专利名称：成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于成品钢板几何尺寸与板型进行测量的系统，可用于生产
线上实现在线测量。
背景技术：
成品钢板在生产的过程中，需要对长宽和厚度进行连续动态在线测量。现有技术 中，有采用激光多普勒测速方法来测量钢板长度，但这种方法存在的问题就是测量不够精 确，运行安全可靠性不强，而且如果激光多普勒速度传感器的出现失调或损坏，会导致整个 系统无法工作，无法测量宽度和厚度点所在的长度方位。

实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种在不改变原有设备和 剪切工艺的基础上，即可安装使用，能够精确的对精整剪切后的成品钢板进行几何尺寸测 量的系统。 本实用新型所采取的技术方案是一种成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统， 包括 测宽/板形子系统其包括测宽激光器组合、测宽CCD摄像机组合和1号测宽/板 形计算机，测宽红色激光器组合获取的宽度方向激光束和测宽CCD摄像机组合获得的钢板 形状的实时影像通过测宽视频/数据电缆传输至1号测宽/板形计算机内的图像数据采集 卡完成图像数据的A/D转换； 测长/板形子系统其包括测长激光器组合、测长CCD摄像机组合和2号测长/板 形计算机，测长绿色激光器组合获取的宽度方向激光束和测长CCD摄像机组合获得的钢板 形状的实时影像通过测长视频/数据电缆传输至2号测长/板形计算机内的图像数据采集 卡完成图像数据的A/D转换； 测厚/板形子系统其包括0D激光位移检测器组合和3号测厚/板形计算机，0D
激光位移检测器组合获取的钢板厚度/形状数据通过测厚视频/数据电缆传输至3号测厚
/板形计算机内的数据采集卡完成数据的A/D转换； 数据交换机； 4号测量/控制主计算机； 1号测宽/板形计算机、2号测长/板形计算机内和3号测厚/板形计算机分别将 各自的数据进行测量、规划和计算，然后分别将数据通过数据交换机输入4号测量/控制主 计算机。 所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，其包括显示器，4号测量/控制主 计算机将获得的测量数据通过测量数据线缆传送至操作室内的显示器和剪切机控制系统， 同时接入车间以太网。 所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，所述的测宽/板形子系统中，测宽激光器组合由2台激光器组成，测宽CCD摄像机组合由4台CCD摄像机组成，其中每台 CCD摄像机的视场为870mm，4台CCD摄像机的视场相互之间有10mm的重叠覆盖。 所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，所述的测长/板形子系统中，测 长激光器组合由12台激光器组成，测长CCD摄像机组合由12台CCD摄像机组成，其中每台 CCD摄像机的视场为2020mm， 10台CCD摄像机的视场相互之间有10mm的重叠覆盖。 所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，所述的测厚/板形子系统中，0D 激光位移检测器组合为五组，单台测厚OD激光位移检测器分辨率为0. OOlmm，单向测量精 度为0. 08mm。 所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，所述1号测宽/板形计算机、2号 测长/板形计算机、3号测厚/板形计算机、数据交换机和4号测量/控制主计算机设置在 现场主机柜中。 所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，在所述的CCD摄象机的镜头前表 面安装了 一块镀有消静电膜的保护玻璃。 所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，所述的CCD摄象机安装在由铝和 复合材料制成的密封箱内，在该箱内设有双向可逆式半导体致冷器和温度传感器组成的温 度自动控制系统，该密封箱带有防震系统。 本实用新型通过测宽/板形子系统、测长/板形子系统、测后/板形子系统三个子 系统，精确标定构成一个统一的钢板三维尺寸/板形测量系统，完全达到所要求的测量精 度，优越之处在于三个子系统即可以单独运行，亦可以一起运行，不会因为某一个子系统损 坏而影响另外两个子系统运行，据有最大的冗余性。与采用激光多普勒测速方法来测量钢 板长度，从而测量钢板的三维尺寸和板形的方法相比，可以更好地提高测量精度，保证运行 的安全可靠。因为激光多普勒速度传感器的失调和损坏会导致整个系统无法工作，这时其 无法测量宽度和厚度点所在的长度方位，本系统采用10个CCD摄像机连续测量，即使其中 1 2台损坏，系统仍能通过数据过渡保证测量的完整性和可靠性，从而也保证了系统安全 的冗余性。

