一种板材的宽度、边部形状、边部缺陷测量仪及测量方法技术

本发明专利技术公开了一种板材的宽度、边部形状、边部缺陷测量仪及测量方法，仪器包括两套边部测量装置、测量控制柜和显示器；方法包括：第一步，用户标定边部测量装置的测量基准面；第二步，线激光器照射被测板材厚度方向表面，形成垂直方向的激光照射线；第三步，高清面扫描摄像机高速拍摄正在运动的被测板材侧面激光照射线的位置变化，将高清面扫描摄像机拍摄的图像发送至数据采集板卡；第四步，数据采集板卡获取被测板材侧面激光照射线上每一点的位置，传输至测量控制柜；第五步，测量控制柜采用光学三角法测量出被测板材边部与基准位置的距离值，获取板材的宽度、边部形状、边部缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光机电一体化的测量
，具体涉及热轧环境下板材的宽度、边部形状、边部缺陷的综合在线测量。
技术介绍
热轧宽厚板、中板、扁钢的宽度参数、表面质量参数是描述产品质量的重要指标， 为了使板材在生产过程中进行宽度控制或按照宽度指标和表面质量指标对产品进行分类， 都需要在生产线上安装宽度和表面质量测量仪。通常板材安装表面质量测量仪只测量上下表面的质量，板材侧表面的裂纹缺陷没有经济可靠的测量方法。板材宽度测量分为激光宽度仪和光学摄像宽度仪。光学摄像法宽度测量是在被测板材的上方安装线阵列摄像机，利用热态板材本身与环境的光学反差或在板材下方安装背景光源，摄像机对板材进行成像， 进而测量板材宽度。激光宽度仪适用于宽厚板的宽度测量，在板材的左右两侧各安装一套测量装置，每套测量装置包括一个点激光器和一个线阵列摄像机，点激光器发出一束激光垂直照射到被测板材的侧面，在板材的侧面形成一个点状光斑，板材宽度变化时，激光光斑的位置随之变化，线阵列摄像机测量出光斑的位置变化量，板材两侧的测量装置同一时刻分别测出光斑的位置变化量，可以得到板材的宽度值，该宽度值只是一点的数值，不能完整反映板材断面宽度。比利时IRM公司的WlO测宽仪采用2个或多个点激光器可以在一定程度上解决单点激光器测量宽度的局限性，也能够一定程度测量板材的边部形状，由于点光源光线的不连续性，在板材的边部宽度测量也是不连续的，因此，描述板材边部形状的精度不高，不能测量边部缺陷。同时它的摄像头和激光器在竖直方向的一个平面内，选用二维摄像头的主要目的是为了调试方便，激光器位置发生左右偏差时，摄像机还能捕捉到信号，除此之外，二维摄像头与一维摄像头的作用是相同的。如图1所示，板材轧制过程中横断面可能出现图中a、b、c所示的几种形状，其中图中b为边部突出型所占比例最大，且板材厚度越大时突出尺寸越大，一点测宽在板材上的测量点位置不能全面描述板材的真实宽度，由此可见上述测宽仪测量厚度较大板材的宽度时存在一定的局限性，只测量到板材断面某一位置的宽度值，断面的宽度最大值、最小值、平均宽度值等参数不能测量，更不能精确测量板材边部缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提出。一种板材的宽度、边部形状、边部缺陷测量仪，包括两套边部测量装置、测量控制柜和显示器；两套边部测量装置分别位于被测的板材两侧对称设置，边部测量装置与板材同高度；每个边部测量装置均包括金属箱体、全高清面扫描摄像机、线激光器、数据采集板卡和供电电源；全高清面扫描摄像机、线激光器、数据采集板卡、供电电源均位于金属箱体内部， 供电电源为全高清面扫描摄像机、线激光器、数据采集板卡供电；金属箱体靠近板材一侧设有通光孔，全高清面扫描摄像机的成像光路对应一个通光孔，线激光器的出射光路对应一个通光孔；线激光器在板材的侧面垂直于板材安装，发射出的线激光照射在板材厚度方向表面，形成垂直于板材的激光照射线；高清面扫描摄像机与线激光器同等高度设置，高清面扫描摄像机的光学中心线与激光器的中心线夹角为30-60度；高清面扫描摄像机高速拍摄正在运动的被测板材侧面激光照射线的位置变化，将高清面扫描摄像机拍摄的图像发送至数据采集板卡；数据采集板卡接收高清面扫描摄像机拍摄的激光照射线的图像，获取被测板材侧面激光照射线上每一点的位置，将位置信息传输至测量控制柜；用户根据生产线上板材宽