CN117073567B - 一种钛扁条形变在线监测系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钛扁条形变在线监测系统及其方法，属于钛扁条加工技术领域。包括激光对射系统、报警模块、显示模块和形变分析模块，其中激光对射系统包括发射模块和接收模块；接收模块、报警模块和显示模块均与形变分析模块相连；形变分析模块，用于通过分析接收模块输出的电信号判别钛扁条的形变状态，并生成控制命令发送至报警模块和显示模块。本发明实时在线监测钛扁条的形变，有效避免了正常生产中扭曲不良产品的漏检和外流而造成客诉的问题，同时降低员工的劳动强度，提高了生产效率和产品质量。
Description
技术领域
本发明属于钛扁条加工技术领域，具体涉及一种钛扁条形变在线监测系统及其方法。
背景技术
钛扁条退火制程是指对钛扁条进行热处理，通过控制温度和时间来改善其组织结构和性能。退火的目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。钛扁条退火制程中，由于加热不均匀、内部应力变化以及材料本身的成分或结构不均匀等导致钛扁条产生扭曲等不良现象，因此需要现场品质/作业员须在物料加工完后再进行手工放线全检动作，完成生产线上对产品进行全面的检查。但是检验动作比较繁琐，且存在漏检的风险，因此影响生产效率，同时扭曲不良的物料流转至客户端，会引起客诉扣分。
因此，亟需提供一种钛扁条形变在线监测系统及其方法，通过实时在线自动检查，从而有效杜绝正常生产中产品扭曲不良的问题，同时降低员工的劳动强度，提高生产的效率和交付成品的质量。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种钛扁条形变在线监测系统及其方法，实时在线监测钛扁条的形变，有效避免了正常生产中扭曲不良产品的漏检和外流而造成客诉的问题，同时降低员工的劳动强度，提高了生产效率和产品质量。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种钛扁条形变在线监测系统，包括激光对射系统、报警模块、显示模块和形变分析模块，其中激光对射系统包括发射模块和接收模块；所述接收模块、报警模块和显示模块均与形变分析模块相连；
所述形变分析模块，用于通过分析接收模块输出的电信号判别钛扁条的形变状态，并生成控制命令发送至报警模块和显示模块；具体的，包括以下步骤：
S11、设置采样频率获取激光信号数据，根据预设的时间间隔将激光信号数据分组，计算相邻两个激光信号数据组A和B的均值绝对差R；
S12、计算相邻激光信号的相关系数E；
S13、获取判定阈值：通过设定激光对射系统不同的监测状态，获取概率分布统计结果；具体的，包括以下步骤：
设定激光对射系统运行正常，分别获取R/R’和E值的概率分布范围x和y；以不同长度形变的钛扁条遮挡激光信号，分别获取R/R’和E值的概率分布范围f和g；直接遮挡激光信号，分别获取R/R’和E值的概率分布范围z和t；
S14、形变状态分析：根据R/R’和E值进行钛扁条形变分析：
若激光信号数据中R/R’值处于x值、E值处于y值，则表明激光对射系统运行正常，也即已通过监测的钛扁条无形变；
若激光信号数据中R/R’值处于f值、E值处于g值时，开始计时，若在时间阈值内，R/R’值和E值分别处于z值和t值，且再次出现f值和g后，分别回到x值和y值，则判定钛扁条发生形变，且根据钛扁条移动速度得出形变长度；
若激光信号数据中R/R’值处于f值、E值处于g值时，开始计时，若超出时间阈值，且R/R’值和E值分别处于z值和t值，则判定激光对射系统故障；
S15、发送控制命令：根据形变判定结果生成控制命令发送至报警模块和显示模块。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S11中，相邻两个激光信号数据组A和B的均值绝对差R的计算公式为：
