CN107462183A - 一种带钢卷取错边量在线检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带钢卷取错边量在线检测装置及检测方法，其装置包括：线结构光发射器，用于将线结构光投射至被测钢卷；图像采集单元，用于采集钢卷表面反射的线结构光；图像处理单元，用于对所述线结构光进行处理，并获取带钢错边深度值；本发明解决了卷取机卷取带钢错边深度不能实时测量的问题，可以在不影响卷取生产条件下，对卷取机卷取带钢时起到在线实时检测带钢错边深度作用，安全可靠，精度较高，为后续分析解决卷形质量问题提供有效的数据支撑，从而帮助卷取机降低卷取带钢的错边深度。
Description
技术领域
本发明涉及测量领域，尤其涉及一种带钢卷取错边量在线检测装置及检测方法。
背景技术
带钢是各类轧钢企业为了适应不同工业部门工业化生产各类金属或机械产品的需要而生产的一种窄而长的钢板，带钢一般成卷供应，具有尺寸精度高、表面质量好、便于加工、节省材料等优点，钢卷在卷取过程中，带钢跑偏，形成边部锯齿状，称为错边，锯齿的波峰波谷对应量称为错边量，错边量是带钢成卷交付用户产品外形质量考核的重要指标，在轧钢(卷)带检验规程及标准中有明确的数量规定。超标的错边深度会给生产运输和后续工序带来诸多问题。然而针对生产时千变万化的卷形，目前还没有在线带钢错边深度检测装置进行检测，使得带钢错边深度不能量化，造成后续分析解决卷形质量问题没有有效的数据支撑。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种带钢卷取错边量在线检测装置及检测方法，以解决上述技术问题。
本发明提供的带钢卷取错边量在线检测装置，包括：
线结构光发射器，用于将线结构光投射至被测钢卷；
图像采集单元，用于采集钢卷表面反射的线结构光；
图像处理单元，用于对所述线结构光进行处理，并获取带钢错边深度值。
进一步，还包括支架，所述线结构光发射器和图像采集单元固定设置于支架。
进一步，所述线结构光发射器和图像采集单元分别与卷取机连接，根据卷取机的工作状态控制所述线结构光发射器和图像采集单元的工作状态。
进一步，所述线结构光发射器将线结构光投射至被测钢卷形成的柱体的顶面，图像处理单元根据入射光和成像点的位置关系，获取被测钢卷的错边量。
进一步，通过如下公式获取带钢错边深度值：
其中，y’为带钢错边深度值，dl和d’l为入射光斑在被测面的位移量，d0为点a到成像透镜的距离，d1为交点o'到成像透镜的距离，为成像焦平面与成像透镜面的焦点垂直线的夹角，θ为入射光与成像透镜面的焦点垂直线的夹角。
本发明还提供一种带钢卷取错边量在线检测方法，包括：
将线结构光投射至被测钢卷；
采集钢卷表面反射的线结构光；
对所述线结构光进行处理，并获取带钢错边深度值。
进一步，通过线结构光发射器将线结构光投射至被测钢卷，通过图像采集单元采集钢卷表面反射的线结构光，所述线结构光发射器和图像采集单元固定设置于支架。
进一步，根据卷取机的工作状态控制所述线结构光发射器和图像采集单元的工作状态。
进一步，线结构光投射至被测钢卷形成的柱体的顶面，图像处理单元根据入射光和成像点的位置关系，获取被测钢卷的错边量。
进一步，通过如下公式获取带钢错边深度值：
其中，y’为带钢错边深度值，dl和d’l为入射光斑在被测面的位移量，d0为点a到成像透镜的距离，d1为交点o'到成像透镜的距离，为成像焦平面与成像透镜面的焦点垂直线的夹角，θ为入射光与成像透镜面的焦点垂直线的夹角。
本发明的有益效果：本发明中的带钢卷取错边量在线检测装置，解决了卷取机卷取带钢错边深度不能实时测量的问题，可以在不影响卷取生产条件下，对卷取机卷取带钢时起到在线实时检测带钢错边深度作用，安全可靠，精度较高，为后续分析解决卷形质量问题提供有效的数据支撑，从而帮助卷取机降低卷取带钢的错边深度。
附图说明
图1是本发明的带钢卷取错边量在线检测装置的结构示意图。
图2是本发明的带钢卷取错边量在线检测装置的测量原理示意图。
图3是本发明的带钢卷取错边量在线检测方法流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例中的带钢卷取错边量在线检测装置，包括：
线结构光发射器，用于将线结构光投射至被测钢卷；
图像采集单元，用于采集钢卷表面反射的线结构光；
图像处理单元，用于对所述线结构光进行处理，并获取带钢错边深度值。
在本实施例中，装置独立安装在卷取机旁的地面上，在卷取机的机旁处，主要包括线结构光发射器、图像采集单元和图像处理单元，优选地，本实施例中的图像采集单元包括面阵CCD或CMOS相机，线结构光发射器、图像采集单元和图像处理单元固定在一个支架上，线结构光发射器和面阵CCD或CMOS相机带刻度且可调节的连接轴与支架相连，可以自由旋转，但进入工作位后与支架不能有相对运动。当卷取机卷取带钢时，线结构光发射器将线结构光投射到钢卷形成的柱体的顶面，面阵CCD或CMOS相机拍摄反射回来的线结构光，并通过传输线发送到图像处理及保存服务器进行图像处理并将处理得到的数据保存到服务器。
