CN106959300B - 用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定系统及方法，该系统包括基座、立柱、连接板、横梁、角度调节底座、测速仪、速度传感器。立柱安装于基座上，连接板可活动地安装于立柱上，连接板与横梁固定，使得横梁与立柱相垂直，横梁的末端安装有角度调节底座，角度调节底座上安装速度传感器，速度传感器与测速仪信号连接。本发明可以确保其精度性能稳定并接近真实值，有助于精确控制带钢长度，实现缺陷位置精确定位，服务于后续缺陷的跟踪和处理。

Description

用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定系统及方法
技术领域
本发明涉及基于机器视觉带材表面质量在线检测，更具体地说，涉及一种用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定系统及方法。
背景技术
带钢表面缺陷检测系统以图像为基础媒介，进行图像采集、传输和分析，计算并评价带钢表面质量的状况，可以生成定量化、文本化的质量报告。随着对带钢表面质量要求的不断提高及带钢的生产速度不断提高，带钢表面缺陷的位置精确定位，显得尤为突出。以往生产更注重带钢的重量是否满足客户需求，对于缺陷位置定位，带钢长度要求较少，影响了生产产量，也增大了现场质检人员复查的难度。
带钢表面检测系统通常采用实时速度累计的方式实现钢卷计长和缺陷长度定位，而实时速度获得通过统计单位时间内旋转编码器脉冲数和脉冲宽度的乘积获得。旋转编码器脉冲宽度与相关辊径相关，实际生产中，由于辊径逐渐磨损导致辊径和辊子周长变小，计算的编码器脉宽与实际脉宽会存在微小误差，将会直接影响表面检测系统计长的精度。此外，对于辊径毫米级甚至微米级的偏差对于现场实施测量，也是十分困难的。
查询现有的专利，目前没有查到针对带钢表面质量检测技术专用长度校对装置系统。专利CN200910151744.2(编码器输出信号校正设备和方法)提出了一种编码器输出信号校正设备，用于校正从编码器输出的具有相差的两相正弦信号。专利CN200610087876.X则是提供一种校正编码器的速度的方法及其设备。
发明内容
针对现有技术中存在的带钢表面检测计长的精度不高，且测量困难的问题，本发明的目的是提供一种用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定系统及方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定系统，包括：基座、立柱、连接板、横梁、角度调节底座、测速仪、速度传感器。立柱安装于基座上，连接板可活动地安装于立柱上，连接板与横梁固定，使得横梁与立柱相垂直，横梁的末端安装有角度调节底座，角度调节底座上安装速度传感器，速度传感器与测速仪信号连接。
根据本发明的一实施例，还包括连接件、固定座，连接件连接基座与立柱，固定座固定连接件。
根据本发明的一实施例，立柱的底部为T形凸块，基座的对应位置开有T形槽。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：
一种用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定方法，包括：输入换卷信号、带钢速度信号、速度传感器信号；根据历史数据校对系统参数；接收本卷带钢完成生产的信号；对记录的数据组数进行累加；对历史数据进行线性拟合；得到修改系数；对系统参数进行调整；根据调整后的系统参数计算目前辊径变化，并预估换辊时间。
根据本发明的一实施例，还包括：预先设定历史数据的组数；若对记录的数据组数进行累加的累加值达到预设值时，对历史数据进行线性拟合；若否，则将速度传感器的计数信号清零，并重新进行速度测量。
在上述技术方案中，本发明的用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定系统及方法可以确保其精度性能稳定并接近真实值，有助于精确控制带钢长度，实现缺陷位置精确定位，服务于后续缺陷的跟踪和处理。
附图说明
图1是本发明用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定系统的结构示意图；
