在馬鋼初軋廠鋼坯軋制生產線上，在熱軋鋼坯長度在線檢測中，成功應用了紅外主動式光電開關。在此，光電開關主要起兩個作用：（1）作為測量鋼坯長度時的觸發信號，控制計算機通過線陣CCD攝像機對鋼坯尾部進行采樣；（2）用來減小測量視場，提高測量精度。 1　測量原理 在熱軋鋼坯的生產線上，軋制后的鋼坯在輥道上非勻速地向前傳送。設鋼坯的長度分布在L1和L2之間，其最大差值ΔL=L2－L1，因而攝像機的測量范圍必須大于或等于ΔL。利用圖1所示的測量方法，在被測鋼坯的頭部觸發光電開關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，光電開關安裝在輥道的兩旁，鋼坯在輥道上向前運動，當鋼坯的頭部擋住光電開關發送的信號時，就產生外部中斷請求信號，計算機響應后，通過線陣CCD攝像機對鋼坯尾部進行數據采集，進而測量和計算出鋼坯的尾部長度x。則，鋼坯的長度L可由下式求出： L=L1＋x（1） 可見，測量精度主要由尾長x決定，因而精確測量尾長x是技術的關鍵。 2　測量裝置及測量方法 根據上述原理，結合馬鋼初軋廠熱軋現場的實際情況，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ΔL=14m，因而要求攝像機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攝像機的測量精度。為此，我們采用圖2的測量結構，利用兩組光電開關k1和k2來減小測量視場。設k1和k2之間的距離為L0，那么鋼坯的尾長x一定在0到ΔL－L0之間。所以，線陣CCD攝像機只需在較小的視場ΔL－L0內測出鋼坯的尾長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動時，當鋼坯的頭部擋住光電開關k1發射的信號時，計算機即通過線陣CCD攝像機對熱軋鋼坯進行采樣，計算出其尾長x。如果x<ΔL－L0時，則被測鋼坯的長度為L=L1＋x。如果測得的尾長x=ΔL－L0，即線陣CCD攝像機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入測量視場之內，故本次測出尾長的數據無效，需通過第2個光電開關k2輔助測量。當鋼坯繼續向前運動又擋住光電開關k2時，計算機又通過線陣CCD攝像機對鋼坯進行采樣，再次計算出尾長x。此時鋼坯的尾部一定落在測量視場中，因而鋼坯的長度應為L=L1＋L0＋x。設光電開關未被鋼坯擋住時，計算機對相應端口的讀數為1，則實現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k1和k2的輸出值 由于在馬鋼初軋現場存在多種雜散光，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。當光電開關的發射信號被擋住時，其輸出為0，為了避免灰塵或其它雜物擋住光電開關的發射信號而引起誤觸發，我們在安置光電開關位置的豎直線上，安裝兩對相鄰很近的光電開關，如圖4所示。 為了更有效地防止誤觸發光電開關，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，并且規定：只有當兩對光電開關均被截面為130mm×130mm的方坯擋住，即k11=k12=0時，才認為是有效觸發信號。實現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，以避免光電開關輸出信號在比較電平附近，由于零點漂移和干擾的存在，輸出電壓將不斷地由一種狀態轉換成另一種狀態，造成檢測結果的不穩定。光電開關的兩路輸出信號k11和k12分別作為接口電路的輸入信號，經接口電路處理后的輸出作為計算機的中斷請求信號。接口電路的輸入、輸出特性如表1所示。 注：和是另一組光電開關與的輸出值。 可見，其輸入、輸出特性可以滿足設計要求，即只有當光電開關k11和k12均被擋住時輸出才為零。此時，才產生外部中斷請求，計算機響應后，通過線陣CCD攝像機對數據進行采樣和處理后，測出熱軋鋼坯的長度。 3　系統特點 與過去的測量方法相比，該系統具有如下特點： （1）測量準確，隨機誤差小。過去測量采用目測，即將鋼坯同設在軌道上的標尺目測比較。測量精度主要取決于操作者的熟練水平和判斷能力。采用該測量系統后，實現測量的自動化，測量精度可達0.2％以上。 （2）配尺合理，成材率高。過去配尺通過操作者目測，人工配尺，造成目測不準，配尺不合理等問題。采用該系統后，由于測量準確，計算機控制最優配尺，因而配尺合理，成材率可大大提高。 （3）生產效率高，勞動強度低。過去操作者精力必須高度集中，才能完成測長和配尺這一工序。采用該系統后，操作者只需根據測量系統的提示做些簡單的操作，因而生產節奏加快，勞動強度降低。 4　系統存在的問題和解決的方法 （1）現場安裝困難。光電開關必須安裝在剪口附近的軌道旁，這里環境最惡劣，必須采用堅硬的保護措施。 （2）高溫對信號、電源線路的破壞。由于光電開關安裝在高溫的軌道旁，信號和電源傳輸的導線因高溫老化快，甚至被燙壞，即使用鋼管套也不能滿足要求，必須采用特殊的保護措施。 （3）遠線傳輸中干擾信號造成信號失真。由于現場的各種電磁干擾，直接傳送信號極易失真，必須對信號進行適當的調理后再用屏蔽導線將信號遠傳至工作室。 5　運行情況 目前，該系統已在馬鋼初軋現場投入使用，系統運行穩定可靠，光電開關的靈敏度高，故障率低。與其它相關裝置配合使用，已實現了自動測長和實時配尺[3>。 參考文獻 1　武漢大學電子線路教材編寫組.電子線路（下冊）.北京：高等教育出版社，1995. 2　蔡文貴，李永遠，許振華.CCD技術及應用.北京：電子工業出版社，1992. 3　邵德奇.線陣CCD技術及其在幾何尺寸測量中的應用.馬鋼科技，1998，（1）：34～37. 【源自：機電商情網】【打印】【關閉】 相關鏈接 暫無相關新聞 免責聲明：本網資訊均轉載自其它媒體，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責；如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的，請在30日內進行；聯系電話：0523-82900181。