CN218036351U - 一种基于ccd线阵的板带检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于CCD线阵的板带检测系统，包括光源装置及CCD传感器，其中，光源装置中包括检测光源，检测光源固设于待检测板带的下方，朝向待检测板带方向出光；CCD传感器于待检测板带的上方、检测光源出射光覆盖范围内设置，内部包括：线阵CCD芯片，朝向待检测板带方向检测；AD信号采样芯片，与线阵CCD芯片连接；FPGA芯片，分别与线阵CCD芯片和AD信号采样芯片连接；及通信接口，与FPGA芯片连接。其通过在待检测板带下方设置检测光源、上方设置线阵CCD芯片的方式对运行过程中待检测板带的实时检测，包括检测板带的特定位置、检测板带的质量等，系统简单且检测精度高。

Description

一种基于CCD线阵的板带检测系统

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，尤其涉及一种基于CCD线阵的板带检测系统。

背景技术

在有色金属板带生产、处理领域，金属板带会在生产线上连续不断的高速运行，但是由于生产安装、板带张力等各方面的原因，会导致板带在生产线上出现偏离固定位置的情况发生。在对板带进行收卷过程中，板带的收卷系统会根据当前板带的实时位置，移动收卷机构到对应的位置，从而实现板带的齐边收卷。因此，对于板带实时位置的精确检测尤为重要，若在生产线上出现偏离固定位置等情况又没有及时纠偏，会严重影响后续流程。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种基于CCD线阵的板带检测系统，能够精确精准地检测板带的实时位置。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种基于CCD线阵的板带检测系统，待检测板带于导向辊上运行，所述板带检测系统包括光源装置及CCD传感器，其中，

所述光源装置中包括检测光源，所述检测光源固设于待检测板带的下方，朝向待检测板带方向出光；

所述CCD传感器于待检测板带的上方、所述检测光源出射光覆盖范围内设置，内部包括：

线阵CCD芯片，于待检测板带的上方、所述检测光源出射光覆盖范围内设置，朝向待检测板带方向检测；

用于对所述线阵CCD芯片的模拟检测信号进行采样转换为数字检测信号的AD信号采样芯片，所述AD信号采样芯片与所述线阵CCD芯片连接；

用于分别驱动所述线阵CCD芯片和AD信号采样芯片及对数字检测信号进行处理生成检测结果的FPGA芯片，所述FPGA芯片分别与所述线阵CCD芯片和AD信号采样芯片连接；及

用于实现与外界设备通信的通信接口，与所述FPGA芯片连接。

进一步优选地，所述检测光源为包括多颗LED芯片的灯带。

进一步优选地，所述光源装置中还包括：

用于检测所述检测光源出光强度的光强检测芯片；

用于对所述光强检测芯片检测的光强信号进行处理生成光源控制信号的CPU处理器，所述CPU处理器与所述光强检测芯片连接；

用于根据所述CPU处理器生成的光源控制信号驱动所述检测光源出光的LED驱动芯片，所述LED驱动芯片分别与所述CPU处理器和检测光源连接。

进一步优选地，所述CCD传感器中还配置有用于单机调试及测试的人机界面，所述人机界面与所述FPGA芯片连接。

进一步优选地，所述板带检测系统中还配置有根据所述FPGA芯片生成的检测结果发出告警信号的报警装置，所述报警装置与所述CCD传感器连接。

进一步优选地，所述CCD传感器中，线阵CCD芯片于待检测板带的上方、所述检测光源出射光覆盖范围内设置，且检测区域覆盖待检测板带的侧边边沿位置。

进一步优选地，所述板带检测系统中包括两个CCD传感器，所述两个CCD传感器均于待检测板带的上方、所述检测光源出射光覆盖范围内设置，且两个CCD传感器沿待检测板带同一纵向方向上设置，检测区域分别对应覆盖待检测板带的一侧边沿位置，其中，所述待检测板带的运行方向为横向方向。

