摘要：CCD光电测径仪是基于光电检测技术和非接触检测的高速线材专用测径仪。具有检测精度高、响应速度快、抗干扰性好、可靠性高等特点，能够满足高速线材生产现场条件的应用要求。
在现代钢铁企业中，传统的产品尺寸检验是定期对榨汁中的钢板进行人工抽样检验。如果产品超出公差或不符合要求，需要调整捆扎机。这就导致了劳动强度大、测量精度低的缺点。特别是热轧要冷却后才能用测试仪测量，这无疑不能满足现代企业快节奏生产的要求。在生产过程中，人们希望在生产线上随时动态、无损地监测线材直径的微小变化，从而通过计算机进行直接调整，光电测径仪能够适应高温高速热轧直径的在线测量。
1.ccd光电测径仪的测量原理
电荷耦合器件是一种新型的固态成像器件。从结构上讲，它可以分为两种：面阵和线阵。前者主要用于捕捉图像，而后者作为高灵敏度光电传感器的主要组成部分，用于生产线上产品尺寸的非接触检测。
测量装订件直径的示意图如图1所示。光源发出的光由变换系统sp变换，然后由准直器l1准直，以获得具有良好平行度的平行光束。该光束照射在视场中的装订片上，然后由一组光学放大透镜l2和l3放大，然后成像在ccd感光表面上。ccd器件将光敏面上的光信息转换成与包含BMW成正比的电荷，以一定频率的时钟脉冲驱动ccd，在ccd的输出端获得被测物体的视频信号。ccd输出的视频信号的边缘特征点可以通过二值化处理的方法提取出来，从而得到装订件的直径。
1张图片
ccd视频输出的脉冲调制信号经过低通滤波器后变为连续信号，其输出波形如图2(a)所示。差分输入电路输出的连续视频信号的变化率如图2(b)所示。信号电压的最大值对应于视频信号过渡区变化率的最大点A和B。通过绝对值电路，差分I电路输出的信号可以变成同极性的信号，如图2(c)所示。信号的最大值对应于边界特征点。差分电路后，得到最大绝对值对应的过零信号，如图2(d)所示。经过过零触发电路后，输出两个过零脉冲信号，如图2(e)所示。这两个过零脉冲是视频信号的起止边界的特征信息。然后，使用一个简单的数字脉冲电路将两个边缘特征点变为代表被测工件直径的方波脉冲，如图2(f)所示。
将高电平脉冲宽度设为t，则被测件直径d为：d=kt，其中k为比例系数。用高频晶体阵列脉冲测量高电平脉冲宽度，可以直接得到结合片的直径。
2.光电在线测径仪的系统组成
在线光电测径系统主要由5部分组成：检查头、主控柜(plc)、led显示屏、现场显示盒和远程监控软件。设备的整体结构如图3所示。
2.1检测头
生产线上，配有光电探测器和冷却装置。用于在线检测线径，线径是光电在线测径仪的关键部件。头部检测到的数据通过rs485总线传输到主控制柜(plc)。为了使检测头即使在高温连接件通过时也能正常工作，在检测头中安装了冷却装置。
2.2主控制柜(plc)
系统的控制核心与检测头一起完成参数的测量。主要功能有参数测量、参数校准、设备报警指示、测量结果显示、超差报警指示、信号输出、设备自检和电源管理。控制柜有四个信号报警灯：用于温度报警(实时监控温度传感器的状态，如果温度传感器检测到的温度超过我们的设定值，主控柜会发出报警信号并切断检测组件的工作电源)和流量报警(实时监控流量传感器的状态，如果冷却水的流量低于给定的下限， 主控柜应发出报警信号并切断检测组件的工作电源)、光源报警(光源出现故障时需要光源报警)、设备报警(上电系统自检功能、plc显示工作状态的实时监控、检测组件的工作状态、数据传输的正确性等。 ).
2.3 led
用于显示测量参数。最大值、最小值、平均值和椭圆度。
2.4现场显示框
用于监控现场光电在线测径仪的状态。面板功能与主控柜相同。主要用于显示光电在线测径仪检测到的机头运行状态(包括报警显示、工作状态显示、超差报警、启停开启控制按钮等)。)和显示装订件的测量直径。现场人员可以根据显示实时调整生产过程。
2.5远程监控软件
软件系统的主要功能是测量数据(直径、椭圆度、最大直径和最小直径)的显示，误差分析(超差百分比、均方误差和可靠度)的显示，实时图形(直径实时显示图、椭圆度实时显示图、测量数据直方图和装订部截面图)的显示和数据库。
3系统的软件设计
整个软件系统主要完成系统初始化、键盘和显示程序管理、数据操作、采集、显示和输出。整个软过程如图4所示。
4 结束语
测量结果表明,ccd光电在线测径仪测量精度可达0·02 mm,满足国家和企业的标准要求(a级:0·30 mm,b级:0·20 mm,c级:0·15 mm);响应速度为0·14 ms,满足高速线材生产速度的要求(生产速度为40~90 m/s,最大为140 m/s)。
参考文献
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