一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法技术

本发明专利技术公开了一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法，属于光电纠偏检测技术领域，该光电纠偏传感器及其检测方法在对可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时不受该被测带材拉伸状态影响。包括支架，在支架上布置有三组完全相同的光电检测单元，每组光电检测单元包括光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件，在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口上。

【技术实现步骤摘要】
一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法
本专利技术涉及光电纠偏检测
，尤其涉及一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法。
技术介绍
近年来，随着基础加工领域如化工、造纸、纺织及制衣、包装及印刷、黑色金属及有色金属等行业发展迅速，对自动化的要求程度越来越高，相应自动化控制系统的发展趋向于高精度，高细分度，高适应性等。而被测带材在卷绕生产过程中经常会有各种外来的干扰对其造成影响，使其在行走过程中出现跑偏的现象，从而导致其加工切变量变大，增加成本，跑偏较严重时，带材边缘发生折边，甚至会损坏设备被迫停工，对企业造成不小的损失。纠偏检测系统检测被测带材是否发生偏移是通过检测其偏移量的信号来实现，目前大多数利用被测带材对光或者超声部分遮挡来实现纠偏边缘的检测，但这类传感器主要适用于不透光或不透声卷材，对于特定的半透明或多孔材料虽然可以使用，还必需对每种材料进行初始设定或标定，而对于卷材透光或透声率会随着张力变化的材料，由于入射到传感器的光既使在边缘不移动时其依旧发生变化，使得原来的单传感器光电检测完全不适用。用CCD或CMOS数字式图像传感器虽然可以用于可变材料的纠编边缘检测，但其成本较高，速度相对较慢。所以如何设计一种能够不受可拉伸的半透明的被测带材拉伸状态影响的检测系统一直是一个未解决的难题。因为可拉伸的半透明的被测带材的拉伸状态会影响该被测带材的透光率，即如何设计出一种不受被测带材透光率影响的检测系统一直是一个未解决的难题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有纠偏检测系统在对于可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时易受到该被测带材拉伸状态的改变而影响该被测带材纠偏效果差的不足，提供一种在对可拉伸的柔性半透明的被测带材进行纠偏检测时不受该被测带材拉伸状态影响的一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，包括支架，在支架上横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元，每组光电检测单元包括光源、能产生平行光的一号准直透镜、能聚光的二号准直透镜和光敏器件，并且在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口上。本方案的每组光电检测单元把来自于所在组光源的光束穿过其对应的一号准直透镜产生一组平行光。组C内的平行光穿过处于组C内的一号准直透镜和组C内的二号准直透镜之间的被测带材后，又穿过组C内的二号准直透镜聚焦后由组C内的光敏器件接收，组C内的光敏器件则进行光电转换，并把组C光电转换所产生的电压Uc传送到光电纠偏传感器组C所对应的一个电压输出接口上。组A内的平行光直接穿过组A内的二号准直透镜聚焦后由组A内的光敏器件接收，组A内的光敏器件则进行光电转换，并把组A光电转换所产生的电压Ua传送到光电纠偏传感器组A所对应的一个电压输出接口上。组B内的一部分平行光穿过处于组B内的一号准直透镜和组B内的二号准直透镜之间的被测带材后，又穿过组B内的二号准直透镜聚焦后由组B内的光敏器件接收；组B内的另一部分平行光直接穿过组B内的二号准直透镜聚焦后由组B内的光敏器件接收。这两部分光会同时对组B内的光敏器件则进行光电转换，并把组B光电转换所产生的电压Ub传送到光电纠偏传感器组B所对应的一个电压输出接口上。三组光电检测单元中的三路光源发出的光强I0，面积s完全相等，根据光敏器件的特性可得：Ua＝kI0(1)；Uc＝kI0t(2)；其中，I0为光源光照强度，k为光敏器件接收光强的系数，t为被测带材的透光率，Ua、Ub和Uc分别为组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值。由于组B的二号准直透镜被被测带材遮档住的面积s1的大小是受被测带材边缘位置影响的，所以组B的电压值除受边缘位置影响外，还受到被测带材透光率t的影响。由于柔性(可变)半透明被测带材的张力非常小，在普通卷机卷动过程中，被测带材的透光率t在卷动行走过程中变化非常之大，因此，传统的边缘检测方法测得的电压值Ub不能真实反映出柔性半透明被测带材的边缘位置。为实现柔性(可变)半透明被测带材的边缘位置检测，先把组A中的输出电压值Ua与组B中输出的电压值Ub求差，再把组A中的输出电压值Ua与组C中输出的电压值Uc求差，然后再把这两个差进行相除计算，即可得出此时被测带材的偏移量r；r＝(Ua-Ub)/(Ua-Uc)＝s1/s(4)；由公式(4)可知，偏移量r的最终比较值只与被测带材的边缘位置有关，偏移量r不受柔性(可变)半透明被测带材的透光率t变化的影响。本方案在对可拉伸的柔性(可变)半透明的被测带材进行纠偏检测时，该被测带材变化的拉伸状态都不会影响该光电纠偏传感器及其检测方法对该被测带材纠偏效果的检测。利用三路光电检测单元采集光信号经放大输出电压值，经公式计算化简后得到本专利技术的三路边缘检测所测的偏移量r与被测带材的透光率t无关，实现了本方案在对可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时不受该被测带材拉伸状态影响。所以本方案能有效的避免因被测带材存在拉伸原因使得被测带材透光性改变而使纠偏检测结果受到影响的问题。即本方案解决了可拉伸的柔性(可变)半透明的被测带材在进行纠偏检测时不受该被测带材透光率影响的难题。作为优选，在一号准直透镜的边沿套紧连接有上吸光套，上吸光套的上端口密封套紧连接在光源的灯座上，上吸光套的下端开口口径大于一号准直透镜的直径，在上吸光套的下端开口边沿连接有若干根自由朝下的上柔性吸光帘须，每根上柔性吸光帘须的长度小于上吸光套的下端口到一号准直透镜边沿的水平间距距离；在二号准直透镜的边沿套紧连接有下吸光套，下吸光套的下端口密封套紧连接在光敏器件的安装座上，下吸光套的上端开口口径大于二号准直透镜的直径，在下吸光套的上端开口边沿连接有若干根自由朝上的下柔性吸光帘须，每根下柔性吸光帘须的长度小于下吸光套的上端口到二号准直透镜边沿的水平间距的距离；所述上柔性吸光帘须的低端端到所述下柔性吸光帘须的顶端之间的间距为被测带材厚度的1至3倍。本方案中的上吸光套、下吸光套、上柔性吸光帘须和下柔性吸光帘的作用包括：一是起到遮挡外界干扰光的作用，让采集到的光电信号完全是由本方案中组A、组B和组C中的光源发出来的，这样能够保证检测结果的准确性和可靠性。二是吸收光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件以及被测带材反射或散射等的干扰光，保证检测结果更加准确可靠。三是保护光源、一号准直透镜和二号准直透镜的干净度，进而保证检测结果更加准确可靠。四是上柔性吸光帘须和下柔性吸光帘还能把附着在被测带材上的杂物排除开，因为被测带材上的杂物会影响杂物所在被测带材处的透光率t，而透光率t对光敏器件的光电转换后电压的大小是有直接影响的，所以通过上柔性吸光帘须和下柔性吸光帘让被测带材上的杂物不能进入到纠偏检测区域内，进而保证检测结果更加准确可靠。作为优选，还包括定向光束发生器和光敏传感器，在上柔性吸光帘须的外表面上和下柔性吸光帘须的外表面上都粘贴连接有反光膜，定向光束发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，其特征在于，包括支架，在支架上横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元(组A，组B，组C，)，每组光电检测单元包括光源(10)、能产生平行光的一号准直透镜(20)、能聚光的二号准直透镜(30)和光敏器件(40)，并且在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口(50)上。

