CN106066169A - 一种铜电解阴极板垂直度的检测方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铜电解阴极板垂直度的检测方法、装置及系统，其中，该方法包括获取阴极板上各个预设检测点的中心位置；从所有预设检测点的中心位置中获取最大的中心位置与最小的中心位置，并计算中心位置差值；根据所有预设检测点的中心位置拟合预设检测点曲面；确定出预设检测点曲面的最高点与最低点，根据最高点和最低点计算预设检测点曲面差值；从中心位置差值及预设检测点曲面差值中确定出最大值，将确定出的最大值确定为阴极板垂直度。通过实时、自动采集铜电解过程中阴极板的动态测距数据，通过对动态测距数据进行处理，可以快速得到阴极板垂直度，得到的阴极板垂直度准确性很高，大大提高了检测效率和检测数据的准确性。

Description

一种铜电解阴极板垂直度的检测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及阴极板垂直度的检测技术领域，尤其涉及一种铜电解阴极板垂直度的检测方法、装置及系统。

背景技术

目前，在铜的生产过程中，阴极板容易发生形变，当阴极板形变严重时阴极板的垂直度也随之增大，当阴极板的垂直度很大时容易导致铜的极间短路，进而导致铜的质量下降，因此，随着制造商对铜产品质量要求越来越高，在铜电解的过程中，阴极板垂直度的检测已非常重要。

当前，在对铜电解过程中阴极板垂直度进行检测时，技术人员通过目测观察阴极板的形变，结合经验预测出阴极板的垂直度，然后将垂直度很大的阴极板进行剔除。

由于检测阴极板垂直度的过程中，需要很多的人工干预，导致检测出的阴极板垂直度准确性很低，且阴极板垂直度的检测效率很低。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种铜电解阴极板垂直度检测方法、装置及系统。

依据本发明的一个方面，提供了一种铜电解阴极板垂直度的检测方法，所述方法包括：

获取铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的中心位置；

从所有预设检测点的中心位置中获取最大的中心位置与最小的中心位置，并根据所述最大的中心位置和所述最小的中心位置计算中心位置差值；

根据所述所有预设检测点的中心位置拟合预设检测点曲面；

确定出所述预设检测点曲面的最高点与最低点，并根据所述最高点和所述最低点计算预设检测点曲面差值；

从所述中心位置差值及所述预设检测点曲面差值中确定出最大值，将确定出的所述最大值确定为阴极板垂直度。

可选地，所述获取铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的中心位置，包括：

获取每个预设检测点的动态测距数据；

对所述动态测距数据进行误差处理；

通过经验模态分解EMD算法对误差处理后的动态测距数据进行分解，得到每个预设检测点的实时平衡位置；

将所述实时平衡位置对应的数值的平均值确定为所述预设检测点的中心位置。

可选地，所述根据所有预设检测点的中心位置拟合预设检测点曲面，包括：

根据铅垂线和阴极板的悬挂水平轴确定铅垂面；

根据所述铅垂面和所述预设检测点偏离所述铅垂面的距离确定参考面；

通过插值法拟合所有所述预设检测的中心位置，得到模拟阴极板板面；

将所述模拟阴极板板面确定为预设检测点曲面。

可选地，所述对所述动态测距数据进行误差处理，包括：

通过预设的去噪方法对所述动态测距数据进行滤波和去噪，所述预设的去噪方法为基于53H法和小波阈值法确定出的滤波去噪方法。

可选地，所述通过EMD算法对误差处理后的动态测距数据进行分解，得到每个预设检测点的实时平衡位置，包括：

通过插值法确定出所述动态测距数据对应的信号的极大值和极小值；

根据确定出的所述极大值、所述极小值和预设的筛分策略进行本征模函数IMF的筛分，所述预设的筛分策略为选取符合IMF条件的数值的筛分策略；

将筛分后得到的剩余信号对应的位置确定为预设检测点的实时平衡位置。

依据本发明的另一个方面，提供了一种本发明提供的一种铜电解阴极板垂直度的检测装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的中心位置；从所有预设检测点的中心位置中获取最大的中心位置与最小的中心位置；

