全自動雷射測控延伸率儀的製作方法

2023-12-04 14:24:31

專利名稱：全自動雷射測控延伸率儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種冶金行業用的軋板監測裝置。
現有技術中公開了一種專利號為94225973.4的雷射監測延伸率儀，它是由分別設在軋輥前後的二臺雷射測頭、分別與二臺雷射測頭相連的二臺信號處理器、與二臺信號處理器相連的一臺數據處理器和與數據處理器相連的顯示裝置組成，雷射測頭採用自準式，其光路由雷射器、光分束器、發射透鏡、平反鏡、成像透鏡、針孔光闌和光電倍增管組成，安裝時，雷射發射光軸垂直於被測鋼板，發射透鏡兼作接收透鏡，在光分束器與發射透鏡之間設有-45°平反鏡，在與投射光軸垂直的平反鏡光軸上，設有一接收成像透鏡，工作時，雷射器發射的單束光線被光分束器(玻璃透鏡)分成二束平行光，再經發射透鏡垂直聚焦於鋼板上形成測點由測點，發出的光，沿原光軸返回，由接收透鏡(即原發射透鏡)接收後形成平行光，經45°平反鏡反射成與原光軸垂直的平行光，經成像透鏡聚焦於針孔光闌上並送入光電倍增管進行光電轉化和濾波放大，將電信號輸出給相應的信號處理器。由信號處理器輸出的信息直接輸入數據處理器(即一臺工業用386微機)，經數據處理器處理的信息，由顯示裝置顯示，並手動輸入軋機的控制系統，控制主軋輥的壓下量。
上述雷射監測延伸率儀，從數據處理器發出的信息，需手動輸送給軋機的控制系統，不僅增加了人力，而且人工反應較慢，影響測量精度，雷射測頭光路較複雜，其光分束器為玻璃稜鏡的，加工較困難，且光分束器的分光距固定不變，安裝位置也固定，調正較困難，測頭中的光斑位置的觀察，是藉助於目鏡，由於其結構複雜，體積大，往往觀察不準，當裝機後，在高空無法觀察。總之，當測頭中的光學器件安裝定位後，由於使用過程中軋機振動，常使器件改變位置，使光路改變，造成測點不準，而重新調整又很困難。
本實用新型的目的是提供一種改進型的雷射監測延伸率儀，即全自動雷射測控延伸率儀，該儀器採用自動控制，工作效率提高，其雷射測頭的光路簡單、可靠，易加工，且使用和調整方便，監測效率高。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是本實用新型包括分別設在軋輥前後的二臺雷射測頭、分別與二臺測頭相連的二臺信號處理器、與二臺信號處理器相連的一臺數據處理器和與數據處理器相連的顯示裝置組成，數據處理器輸出的信息通過軋機的控制系統控制軋機運行，雷射測頭的光路包括雷射器、光分束器、接收透鏡、針孔光闌、光電倍增管，雷射發射光軸垂直於被測鋼板，其結構特點是在數據處理器與軋機的控制系統之間增設一自動控制裝置，雷射測頭採用直接收式光路，其光分束器採用光導纖維，在光導纖維的前端裝有準直鏡頭，在光分束器與接收透鏡之間設有一濾光片，接收透鏡與針孔光闌之間設有一光斑位置調整裝置，雷射器、接收透鏡、濾光片，光分束器、光斑位置調整裝置、針孔光闌及光電倍增管安裝於同一光軸上。
為方便使用，在數據處理器與自動控制裝置之間安裝一轉換開關，通過該開關可選用手動、自動控制系統。
由於雷射器壽命短，一般使用壽命只有三個月，且體積大，供電複雜，安裝調試困難，故選用半導體雷射器，以克服上述缺點。
由數據處理器輸出的延伸率值和進口、出口速度等主要參數，經自動控制裝置送至軋機的控制系統，完成自動控制，由此，生產效率提高，測頭採用直接收式光路，省去複雜的光路轉換，使結構簡單、可靠，維修、調正方便，光利用率提高，採用光導纖維光分束器，可任意調整角度，其安裝位置可變動，適應於不同距離(高度)的測量，該光分束器耐振動，可靠、易加工，採用光斑位置調整裝置，與觀察目鏡相比，省去光導系統，調整方便、直接、準確，增加了儀器的可靠性，使用濾光片，只有單色信號被利用，其他波長的光被濾掉，由此提高光信號的質量，改善信/噪比。