进一步优选地，所述待检测板带上靠近焊接位置处配置有过孔，配置于所述待检测板带上方线阵CCD芯片的检测区域覆盖所述过孔位置处。

本实用新型提供的板带检测系统，通过在待检测板带下方设置检测光源、上方设置线阵CCD传感器的方式对运行过程中待检测板带的实时检测，包括检测板带的特定位置、检测板带的质量等，系统简单且检测精度高。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本实用新型中基于CCD线阵的板带检测系统的检测示意图；

图2为本实用新型中CCD传感器结构示意图；

图3为本实用新型中光源装置结构示意图；

附图标记：

11-检测光源，12-光强检测芯片，13-CPU处理器，14-LED驱动芯片，20-待检测板带，31-线阵CCD芯片，32-AD信号采样芯片，33-FPGA芯片，34-通信接口。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

本实用新型的一种实施例，一种基于CCD线阵的板带检测系统，如图1所示的检测示意图，该板带检测系统中包括光源装置及CCD传感器，其中，光源装置中包括检测光源11，检测光源11固设于待检测板带20的下方，朝向待检测板带20方向出光。如图2所示，CCD传感器于待检测板带20的上方、所述检测光源11出射光覆盖范围内设置，内部包括：线阵CCD芯片31，朝向待检测板带20方向检测；用于对线阵CCD芯片31的模拟检测信号进行采样转换为数字检测信号的AD信号采样芯片32，AD信号采样芯片32与线阵CCD芯片31连接；用于分别驱动线阵CCD芯片31和AD信号采样芯片32及对数字检测信号进行处理生成检测结果的FPGA芯片33，FPGA芯片33分别与线阵CCD芯片31和AD信号采样芯片32连接；及用于实现与外界设备通信的通信接口34，与FPGA芯片33连接。

在本实施例中，检测过程中待检测板带20于导向辊上持续运行，针对检测目的，如板带的位置是否发生偏离、板带是否运行到特定位置、板带是否存在开裂缺陷等，配置由光源装置和CCD传感器组成的板带检测系统对运行中的板带进行持续监测，并根据监测结果实现目的。

具体，板带检测系统中，光源装置用于为CCD传感器提供光源，将光源装置中的检测光源11固设于待检测板带20的下方(为了避免导向辊遮挡光源，将检测光源11设置于导向辊之间的区域)，朝向待检测板带20出光。CCD传感器中的线阵CCD芯片31基于光源装置实时对待检测板带20进行检测，进而根据该检测结果实现检测目的。对于光源装置和CCD传感器的固定方式，根据实际情况选定相应的支架即可，这里不做具体限定。

为了保证线阵CCD芯片31能测量得到稳定并且线性的板带位置信号，需要保证检测光源11的稳定性，如图3所示，光源装置中除了包括检测光源11之外，还包括：用于检测检测光源11出光强度的光强检测芯片12；用于对光强检测芯片12检测的光强信号进行处理生成光源控制信号的CPU处理器13，CPU处理器13与光强检测芯片12连接；及用于根据CPU处理器13生成的光源控制信号驱动检测光源11出光的LED驱动芯片14，LED驱动芯片14分别与CPU处理器13和检测光源11连接。

工作过程中，光强检测芯片12按照一定频率对检测光源11的发光光强进行检测，CPU处理器13接收到光强信号之后将其与预设光强进行比对，若接收光强与预设光强之间的差值超出预设范围，则生成光源控制信号并发送至LED驱动芯片14，以此LED驱动芯片14以PWM方式驱动检测光源11出光，得到稳定的检测光源11。实际应用中，检测光源11为包括多颗LED芯片的灯带，灯带长度及出光面积由检测、待检测板带20的面积及线阵CCD芯片31的检测区域确定，至少覆盖待检测板带20中需要检测的位置区域，如一实例中，将灯带的大小设置为1米长，20-30毫米宽。实际应用中，若检测目的是待检测板带20的边沿位置，则检测光源11的出光区域至少覆盖待检测板带20运行过程中边沿的位置区域，为了提高检测精度，根据实际情况适当调整即可。又如，若检测目的是待检测板带20中是否出现细小孔洞或开裂，则希望检测光源11的出光区域尽可能完整覆盖待检测板带20。另外，检测光源和CCD传感器与待检测板带之间的距离这里同样不做具体限定，根据实际检测需要进行调整设定即可。

