專利名稱：型鋼在線自動測長方法及其測長儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種長度測量，尤其適用于非接觸方式在生產流水線上自動實時測定各種型鋼的長度。
型鋼是大型軋鋼廠生產的主要產品，包括工字鋼、槽鋼、U型鋼、H型鋼、角鋼等，廣泛應用于冶金、機械、化工、建筑、交通、造船等行業部門。在軋鋼廠精整車間，型鋼經矯直上架入庫之前，還要對型鋼做最后的長度測量工作，而這些工作一直是用人工測量完成的。很顯然，這種人工測長不僅勞動強度大，效率低，不能適應現代生產的要求，而且人工測長往往由于準確性差和量測錯誤，常常出現用戶異議或造成經濟損失。
本發明的目的就在于克服人工測長的落后現狀，而提供一種測長精度高、速度快、可靠性好、在線、實時的型鋼自動測長儀。
本發明的目的是這樣實現的，即采用線陣CCD測長和光電檢測同時進行，前者用于精測，后者用于粗測，并將精測和粗測結合起來，從而精確快速測定型鋼的總長度。由于線陣CCD測長存在著量程與精度的矛盾，為保證測量具有足夠的精度，本發明使CCD器件僅在較小范圍內測長，只測量長度的“零數部分”。光電檢測由若干個點光源和同樣數目的光電傳感器組成(這里用16個)，每一點光源和光電傳感器組成一條測線，各條測線彼此平行，且每相鄰測線之間的最大距離小于精測范圍。當型鋼的前端經過測線時，光電傳感器發出信號，從而測出鋼長的“整數部分”。鋼長的“整數部分”加上“零數部分”即型鋼的總長度。
本發明具有以下優點和積極效果①由于是一種非接觸式、在線、實時的型鋼自動測長儀，所以操作安全，勞動強度小。
②由于測長精度高，避免了用戶異議和經濟損失。
③由于測長速度快，而且能實時將每根型鋼的長度顯示并打印出來，也可成批打印，因而極大提高了勞動生產率。
下面結合附圖和實施例詳細說明。


圖1為本發明工作原理圖。其中1-精測裝置，1.1-CCD器件，1.2-透鏡，1.3-線光源；2-粗測裝置，2.1-點光源，2.2-光電傳感器；3-型鋼，4-矯直機，5-滾道，6-單片機，7-微機；L1-精測長度，L2-粗測長度，L0-精測零點與粗測第一根測線之間的長度，L-總長度。
1、精測采用線陣CCD進行，即由精測裝置1完成。精測裝置1由CCD器件1.1、透鏡1.2、線光源1.3、單片機6組成。CCD器件1.1、透鏡1.2和光源1.3分別置于被測件型鋼3的兩邊，透鏡1.2置于CCD器件1.1的前邊，CCD器件1.1和單片機6相互電連接。CCD器件1.1采用日本SONY公司生產的TCD142型攝像機，具有2048個曝光像敏單元。透鏡1.2的焦距為50mm，視場角為40°，光學系統放大倍數β＝1/60。線光源1.3長度為1200mm。上述條件可使精測范圍大于600mm。自線光源1.3發出的光的一部分可直接通過透鏡1.2投射到CCD器件1.1上，另一部分光則被型鋼3阻擋，無法到CCD器件1.1上。型鋼1.3的端點P經透鏡1.2成像在CCD器件1.1靶面的Q點上。在Q點的左邊，CCD器件1.1在該區域的像元均為亮，輸出高電位；在Q點的右邊，CCD器件1.1在該區域內的像元均為暗，輸出低電位，故可由CCD器件1.1和單片機6檢測Q的位置并算出型鋼3的端點P位置，從而求出精測長度L1。
2、粗測由粗測裝置2完成。粗測裝置2由16條測線和單片機6組成，每條測線均由點光源2.1和光電傳感器2.2組成，分別置于被測件型鋼3的兩邊，光電傳感器2.2與單片機6相互電連接。點光源2.1由光電傳感器2.2所接收，當光束被型鋼3阻擋時，光電傳感器2.2輸出高電位；而未被阻擋的光束則將光投射到光電傳感器2.2上，使光電傳感器2.2輸出低電位，每個光電傳感器2.2的輸出被單片機6相應的I/O口接收。
