CN217083680U - 钢卷卷曲形态数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种钢卷卷曲形态数据采集系统，通过分别设置在被测钢卷两端上侧的第一激光扫描仪和第二激光扫描仪扫描得到待测钢卷的曲部和两个端部多个检测点的位置信息，通过处理器控制第一激光扫描仪的扫描射线和第二激光扫描仪的扫描射线的发射角度，完成包括采集到各扫描点位置信息的钢卷卷曲形态数据的采集，提升了被测钢卷的检测区域，采集的钢卷卷曲形态数据更为全面，安装局限小，准确性佳。

Description

钢卷卷曲形态数据采集系统

技术领域

本实用新型涉及工业自动化领域，特别是涉及一种钢卷卷曲形态数据采集系统。

背景技术

钢铁厂在钢卷生产过程中，钢卷存在错边现象，尤其在热轧带钢卷取成形过程中容易出现。无人行车吊运错边的钢卷，存在钢卷勾翻、滑落等安全隐患。因此在无人行车执行钢卷下线吊运作业前，需要判定钢卷的卷曲形态。

对钢卷的卷曲形态的确定需要基于钢卷上多个检测点的位置关系实现，相关技术中往往基于激光三角原理的位移传感装置来实现相关数据采集，但由于其本身视场范围较小，且不适应热轧钢卷下线区域的温度导致安装位置受限，相关技术中钢卷卷曲形态数据不全面，准确性较差。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种钢卷卷曲形态数据采集系统，用于解决的技术问题。

针对于上述问题，本实用新型提供了一种钢卷卷曲形态数据采集系统，所述系统包括第一激光扫描仪、第二激光扫描仪和处理器，其中：

所述第一激光扫描仪设置于被测钢卷的第一端上侧，用于采集位于被测钢卷的曲部和第一端部的多个扫描点位置信息；

所述第二激光扫描仪设置于所述被测钢卷的第二端上侧，用于采集位于被测钢卷的曲部和第二端部的多个扫描点位置信息；

所述处理器分别电连接所述第一激光扫描仪和第二激光扫描仪，用于控制第一激光扫描仪的扫描射线和第二激光扫描仪的扫描射线的发射角度，完成包括采集到各扫描点位置信息的钢卷卷曲形态数据的采集。

可选的，所述第一激光扫描仪的扫描射线与所述被测钢卷的卷轴线共面且垂直向下；

所述第二激光扫描仪的扫描线与所述被测钢卷的卷轴线共面且垂直向下。

可选的，所述系统还包括行车小车、行车大车和钢卷运输链；

所述第一激光扫描仪和第二激光扫描仪分别固定于所述行车小车，所述行车小车与所述行车大车可移动连接，所述行车大车设置于所述被测钢卷上方。

可选的，所述系统还包括位置调整装置，所述位置调整装置分别与所述行车小车、行车大车电连接，用于控制所述行车小车和行车大车移动到所述钢卷运输链的待检测位置，以使所述第一激光扫描仪采集所述被测钢卷的曲部和第一端部的多个扫描点位置信息，并使所述第二激光扫描仪采集所述被测钢卷的曲部和第二端部的多个扫描点位置信息。

可选的，所述位置调整装置用于调整所述行车大车前后移动，以及调整所述行车小车左右移动。

可选的，所述系统还包括钢卷打包带，所述钢卷打包带环绕在所述被测钢卷的外围，以固定所述被测钢卷。

可选的，所述第一激光扫描仪包括单线激光扫描仪，所述第二激光扫描仪包括单线激光扫描仪。

可选的，所述系统还包括服务器，所述处理器与服务器电连接。

可选的，所述处理器包括单片机、计算机中至少之一。

如上所述，本实用新型提供的一种钢卷卷曲形态数据采集系统，通过分别设置在被测钢卷两端上侧的第一激光扫描仪和第二激光扫描仪扫描得到待测钢卷的上部和两个端部多个检测点的位置信息，通过处理器控制第一激光扫描仪的扫描射线和第二激光扫描仪的扫描射线的发射角度，完成包括采集到各扫描点位置信息的钢卷卷曲形态数据的采集，提升了被测钢卷的检测区域，采集的钢卷卷曲形态数据更为全面，安装局限小，准确性佳。

