光電開關(guān)在熱軋鋼坯長度在線檢測中的應(yīng)用

1、光電開關(guān)在熱軋鋼坯長度在線檢測中的應(yīng)用在馬鋼初軋廠鋼坯軋制生產(chǎn)線上，在熱軋鋼坯長度在線檢測中，成功應(yīng)用了紅外主動式光電開關(guān)。在此，光電開關(guān)主要起兩個作用：(1)作為測量鋼坯長度時的觸發(fā)信號，控制計(jì)算機(jī)通過線陣CCD攝像機(jī)對鋼坯尾部進(jìn)行采樣；(2)用來減小測量視場，提高測量精度。1測量原理在熱軋鋼坯的生產(chǎn)線上，軋制后的鋼坯在輥道上非勻速地向前傳送。設(shè)鋼坯的長度分布在L1和L2之間，其最大差值L=L2L1，因而攝像機(jī)的測量范圍必須大于或等于L。利用圖1所示的測量方法，在被測鋼坯的頭部觸發(fā)光電開關(guān)k時，只要能夠精確地測出鋼坯尾部的長度(尾長)x，就可以得到熱軋鋼坯的長度。在圖1中，光電開關(guān)安裝在輥道

2、的兩旁，鋼坯在輥道上向前運(yùn)動，當(dāng)鋼坯的頭部擋住光電開關(guān)發(fā)送的信號時，就產(chǎn)生外部中斷請求信號，計(jì)算機(jī)響應(yīng)后，通過線陣CCD攝像機(jī)對鋼坯尾部進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而測量和計(jì)算出鋼坯的尾部長度x。則，鋼坯的長度L可由下式求出：L=L1x（1）可見，測量精度主要由尾長x決定，因而精確測量尾長x是技術(shù)的關(guān)鍵。2測量裝置及測量方法根據(jù)上述原理，結(jié)合馬鋼初軋廠熱軋現(xiàn)場的實(shí)際情況，我們采用圖2所示的測量方法來測量1000左右熱軋鋼坯的長度。在實(shí)際測量中，往往被測鋼坯長度的變化范圍很大，像馬鋼初軋廠的最大變化范圍L=14m，因而要求攝像機(jī)成像透鏡的視場很大。對于大視場透鏡的像差校正較為困難，而且也會影響線陣CCD攝像

3、機(jī)的測量精度。為此，我們采用圖2的測量結(jié)構(gòu)，利用兩組光電開關(guān)k1和k2來減小測量視場。設(shè)k1和k2之間的距離為L0，那么鋼坯的尾長x一定在0到LL0之間。所以，線陣CCD攝像機(jī)只需在較小的視場LL0內(nèi)測出鋼坯的尾長x，利用(1)式即可求得鋼坯的長度。鋼坯長度的測量過程是這樣的：被測鋼坯在輥道上向前運(yùn)動時，當(dāng)鋼坯的頭部擋住光電開關(guān)k1發(fā)射的信號時，計(jì)算機(jī)即通過線陣CCD攝像機(jī)對熱軋鋼坯進(jìn)行采樣，計(jì)算出其尾長x。如果x<LL0時，則被測鋼坯的長度為L=L1x。如果測得的尾長x=LL0，即線陣CCD攝像機(jī)的每個感光象素均被感光，熱軋鋼坯滿視場，此時有可能鋼坯的尾部還未進(jìn)入測量視場之內(nèi)，故本次測

4、出尾長的數(shù)據(jù)無效，需通過第2個光電開關(guān)k2輔助測量。當(dāng)鋼坯繼續(xù)向前運(yùn)動又擋住光電開關(guān)k2時，計(jì)算機(jī)又通過線陣CCD攝像機(jī)對鋼坯進(jìn)行采樣，再次計(jì)算出尾長x。此時鋼坯的尾部一定落在測量視場中，因而鋼坯的長度應(yīng)為L=L1L0x。設(shè)光電開關(guān)未被鋼坯擋住時，計(jì)算機(jī)對相應(yīng)端口的讀數(shù)為1，則實(shí)現(xiàn)上述思想的流程如圖3所示。圖3中，k1和k2分別代表光電開關(guān)k1和k2的輸出值。由于在馬鋼初軋現(xiàn)場存在多種雜散光，所以，為了有效地避免其干擾，我們選用k1和k2均為主動常開式紅外光電開關(guān)。當(dāng)光電開關(guān)的發(fā)射信號被擋住時，其輸出為0，為了避免灰塵或其它雜物擋住光電開關(guān)的發(fā)射信號而引起誤觸發(fā)，我們在安置光電開關(guān)位置的豎直線上，安裝兩對相鄰很近的光電開關(guān)，如圖4所示。為了更有效地防止誤觸發(fā)光電開關(guān)，我們將k1和k2均按圖4那樣安裝兩對在豎直方向相鄰很近的光電開關(guān)，并且規(guī)定：只有當(dāng)兩對光電開關(guān)均被截面為130mm×130mm的方坯擋住，即k11=k12=0時，才認(rèn)為是有效觸發(fā)信號。實(shí)現(xiàn)上述思想的硬件接口電路由延遲比較器、跟隨器和一系列邏輯電路組成，以避免光電開關(guān)輸出信號在比較電平附近，由于零點(diǎn)漂移和干擾的存在，輸出電壓將不斷地由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種狀態(tài)，造成檢測結(jié)果的不穩(wěn)定