3、當型鋼的前端與某一光線重合，而型鋼的終端又在精測范圍內時，在這瞬間是粗測和精測同時進行測量的，由單片機6檢測型鋼前端與第幾根光線相遇，就可準確地求出粗測的長度L2。求得精測長度L1和粗測長度L2后，就可算出型鋼的總長L＝L2+L1+L0另外，本發明還采取以下技術措施；①用磷砷化石激光器替代點光源2.1，可免去由透鏡組成的光學鏡筒。以往的光學鏡筒經常壓壞撞壞，而磷砷化鎵激光器加上柱面透鏡后投射出一束線光源，將垂直向的、明亮細長的光束投射到光敏器件的感光面上，故上下方向不需調整，只要在水平面上轉動光源就可將光束對準光敏器件的感光面，在可大大縮短檢修和調整時間。
②用1920個超高亮度燈光二極管組合成的光源替代日光燈光源1.3，由于日光燈的使用壽命短，且經較長時間使用后燈光亮度會降低，而超高亮度燈光二極管的使用壽命長，使用壽命可達10000小時以上，無需經常更換。
③將CCD器件1.1安裝在滾道5上，便于精測裝置1的調整。
通過上述三方面的改進，可將型鋼長度自動測量儀的實用性和可靠性大大提高。
本發明的技術指標①測量范圍，可測量長度在5至12.5米之間的型鋼。
②測量誤差，不大于3厘米。
③測量型鋼速度完成一根型鋼長度測量的時間不大于0.002秒。
本發明可在千分之二秒的時間內完成一根型鋼的長度測量，單片機將測量得到的每根型鋼的長度以串行通訊方式傳送至微機，微機將每根型鋼的長度進行存儲，打印，并統計出每天每個班組生產的型鋼的品種和數量，以及各種規格的鋼材的月產量。由于其測量精度高，效率高，可廣泛應用于鋼材長度的測量。
權利要求
1.一種型鋼在線自動測長方法，其特征在于采用線陣CCD測長和光電檢測同時進行，前者用于精測，后者用于粗測，并將精測和粗測結合起來，從而精確快速測定型鋼的總長度。
2.實施權利要求1所述的一種型鋼在線自動測長方法的型鋼在線自動測長儀，其特征在于儀器主要由精測裝置(1)和粗測裝置(2)組成①精測裝置(1)由CCD器件(1.1)、透鏡(1.2)、線光源(1.3)、單片機(6)組成，CCD器件(1.1)、透鏡(1.2)和光源(1.3)分別置于被測件型鋼(3)的兩邊，透鏡(1.2)置于CCD器件(1.1)的前邊，CCD器件(1.1)和單片機(6)相互電連接；②粗測裝置(2)由16條測線和單片機(6)組成，每條測線均由點光源(2.1)和光電傳感器(2.2)組成，分別置于被測件型鋼(3)的兩邊，光電傳感器(2.2)均和單片機(6)相互電連接；③單片機(6)與微機(7)相互電連接。
3.按權利要求1所述的一種型鋼在線自動測長儀，其特征在于精測(1)的線光源采用燈光二極管組合而成。
4.按權利要求1所述的一種型鋼在線自動測長儀，其特征在于粗測裝置(2)的點光源(2.1)采用激光器。
全文摘要
本發明公開了一種型鋼在線自動測長方法及其測長儀,涉及一種長度測量,尤其適用于非接觸方式在生產流水線上自動實時測定各種鋼材的長度。為了改變型鋼人工測長的落后現狀,本發明主要由用于粗測的光電檢測裝置和用于精測的CCD測長裝置組成,并分別與單片機89C51的I/O口相連接。由于其測量精度高,效率高,可廣泛應用于鋼材長度的測量。
文檔編號G01B11/04GK1369688SQ0110648
公開日2002年9月18日 申請日期2001年2月16日 優先權日2001年2月16日
發明者胡國慶, 戚克軍, 蔣幼華, 童止生 申請人:中國地震局地震研究所