计算模块，用于根据所述最大的中心位置和所述最小的中心位置计算中心位置差值；

拟合模块，用于根据所述所有预设检测点的中心位置拟合预设检测点曲面；

确定模块，用于确定出所述预设检测点曲面的最高点与最低点；

所述计算模块，用于根据所述最高点和所述最低点计算预设检测点曲面差值；

所述确定模块，用于从所述中心位置差值及所述预设检测点曲面差值中确定出最大值，将确定出的所述最大值确定为阴极板垂直度。

可选地，所述获取模块包括：

获取单元，用于获取每个预设检测点的动态测距数据；

处理单元，用于对所述动态测距数据进行误差处理；

分解单元，用于通过经验模态分解EMD算法对误差处理后的动态测距数据进行分解，得到每个预设检测点的实时平衡位置；

第一确定单元，用于将所述实时平衡位置对应的数值确定为所述预设检测点的中心位置。

可选地，所述拟合模块包括：

第二确定单元，用于根据铅垂线和阴极板的悬挂水平轴确定铅垂面；根据所述铅垂面和所述预设检测点偏离所述铅垂面的距离确定参考球面；

拟合单元，通过插值法拟合所有所述预设检测的中心位置，得到模拟阴极板板面；

第三确定单元，用于将所述模拟阴极板板面确定为预设检测点曲面。

可选地，所述分解单元包括：

确定子单元，用于通过插值法确定出动态测距数据对应的信号的极大值和极小值；

筛分子单元，用于根据确定出的极大值、极小值和预设的筛分策略进行本征模函数IMF的筛分，所述预设的筛分策略为选取符合IMF条件的数值的筛分策略；

所述确定子单元，用于将筛分后得到的剩余信号对应的位置确定为预设检测点的实时平衡位置。

依据本发明的另一个方面，提供了一种本发明提供的一种铜电解阴极板垂直度的检测系统，所述系统包括多个激光测距仪和上述另一方面所述铜电解阴极板垂直度的检测装置；

所述激光测距仪，用于测量铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的动态距离，并传输动态测距数据给铜电解阴极板垂直度的检测装置。

本发明提供的一种铜电解阴极板垂直度的检测方法、装置及系统，通过实时、自动采集铜电解过程中阴极板的动态测距数据，通过对动态测距数据进行处理，可以快速得到阴极板垂直度，得到的阴极板垂直度准确性很高，大大提高了检测效率和检测数据的准确性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明一种实施方式的铜电解阴极板垂直度的检测方法的流程图；

图2是本发明一种实施方式的获取阴极板上各个预设检测点的中心位置的流程图；

图3是本发明一种实施方式的对误差处理后的动态测距数据进行分解的流程图；

图4是本发明一种实施方式的拟合预设检测点曲面的流程图；

图5是本发明一种实施方式的阴极板的示意图；

图6是本发明一种实施方式的铜电解阴极板垂直度的检测装置的示意图；

图7是本发明一种实施方式的铜电解阴极板垂直度的检测系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

图1是本发明一种实施方式的一种铜电解阴极板垂直度的检测方法的流程图。参见图1，该方法包括以下S101-S105步骤。

步骤S101:获取铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的中心位置。

在本发明实施例中，对铜电解阴极板垂直度进行检测之前，首先分析阴极板的形变特点以及阴极板在生产过程中的摆动特点，确定出阴极板上的预设检测点，其中，预设检测点的具体数目及具体位置需要根据检测需求进行确定，通常情况下，从上述阴极板上确定出9个预设检测点，9个预设检测点的位置分布示意性地如图5所示。图5中，每个预设检测点用A表示。

当确定好阴极板上的预设检测点后，可以根据检测目的和检测难点，找出生产流程中适于检测的位置，确定好激光测距仪的安装区域。其中，激光测距仪的数量可以根据预设检测点的个数来设置，当阴极板上设置9个预设检测点时，可以在安装区域安装9个激光测距仪，并确保9个激光测距仪的镜片在同一垂直平面内。

在本发明实施例中，阴极板在经过剥离机剥离阴极铜后需要通过移栽装置从移送至传送带，传送带传到相应位置再经由移栽装置装槽，阴极板垂直度的检测工作是在，阴极板初始排列至传送带卡槽第一位时进行，因为此时阴极板相对静止，且阴极板可以暴露在铜电解阴极板的检测装置面前。激光测距仪可以安装在正对传送装置的位置，当阴极板在传送带传输的过程中，通过激光测距仪可以实时测量阴极板上对应的预设检测点与激光测距仪之间的距离。

上述获取铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的中心位置的过程具体可通过以下S1011-S1014步骤来获取，如图2所示。

S1011：获取每个预设检测点的动态测距数据。

在本发明实施例中，当上述激光测距仪测量到对应的预设检测点与自身之间的距离后，激光测距仪将上述测量到的距离作为动态测距数据实时地传输给铜电解阴极板垂直度的检测装置。

铜电解阴极板垂直度的检测装置接收到铜电解阴极板上每个预设检测点的动态测距数据后，先对动态测距数据进行成分分析，当分析出动态测距数据中包括阴极板形变引起的检测点位置偏移、阴极板摆动带来的摆幅、或者测量过程中的噪声干扰及环境影响带来的误差时，则通过以下S1012步骤对动态测距数据进行误差处理，提高动态测距数据的准确性。