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S12中，相关系数E的计算公式为：
其中R’为R的均值。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S14中，时间阈值是根据实际生产过程中钛扁条在收卷通道的移动速度和产生形变的最大长度设定。
作为本发明的一种优选技术方案，所述发射模块和接收模块分别平行设置于收卷通道的两侧；
所述发射模块，用于通过开关频率调制实现双通道激光发射输出；
所述接收模块，用于通过将接收到的激光信号转换为电信号并经过放大和混频处理后输入到形变分析模块。
作为本发明的一种优选技术方案，所述报警模块，用于执行接收到的控制命令，以提示音的方式发出钛扁条形变报警。
作为本发明的一种优选技术方案，所述显示模块，用于执行接收到的控制命令，以可视化的方式发出钛扁条形变报警信息，其中报警信息包括形变提示和长度信息。
本发明还提供了一种钛扁条形变在线监测方法，应用于以上所述的钛扁条形变在线监测系统，包括以下步骤：
S21、安装激光对射系统：在钛扁条收卷通道的两边设置双通道激光对射系统；
S22、调试监测系统：将激光对射系统中的接收模块与钛扁条在线监测系统的各个模块建立连接，并通电测试；
S23、测试获取判定阈值：设定激光对射系统不同的监测状态，获取激光信号的数据；
S24、形变状态分析：通过形变分析模块判定钛扁条的形变状态并发出控制命令；
S25、报警提示：通过报警模块和显示模块以提示音和可视化的方式进行形变报警。
本发明的有益效果为：
本发明利用激光对射原理进行监测，正常良品平整过线，扭曲不良品翻面翘起挡住激光信号，接收模块进行判别分析后将报警信息提供至报警模块和显示模块上实现形变报警，并将扭曲异常的产品进行单独隔离，实时在线监测钛扁条的形变，有效避免了正常生产中扭曲不良产品的漏检和外流而造成客诉的问题，同时降低员工的劳动强度，提高了生产效率和产品质量。
本发明利用形变分析模块进行形变判定，通过计算相邻激光信号的数据波动水平和相关系数分析激光对射系统的运行状态，同时完成了钛扁条形变的监测和激光对射系统运行故障的监测，同时通过设置双通道激光对射，进一步提高了形变监测的准确性和系统运行的可靠性，保障了生产的稳定性。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明钛扁条形变在线监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图1，本实施例提供了一种钛扁条形变在线监测系统，包括激光对射系统、报警模块、显示模块和形变分析模块，其中激光对射系统包括发射模块和接收模块；所述接收模块、报警模块和显示模块均与形变分析模块相连；所述发射模块和接收模块分别平行设置于收卷通道的两侧。
可理解的是，收卷通道可以看作是一个移动平台，因为收卷钛扁条在其中沿着平行路径移动，完成钛扁条的收卷过程；发射模块和接收模块位于收卷通道两侧且处于同一条直线上，激光光束与收卷通道的垂直间距根据监测需求设置。
所述发射模块，用于通过开关频率调制实现双通道激光发射输出，发射模块还包括激光电流驱动电路，为保证激光的稳定性，激光电流驱动电路通过对激光器LD电流进行采样反馈控制输出电流的大小。
需说明的是，激光器的前端还设置有折射镜使得激光器产生平行光斑。双通道激光组的设置目的在于通过设置激光光束与收卷通道之间不同的垂直间距实现精细化监测，同时通过双通道激光组保证监测的误报率以及系统的稳定性，当其中某一通道激光出现故障时，另一通道激光可继续进行监测，从而保障收卷作业不停机。具体的，每个通道激光发射可设置不同的调制频率。
所述接收模块，用于通过将接收到的激光信号转换为电信号并经过放大和混频处理后输入到形变分析模块。具体的，接收模块通过红外接收管接收激光信号后，利用光电信号将激光信号转换为电信号，再经过放大电路和混频器获得中频信号后输入到形变分析模块。
所述形变分析模块，用于通过分析接收模块输出的电信号判别钛扁条的形变状态，并生成控制命令发送至报警模块和显示模块。具体的，包括以下步骤：
