TWI658266B - 評測工輥表面品質之方法及系統 - Google Patents

Abstract

一種評測工輥表面品質之方法，包含：利用架設於工輥上方之雷射測距模組來擷取工輥的多組一維高度資訊；將多組一維高度資訊轉換為二維高度資訊；依據取樣面積將二維高度資訊分割為多個解析區域，對多個解析區域進行解析以計算出多個解析區域所分別對應的多個高度差；判斷高度差之任一者是否大於觸發間距；以及高度差之任一者大於觸發間距時判定工輥有表面受損，並發出警訊。

Description

評測工輥表面品質之方法及系統

本揭露實施例是有關於一種評測工輥表面品質之方法，且特別是有關於一種評測工輥的表面是否存在缺陷的方法及系統。

工輥為軋延設備的重要元件，工輥用以對軋材進行軋延，然而，當工輥在軋延軋材一段時間後，工輥的表面可能會有缺陷產生，例如：輥面剝蝕、附著物黏著或研磨輥痕等。若是沒有對上述表面的缺陷進行相應的處理，則會導致經軋延後的軋材半成品品質不佳，甚至導致工輥或軋延設備的損壞。

因此，需要有一種方法及系統能夠評測工輥的表面品質，使得操作者能依據工輥的表面品質來即時地作出相應的處理。

本揭露之目的在於提出一種評測工輥表面品質之方法及系統，利用雷射測距模組來取得工輥的表面資訊並進行分析，以判斷工輥是否有表面受損。

根據本揭露之上述目的，提出一種評測工輥表面品質之方法，包含：測距步驟、轉換步驟、解析步驟、判斷步驟以及警告步驟。測距步驟利用架設於工輥上方之雷射測距模組，以擷取工輥的多組一維高度資訊。轉換步驟將一維高度資訊轉換為二維高度資訊。解析步驟依據取樣面積將二維高度資訊分割為多個解析區域，對解析區域進行解析，以計算出多個解析區域所分別對應的多個高度差。判斷步驟判斷高度差之任一者是否大於觸發間距。警告步驟於高度差之任一者大於觸發間距時判定工輥有表面受損，並發出警訊。

在一些實施例中，上述雷射測距模組包含：多組線型雷射模組以及演算模組。每個線型雷射模組用以產生線型雷射以投射於工輥，並接收自工輥反射之線型雷射，從而產生雷射訊號。演算模組用以根據雷射訊號來產生一維高度資訊。

在一些實施例中，於上述測距步驟，工輥係隨著多個時間點而持續轉動，演算模組用以於多個時間點來分別產生多個一維高度資訊。

在一些實施例中，上述評測工輥表面品質之方法更包含影像輸出步驟，其中影像輸出步驟將二維高度資訊轉換為二維輥面影像，並於顯示螢幕上顯示二維輥面影像，其中二維輥面影像係以不同顏色來呈現出二維高度資訊。

在一些實施例中，於上述解析步驟，每個解析區域包含多個高度數值，每個高度差係對應於每個解析區域之多個高度數值中彼此差值最大者。

根據本揭露之上述目的，另提出一種評測工輥表面品質之系統，包含：雷射測距模組以及訊號處理主機。雷射測距模組架設於工輥上方，用以擷取工輥的多組一維高度資訊。訊號處理主機用以執行以下步驟：轉換步驟、解析步驟、判斷步驟以及警告步驟。轉換步驟將一維高度資訊轉換為二維高度資訊。解析步驟依據取樣面積將二維高度資訊分割為多個解析區域，對解析區域進行解析，以計算出多個解析區域所分別對應的多個高度差。判斷步驟判斷高度差之任一者是否大於觸發間距。警告步驟於高度差之任一者大於觸發間距時判定工輥有表面受損，並發出警訊。

在一些實施例中，上述雷射測距模組包含：多組線型雷射模組以及演算模組。每個線型雷射模組用以產生線型雷射以投射於工輥，並接收自 工輥反射之線型雷射，從而產生雷射訊號。演算模組用以根據雷射訊號來產生一維高度資訊。

在一些實施例中，於上述測距步驟，工輥係隨著多個時間點而持續轉動，演算模組用以於多個時間點來分別產生多個一維高度資訊。

在一些實施例中，上述評測工輥表面品質之系統更包含顯示螢幕，訊號處理主機更將二維高度資訊轉換為二維輥面影像，並於顯示螢幕上顯示二維輥面影像，其中二維輥面影像係以不同顏色來呈現出二維高度資訊。

在一些實施例中，於上述解析步驟，每個解析區域包含多個高度數值，每個高度差係對應於每個解析區域之多個高度數值中彼此差值最大者。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1000‧‧‧方法