在检测目的对待检测板带边沿位置进行检测的实施例中，CCD传感器中线阵CCD芯片于待检测板带的上方、检测光源出射光覆盖范围内设置，且检测区域覆盖待检测板带的侧边边沿位置。

在本实施例中，在检测之前，对CCD传感器进行调试，尤其对线阵CCD芯片的检测进行标定，以此检测过程中根据该标定实现检测目的。假定一实例中，选用东芝高精度线阵CCD芯片，该芯片中共包括5000个点，根据点阵排列标定待检测板带正常运行时，点亮其中的3000个点(2000个点的光被待检测板带遮挡)。则检测过程中，多检测结果为标定的3000个点正常点亮，则判定其正常运行；当检测结果为点亮的并非标定的3000个点，则判定出现异常，以此实现检测目的。在检测过程中，若板带发生偏移，线阵CCD芯片检测得到的结果是大于或者小于3000个点，此时，根据标定数据即可得出板带的偏移距离，得出板带的边沿位置。

当应用于高速运行的金属板带检测中，不仅要求精度高，同时要求检测响应时间快，则选定高精度线阵CCD芯片之外，同时需选定高速AD信号采样芯片加以配合，以此通过FPGA芯片驱动高速线阵CCD芯片和AD信号采样芯片得到初始的模拟量之后，经过图像处理算子得到精确的板带边沿位置；最后，通过数字通信接口，实现板带信号的快速输出。

在本实施例中，将线阵CCD芯片设置于待检测板带的上方、检测光源出射光覆盖范围内，且检测区域覆盖待检测板带的侧边边沿位置，以此实现对待检测板带边沿位置的实时检测，检测结果除了能够帮助判断待检测板带是否偏离位置之外，在后续收卷操作中，还可以通过通信接口将实时位置信息发送至收卷机的控制器，帮助收卷机实现对边收卷工作。

在检测目的为板带质量的实施例中，CCD传感器中线阵CCD芯片于待检测板带的上方、检测光源出射光覆盖范围内设置，且检测区域同时覆盖待检测板带的两个侧边边沿位置。

在本实施例中，在检测之前，同样需要对CCD传感器进行调试，尤其对线阵CCD芯片的检测进行标定。当待检测板带中出现细小的空洞或开裂时，检测光源的光将从待检测板带中透出被线阵CCD芯片检测到，以此实现检测目的。

在检测目的为板带焊缝的实施例中，待检测板带上靠近焊接位置处配置有过孔，配置于待检测板带上方线阵CCD芯片的检测区域覆盖过孔位置处。

在本实施例中，板带焊缝具体指代：针对生产工艺需要，不同卷的板带连接处需要焊接，在板带焊接处产出凸起的焊包。在生产线的某些工艺段，板带的通过空间较小，需要在板带焊凸经过的时候，主动抬起机构，增加板带的通过空间。以此本实施例中通过在板带的焊接前一段位置，冲一个过孔的方式实现目的，通过CCD传感器中的线阵CCD芯片对该过孔进行检测，当检测到过孔时，通过通信接口发送过孔信息至系统主动抬起机构，让板带顺利通过，形成系统的主动控制，提升系统的自动化程度。

在检测目的为对中收卷和测量板带宽度时，板带检测系统中包括两个CCD传感器，两个CCD传感器均于待检测板带的上方、检测光源出射光覆盖范围内设置，且两个CCD传感器沿待检测板带同一纵向方向上设置，检测区域分别对应覆盖待检测板带的一侧边沿位置，其中，待检测板带的运行方向为横向方向。

在本实施例中，配置两个CCD传感器，可以同时对待检测板带的两个侧边边沿位置进行检测，以此实现待检测板带中间位置的检测，实现后续应用中的对中收卷工作。另外，还可以应用在生产线的对中纠偏系统上，使得偏离生产线中心位的板带被纠偏系统纠回零位。再有，通过对待检测板带的两个侧边边沿位置的检测，还能实现有色金属板带及非金属非透明行业物料的宽度测量(根据线阵CCD芯片上点的点亮情况进行测定)。