S11、设置采样频率获取激光信号数据，根据预设的时间间隔将激光信号数据分组，计算相邻两个激光信号数据组A和B的均值绝对差R：
可理解的是，为保证特征分辨率，采样频率应根据激光信号的最高频率要求进行选择，从而捕捉激光信号波形变化的细节。激光信号数据分组的时间间隔可根据钛扁条收卷的速度，也即钛扁条在收卷通道移动的速度进行设置。
S12、计算相邻激光信号的相关系数E：
其中R’为R的均值。
可理解的是，R能够描述相邻激光信号数据的波动幅度，相关系数E能够描述相邻激光信号数据之间的一致度，而R/R’能够描述相邻激光信号数据的波动水平。
S13、获取判定阈值：通过设定激光对射系统不同的监测状态，获取概率分布统计结果。具体的，包括以下步骤：
设定激光对射系统运行正常，分别获取R/R’和E值的概率分布范围x和y；以不同长度形变的钛扁条遮挡激光信号，分别获取R/R’和E值的概率分布范围f和g；直接遮挡激光信号，分别获取R/R’和E值的概率分布范围z和t；
其中，x和y值即由激光信号传输过程的影响因素产生，f和g值的测定范围在激光信号进入遮挡和离开遮挡的时刻，钛扁条的形变长度采用实际生产过程中产生形变的钛扁条形变长度；
可理解的是，在实际的应用场景中，为避免环境带来的影响，对各个条件下的激光对射系统进行测试获得对应的阈值，从而可保障后期运行监测的准确性；同时通过概率统计的方式设定阈值，提高了系统的灵活性和适应性，使得系统可实际应用于钛扁条的在线监测中。
S14、形变状态分析：根据R/R’和E值进行钛扁条形变分析：
若激光信号数据中R/R’值处于x值、E值处于y值，则表明激光对射系统运行正常，也即已通过监测的钛扁条无形变；
若激光信号数据中R/R’值处于f值、E值处于g值时，开始计时，若在时间阈值内，R/R’值和E值分别处于z值和t值，且再次出现f值和g后，分别回到x值和y值，则判定钛扁条发生形变，且根据钛扁条移动速度得出形变长度；
若激光信号数据中R/R’值处于f值、E值处于g值时，开始计时，若超出时间阈值，且R/R’值和E值分别处于z值和t值，则判定激光对射系统故障。
需说明的是，时间阈值是根据实际生产过程中钛扁条在收卷通道的移动速度和产生形变的最大长度来设定。
S15、发送控制命令：根据形变判定结果生成控制命令发送至报警模块和显示模块。
所述报警模块，用于执行接收到的控制命令，以提示音的方式发出钛扁条形变报警。
所述显示模块，用于执行接收到的控制命令，以可视化的方式发出钛扁条形变报警信息，其中报警信息包括形变提示和长度信息。
可理解的是，长度信息通过钛扁条实际的移动速度和时间阈值内R/R’值和E值分别处于z值和t值的时长计算得出。
需说明的是，报警模块和显示模块可与收线机相结合，在收到报警信息后收线机也可做出相应的动作，实现现场生产的扭曲异常产品单独隔离。
本实施例还提供了一种钛扁条形变在线监测方法，包括以下步骤：
S21、安装激光对射系统：在钛扁条收卷通道的两边设置双通道激光对射系统；
S22、调试监测系统：将激光对射系统中的接收模块与钛扁条在线监测系统的各个模块建立连接，并通电测试；
S23、测试获取判定阈值：设定激光对射系统不同的监测状态，获取激光信号的数据；
S24、形变状态分析：通过形变分析模块判定钛扁条的形变状态并发出控制命令；
S25、报警提示：通过报警模块和显示模块以提示音和可视化的方式进行形变报警。
本发明利用激光对射原理进行监测，正常良品平整过线，扭曲不良品翻面翘起挡住激光信号，接收模块进行判别分析后将报警信息提供至报警模块和显示模块上实现形变报警，并将扭曲异常的产品进行单独隔离，实时在线监测钛扁条的形变，可有效杜绝正常生产中扭曲不良的产品漏检，避免了扭曲不良品外流而造成的客诉问题，同时可有效降低员工的劳动强度，提高生产的效率和产品的质量。