S1012：对动态测距数据进行误差处理；

上述对动态测距数据进行误差处理时，主要通过预设的去噪方法对动态测距数据进行滤波和去噪，该预设的去噪方法为基于53H法和小波阈值法确定出的滤波去噪方法。

上述预设的去噪方法为基于53H法和小波阈值法确定出的滤波去噪方法。其中，预设的去噪方法具体可通过以下过程确定出。

第一步：通过53H法及小波阈值法分别对动态测距数据进行平滑处理，得到53H法处理后的平滑处理结果，以及小波阈值法处理后的平滑处理结果。

上述通过53H法对动态测距数据进行平滑处理的具体过程为：

假设动态测距数据对应的初始序列为{x(i),i＝1,2,…n}，其中n表示采样序列的长度。

1)通过五点中位值平滑滤波：依次取x(i-2),x(i-1),x(i),x(i+1),x(i+2)的中位值得到新的五点中位值平滑滤波序列y(i)3≤i≤n-2，并定义无法通过计算得到的阴极板两端四个预设检测点的值为0。

2)通过三点中位值平滑滤波：对于新的序列y(i)使用三点中位值平滑滤波，依次取y(i-1),y(i),y(i+1)的中位值得到第二次平滑滤波序列z(i)4≤i≤n-3，并定义无法通过计算得到的阴极板两端六个预设检测点为0。

3)通过Hanning平滑滤波：对于新的序列z(i)使用三点Hanning平滑滤波得到新的平滑信号u(i)，u(i)＝1/4z(i-1)+1/2z(i)+1/4z(i+1)，然后定义没有取到的i处无法通过计算得到的阴极板两端八个预设检测点的值为0，得到平滑处理后序列。

4)计算动态测距数据对应的初始序列与平滑处理后得到的序列的偏差v(i)，并给定阈值k，若v(i)＞k，则舍弃v(i)的测量值，以u(i)代替，反之保存v(i)值，从而形成新的最终的平滑序列X(i)。

上述阈值k的值直接影响着53H算法的误差。实验表明误差随着k值的变化成U型曲线变化，k值在0.05～0.15A之间时误差最小，且稳定性较高，k值超过0.05～0.15A这个范围时，k值减小或者增大都会导致误差增大，其中A为不含噪声信号时的幅值。

上述通过小波阈值法对动态测距数据进行平滑处理的具体过程为：

假设动态测距数据对应的初始序列为{x(i),i＝1,2,…n}，其中n表示采样序列的长度。

首先进行小波基函数与分解层数的确定。小波分析中用到的小波基函数具有多样性，所选取的小波基函数的对称性和正交性直接影响着降噪效果，选取对称性好的小波基函数可避免相位畸变，选取正交性好的小波有利于保证重构曲线的平滑性。所以，为了达到更好的降噪效果，应当选取正交性和对称性都良好的小波基函数。分解层数对降噪效果起着重要作用，随着分解层数的增加，小波降噪效果会有所改善，但是通常分解层数大于3层以后，降噪效果的改善不再明显，计算量却会随之增加，故分解层数选为3层。

2)进行小波分解得到小波系数ω_j。小波分解就是根据小波的特性通过多层分解算法，将信号分解成不同频域特性的几种小波的线性叠加的过程。小波降噪首先将动态测距数据对应的初始序列分解成离散逼近CA₁和离散细节CD₁两个部分，再对离散逼近部分进一步分解，得到小波系数ω_j＝{CA_j,CD_j,CD_j-1,…,CD₁}。由于通常情况下有用信号频率较低且较平稳，而噪声信号频率较高。所以对信号进行三层小波分解时，噪声通常包含在CD₁，CD₂，CD₃中，所以可以对小波系数选择阈值进行处理，得到的分解系数如下式(1)所示。

$\{\begin{array}{c}{\mathrm{CA}}_j\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}\underset{k=0}{\overset{L}{\Σ}}{h}_j\left(k\right)\×{\mathrm{CA}}_{j-1}(n-k)\\ {\mathrm{CD}}_j\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}\underset{k=0}{\overset{L}{\Σ}}{g}_j\left(k\right)\×{\mathrm{CD}}_{j-1}(n-k)\end{array}---\left(1\right)$

式(1)中，CA_j和CD_j分别表示波形在实数空间内一个封闭子空间上的投影，且二者的投影空间互为正交补空间。h(k)和g(k)是两个离散滤波器。

3)选取阈值函数与阈值，得到估计系数ω'_j。通常情况下小波分解后，信号的系数比噪声信号大，所以需要设定一个阈值，根据阈值去掉系数ω_j中较小的系数。经典的阈值函数主要有软阈值和硬阈值两种，式中ω_j是降噪前的小波变换系数，ω'_j是降噪后的小波变换系数，sign为符号函数。其中，硬阈值函数如下式(2)所示，软阈值函数如下式(3)所示。

${\mathrm{\&omega;}}_j^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\&omega;}}_j& \left|{\mathrm{\&omega;}}_j\right|\&GreaterEqual;\mathrm{\&lambda;}\\ 0& \left|{\mathrm{\&omega;}}_j\right|<\mathrm{\&lambda;}\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，ω_j为λ噪前的小波变换系数，ω′_j是降噪后的小波变换系数，λ为阈值。