1100-1600‧‧‧步驟

110‧‧‧雷射測距模組

112‧‧‧線型雷射模組

112a‧‧‧線型雷射投影單元

112b‧‧‧接收感應單元

114‧‧‧演算模組

120‧‧‧訊號處理主機

130‧‧‧顯示螢幕

200‧‧‧工輥

B、H、J、Q、R、U‧‧‧點

α‧‧‧夾角

從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。

[圖1]係根據本揭露的實施例之評測工輥表面品質之方法的流程圖。

[圖2]係根據本揭露的實施例之評測工輥表面品質之系統的方塊圖。

[圖3]係根據本揭露的實施例之線型雷射模組的運作示意圖。

[圖4]係根據本揭露的實施例之演算模組產生單點高度資訊的運算原理示意圖。

以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

圖1係根據本揭露的實施例之評測工輥表面品質之方法1000的流程圖，方法1000包含：步驟1100-1600。圖2係根據本揭露的實施例之評測工輥表面品質之系統的方塊圖，評測工輥表面品質之系統包含：雷射測距模組110、訊號處理主機120與顯示螢幕130。雷射測距模組110透過乙太網路線及編碼器纜線連接至訊號處理主機120。雷射測距模組110包含架設於工輥200上方的多組線型雷射模組112與演算模組114。

值得一提的是，圖2所示的線型雷射模組112數量(三組)僅為例示，本發明不限於此。具體而言，線型雷射模組112與工輥200的相對距離可依欲掃描的範圍與偵測精密度來調整，而線型雷射模組112的數量與擺設角度則可依據工輥200的長度及相對位置決定。

請一併參照圖1與圖2，步驟1100係測距步驟，利用雷射測距模組110以擷取對應於工輥200的多組一維高度資訊，步驟1100的實施方式詳述如下。圖3係根據本揭露的實施例之線型雷射模組112的運作示意圖，每個線型雷射模組112包含線型雷射投影單元112a與相應的接收感應單元112b，線型雷射投影單元112a產生線型雷射以投射於工輥200，相應於線型雷射投影單元112a的接收感應單元112b接收自工輥200反射之線型雷射，從而產生雷射訊號。演算模組114接收來自每個線型雷射模組112的雷射訊號來產生一維高度資訊。再者，工輥200係隨著不同時間點持續轉動，演算模組114用以於各個時間點來分別產生多組一維高度資訊。

圖4係根據本揭露的實施例之演算模組114產生單點高度資訊的運算原理示意圖。值得一提的是，為了方便說明，圖4所例示者，僅為單點的高度資訊之運算原理，實際上，演算模組114所產生者乃為一維的高度資訊。請參照圖4，線型雷射投影單 元112a與接收感應單元112b各自包含透鏡單元，線型雷射投影單元112a經透鏡單元將雷射光投射於工輥200的表面上的點Q，自工輥200反射之雷射光經透鏡單元被接收感應單元112b接收於點H。在本發明的實施例中，將點U設為基準點，點R為接收感應單元112b的透鏡單元的中心點，則點J為基準點點U經由點R投射於接收感應單元112b的對應投影點。點B為基準點點U於點Q至點H所連直線上的垂直投影點。點Q至點U所連直線與點Q至點B所連直線的夾角以α表示，且在下述的運算式中，舉例而言，點U至點 Q的距離係以表示。首先，由函數變換關係可得式 (1)、式(2)與式(3)，

接著，將式(1)與式(2)分別帶入式(3)，並經整理後可得式(4)

則所欲求得的單點的高度資訊為基準點點U至 工輥200的表面上的點Q的距離，即，可以用式(5) 表示之

請回到圖1與圖2，步驟1200係轉換步驟，訊號處理主機120將步驟1100所擷取得的多個一維高度資訊轉換為二維高度資訊。具體而言，二維高度資訊相應於工輥200的表面的各處的高度資訊。步驟1600係影像輸出步驟，訊號處理主機120將二維高度資訊轉換為二維輥面影像，並於顯示螢幕130上顯示二維輥面影像，其中二維輥面影像係以不同顏色來呈現出二維高度資訊。具體而言，使用者可根據顯示螢幕130上所顯示的二維輥面影像的顏色呈現，來即時地得知工輥200的表面的各處的高度資訊。

步驟1300係解析步驟，訊號處理主機120依據取樣面積該二維高度資訊分割為多個解析區域，對多個解析區域進行解析，以計算出多個解析區域所分別對應的多個高度差。其中，每個解析區域包含多個高度數值，每個高度差係對應於每個解析區域之多個高度數值中彼此差值最大者。

步驟1400係判斷步驟，訊號處理主機120判斷高度差之任一者是否大於觸發間距。步驟1500係警告步驟，訊號處理主機120於高度差之任一者大於觸發間距時判定工輥有表面受損，並發出警訊。另外，當高度差之任一者皆小於觸發間距時，判定工輥表面正常，不發出警訊。值得一提的是，當使用者接收到警訊時，則可依據步驟1600中，顯示螢 幕130上所顯示的二維輥面影像的不同顏色的呈現，來得知工輥200的表面發生缺陷的位置，並做出即時處置。