在本实施例中，线结构光发射器和图像采集单元分别与卷取机连接，根据卷取机的工作状态控制所述线结构光发射器和图像采集单元的工作状态，如果卷取机没有卷取带钢，线结构光发射器自动关闭，面阵CCD或CMOS相机也不进行拍摄，可以实时计算带钢卷的错边量。
如图2所示，在本实施例中，dl与a'o'分别为入射光斑在被测面和成像靶面的位移量，依据图1中被测面，激光束，光学透镜以及成像靶面的空间关系，当入射光斑由o移到a时，成像点将偏离主光轴移至o′点，由直射光三角法测距原理可知，为提高测量精度，a′o′延长线，光学透镜主平面应与激光束交于p点，其中：
令：ao1＝x，a′o′1＝x，a′o′＝y则：
x＝dl sinθ，据相似定理可得式(1)：
像点感光元位移量，如式(2)：
当入射光斑由o移至b时，同理可得物方和像方光斑位移量，如式(3)：
令：bo2＝m，b'o'2＝m'，b'o'＝y'；
像点感光元位移量，如式(4)：
其中，y’为带钢错边深度值，dl和d’l为入射光斑在被测面的位移量，d0为点a到成像透镜的距离，d1为交点o'到成像透镜的距离，为成像焦平面与成像透镜面的焦点垂直线的夹角，θ为入射光与成像透镜面的焦点垂直线的夹角。
根据错边定义：钢卷在卷取过程中，带钢跑偏，形成边部锯齿状，称为错边，锯齿的波峰波谷对应量称为错边量。
相应地，如图3所示，本实施例还提供一种带钢卷取错边量在线检测方法，包括：
将线结构光投射至被测钢卷；
采集钢卷表面反射的线结构光；
对所述线结构光进行处理，并获取带钢错边深度值。
在本实施例中，通过线结构光发射器将线结构光投射至被测钢卷，通过图像采集单元采集采集钢卷表面反射的线结构光，所述线结构光发射器和图像采集单元固定设置于支架，线结构光发射器和线结构光发射器固定设置于支架，线结构光发射器和面阵CCD或CMOS相机带刻度且可调节的连接轴与支架相连，可以自由旋转，但进入工作位后与支架不能有相对运动。当卷取机卷取带钢时，线结构光发射器将线结构光投射到钢卷侧面，面阵CCD或CMOS相机拍摄反射回来的线结构光，并通过传输线发送到图像处理及保存服务器进行图像处理并将处理得到的数据保存到服务器，在本实施例中，错边深度值可以通过上述的式(1)-(4)获取。
在本实施例中，根据卷取机的工作状态控制所述线结构光发射器和图像采集单元的工作状态，如果卷取机没有卷取带钢，线结构光发射器自动关闭，面阵CCD或CMOS相机也不进行拍摄。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种带钢卷取错边量在线检测装置，其特征在于，包括：
线结构光发射器，用于将线结构光投射至被测钢卷；
图像采集单元，用于采集钢卷表面反射的线结构光；
图像处理单元，用于对所述线结构光进行处理，并获取带钢错边深度值。
2.根据权利要求1所述的带钢卷取错边量在线检测装置，其特征在于，还包括支架，所述线结构光发射器和图像采集单元固定设置于支架。
3.根据权利要求2所述的带钢卷取错边量在线检测装置，其特征在于，所述线结构光发射器和图像采集单元分别与卷取机连接，根据卷取机的工作状态控制所述线结构光发射器和图像采集单元的工作状态。
4.根据权利要求1所述的带钢卷取错边量在线检测装置，其特征在于：所述线结构光发射器将线结构光投射至被测钢卷形成的柱体的顶面，图像处理单元根据入射光和成像点的位置关系，获取被测钢卷的错边量。
5.根据权利要求4所述的带钢卷取错边量在线检测装置，其特征在于，通过如下公式获取带钢错边深度值：
其中，y’为带钢错边深度值，dl和d’l为入射光斑在被测面的位移量，d0为点a到成像透镜的距离，d1为交点o'到成像透镜的距离，为成像焦平面与成像透镜面的焦点垂直线的夹角，θ为入射光与成像透镜面的焦点垂直线的夹角。
6.一种带钢卷取错边量在线检测方法，其特征在于：
将线结构光投射至被测钢卷；
采集钢卷表面反射的线结构光；
对所述线结构光进行处理，并获取带钢错边深度值。
7.根据权利要求6所述的带钢卷取错边量在线检测方法，其特征在于：通过线结构光发射器将线结构光投射至被测钢卷，通过图像采集单元采集钢卷表面反射的线结构光，所述线结构光发射器和图像采集单元固定设置于支架。
8.根据权利要求6所述的带钢卷取错边量在线检测方法，其特征在于：根据卷取机的工作状态控制所述线结构光发射器和图像采集单元的工作状态。
9.根据权利要求6所述的带钢卷取错边量在线检测方法，其特征在于：线结构光投射至被测钢卷形成的柱体的顶面，图像处理单元根据入射光和成像点的位置关系，获取被测钢卷的错边量。
10.根据权利要求9所述的带钢卷取错边量在线检测方法，其特征在于：通过如下公式获取带钢错边深度值：
其中，y’为带钢错边深度值，dl和d’l为入射光斑在被测面的位移量，d0为点a到成像透镜的距离，d1为交点o'到成像透镜的距离，为成像焦平面与成像透镜面的焦点垂直线的夹角，θ为入射光与成像透镜面的焦点垂直线的夹角。
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