${\mathrm{\&omega;}}_j^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}sign\left({\mathrm{\&omega;}}_j\right)\left(\right|{\mathrm{\&omega;}}_j|-\mathrm{\&lambda;})& \left|{\mathrm{\&omega;}}_j\right|\&GreaterEqual;\mathrm{\&lambda;}\\ 0& \left|{\mathrm{\&omega;}}_j\right|<\mathrm{\&lambda;}\end{array}\right.---\left(3\right)$

式(3)中，ω_j为λ噪前的小波变换系数，ω′_j是降噪后的小波变换系数，λ为阈值，sign为符号函数。

阈值λ估计方法有固定阈值(M为信号长度)，基于无偏似然估计的自适应阈值，启发式阈值，极大极小阈值。此处选取通用阈值M为小波系数的长度，R为标准差。

4)利用ω'_j进行小波重构，得到降噪处理后的信号。根据小波分解的最后一层的低频系数和量化后的所有高频系数进行信号的重构，重构系数如以下式(4)所示。

${\mathrm{CA}}_j\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}\underset{k=0}{\overset{L-1}{\&Sigma;}}{h}_j\left(k\right){\mathrm{CA}}_j(k-m)+\frac{1}{\sqrt{2}}\underset{k=0}{\overset{L-1}{\&Sigma;}}{g}_j\left(k\right)\&times;{\mathrm{CD}}_j(k-m)---\left(4\right)$

式(4)中，CA_j(n)为离散逼近，CD_j为离散细节，h_j(k)和g_j(k)是两个离散滤波器。

第二步：分别求取53H法处理得到的信号的RMSE(RootMean Square Error，均方根误差)及SNR(Signal Noise Ratio，信噪比)，以及小波阈值法处理得到的信号的均方根误差RMSE及信噪比SNR。

第三步：根据53H法得到的RMSE及SNR，对53H法的滤波效果进行分析，确定出53H法的滤波效果，以及根据小波阈值法得到的RMSE及SNR，对小波阈值法的滤波效果进行分析，得到小波阈值法的滤波效果。

第四步：对比53H法与小波阈值法的滤波效果，鉴于53H法在数据波动大时滤波效果很好，小波阈值法在数据波动小时降噪效果很好，将53H法与小波阈值法进行结合，确定出一种适于对动态测距数据进行平滑处理的方法，即预设的去噪方法。

第五步：通过上述预设的去噪方法对上述动态测距数据进行滤波和去噪。

通过上述预设的去噪方法对上述动态测距数据进行滤波和去噪后，大大减小了动态数据的测量误差，提高了测量数据的准确性。

当对动态测距数据进行误差处理后，可通过以下S1013步骤得到每个预设检测点的实时平衡位置。

S1013：通过EMD(Empirical Mode Decomposition，经验模态分解算法)算法对误差处理后的动态测距数据进行分解，得到每个预设检测点的实时平衡位置；

上述通过EMD算法对误差处理后的动态测距数据进行分解，得到每个预设检测点的实时平衡位置，具体可通过以下S10131-S10133步骤来完成，如图3所示。

步骤S10131：通过插值法确定出动态测距数据对应的信号的极大值和极小值。

在本发明实施例提供的铜电解阴极板垂直度的检测方法中，上述插值法为三次样条插值法，首先获取预设时间段内的动态测距数据，然后通过三次样条插值法确定出该预设时间段内的动态测距数据对应的信号x(t)的上、下包络线，将该x(t)的上包络线的插值点作为动态测距数据对应的信号的极大值，将该x(t)的下包络线的插值点作为动态测距数据对应的信号的极小值，因此，得到预设时间段内的x(t)的极大值序列及极小值序列。

步骤S10132：根据确定出的极大值、极小值和预设的筛分策略进行IMF(IntrinsicMode Function，本征模函数)的筛分。

上述预设的筛分策略为选取符合IMF条件的数值的筛分策略。具体的筛分过程如下。

第一步：求出动态测距数据对应的信号的上包络线和下包络线的平均值m(t)，得到信号的平均值曲线。

第二步：计算信号x(t)与平均值m(t)的差值h₁(t)，完成一次筛分过程。

第三步：在第2次筛分过程中，用得到的h₁(t)代替x(t)作为分解信号，重复K次筛分过程，直到h_1k(t)满足IMF条件。

上述IMF条件为：函数在整个事件范围内，具备极值点和过零点的数目必须相等，或最多相差一个；在任意时刻，局部最大值的包络与局部最小值的包络平均为0。

第四步：用c_i(t)表示第i个IMF分量，代表信号x(t)中不同特征时间尺度的信号分量。用r_n(t)表示残余函数，代表该信号的平均趋势。

记c₁(t)＝h_1k(t)，做运算x(t)-c₁(t)＝r₁(t)，再将r₁(t)作为分解数据，重复筛分过程，得到c₂(t),r₂(t),…c_n(t),r_n(t)，直到c_n(t)小于预设阈值，或者r_n(t)小于预设阈值，或者r_n(t)成为单调函数不可再筛分出IMF，则分解完成，得到分解信号，该分解信号如下式(5)所示。