图2是图1的局部放大图；
图3是图1的一种工作示意图；
图4是本发明用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定方法的流程图；
图5至图8是历史数据进行线性拟合的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
参照图1至图3，本发明首先公开一种用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定系统，其具备更高的计量精度和适配的接口，可以对在线表面检测系统的长度计长装置进行定期校验，适当调节在线表面检测系统的长度计长配置参数，以确保其精度性能稳定并接近真实值。
如图1至图3所示，本发明的用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定系统主要包括：基座1、连接件2、固定座3、测速仪4、立柱5、连接板6、横梁7、角度调节底座8、速度传感器9。立柱5安装于基座1上，连接板6可活动地安装于立柱5上。连接板6与横梁7固定，使得横梁7与立柱5相垂直，横梁7的末端安装有角度调节底座8。角度调节底座8上安装速度传感器9，速度传感器9与测速仪4信号连接。连接件2连接基座1与立柱5，固定座3固定连接件2。
本发明设计了可快速组合的立柱5安装方式。立柱5的底部为T形凸块，基座1的对应位置开有T形槽，通过立柱5底部的T形凸块和固定于基座1的T形槽结合，可实现快速装拆。立柱5上配有横梁7，其横梁7上安装有角度调节底座8，角度调节底座8通过横梁7、连接板6与立柱5固定，连接板6可固定于立柱5的任意高度，实现测速传感器高度可调。
上述装置的测速和计长原理是：
采用高亮度LED将被测物表面照亮，反射光经过光学镜头后，会在专用检测器件，即线阵CCD上产生成像。随着被检测物体的位置移动，CCD成像会发生变化，微小位移间的图像存在一定重复性和相关性，对比固定时间上的图像，可以分析出被测物体的运动位移，就可得到被测物的运动速度，即线速度，而线速度对时间的积分就是长度。利用上述原理即可构成一种非接触、高精度传感器实现计长和测速。
现场信号接口及处理功能：
测速仪4内集成有板卡，其能够同时接入带钢表面检测系统编码器信号和测速传感器的信号并且分别计数。此外，本发明系统接收的带钢换卷和剪切信号能够实现对两路速度输入信号进行同步启停控制，精确对计数器清零并重新对带钢长度计数。
上述装置可根据现场场地情况选取不同检测地点和检测位置，如图1所示。首先接入现场剪切及换卷信号用以计数清零使用，然后调节速度传感器9对带钢成像高度，同时调节角度调节底座8使得速度传感器9垂直带钢方向。此外，编码器通过脉冲分配器将信号发到多功能板卡上，同时多功能板卡接入测速计长系统信号。当换卷信号与子卷信号接入后，可同时记录编码器及测速计长系统数值，并进行实时对比，最终计算得到长度偏差的比值。最后用得到的比值参数调整编码器每个脉冲输出长度，从而达到精确计长目的。
此外，本发明由于设计了可旋转的速度传感器9，因此对于垂直上下运动以及对水平运动上表面空间不方便检测的下表面同样可以使用本装置进行检测，仅需调整速度传感器9的角度和成像距离即可。同时，本发明具有前后方向识别功能，因此不会产生反向运动，长度累计的错误出现。
检测完成后，对编码器进行相应调整就可达到精确计长。检测完成后，本发明的装置即可撤离现场，减少了现场安装，维护，及多台校验设备采购等成本。
此外，本发明的装置可以预估编码器所在辊子的辊径变化。将多功能板卡接入测速计长系统信号，当换卷信号与子卷信号接入后，可同时记录编码器及测速计长系统数值，并进行实时对比。此时该系统同时记录两组数据外，还记录了当时的时间和当时辊径的长度。将测速计长系统跟踪计长一段时间，便可得到时间、辊径、测速计长及编码器计长这几个参数之间的关系，通常成线性变化。得到此线性关系便可预估辊子磨损程度以及更换日期。
由于现有系统采用的计长方式(如编码器计长)，存在物理磨损等原因造成累计误差，本发明的装置对比和确认现有计长系统的误差，通过参数设置可以调整单个脉冲宽度代表一定的运行长度，使其接近本装置的测量值，检测系统图像采集与生产速度同步时，图像高度可以表征确定的长度。对速度脉冲计数并将该信息关联到带钢图像数据中，通过精确调教单个速度计算单元的精度来提高的检测系统的长度统计精度和缺陷位置定位精度。