附图说明

图1为本实用新型提供的钢卷卷曲形态数据采集系统的一种结构示意图；

图2为本实用新型提供的被测钢卷上曲部和第二端部的一种位置示意图；

图3为本实用新型提供的钢卷卷曲形态数据采集系统的另一种结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，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实用新型的其他优点与功效。本实用新型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，在没有背离本实用新型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实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型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。

请参阅图1，为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种钢卷卷曲形态数据采集系统100，包括：第一激光扫描仪1、第二激光扫描仪2，以及处理器103，其中：

第一激光扫描仪1设置于被测钢卷6的第一端上侧，用于采集位于被测钢卷的曲部和第一端部的多个扫描点的扫描点位置信息，如图1所示，第一激光扫描仪设置于被测钢卷的第一端的上部，且如图1和图2所示，第一激光扫描仪1所发射的扫描射线(图中的虚线)通过调整发射角度能逐步覆盖曲部Aa和第一端部(图中未示出)，需要说明的是，第一激光扫描仪所发射的扫描射线可以是通过调整扫描射线的发射角度和发射高度中至少之一，以能够扫描到曲部Aa中的至少一部分扫描点(图2中Aa上的点)，可以要求至少包括曲部Aa图示左侧端点，且能够扫描到被测钢卷的第一端的第一端部，第一端部为如图2所示的与Ba所在面相对的另一端面上的包括曲部Aa图示左侧端点在内的多个扫描点；

第二激光扫描仪2设置于被测钢卷6的第二端上侧，用于采集位于被测钢卷的曲部和第二端部的多个扫描点的扫描点位置信息，如图1所示，第二激光扫描仪设置于被测钢卷的第二端的上部，且如图1和图2所示，第二激光扫描仪2所发射的扫描射线(图中的虚线)通过调整发射角度能逐步覆盖曲部Aa和第二端部Ba，需要说明的是，第二激光扫描仪所发射的扫描射线可以是通过调整扫描射线的发射角度和发射高度中至少之一，以能够扫描到曲部Aa中的至少一部分扫描点(图2中Aa上的点)，可以要求至少包括曲部Aa图示右侧端点，且能够扫描到被测钢卷的第二端的第二端部，第二端部为如图2所示的Ba上的包括曲部Aa图示右侧端点在内的多个扫描点；

处理器103分别电连接第一激光扫描仪1和第二激光扫描仪2，其连接方式可以是有线连接和/或无线连接，具体可以根据本领域技术人员根据需要进行选择，用于控制第一激光扫描仪的扫描射线和第二激光扫描仪的扫描射线的发射角度，完成包括采集到各扫描点位置信息的钢卷卷曲形态数据的采集。这样可以控制第一激光扫描仪和第二激光扫描仪采集到符合需求的足够多的曲部扫描点位置信息和第一端部扫描点位置信息、第二端部扫描点位置信息。换句话说，第一激光扫描仪和第二激光扫描仪所采集到的扫描点位置信息均为钢卷卷曲形态数据。通过对钢卷卷曲形态数据的分析能够进一步确定被测钢卷的卷曲形态。具体的卷曲形态的确定方法以及钢卷卷曲形态数据的处理方法可以参考本领域技术人员所知晓的方式实现。

可选的，第一激光扫描仪、第二激光扫描仪的位置高于被测钢卷的最高处，且横向位置位于被测钢卷断面远离被测钢卷一侧。

可选的，第一激光扫描仪为单线激光扫描仪，第二激光扫描仪为单线激光扫描仪。当然第一激光扫描仪、第二激光扫描仪还可以是本领域技术人员所需要的其他仪器。

可选的，该系统还包括服务器，该服务器与处理器电连接，该服务器用于从处理器获取钢卷卷曲形态数据并存储。

可选的，服务器或处理器还可以搭载有相关技术中的钢卷卷曲形态检测算法，以实现根据该系统所采集的钢卷卷曲形态数据确定钢卷卷曲形态。

可选的，处理器包括但不限于单片机、计算机等设备中至少之一。

可选的，钢卷卷曲状态包括正常卷曲和异常卷曲，具体的卷曲定义可以由本领域技术人员根据需要设定。一种可选的处理器根据采集的钢卷形态数据确定被测钢卷的钢卷卷曲状态的方式可以是：