$x\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{c}_i\left(t\right)+r_n\left(t\right)---\left(5\right)$

式(5)中，用c_i(t)表示第i个IMF分量，代表信号x(t)中不同特征时间尺度的信号分量，用r_n(t)表示剩余信号，代表该信号的平均趋势，n表示筛分次数，t表示预设时间段。

当根据上述S10132步骤完成动态测距数据对应的信号的IMF筛分后，可将上述分解信号中的剩余信号r_n(t)对应的位置确定为预设检测点的实时平衡位置。

步骤S10133：将筛分后得到的剩余信号对应的位置确定为预设检测点的实时平衡位置。

S1014：将实时平衡位置对应的数值的平均值确定为预设检测点的中心位置。

铜电解过程中，阴极板以阴极板悬挂轴所在的铅垂面为中心摆动。上述预设检测点的中心位置为阴极板摆动到最低点时所处的位置，可以将该中心位置与激光测距仪之间的距离，作为阴极板处于自然垂直状态时，阴极板上对应的预设检测点与激光测距仪之间的距离。由于各个预设检测点的平衡位置是一个时间序列的位置，在本发明实施例中，将该时间序列的位置中，振幅最小中的最后一个周期的数据的平均值作为该预设检测点的中心位置。如此，确定出的各个预设检测点的中心位置与实际情况很接近，从而确定出的各个预设检测点的中心位置的准确性很高。

步骤S102:从所有预设检测点的中心位置中获取最大的中心位置与最小的中心位置，并根据最大的中心位置和最小的中心位置计算中心位置差值。

步骤S103:根据所有预设检测点的中心位置拟合预设检测点曲面。

上述根据所有预设检测点的中心位置拟合预设检测点曲面，具体可通过以下S1031-S1034步骤来实现，如图4所示。

步骤S1031：根据铅垂线和阴极板的悬挂水平轴确定铅垂面。

本发明实施例中，上述铅垂线为导电棒所在水平线，与阴极板平行。可以以铅垂线为x轴，阴极板的悬挂水平轴为y轴，从而可以确定出xy平面，即阴极板悬挂轴所在的铅垂面。

步骤S1032：根据铅垂面和预设检测点偏离铅垂面的距离确定参考面。

在本发明实施例中，可以以检测点偏离铅垂面的距离为z轴，从而根据上述确定的铅垂面xy面、z轴构建三维坐标面xyz面，将该三维坐标面确定为参考面。步骤S1033：通过插值法拟合所有预设检测的中心位置，得到模拟阴极板板面。

上述模拟阴极板板面与阴极板实际的板面之间的信息误差很小。

步骤S1034：将模拟阴极板板面确定为预设检测点曲面。

步骤S104:确定出预设检测点曲面的最高点与最低点，并根据最高点和最低点计算预设检测点曲面差值。

上述确定预设检测点曲面的最高点与最低点时，可以通过技术人员观察该预设检测点曲面，得到预设检测点曲面的最高点与最低点，还可以通过对上述预设检测点曲面进行求导，得到该预设检测点曲面的最大值与最小值，将得到的最大值对应的点作为预设检测点曲面的最高点，将得到的最小值对应的点作为预设检测点曲面的最低点。

当通过以上S102步骤确定出预设检测点的中心位置差值，以及通过S104步骤确定出预设检测点曲面差值后，可以通过以下S105步骤计算阴极板垂直度。步骤S105:从中心位置差值及预设检测点曲面差值中确定出最大值，将确定出的最大值确定为阴极板垂直度。

通过上述方法可以快速确定出阴极板垂直度，确定出的阴极板垂直度的准确性很高。本发明实施例提供的铜电解阴极板垂直度的检测方法，通过实时、自动采集铜电解过程中阴极板的动态测距数据，通过对动态测距数据进行处理，可以快速得到阴极板垂直度，得到的阴极板垂直度准确性很高，大大提高了检测效率和检测数据的准确性。

图6是本发明一种实施方式的一种铜电解阴极板垂直度的检测装置，该装置包括：

获取模块S1，用于获取铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的中心位置；从所有预设检测点的中心位置中获取最大的中心位置与最小的中心位置；