度的最大变化范围和板材在生产线上的最大左右摆动范围设定基准面；测量时两套边部测量装置中的数据采集板卡分别得到的每一点的位置传输至测量控制柜，测量控制柜获取每一点的位置与基准面的距离，然后，根据被测板材两侧的边部测量装置同一时刻测量到的被测板材左右对称位置点与基准面的距离，计算得到该位置被测板材的宽度值；将被测板材侧面激光照射线上每一点的距离合成图像，得到被测板材激光照射线位置的侧面形状，进而得到该测量断面板材的宽度、边部形状、边部缺陷；当板材向前运动时，连续测量得到板材所有断面的宽度值和侧面形状并分析出边部缺陷的程度，进而得到被测板材断面宽度最大值、最小值、平均值、最大值和最小值的位置，结合测量到的边部缺陷和边部形状进行质量判断；测量控制柜将得到的板材断面宽度最大值、最小值、平均值、最大值和最小值的位置、边部形状、边部缺陷在显示器上进行显示。一种板材的宽度、边部形状、边部缺陷测量方法，包括以下几个步骤第一步，用户标定边部测量装置的测量基准面；用户根据生产线上板材宽度的最大变化范围和板材在生产线上的最大左右摆动范围设定基准面，对两套边部测量装置的测量基准面进行标定，得到基准位置；第二步，线激光器照射被测板材厚度方向表面，形成垂直方向的激光照射线；线激光器照射被测板材，在被测板材侧面的厚度方向形成垂直的激光照射线；第三步，高清面扫描摄像机高速拍摄正在运动的被测板材侧面激光照射线的位置变化，将高清面扫描摄像机拍摄的图像发送至数据采集板卡；第四步，数据采集板卡获取被测板材侧面激光照射线上每一点的位置，传输至测量控制柜；第五步，测量控制柜采用光学三角法测量出被测板材边部与基准位置的距离值， 获取板材的宽度、边部形状、边部缺陷；本专利技术采用激光三角法具体为设边部测量装置的测量基准位置为0点，当有板材通过测量位置时，激光照射在板材上0'点，全高清面扫描摄像机拍摄到激光照射光斑位置的变化，智能化的数据采集板卡采集0'位置信号，经过图像处理得到0'点的精确位置送测量控制柜，测量控制柜经过计算得到板材测量点偏离基准位置的距离h ；在板材两侧对称安装的两套边部测量装置设定的基准面的距离％小于最窄板材的宽度值减去板材在生产线上的左右摆动的最大范围；假设在被测板材同一高度左右对称位置左侧边部测量装置测出的距离为Ii1，右侧边部测量装置测出的距离为Ii2，则被测板材该高度的宽度值为W = VwcrHh2(1)将同一平面内同一时刻测量到的板材所有厚度位置的宽度值进行统计分析，得到该时刻在测量位置板材的最大宽度值、最小宽度值、平均宽度值以及最大、最小宽度值的位置，将所有宽度值在显示器上以图像形式显示，得到板材在该断面的形状；根据板材生产的速度，将连续测量的板材断面形状拼接成图，得到板材的边部形状；根据分析板材边部形状的变化情况，判断板材边部是否存在缺陷以及缺陷的大小和形状。本专利技术的优点在于(1)本专利技术采用一台测量仪解决了板材宽度、边部形状、边部缺陷的综合测量。(2)本专利技术采用线激光光源及面阵列摄像机，可以准确测量板材边部形状、并根据边部形状精确计算板材的宽度及测量时刻被测板材断面宽度最大值、最小值、平均值、最大值最小值的位置，提高了测量精度。(3)本专利技术通过连续测量板材的边部形状并根据边部形状的变化可以测量板材边部缺陷(如边裂)。(4)本专利技术的现场测量装置安装在被测板材的侧面，高温、烟尘、水蒸气对装置影响减小，减少现场防护难度，降低成本。(5)本专利技术提供的在线测量仪简单易于制造，并且成本低，适合于大规模推广使用。附图说明图1是
技术介绍
中被测板材断面形状示意图；图2是本专利技术的结构示意图；图3是本专利技术的俯视结构示意图；图4是本专利技术的方法流程图；图5是本专利技术的激光三角法测距原理示意图。图中1-边部测量装置2-测量控制柜4-板材101-全高清面扫描摄像机103-数据采集板卡 104-金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱忠义，杨溪林，赵宏，胡宇，邹凤欣，由菁菁，
申请(专利权)人：北京金自天正智能控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：