【技术特征摘要】
1.一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，其特征在于，包括支架，在支架上横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元，每组光电检测单元包括光源(10)、能产生平行光的一号准直透镜(20)、能聚光的二号准直透镜(30)和光敏器件(40)，并且在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口(50)上；一种适用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器的检测方法，包括以下步骤：(4.1)设三组完全相同的光电检测单元分别为组A、组B和组C，并设组A、组B和组C这三组光电检测单元的三路光源发出的光强I0完全相等，还设组A、组B和组C这三组光电检测单元的每个二号准直透镜的透光面积S也完全相等；(4.2)对卷机上的被测带材(100)进行布放；把支架固定在卷机架上，并使支架上的三组完全相同的光电检测单元横向并排水平固定布置，让组A的二号准直透镜无被测带材遮档，让组C的二号准直透镜完全被被测带材遮档，让组B的二号准直透镜有S1的面积被被测带材遮档，即让组B的二号准直透镜有S-S1的面积没有被被测带材遮档；(4.3)在同一时间断面内同时分别采集组A、组B和组C中的光敏器件进行光电转换后输出的电压值；让被测带材相对于横向并排水平固定布置的三组光电检测单元纵向行走，并且让被测带材的一侧从一号准直透镜和二号准直透镜之间纵向通过；根据光敏器件的光电转换特性分别计算出组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值；Ua＝kI0(1)；Uc＝kI0t(2)；其中，I0为光源光照强度，k为光敏器件接收光强的系数，t为被测带材的透光率，Ua、Ub和Uc分...

【专利技术属性】
技术研发人员：何金龙，秦树敏，郭永洪，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33