计算模块S2，用于根据最大的中心位置和最小的中心位置计算中心位置差值；

拟合模块S3，用于根据所有预设检测点的中心位置拟合预设检测点曲面；

确定模块S4，用于确定出预设检测点曲面的最高点与最低点；

计算模块S2，用于根据最高点和最低点计算预设检测点曲面差值；

确定模块S4，用于从中心位置差值及预设检测点曲面差值中确定出最大值，将确定出的最大值确定为阴极板垂直度。

在本发明实施例中，对铜电解阴极板垂直度进行检测之前，首先分析阴极板的形变特点以及阴极板在生产过程中的摆动特点，确定出阴极板上的预设检测点，其中，预设检测点的具体数目及具体位置需要根据检测需求进行确定，通常情况下，从上述阴极板上确定出9个预设检测点，9个预设检测点的位置分布示意性地如图5所示。

当确定好阴极板上的预设检测点后，可以根据检测目的和检测难点，找出生产流程中适于检测的位置，确定好激光测距仪的安装区域。其中，激光测距仪的数量可以根据预设检测点的个数来设置，当阴极板上设置9个预设检测点时，可以在安装区域安装9个激光测距仪，并确保9个激光测距仪的镜片在铜一垂直平面内。

在本发明实施例中，阴极板在经过剥离机剥离阴极铜后需要通过移栽装置从移送至传送带，传送带传到相应位置再经由移栽装置装槽，阴极板垂直度的检测工作是在，阴极板初始排列至传送带卡槽第一位时进行，因为此时阴极板相对静止，且阴极板可以暴露在铜电解阴极板的检测装置面前。激光测距仪可以安装在正对传送装置的位置，当阴极板在传送带传输的过程中，通过激光测距仪可以实时测量阴极板上对应的预设检测点与激光测距仪之间的距离。

在本发明实施例中，当上述激光测距仪测量到对应的预设检测点与自身之间的距离后，激光测距仪将上述测量到的距离作为动态测距数据实时地传输给铜电解阴极板垂直度的检测装置。

上述获取模块S1包括获取单元、处理单元、分解单元和第一确定单元。

获取单元，用于获取每个预设检测点的动态测距数据。

当激光测距仪将上述测量到的距离作为动态测距数据实时地传输给铜电解阴极板垂直度的检测装置，上述获取模块S1通过获取单元可以获取到每个预设检测点的动态测距数据。

处理单元，用于对动态测距数据进行误差处理。

当获取模块S1获取到每个预设检测点的动态测距数据后，通过处理单元对对动态测距数据进行误差处理，处理单元对动态测距数据进行误差处理时，主要通过预设的去噪方法对动态测距数据进行滤波和去噪。上述预设的去噪方法为基于53H法和小波阈值法确定出的滤波去噪方法。其中，预设的去噪方法具体可通过上述实施例提供的方法进行确定，在此不再赘述。

上述处理单元通过上述预设的去噪方法对上述动态测距数据进行滤波和去噪后，大大减小了动态数据的测量误差，提高了测量数据的准确性。

当对动态测距数据进行误差处理后，上述获取模块S1可通过以下分解单元得到每个预设检测点的实时平衡位置。

分解单元，用于通过经验模态分解EMD算法对误差处理后的动态测距数据进行分解，得到每个预设检测点的实时平衡位置。

上述分解单元可通过以下确定子单元和筛分单元得到每个预设检测点的实时平衡位置。

上述分解单元包括确定子单元和筛分子单元；

确定子单元，用于通过插值法确定出动态测距数据对应的信号的极大值和极小值；

筛分子单元，用于根据确定出的极大值、极小值和预设的筛分策略进行本征模函数IMF的筛分；

确定子单元，用于将筛分后得到的剩余信号对应的位置确定为预设检测点的实时平衡位置。

上述确定子单元确定极大值与极小值的过程，以及确定实时平衡位置的过程，上述筛分子单元进行IMF的筛分过程，可通过上述实施例提供的铜电解阴极板垂直度的检测方法中提供的方法确定以及筛分，在此不再赘述。

当上述分解单元得到每个预设检测点的实时平衡位置后，上述获取模块S1可通过以下第一确定单元确定预设检测点的中心位置。

第一确定单元，用于将实时平衡位置对应的数值确定为预设检测点的中心位置。

铜电解过程中，阴极板以阴极板悬挂轴所在的铅垂面为中心摆动。上述预设检测点的中心位置为阴极板摆动到最低点时所处的位置，可以将该中心位置与激光测距仪之间的距离，作为阴极板处于自然垂直状态时，阴极板上对应的预设检测点与激光测距仪之间的距离。由于各个预设检测点的平衡位置是一个时间序列的位置，在本发明实施例中，上述第一确定单元将该时间序列的位置中，振幅最小中的最后一个周期的数据的平均值作为该预设检测点的中心位置。如此，确定出的各个预设检测点的中心位置与实际情况很接近，从而确定出的各个预设检测点的中心位置的准确性很高。

