到钢板表面的距离数据进行处理并计算获得随动控制脉冲数和方向信号量，由工业控制计算机（11）中的运动控制器向步进电机（3）输出脉冲进行驱动；

步进电机（3）驱动传动轴（4）转动，传动轴（4）带动齿轮齿条升降滑块（7）在齿轮齿条升降柱（1）上进行升降运动，并带动与齿轮齿条升降滑块（7）和传动轴（4）相连的支撑架（6）以及安装在支撑架（6）上的像机（8）、线光源（9）、步进电机（3）、激光测距传感器（5）一同进行升降运动，从而调整像机（8）相对于钢板表面的距离。

3.根据权利要求2所述的钢板表面质量检测像机位置随动控制装置的方法，其特征在于，所述工业控制计算机（11）的控制过程为：

①通过激光测距传感器（5）采集像机（8）到钢板表面距离；②计算现在距离与设定距离偏差；③判断距离偏差是否超过了预先设定的偏差阈值；④计算需要移动距离的脉冲数；⑤通过运动控制器输出脉冲驱动步进电机（3）进行随动控制运动，调整像机（8）到钢板表面的距离保持在设定距离。