以下針對步驟1300-1400進一步說明，若工輥200的表面存在缺陷，例如：輥面剝蝕、附著物黏著或研磨輥痕等，會使得工輥200的表面之存在缺陷與不存在缺陷的兩處存在著急遽的高度變化。因此，在本發明的實施例中，先在步驟1300中，計算每個解析區域中，多個高度數值中彼此差值最大者，即為各個解析區域所對應的高度差，接著在步驟1400中，判斷高度差之任一者是否大於觸發間距。具體而言，本發明需要對觸發間距做適當的設定，從而能在針對使得本揭露之評測工輥表面品質之方法1000與系統能夠判斷出工輥200的表面存在缺陷。

以下針對步驟1300中的取樣面積進一步說明，由於工輥200本身具有冠高(crown)的特性，對工輥200的正常輪廓曲面而言，表面上相距一定距離的兩點可能會因為冠高而存在高度差。因此，在本發明的實施例中，需要對取樣面積做適當的設定，使得步驟1300中，計算出解析區域所對應的高度差是針對工輥200的表面所可能存在的缺陷來計算的，而非工輥200本身因為冠高的特性而有的高度資訊變化。

綜合上述，本發明提出一種評測工輥表面品質之方法及系統，利用雷射測距模組110來取得工輥200的表面資訊並進行分析，以判斷工輥200是否有表面受損。

以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本揭露的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本揭露當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建構並未脫離本揭露的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本揭露精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。

Claims (8)

1. 一種評測工輥表面品質之方法，包含：一測距步驟，其中該測距步驟利用架設於一工輥上方之一雷射測距模組，以擷取該工輥的複數組一維高度資訊；一轉換步驟，其中該轉換步驟將該些一維高度資訊轉換為一二維高度資訊；一解析步驟，其中該解析步驟依據一取樣面積將該二維高度資訊分割為複數個解析區域，對該些解析區域進行解析，以計算出該些解析區域所分別對應的複數個高度差；一判斷步驟，其中該判斷步驟判斷該些高度差之任一者是否大於一觸發間距；以及一警告步驟，其中該警告步驟於該些高度差之任一者大於該觸發間距時判定該工輥有表面受損，並發出警訊；其中，於該解析步驟，每一該些解析區域包含複數個高度數值，每一該些高度差係對應於每一該些解析區域之該些高度數值中彼此差值最大者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之評測工輥表面品質之方法，其中該雷射測距模組包含：複數組線型雷射模組，每一該些線型雷射模組用以產生一線型雷射以投射於該工輥，並接收自該工輥反射之該線型雷射，從而產生一雷射訊號；以及一演算模組，用以根據該些雷射訊號來產生該一維高度資訊。
3. 如申請專利範圍第2項所述之評測工輥表面品質之方法，其中，於該測距步驟，該工輥係隨著複數個時間點而持續轉動，該演算模組用以於該些時間點來分別產生該些一維高度資訊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之評測工輥表面品質之方法，更包含：一影像輸出步驟，其中該影像輸出步驟將該二維高度資訊轉換為一二維輥面影像，並於一顯示螢幕上顯示該二維輥面影像，其中該二維輥面影像係以不同顏色來呈現出該二維高度資訊。
5. 一種評測工輥表面品質之系統，包含：一雷射測距模組，架設於一工輥上方，用以擷取該工輥的複數組一維高度資訊；以及一訊號處理主機，用以執行以下步驟：一轉換步驟，其中該轉換步驟將該些一維高度資訊轉換為一二維高度資訊；一解析步驟，其中該解析步驟依據一取樣面積將該二維高度資訊分割為複數個解析區域，對該些解析區域進行解析，以計算出該些解析區域所分別對應的複數個高度差；一判斷步驟，其中該判斷步驟判斷該些高度差之任一者是否大於一觸發間距；以及一警告步驟，其中該警告步驟於該些高度差之任一者大於該觸發間距時判定該工輥有表面受損，並發出警訊；其中，於該解析步驟，每一該些解析區域包含複數個高度數值，每一該些高度差係對應於每一該些解析區域之該些高度數值中彼此差值最大者。
6. 如申請專利範圍第5項所述之評測工輥表面品質之系統，其中該雷射測距模組包含：複數組線型雷射模組，每一該些線型雷射模組用以產生一線型雷射以投射於該工輥，並接收自該工輥反射之該線型雷射，從而產生一雷射訊號；以及一演算模組，用以根據該些雷射訊號來產生該一維高度資訊。
7. 如申請專利範圍第6項所述之評測工輥表面品質之系統，其中，於該測距步驟，該工輥係隨著複數個時間點而持續轉動，該演算模組用以於該些時間點來分別產生該些一維高度資訊。
8. 如申請專利範圍第5項所述之評測工輥表面品質之系統，更包含：一顯示螢幕，該訊號處理主機更將該二維高度資訊轉換為一二維輥面影像，並於該顯示螢幕上顯示該二維輥面影像，其中該二維輥面影像係以不同顏色來呈現出該二維高度資訊。