当获取模块S1获取到各个预设检测点的中心位置后，获取模块S1从所有预设检测点的中心位置中获取最大的中心位置与最小的中心位置。

当获取模块S1从所有预设检测点的中心位置中获取最大的中心位置与最小的中心位置后，上述计算模块S2根据最大的中心位置和最小的中心位置计算中心位置差值。

上述拟合模块S3包括第二确定单元、拟合单元和第三确定单元。

第二确定单元，用于根据铅垂线和阴极板的悬挂水平轴确定铅垂面；根据铅垂面和预设检测点偏离铅垂面的距离确定参考球面。

本发明实施例中，上述铅垂线为导电棒所在水平线，与阴极板平行。上述第二确定单元可以以铅垂线为x轴，阴极板的悬挂水平轴为y轴，从而可以确定出xy平面，即阴极板悬挂轴所在的铅垂面。上述第二单元以检测点偏离铅垂面的距离为z轴，从而根据上述确定的铅垂面xy面、z轴构建三维坐标面xyz面，将该三维坐标面确定为参考面。

拟合单元，通过插值法拟合所有预设检测的中心位置，得到模拟阴极板板面。

上述拟合单元拟合得到的模拟阴极板板面与阴极板实际的板面之间的信息误差很小。

第三确定单元，用于将模拟阴极板板面确定为预设检测点曲面。

上述第三确定单元确定预设检测点曲面的最高点与最低点时，可以通过技术人员观察该预设检测点曲面，得到预设检测点曲面的最高点与最低点，还可以通过对上述预设检测点曲面进行求导，得到该预设检测点曲面的最大值与最小值，将得到的最大值对应的点作为预设检测点曲面的最高点，将得到的最小值对应的点作为预设检测点曲面的最低点。

当上述确定模块S4确定出预设检测点曲面的最高点与最低点后，上述计算模块S2根据最高点和最低点计算预设检测点曲面差值。

当上述计算模块S2计算出预设检测点的中心位置差值以及预设检测点曲面差值后，可通过上述确定模块S4确定出阴极板垂直度。

上述确定模块S4可以快速确定出阴极板垂直度，确定出的阴极板垂直度的准确性很高。

本发明实施例提供的铜电解阴极板垂直度的检测装置，通过实时、自动采集铜电解过程中阴极板的动态测距数据，通过对动态测距数据进行处理，可以快速得到阴极板垂直度，得到的阴极板垂直度准确性很高，大大提高了检测效率和检测数据的准确性。

图7是本发明一种实施方式的一种铜电解阴极板垂直度的检测系统的示意图。参见图7，该系统包括多个激光测距仪J1和上述铜电解阴极板垂直度的检测装置J2；

激光测距仪J1，用于测量铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的动态距离，并传输动态测距数据给铜电解阴极板垂直度的检测装置J2。

图7中，激光测距仪J1的镜片用J11表示。

在本发明实施例中，对铜电解阴极板垂直度进行检测之前，首先分析阴极板的形变特点以及阴极板在生产过程中的摆动特点，确定出阴极板上的预设检测点，其中，预设检测点的具体数目及具体位置需要根据检测需求进行确定，通常情况下，从上述阴极板上确定出9个预设检测点，9个预设检测点的位置分布示意性地如图5所示。

当确定好阴极板上的预设检测点后，可以根据检测目的和检测难点，找出生产流程中适于检测的位置，确定好激光测距仪J1的安装区域。其中，激光测距仪J1的数量可以根据预设检测点的个数来设置，当阴极板上设置9个预设检测点时，可以在安装区域安装9个激光测距仪J1，并确保9个激光测距仪J1的镜片在铜一垂直平面内。

在本发明实施例中，阴极板在经过剥离机剥离阴极铜后需要通过移栽装置从移送至传送带，传送带传到相应位置再经由移栽装置装槽，阴极板垂直度的检测工作是在，阴极板初始排列至传送带卡槽第一位时进行，因为此时阴极板相对静止，且阴极板可以暴露在铜电解阴极板的检测装置面前。激光测距仪J1可以安装在正对传送装置的位置，当阴极板在传送带传输的过程中，通过激光测距仪J1可以实时测量阴极板上对应的预设检测点与激光测距仪J1之间的距离。

在本发明实施例中，根据检测现场的工艺条件和检测要求，可以灵活设置该铜电解阴极板的检测系统中个各个器件的位置，从而获取准确度很高的动态测距数据，以及得到准确度很高的阴极板垂直度。在本发明是实施例中，激光测距仪J1具有重量轻，体积小，操作简单，数据采集速率，采集的数据的精度很高等特点。在测量过程中，该激光测距仪J1还可以将实时采集的动态测距数据进行存储。该激光测距仪J1可以通过远程通信的方式，将测量得到的动态测距数据通过有线通讯或无线通信的方式实时地传输上述铜电解阴极板垂直度的检测装置J2，还可以通过自身设置的接口输出测量得到的动态测距数据。

