[其他]钢坯测长方法及装置

说明书

本发明属于测量技术。

作为背景技术的日本专利申请142404/1981，公开了一种用线阵电荷耦合器件（Charge    Coupled    Device-简称CCD）测量金属板宽度的方法。该方法的特点是，借助他光源照射被测金属板，利用透射其两侧的光线或在其上反射的光线作为测量装置的信号源，并用反射激光束作为测量装置的补偿信号源。尽管该方法的测量精度较高，但是仍存在如下缺点：

1.必须安装钠光灯和激光两种他光源，造价高;

2.只能测量动态范围小的被测物长度，不能测量动态范围大的在线钢坯长度;

3.激光抗水雾和金属粉尘能力差，不适应热轧钢坯的现场环境。

本发明的目的是，针对现有技术中的缺点，提出一种以热轧钢坯自身光为信号源，用CCD作为一次信号检测器件的测长方法。

本发明的另一目的是，提供一种既能适应热钢坯温度变化，又能适应环境光线变化的在线测量热轧钢坯长度的装置。

本发明所说的方法是，以热钢坯自身光作为信号源;用CCD感光成像并将信号转变成视频信号;对视频信号进行“二值化”处理;再对其信号进行模/数转换;最后用微处理机进行自动采样和数据处理。

本发明所说的装置，包括CCD摄像头、电缆、微处理机等，其中的CCD摄像头包括线阵CCD、镜头、驱动电路、信号处理电路等。驱动电路中加有一可变积分电路，该电路包括两级级联同步加计数器、两级级联可预置减计数器、两位4比特数字比较器、J-K触发器、十进制时序分配器、两个R-S触发器、两个与门、电子开关等，使CCD能输出一个下限值恒定的视频信号。信号处理电路中加有一跟随电路，该电路包括四个运放、R-S触发器、射极跟随器、反向器等，使CCD输出的视频信号转变成基线电平值恒定的视频信号。

至少有一个CCD摄像头，水平安装在辊道一侧，其镜头主轴与钢坯运动方向垂直，用于测量钢坯长度。由于钢坯运动时会偏离辊道中心线，则在辊道的上方或斜上方，安装有至少一个CCD摄像头，该摄像头的镜头主轴与传送辊筒轴线垂直，用于修正长度摄像头的物距。

图1是本发明所说装置一实施例示意图;

图2是CCD输出的视频信号随被测物光强变化的波形图。

图3是CCD输出的视频信号随环境光变化的波形图。

图4是两相线阵CCD的五路驱动脉冲相位图。

图5是图1所示实施例的原理框图。

图6是本发明所说装置中信号处理电路的原理框图。

图7是本发明所说装置中驱动电路的原理框图。

图8是本发明所说装置中跟随电路原理图。

图9是本发明所说装置中可变积分原理图。

图10是图9所示原理图中各标志点的波形图。

图11是本发明所说装置中的另一实施例示意图。

参照图1，该实施例是钢坯段长测量装置，它包括：一个水平安装的CCD摄像头1，位于被测在线轧制热钢坯2的一侧，其镜头主轴与钢坯2运动方向垂直;一个竖直安装的CCD摄像头3，位于钢坯2的上方，其镜头主轴与传送辊筒4的轴心线垂直;传送电缆5和6;微处理机7。当钢坯2进入摄像头3的视场时，摄像头3对钢坯2宽度方向的自身光感光成像，并将光信号转变成视频信号，对视频信号进行“二值化”处理，再对处理后的信号进行模/数转换，以串行脉冲的方式输出一个与图中CD长度相对应的数字量△。当钢坯2进入摄像头1的视场时，摄像头1对钢坯2长度方向的自身光感光成像，再以与摄像头3相同的步骤，输出一个与图中FB长度相对应的数字量l。△和l分别经传输电缆5和6送入微处理机7，其将△和l存储并进行一系列计算，得出被测钢坯的段长。运算公式由下列关系式确定：

当整套装置安装调试完毕之后，实测出图1中所示DE的长度α、摄像头1的镜头主轴至大剪刃口8之间的水平距离L₀，并将α和L₀的值写入内存。

对于任何一个线阵CCD摄像头，当镜头焦距、CCD感光单元的位数和成像时的物距确定之后，就能算出该测量物距状态下的分辩率ρ。

由于摄像头3是对钢坯2的宽方向感光成像，而辊道的高度是不变的，因此3的测量物距可视为定值。那么，设3的分辨率为ρ₃，根据3的安装高度、镜头焦距和CCD感光单元的位数可求出ρ₃，且ρ₃为定值。则：

CD＝ρ₃·△ ……（1）

CE＝CD+DE