图1为本实用新型的构成与工作原理图； 图2为测宽/板形子系统、测长/板形子系统和测厚/板形子系统的安装结构图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。 本实用新型的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，如图1所示，包括 测宽/板形子系统，如图2所示，该测宽/板形子系统包括测宽红色激光器组合2、 测宽CCD摄像机组合3和1号测宽/板形计算机(在图1中)，该测宽/板行子系统安装 时，在剪切机4后方安装宽4000mm，长24000mm，高2000mm的绗架1，在绗架测宽后横跨安装 测宽红色激光器组合2，对斜下方沿辊道横向(钢板宽度方向)投射沿宽度方向为3400mm 的红色激光束。在绗架测宽前横跨安装测宽CCD摄像机组合3，对斜下方沿辊道横向(钢板 宽度方向)获取宽度方向激光束和钢板的实时影像(25幅/秒)。测宽激光器组合2由2台激光器组成，测宽CCD摄像机组合3由4台CCD摄像机组成。每台CCD摄像机的视场为 870mm，4台CCD摄像机的视场相互之间有10mm的重叠覆盖由此来保证无缝测量和平差处 理。 单台测宽摄像机分辨率=视场范围/摄像机像素数=870/768 = 1. 13mm 宽度测量精度=1. 59mm 1. 59mm相当于±0. 78mm 获取的宽度方向激光束和钢板形状的实时影像通过测宽视频/数据电缆传输至1 号测宽/板形计算机内的图像数据采集卡完成图像数据的A/D转换。 测长/板形子系统如图2所示，该测长/板形子系统包括测长激光器组合5、测长 CCD摄像机组合6和2号测长/板形计算机(在图1中)，在剪切机4后方安装宽4000mm， 长24000mm，高2000mm的銜架，在銜架右侧纵梁安装测长绿色激光器组合5，对斜下方沿辊 道纵向(钢板长度方向)投射沿长度方向为24400mm的绿色激光束。在绗架左侧纵梁安装 测长CCD摄像机组合6，对斜下方沿辊道纵向(钢板长度方向)获取长度方向激光束和钢板 的实时影像(25幅/秒)。测长激光器组合5由12台激光器组成，测长CCD摄像机组合6 由12台CCD摄像机组成。每台CCD摄像机的视场为2020mm， 10台CCD摄像机的视场相互 之间有10mm的重叠覆盖由此来保证无缝测量和平差处理。 单台测宽摄像机分辨率=视场范围/摄像机像素数=2020/768 = 2. 63mm 宽长测量精度=3. 72mm 3. 72mm相当于±1. 88mm 获取的宽度方向激光束和测长CCD摄像机组合获得的钢板形状的实时影像通过 测长视频/数据电缆传输至2号测长/板形计算机内的图像数据采集卡完成图像数据的A/ D转换； 测厚/板形子系统其包括0D激光位移检测器组合7和3号测厚/板形计算机 (在图1中)，在剪切机4后方安装宽4000mm，长24000mm，高2000mm的绗方架，在绗架测厚 横跨辊道的上和下方对称安装五组测厚OD激光位移检测器组合，沿宽度方向均匀分布的 五条厚度检测线，上下对称测量钢板的厚度/板形。宽度在3000mm以上的钢板检测5个方 位的厚度/板形，宽度在3000mm以下的钢板检测3个方位的厚度/板形。 单台测厚OD激光位移检测器分辨率为0. OOlmm，单向测量精度为0. 08mm， 厚度测量精度=0. 11mm 0. 11mm相当于± 0. 055mm 获取的钢板厚度/形状数据通过测厚视频/数据电缆传输至3号测厚/板形计算
机内的数据采集卡完成数据的A/D转换。 数据交换机； 4号测量/控制主计算机； 其中，1号测宽/板形计算机、2号测长/板形计算机和3号测厚/板形计算、数据 交换机和4号测量/控制主计算机均安装在安装在一个具有防潮、防震、防尘的机柜内，机 柜安装在精整线现场。1号测宽/板形计算机、2号测长/板形计算机和3号测厚/板形计 算机分别将各自的数据进行测量、规划和计算，然后分别将数据通过数据交换机输入4号 测量/控制主计算机，4号测量/控制主计算机将获得的测量数据通过测量数据线缆传送
5至操作室内的显示器和剪切机控制系统，同时接入车间以太网。安装在辊道处绗架上的测
量设备加有防护措施，保护设备安全运行，延长使用寿命。系统提供钢板剪切长度的统计数
据，如最大长度、最小长度和平均长度，用于指导钢板长度的剪切与修正。
由于现场的环境比较恶劣，必须对测量设备采取防护措施。现场温度变化温
度-15°C 60°C ，而CCD摄象机是半导体器件，使得CCD摄象机对温度比较敏感。又因为现
场的粉尘、水汽以及震动较大，本测量设备安装在一个由铝和复合材料制成的密封箱内，隔
绝温度、水汽与粉尘。箱内有双向可逆式半导体致冷器和温度传感器组成的温度自动控制
系统。保证箱内温度控制在30士5t:。整个箱体带有防震系统。轧板现场氧化皮和水汽多，
在随热空气的上升期间粉尘相互碰撞摩擦而带电，极易吸附在镜头表面。本测量设备的CCD
摄象机镜头前表面安装了一块镀有消静电膜的保护玻璃，可避免带电粉尘的吸附。 本实用新型的三个子系统通过精确标定构成一个统一的钢板三维尺寸/板形测
量系统，完全达到所要求的测量精度。优越之处在于三个子系统即可以单独运行，亦可以一
起运行，不会因为某一个子系统损坏而影响另外两个子系统运行，据有最大的冗余性。与采
用激光多普勒测速方法来测量钢板长度，从而测量钢板的三维尺寸和板形的方法相比，可
以更好地提高测量精度，保证运行的安全可靠。因为激光多普勒速度传感器的失调和损坏
会导致整个系统无法工作，这时其无法测量宽度和厚度点所在的长度方位。本系统采用10