上述铜电解阴极板垂直度的检测装置J2可以通过与上述激光测距仪J1建立的通讯连接获取动态测距数据，可以快速地对动态测距数据进行处理，得到阴极板垂直度。

在本发明实施例中，通过铜电解阴极板垂直度的检测系统，可以快速、准确地检测出阴极板垂直度，大大提供了检测效率以及检测数据的准确性。

综上所述，本实施例提供了一种铜电解阴极板垂直度的检测方法、装置及系统，通过实时、自动采集铜电解过程中阴极板的动态测距数据，通过对动态测距数据进行处理，可以快速得到阴极板垂直度，得到的阴极板垂直度准确性很高，大大提高了检测效率和检测数据的准确性。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种铜电解阴极板垂直度的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的中心位置；

从所有预设检测点的中心位置中获取最大的中心位置与最小的中心位置，并根据所述最大的中心位置和所述最小的中心位置计算中心位置差值；

根据所述所有预设检测点的中心位置拟合预设检测点曲面；

确定出所述预设检测点曲面的最高点与最低点，并根据所述最高点和所述最低点计算预设检测点曲面差值；

从所述中心位置差值及所述预设检测点曲面差值中确定出最大值，将确定出的所述最大值确定为阴极板垂直度。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述获取铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的中心位置，包括：

获取每个预设检测点的动态测距数据；

对所述动态测距数据进行误差处理；

通过经验模态分解EMD算法对误差处理后的动态测距数据进行分解，得到每个预设检测点的实时平衡位置；

将所述实时平衡位置对应的数值的平均值确定为所述预设检测点的中心位置。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所有预设检测点的中心位置拟合预设检测点曲面，包括：

根据铅垂线和阴极板的悬挂水平轴确定铅垂面；

根据所述铅垂面和所述预设检测点偏离所述铅垂面的距离确定参考面；

通过插值法拟合所有所述预设检测的中心位置，得到模拟阴极板板面；

将所述模拟阴极板板面确定为预设检测点曲面。

4.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述对所述动态测距数据进行误差处理，包括：

通过预设的去噪方法对所述动态测距数据进行滤波和去噪，所述预设的去噪方法为基于53H法和小波阈值法确定出的滤波去噪方法。

5.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述通过EMD算法对误差处理后的动态测距数据进行分解，得到每个预设检测点的实时平衡位置，包括：

通过插值法确定出所述动态测距数据对应的信号的极大值和极小值；

根据确定出的所述极大值、所述极小值和预设的筛分策略进行本征模函数IMF的筛分，所述预设的筛分策略为选取符合IMF条件的数值的筛分策略；

将筛分后得到的剩余信号对应的位置确定为预设检测点的实时平衡位置。

6.一种铜电解阴极板垂直度的检测装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的中心位置；从所有预设检测点的中心位置中获取最大的中心位置与最小的中心位置；

计算模块，用于根据所述最大的中心位置和所述最小的中心位置计算中心位置差值；

拟合模块，用于根据所述所有预设检测点的中心位置拟合预设检测点曲面；

确定模块，用于确定出所述预设检测点曲面的最高点与最低点；

所述计算模块，用于根据所述最高点和所述最低点计算预设检测点曲面差值；

所述确定模块，用于从所述中心位置差值及所述预设检测点曲面差值中确定出最大值，将确定出的所述最大值确定为阴极板垂直度。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述获取模块包括：

获取单元，用于获取每个预设检测点的动态测距数据；

处理单元，用于对所述动态测距数据进行误差处理；

分解单元，用于通过经验模态分解EMD算法对误差处理后的动态测距数据进行分解，得到每个预设检测点的实时平衡位置；

第一确定单元，用于将所述实时平衡位置对应的数值确定为所述预设检测点的中心位置。

8.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述拟合模块包括：

第二确定单元，用于根据铅垂线和阴极板的悬挂水平轴确定铅垂面；根据所述铅垂面和所述预设检测点偏离所述铅垂面的距离确定参考球面；

拟合单元，通过插值法拟合所有所述预设检测的中心位置，得到模拟阴极板板面；

第三确定单元，用于将所述模拟阴极板板面确定为预设检测点曲面。

9.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述分解单元包括：

确定子单元，用于通过插值法确定出动态测距数据对应的信号的极大值和极小值；

筛分子单元，用于根据确定出的极大值、极小值和预设的筛分策略进行本征模函数IMF的筛分，所述预设的筛分策略为选取符合IMF条件的数值的筛分策略；

所述确定子单元，用于将筛分后得到的剩余信号对应的位置确定为预设检测点的实时平衡位置。

10.一种铜电解阴极板垂直度的检测系统，其特征在于，所述系统包括多个激光测距仪和上述权利要求6至9中任一所述铜电解阴极板垂直度的检测装置；

所述激光测距仪，用于测量铜电解过程中阴极板上各个预设检测点的动态距离，并传输动态测距数据给铜电解阴极板垂直度的检测装置。