因此，参照图4，本发明还公开一种用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定方法，包括以下步骤：
预先设定历史数据的组数M，以及设定上次校对时的辊子直径参数。
输入换卷信号、带钢速度信号、速度传感器信号。由于现有表面质量检测系统存在速度输入接口、带钢换卷接口，因此通过信号分配器并行取出一路输入到本发明的测量装置，即可实现上述信号的输入。
根据历史数据校对系统参数。具体来说，校对系统以获取相关信息，跟踪记录2组数据。本发明除了上述信号外还接受自身的测速信号，在生产过程中，本发明接收到换卷信号之后，同步开始记录检测系统的速度信号和自身系统的的速度信号，本发明提供两路计数器能够分别计数。
接收本卷带钢完成生产的信号。
对记录的数据组数进行累加，即N＝n+1。
若对记录的数据组数进行累加的累加值达到预设值时(N＝M)，对历史数据进行线性拟合。
若否(N<M)，则将速度传感器的计数信号清零，并重新进行速度测量。再次接收到换卷信号后，本装置保存两路计数器的累加结果，并对计数器清零，重新开始计数。
上述n、N、M均为计数参数。
对历史数据进行线性拟合。
得到修改系数，即通过多卷的数据对比，获得两路信号的长度误差值。
对系统参数进行调整，即根据计数长度对检测系统长度计数进行修正。
根据调整后的系统参数计算目前辊径变化，并预估换辊时间。
通过一段时间的检测数据与现场计长数据的对比，估算辊径损耗变化情况，进而计算出时间与辊径变化关系，从而改变脉冲变化参数，实现自适应编码器计长调整，精确计算带钢图像中发生缺陷的物理位置。
以下4组表格(表1至表4)分别对应图5至图8所示的拟合曲线。
表1
校对标定系统 现场计长
21 4
100 83
519 505
723 710
921 910
1122 1112
1322 1313
1528 1520
1740 1734
2028 2024
2220 2216
2411 2409
2704 2704
2807 2807
3003 3005
3096 3099
表2
校对标定系统 现场计长
18 1
118 102
218 202
316 301
417 403
515 501
591 577
612 598
715 702
814 802
916 905
1014 1003
1209 1200
1302 1293
1311 1302
1410 1402
1486 1479
1497 1489
表3
Figure BDA0000903807570000071
Figure BDA0000903807570000081
表4
Figure BDA0000903807570000082
Figure BDA0000903807570000091
本发明是基于带钢表面质量检测系统对于缺陷检测带钢长度控制，缺陷位置精确定位需求提出的，借助于光学原理的测速的优势，实现带钢表面质量检测系统在长度计长的技术创新，可以定期的校验长度，同时可以预估辊径磨损变化情况，保证了检出缺陷的位置准确性，减轻了缺陷复查的工作量，也同时增加了后续系统可追朔的可靠性，为现场更换辊子提供了理论依据。本发明的应用有助于优化系统的性能，增强系统的稳定性，装置简易拆卸方便，节约成本。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (1)

1.一种用于提高带钢表面计长精度的可移动式标定方法，其特征在于，包括：
预先设定历史数据的组数；
输入换卷信号、带钢速度信号、速度传感器信号；
根据历史数据校对系统参数；
接收本卷带钢完成生产的信号；
对记录的数据组数进行累加；对记录的数据组数进行累加包括：若对记录的数据组数进行累加的累加值未达到预设值时，则将速度传感器的计数信号清零，并重新进行速度测量；若对记录的数据组数进行累加的累加值达到预设值时，对历史数据进行线性拟合；
得到修改系数；
对系统参数进行调整；
根据调整后的系统参数计算目前辊径变化，并预估换辊时间。
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