对上述实施例进行改进得到本实施例，在本实施例中，基于CCD线阵的板带检测系统包括光源装置及CCD传感器，CCD传感器除了包括线阵CCD芯片、AD信号采样芯片、FPGA芯片及通信接口之外，还包括用于单机调试及测试的人机界面，人机界面与FPGA芯片连接。

为了调试方便，本实施例中在CCD传感器上配置人机界面，用于单机调试及测试，以此，无需连接纠偏控制器即可实现CCD传感器的调试及对线阵CCD芯片的标定，便于为纠偏控制系统提供准确、快速的板带位置信息。

对上述实施例进行改进得到本实施例，在本实施例中，基于CCD线阵的板带检测系统中还配置有根据FPGA芯片生成的检测结果发出告警信号的报警装置，报警装置与CCD传感器连接。该报警装置可以为蜂鸣器等，当CCD传感器检测到异常，则发出报警信号至报警装置进行告警。如，根据待检测板带的边沿检测到其位置发生偏离；又如，检测到待检测板带中存在裂缝等。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通相关人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于CCD线阵的板带检测系统，其特征在于，待检测板带于导向辊上运行，所述板带检测系统包括光源装置及CCD传感器，其中，

所述光源装置中包括检测光源，所述检测光源固设于待检测板带的下方，朝向待检测板带方向出光；

所述CCD传感器于待检测板带的上方、所述检测光源出射光覆盖范围内设置，内部包括：

线阵CCD芯片，朝向待检测板带方向检测；

用于对所述线阵CCD芯片的模拟检测信号进行采样转换为数字检测信号的AD信号采样芯片，所述AD信号采样芯片与所述线阵CCD芯片连接；

用于分别驱动所述线阵CCD芯片和AD信号采样芯片及对数字检测信号进行处理生成检测结果的FPGA芯片，所述FPGA芯片分别与所述线阵CCD芯片和AD信号采样芯片连接；及

用于实现与外界设备通信的通信接口，与所述FPGA芯片连接。

2.如权利要求1所述的板带检测系统，其特征在于，所述检测光源为包括多颗LED芯片的灯带。

3.如权利要求2所述的板带检测系统，其特征在于，所述光源装置中还包括：

用于检测所述检测光源出光强度的光强检测芯片；

用于对所述光强检测芯片检测的光强信号进行处理生成光源控制信号的CPU处理器，所述CPU处理器与所述光强检测芯片连接；

用于根据所述CPU处理器生成的光源控制信号驱动所述检测光源出光的LED驱动芯片，所述LED驱动芯片分别与所述CPU处理器和检测光源连接。

4.如权利要求1所述的板带检测系统，其特征在于，所述CCD传感器中还配置有用于单机调试及测试的人机界面，所述人机界面与所述FPGA芯片连接。

5.如权利要求1所述的板带检测系统，其特征在于，所述板带检测系统中还配置有根据所述FPGA芯片生成的检测结果发出告警信号的报警装置，所述报警装置与所述CCD传感器连接。

6.如权利要求1-5任意一项所述的板带检测系统，其特征在于，所述CCD传感器中，线阵CCD芯片于待检测板带的上方、所述检测光源出射光覆盖范围内设置，且检测区域覆盖待检测板带的侧边边沿位置。

7.如权利要求1-5任意一项所述的板带检测系统，其特征在于，所述板带检测系统中包括两个CCD传感器，所述两个CCD传感器均于待检测板带的上方、所述检测光源出射光覆盖范围内设置，且两个CCD传感器沿待检测板带同一纵向方向上设置，检测区域分别对应覆盖待检测板带的一侧边沿位置，其中，所述待检测板带的运行方向为横向方向。

8.如权利要求1-5任意一项所述的板带检测系统，其特征在于，所述待检测板带上靠近焊接位置处配置有过孔，配置于所述待检测板带上方线阵CCD芯片的检测区域覆盖所述过孔位置处。

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