基于第一激光扫描仪和第二激光扫描以的采集结果中的测钢卷曲部的多个扫描点的扫描点位置信息可以确定钢卷宽度，根据第一端部的多个扫描点的扫描点位置信息和第二端部的多个扫描点的扫描点位置信息可以知晓第一端面(第一端部所在的平面)与第二端面(第二端部所在的平面)之前的最大距离和最小距离，当最大距离大于钢卷宽度，且最大距离与钢卷宽度的差值大于一定预设阈值，则说明钢卷异常卷曲，否则，说明钢卷正常卷曲。其中，钢卷宽度以及最大距离、最小距离的确定方式，可以将第一激光扫描仪、第二激光扫描仪的扫描数据(采集到的多个扫描点位置信息)转化为预设三维(或两维)坐标系的数据，进而可以在x维度上计算上述数值。此外，被测钢卷的钢卷卷曲形态的确定方式还可以是本领域技术人员所知晓的利用被测钢卷曲部和端部位置数据实现卷曲形态确定的其他方式，在此不做限定。

在一个实施例中，第一激光扫描仪从被测钢卷的第一端面上侧进行扫描，第一激光扫描仪的扫描线与被测钢卷的卷轴线共面且垂直向下；第二激光扫描仪从被测钢卷的第二端面上侧进行扫描，第二激光扫描仪的扫描射线与被测钢卷的卷轴线共面且垂直向下。其中，被测钢卷的卷轴线可以理解为被测钢卷的轴向线。可以通过调整第一激光扫描仪的位置、角度等当达到第一激光扫描仪的扫描射线与被测钢卷的卷轴线共面且垂直向下时，则完成第一激光扫描仪的位置匹配。

参见图3，该系统还包括行车小车3、行车大车4和钢卷运输链5，第一激光扫描仪1和第二激光扫描仪2分别固定于行车小车3，行车小车3与行车大车4可移动连接，行车小车可以在行车大车上左右滑动，行车大车4设置于被测钢卷6上方。

其中，第一激光扫描仪1和第二激光扫描仪2扫描头之间的距离大于被测钢卷的宽度，由于被测钢卷往往是能知晓钢带的宽度的，故第一激光扫描仪1和第二激光扫描仪2扫描头之间的距离可以预先由本领域技术人员进行设定，而后通过进一步标定，调整第一激光扫描仪和第二激光扫描仪的俯仰角、横滚角、航向角等安装角度调整，以实现激光扫描仪的扫描线与待测钢卷轴线共面，完成检测。

行车小车与行车大车可移动连接，可以实现行车大车前后移动时带动行车小车前后移动此外行车小车也可以相对于行车大车左右移动，这样能够更方便的调整第一激光扫描仪、第二激光扫描仪的位置，进而实现多个被测钢卷的检测。

可选的，行车小车与行车大车在前后方向相对静止，也即，行车小车跟随行车大车的前后移动而前后移动。该系统还包括限位件，该限位件用于将行车小车与行车大车之间的前后移动进行限位，保证行车小车与行车大车在前后方向相对静止。

在一个实施例中，系统还包括位置调整装置，位置调整装置分别与行车小车、行车大车电连接，用于控制行车小车和行车大车移动到钢卷运输链的待检测位置，以使第一激光扫描仪采集被测钢卷的曲部和第一端部的多个扫描点位置信息，并使第二激光扫描仪采集被测钢卷的曲部和第二端部的多个扫描点位置信息。

其中，待检测位置可以是能够使第一激光扫描仪位于被测钢卷的第一端上侧、第二激光扫描仪位于被测钢卷的第二端上侧的位置。由于被测钢卷往往是具有相同规格的钢卷，且即便钢卷运输链可以运输多个被测钢卷，各被测钢卷的所在位置也是相对固定的，故也可以根据被测钢卷所在钢卷运输链的位置来确定对应的待检测位置。例如，可以在钢卷运输链上预先设定多个预设位置，各预设位置与钢卷运输链上待测钢卷的位置对应，这样，知晓待测钢卷在钢卷运输链上的位置，就对应找到了预设位置，进而将该预设位置作为待检测位置。当然，待检测位置的确定方式还可以根据本领域技术人员所知晓的其他方式实现。位置调整装置可以是两组输送机构(如输送带、输送链等)等设备，通过输送带的移动带动行车小车、行车大车的移动。