圖1為本實用新型實施例的工作系統框圖。
圖2為其測頭光路系統圖。
圖3為其測頭雷射器插接結構示意圖。
圖4為其光斑位置調整裝置示意圖。
圖5為本實用新型另一實施例的工作系統框圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。由圖1可知，該儀器由分設在軋輥前後的二臺雷射測頭1、相應的二臺信號處理器2、數據處理器3，顯示裝置6組成，在數據處理器3與軋機的控制系統5之間安裝自動控制裝置4，該自動控制裝置4包括信號控制系統8和伺服系統9。如果要將數據處理器3輸出的數據記錄存檔，則在顯示裝置中增加一臺印表機7。
為方便使用，在數據處理器3與自動控制裝置4之間安裝一開關k，當k打開時，數據處理器3發出的信息，需手動控制軋機的控制系統5，當k關閉時，數據處理器3發出的信息，通過自動控制裝置4控制軋機控制系統5，實現自動控制。數據處理器3根據情況需要可選用微機、單板機或單片機。由圖2可看出，雷射測頭1的光路為直接收式，它是由雷射器14、光分束器12、接收透鏡10、針孔光闌16、光電倍增管17構成，光分束器12為光導纖維，其前端裝有準直鏡頭13，在光分束器12與接收透鏡10之間，距接收透鏡10約10mm處，裝有濾光片11，在針孔光闌16與接收透鏡10之間距接收透鏡10約80mm處，裝有光斑位置調整裝置15，其與針孔光闌16粘接在一起，接收透鏡10、濾光片11、光分束器12、雷射器14、光斑位置調整裝置15、針孔光闌16、光電倍增管17安裝於同一光軸上，雷射器14發出的光垂直於被測鋼板18。工作時，雷射器14發出一束光，經光導纖維光分束器12分成二束光，交點於被測鋼板18上，形成二束光的幹涉條紋，幹涉條紋被運動的物體的散射粒子將光信號反射至接收透鏡10聚焦後，經濾光片11，光斑位置調整裝置15至針孔光闌16，焦點落在針孔光闌16之後、光電倍增管17之前，光信號落在光電倍增管17窗口上，光電倍增管17將光信號轉化為電信號，經放大器放大後輸出。
本實用新型採用半導體雷射器，以克服普通雷射器所存在的缺點。
由圖3可知，雷射器14插接在機殼19內，在機殼19的後邊分別安裝前置放大器20及雷射電源21。
由圖4可看出，光斑位置22的外圍上裝有四個不同方位的光電二極體23，當光斑位置22發生偏移時，光電二極體23即可指示，並且可準確地指明方位。
本實用新型當專用於測速度、長度時，可簡化其結構，如圖5所示，採用一臺雷射測頭1、一臺信號處理器2、一數據處理器3、自動控制裝置4、顯示裝置6、列印記錄裝置7。使用時雷射測頭1架設在被測運動物體的上方，直接測得該物體的運動速度，同時又能測得運動物體的實時長度。
本實用新型也適用於銅、鋁等其它金屬的測控。
權利要求1.一種雷射測控延伸率儀，包括分別設在軋輥前後的二臺雷射測頭(1)、分別與二臺雷射測頭(1)相連的二臺信號處理器(2)、與二臺信號處理器(2)相連的一臺數據處理器(3)和與數據處理器(3)相連的顯示裝置(6)構成，數據處理器(3)輸出的信息通過軋機控制系統(5)控制軋機運行，雷射測頭(1)的光路包括雷射器(14)、光分束器(12)、接收透鏡(10)、針孔光闌(16)、光電倍增管(17)，雷射發射光軸垂直於被測鋼板(18)，其特徵在於在數據處理器(3)與軋機的控制系統(5)之間設有一自動控制裝置(4)，雷射測頭(1)採用直接收式光路，其光分束器(12)採用光導纖維，在光分束器(12)的前端裝有準直鏡頭(13)，在光分束器(12)與接收透鏡(10)之間設有一濾光片(11)，在針孔光闌(16)之前，即在接收透鏡(10)與針孔光闌(16)之間設有一光斑位置調整裝置(15)，雷射器(14)、接收透鏡(10)、濾光片(11)、光分束器(12)、光斑位置調整裝置(15)、針孔光闌(16)及光電倍增管(17)安裝於同一光軸上。
2.按照權利要求1所述的雷射測控延伸率儀，其特徵在於在數據處理器(3)與自動控制裝置(4)之間安裝一轉換開關k。
3.按照權利要求1或2所述的雷射測控延伸率儀，其特徵在於所述的雷射器(14)為半導體雷射器。
專利摘要本實用新型公開了一種全自動雷射測控延伸率儀，它是在數據處理器3與軋機的控制系統5之間裝一自動控制裝置4，雷射測頭14採用直接收式光路，其分束器12採用光導纖維，前端裝有準直鏡頭(13)，在分束器12與接收透鏡10之間設一濾光片11，接收透鏡10與針孔光闌16之間裝一光斑位置調整裝置15，各種光學器件皆同光軸安裝。本實用新型採用全自動控制，工作效率高，其測頭的光路簡單、可靠，易調整。
文檔編號G01N3/28GK2355323SQ9624851
公開日1999年12月22日 申請日期1996年11月20日 優先權日1996年11月20日
發明者高力輝, 譚先理 申請人:高力輝