个CCD摄像机连续测量，即使其中1 2台损坏，系统仍能通过数据过渡保证测量的完整性
和可靠性，从而也保证了系统安全的冗余性。 本测量系统的三维整体测量统一性表现在 1、通过对长度方向线激光图像的处理，可在获取厚度测量方位值的同时也得到在 长度方向的板形。 2、通过对宽度方向线激光图像的处理，可在获取厚度测量方位值的同时也得到在 宽度方向的板形。 3、通过对厚度方向线激光图像的处理，可在获取宽度测量方位值的同时也得到在 厚度方向的板形。 三维方向的尺寸与板形建立在一个统一的坐标系内，保证了测量的统一和真实。
权利要求一种成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，其特征在于包括测宽/板形子系统其包括测宽激光器组合、测宽CCD摄像机组合和1号测宽/板形计算机，测宽红色激光器组合获取的宽度方向激光束和测宽CCD摄像机组合获得的钢板形状的实时影像通过测宽视频/数据电缆传输至1号测宽/板形计算机内的图像数据采集卡完成图像数据的A/D转换；测长/板形子系统其包括测长激光器组合、测长CCD摄像机组合和2号测长/板形计算机，测长绿色激光器组合获取的宽度方向激光束和测长CCD摄像机组合获得的钢板形状的实时影像通过测长视频/数据电缆传输至2号测长/板形计算机内的图像数据采集卡完成图像数据的A/D转换；测厚/板形子系统其包括OD激光位移检测器组合和3号测厚/板形计算机，OD激光位移检测器组合获取的钢板厚度/形状数据通过测厚视频/数据电缆传输至3号测厚/板形计算机内的数据采集卡完成数据的A/D转换；数据交换机；4号测量/控制主计算机；1号测宽/板形计算机、2号测长/板形计算机和3号测厚/板形计算机分别将各自的数据进行测量、规划和计算，然后分别将数据通过数据交换机输入4号测量/控制主计算机。
2. 根据权利要求1所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，其特征在于其包括显示器，4号测量/控制主计算机将获得的测量数据通过测量数据线缆传送至操作室内 的显示器和剪切机控制系统，同时接入车间以太网。
3. 根据权利要求1所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，其特征在于所述的测宽/板形子系统中，测宽激光器组合由2台激光器组成，测宽CCD摄像机组合由4台CCD 摄像机组成，其中每台CCD摄像机的视场为870mm，4台CCD摄像机的视场相互之间有10mm的重叠覆盖。
4. 根据权利要求1所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，其特征在于所述 的测长/板形子系统中，测长激光器组合由12台激光器组成，测长CCD摄像机组合由12台 CCD摄像机组成，其中每台CCD摄像机的视场为2020mm， 10台CCD摄像机的视场相互之间有 10mm的重叠覆盖。
5. 根据权利要求1所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，其特征在于所述 的测厚/板形子系统中，0D激光位移检测器组合为五组，单台测厚0D激光位移检测器分辨 率为0. OOlmm，单向测量精度为0. 08mm。
6. 根据权利要求l所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，其特征在于所述l 号测宽/板形计算机、2号测长/板形计算机内、3号测厚/板形计算机、数据交换机和4号 测量/控制主计算机设置在现场主机柜中。
7. 根据权利要求3或4所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，其特征在于 在所述的CCD摄象机的镜头前表面安装了一块镀有消静电膜的保护玻璃。
8. 根据权利要求3或4所述的成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，其特征在于 所述的CCD摄象机安装在由铝和复合材料制成的密封箱内，在该箱内设有双向可逆式半导 体致冷器和温度传感器组成的温度自动控制系统，该密封箱带有防震系统。
专利摘要本实用新型公开了一种成品钢板几何尺寸与板型在线测量系统，包括测宽/板形子系统、测长/板形子系统、测厚/板形子系统数据交换机；4号测量/控制主计算机；1号测宽/板形计算机、2号测长/板形计算机和3号测厚/板形计算机分别将各自的数据进行测量、规划和计算，然后分别将数据通过数据交换机输入4号测量/控制主计算机。本实用新型的三个子系统即可以单独运行，亦可以一起运行，不会因为某一个子系统损坏而影响另外两个子系统运行，据有最大的冗余性，与采用激光多普勒测速方法来测量钢板长度，从而测量钢板的三维尺寸和板形的方法相比，可以更好地提高测量精度，保证运行的安全可靠。
文档编号G01B11/06GK201488703SQ20092017532
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月25日 优先权日2009年8月25日
发明者仲思东, 何对燕, 周良川 申请人:周良川;仲思东;何对燕