可选的，位置调整装置用于调整行车大车前后移动，以及调整行车小车左右移动。其中前后左右的方向示意可以参见图3。

继续参见图1，该系统还包括钢卷打包带10，钢卷打包带10环绕在被测钢卷6的外围，以固定被测钢卷6。使得被测钢卷的打卷不易散开。

继续参见图3，下面结合图3以一个具体的实施例示例性的说明本实施例提供的钢卷卷曲形态数据采集系统。以第一激光扫描仪为单线激光扫描仪、第二激光扫描仪为单线激光扫描仪、处理器为数据处理计算机为例，在无人行车随动小车(图3中的行车小车3)两侧设置两台单线激光扫描仪(第一激光扫描仪1和第二激光扫描仪2)，并通过以太网线将两台单线激光扫描仪与数据处理计算机7(处理器)其中一个以太网口N相连接，数据处理计算机7另一个以太网口M提供对外数据交互服务，如图3所示，两台单线激光扫描仪分别从待测钢卷6两端上侧进行扫描，激光扫描线须与待测钢卷轴线共面，垂直向下。激光扫描仪相对于无人行车(行车小车)的位置是固定的，一般可以通过水平仪以及在库区选取参照物的方式对激光扫描仪进行标定，包括激光扫描仪的俯仰角、横滚角、航向角和相对于无人行车的三轴坐标偏移值。如果角度偏移过大，超出容忍误差范围，则需要通过水平仪对安装角度进行调整，使激光扫描仪的扫描线与待测钢卷轴线共面。获取到的原始传感器数据需要基于上述标定的角度、位置值以及无人行车的随动小车的实时坐标进行旋转、平移变换。无人行车行驶到运输链上待测钢卷的鞍座位正上方，使无人行车的随动小车上的两台激光扫描仪位于待测钢卷的鞍座位两侧，通过两台单线激光扫描仪分别从钢卷两端上侧采集钢卷顶部及端面的轮廓数据，得到A、B两组钢卷轮廓线(位于被测钢卷的曲部和第二端部的多个扫描点位置信息形成的轮廓线、位于被测钢卷的曲部和第二端部的多个扫描点位置信息形成的轮廓线)，分别对所述A、B两组钢卷轮廓线进行数据分割，分别得到钢卷上两条水平直线数据和两个端部轮廓数据。可选的，数据处理计算机可以对钢卷上两条水平直线数据进行数据处理，计算在三维空间坐标系下的极大值、极小值，获取钢卷宽度尺寸，根据激光扫描仪的扫描线与钢卷轴线共面特征，可获取钢卷外径信息以及钢卷轴向坐标位置，并采用均值方法计算钢卷宽度、外径等信息平均值。根据钢卷外径及钢卷上水平直线数据，对钢卷上两个端部轮廓数据进行过滤，去除钢卷内径区域干扰数据，即仅保留端面轮廓线数据。根据钢卷上两条水平直线和两个端面轮廓线的相对位置，判定钢卷卷曲形态，通过随机采样一致性及直线模型对钢卷端面轮廓线进行直线特征提取，当钢卷端面直线特征的方向向量与钢卷端面轮廓线的理论方向向量相差过大、钢卷端面直线特征在整个钢卷端面轮廓线中占比过小、任意侧的钢卷端面直线特征与钢卷顶部直线区域相差过大、钢卷端面轮廓数据在钢卷轴线方向占据区间过大，按照钢卷异常卷取形态进行归类，并按照内层错边、层间错边、外层错边三大类异常卷形进行分类。针对钢卷内层错边卷形，提取凸出侧端面轮廓线特征，并精确计算钢卷沿端面的最大凸出错边量；针对钢卷层间错边卷形，分别提取所述两个端面轮廓线特征，计算两个端面轮廓线最大间距，并与所述钢卷宽度尺寸做比较，精确获得钢卷层间的最大错边量；针对钢卷外层错边卷形，提取外层延伸侧端面轮廓线特征，并与所述钢卷上水平直线数据特征进行比较，精确获得钢卷外层的最大错边量。将所述钢卷卷形状态、异常卷形钢卷错边量以及钢卷宽度、外径、坐标位置信息通过以太网口M反馈至智能仓储系统。