本发明利用形变分析模块进行形变判定，通过计算相邻激光信号的数据波动水平和相关系数分析激光对射系统的运行状态，同时完成了钛扁条形变的监测和激光对射系统运行故障的监测，同时通过设置双通道激光对射，进一步提高了形变监测的准确性和系统运行的可靠性，保障了生产的稳定性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种钛扁条形变在线监测系统，其特征在于：包括激光对射系统、报警模块、显示模块和形变分析模块，其中激光对射系统包括发射模块和接收模块；所述接收模块、报警模块和显示模块均与形变分析模块相连；
所述形变分析模块，用于通过分析接收模块输出的电信号判别钛扁条的形变状态，并生成控制命令发送至报警模块和显示模块；具体的，包括以下步骤：
S11、设置采样频率获取激光信号数据，根据预设的时间间隔将激光信号数据分组，计算相邻两个激光信号数据组A和B的均值绝对差R；
S12、计算相邻激光信号的相关系数E；
S13、获取判定阈值：通过设定激光对射系统不同的监测状态，获取概率分布统计结果；具体的，包括以下步骤：
设定激光对射系统运行正常，分别获取R/R’和E值的概率分布范围x和y；以不同长度形变的钛扁条遮挡激光信号，分别获取R/R’和E值的概率分布范围f和g；直接遮挡激光信号，分别获取R/R’和E值的概率分布范围z和t；
S14、形变状态分析：根据R/R’和E值进行钛扁条形变分析：
若激光信号数据中R/R’值处于x值、E值处于y值，则表明激光对射系统运行正常，也即已通过监测的钛扁条无形变；
若激光信号数据中R/R’值处于f值、E值处于g值时，开始计时，若在时间阈值内，R/R’值和E值分别处于z值和t值，且再次出现f值和g后，分别回到x值和y值，则判定钛扁条发生形变，且根据钛扁条移动速度得出形变长度；
若激光信号数据中R/R’值处于f值、E值处于g值时，开始计时，若超出时间阈值，且R/R’值和E值分别处于z值和t值，则判定激光对射系统故障；
S15、发送控制命令：根据形变判定结果生成控制命令发送至报警模块和显示模块。
2.根据权利要求1所述的一种钛扁条形变在线监测系统，其特征在于：所述步骤S11中，相邻两个激光信号数据组A和B的均值绝对差R的计算公式为：
3.根据权利要求2所述的一种钛扁条形变在线监测系统，其特征在于：所述步骤S12中，相关系数E的计算公式为：
其中R’为R的均值。
4.根据权利要求1所述的一种钛扁条形变在线监测系统，其特征在于：所述步骤S14中，时间阈值是根据实际生产过程中钛扁条在收卷通道的移动速度和产生形变的最大长度设定。
5.根据权利要求1所述的一种钛扁条形变在线监测系统，其特征在于：所述发射模块和接收模块分别平行设置于收卷通道的两侧；
所述发射模块，用于通过开关频率调制实现双通道激光发射输出；
所述接收模块，用于通过将接收到的激光信号转换为电信号并经过放大和混频处理后输入到形变分析模块。
6.根据权利要求1所述的一种钛扁条形变在线监测系统，其特征在于：所述报警模块，用于执行接收到的控制命令，以提示音的方式发出钛扁条形变报警。
7.根据权利要求1所述的一种钛扁条形变在线监测系统，其特征在于：所述显示模块，用于执行接收到的控制命令，以可视化的方式发出钛扁条形变报警信息，其中报警信息包括形变提示和长度信息。
8.一种钛扁条形变在线监测方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的钛扁条形变在线监测系统，其特征在于：包括以下步骤：
S21、安装激光对射系统：在钛扁条收卷通道的两边设置双通道激光对射系统；
S22、调试监测系统：将激光对射系统中的接收模块与钛扁条在线监测系统的各个模块建立连接，并通电测试；
S23、测试获取判定阈值：设定激光对射系统不同的监测状态，获取激光信号的数据；
S24、形变状态分析：通过形变分析模块判定钛扁条的形变状态并发出控制命令；
S25、报警提示：通过报警模块和显示模块以提示音和可视化的方式进行形变报警。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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