通过激光扫描仪测量钢卷轮廓线，能够获得高分辨率、高可靠性的钢卷卷曲原始形态特征数据(第一扫描结果和第二扫描结果，也即被测钢卷顶部位置信息和端部位置信息)，相比较于相关技术中通过摄像机与辅助激光器获得深度信息的方式，采用激光扫描仪的测量方式更精准和可靠。同时，激光扫描仪安装在行车随动小车(行车小车)上，可跟随移动到钢卷运输链任意鞍座位进行钢卷错边在线实时检测，不仅提高了测量的便捷性、实时性，更是确保了无人行车作业安全性。

本实施例提供了一种钢卷卷曲形态数据采集系统，通过分别设置在被测钢卷两端上侧的第一激光扫描仪和第二激光扫描仪扫描得到待测钢卷的曲部、第二端部、第一端部的多个扫描点位置信息，作为钢卷卷曲形态数据，通过处理器控制第一激光扫描仪的扫描射线和第二激光扫描仪的扫描射线的发射角度，完成包括采集到各扫描点位置信息的钢卷卷曲形态数据的采集，提升了被测钢卷检测的区域大小，且该系统能够适应热轧钢卷下线区域的温度，安装局限小，可安装在行车随动小车上，跟随移动到钢卷运输链任意鞍座位进行钢卷卷曲在线实时检测，且不受热轧钢卷下线区域高温影响。

可选的，通过将第一激光扫描仪和第二激光扫描仪分别固定于行车小车，行车小车可移动固定在行车大车上，能够通过行车大车带动行车小车，将第一激光扫描仪和第二激光扫描仪转移到合适的扫描位置，实现对钢卷运输链上任意一个被测钢卷进行扫描，进而实现对被测钢卷的钢卷卷曲形态数据采集，更加便捷、安全。

上述处理模块可以是中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、应用专用集成电路(ASIC),数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。

本实用新型的钢卷卷曲形态数据采集系统还包括通信组件，通信组件被配置为便于终端设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi,2G或3G，或它们的组合。在一个实施例中，该系统中可以包括SIM卡插槽，该SIM卡插槽用于插入SIM卡，使得终端设备可以登录GPRS网络，通过互联网与服务器建立通信。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，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实用新型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，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种钢卷卷曲形态数据采集系统，其特征在于，所述系统包括第一激光扫描仪、第二激光扫描仪和处理器，其中：

所述第一激光扫描仪设置于被测钢卷的第一端上侧，用于采集位于被测钢卷的曲部和第一端部的多个扫描点位置信息；

所述第二激光扫描仪设置于所述被测钢卷的第二端上侧，用于采集位于被测钢卷的曲部和第二端部的多个扫描点位置信息；

所述处理器分别电连接所述第一激光扫描仪和第二激光扫描仪，用于控制第一激光扫描仪的扫描射线和第二激光扫描仪的扫描射线的发射角度，完成包括采集到各扫描点位置信息的钢卷卷曲形态数据的采集。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一激光扫描仪的扫描射线与所述被测钢卷的卷轴线共面且垂直向下；

所述第二激光扫描仪的扫描线与所述被测钢卷的卷轴线共面且垂直向下。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括行车小车和行车大车；

所述第一激光扫描仪和第二激光扫描仪分别固定于所述行车小车，所述行车小车与所述行车大车可移动连接，所述行车大车设置于所述被测钢卷上方。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括位置调整装置，所述位置调整装置分别与所述行车小车、行车大车电连接，用于控制所述行车小车和行车大车移动到所述钢卷运输链的待检测位置，以使所述第一激光扫描仪采集所述被测钢卷的曲部和第一端部的多个扫描点位置信息，并使所述第二激光扫描仪采集所述被测钢卷的曲部和第二端部的多个扫描点位置信息。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述位置调整装置用于调整所述行车大车前后移动，以及调整所述行车小车左右移动。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括钢卷打包带，所述钢卷打包带环绕在所述被测钢卷的外围，以固定所述被测钢卷。

7.如权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述第一激光扫描仪包括第一单线激光扫描仪，所述第二激光扫描仪包括第二单线激光扫描仪。

8.如权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括服务器，所述处理器与服务器电连接。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理器包括单片机、计算机中至少之一。

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