基於在線鋼絲繩的測長裝置製造方法
2023-05-14 04:34:51 1
基於在線鋼絲繩的測長裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於在線鋼絲繩的測長裝置，它包含線雷射發射器、高速工業相機、支架、工控機、圖像分析軟體。在線鋼絲繩水平運動時，其被雷射投射的表面某個點的周期性旋轉運動通過雷射投射亮線轉化為雷射亮線的旋轉運動，利用高速工業相機連續獲取圖像並傳輸給工控機進行圖像分析，最終獲得雷射投射亮線的旋轉速度並換算為在線鋼絲繩的瞬間線速度，根據速度與時間積分獲得鋼絲繩的總長度。本實用新型的有益效果是：測量誤差小、安全性好、測量效率高、測量成本低、鋼絲繩運動狀態好判斷、測量設備適應性強。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種基於在線鋼絲繩的測長裝置。 基於在線鋼絲繩的測長裝置
【背景技術】
[0002] 鋼絲繩是長度類產品，其成品長度誤差不僅受到國家、行業標準的嚴格規定，還直 接與產品質量、用戶需求、企業信譽、生產利潤息息相關。因此，在生產過程中準確測量並截 取相應鋼絲繩長度，控制其長度誤差，對於企業和用戶意義重大。
[0003] 現有的鋼絲繩在線測長方法主要有接觸式和非接觸式兩種。其中，接觸法應用最 廣，又可分為直接接觸和間接接觸。直接接觸測長時，計長裝置與生產線上的鋼絲繩接觸， 將鋼絲繩的直線運動轉換為計長裝置的旋轉運動，並根據轉動圈數和裝置周長換算鋼絲繩 運動長度；間接接觸法則通過計數器測定生產線上與鋼絲繩接觸的壓緊輪、牽引輪或捲筒 的旋轉圈數，再乘以其周長從而間接計算鋼絲繩長度。採用這種傳統的機械接觸方法測長 往往精度較低，誤差較大，主要原因有。
[0004] 1)只要採用接觸方式測長，無論是計長裝置，還是壓緊輪、牽引輪，其與鋼繩之間 都不可避免地存在打滑，出現計數誤差，且鋼絲繩直徑越大，打滑越嚴重。
[0005] 2)由於長期發生滑動摩擦，計長裝置、壓緊輪、牽引輪的圓周直徑會因鋼絲繩的磨 損而逐漸減小，使周長發生變化，長度計算出現誤差。
[0006] 3)接觸法計算的是鋼絲繩與旋轉裝置接觸的外圓周位置長度而不是繩的軸心位 置長度，測長存在原理性誤差。
[0007] 目前已有多項技術方案對接觸式鋼絲繩測長方法進行了有益的改進，如2005年 由青島港(集團)有限公司申報的實用新型專利《鋼絲繩長度計量裝置》（200420096957. 2); 2007年由寶鋼集團上海第一鋼鐵有限公司申報的實用新型《鋼絲繩長度計》 (200520046396. X) ;2010年由江蘇法爾勝特鋼製品有限公司申報的實用新型《鋼絲繩長度 計數測量裝置》（200920040353. 9) ;2012年由江蘇巨力鋼繩有限公司申請的兩項實用新型 《一種用於計算鋼絲繩長度的設備》（201110314173. 7)和《用於計量鋼絲繩長度的設備》 (201120394246. 3) ;2012年由江蘇興龍金屬製品股份有限公司申報的兩項實用新型《一種 鋼絲繩計量器》（201210174902. 8)和《一種鋼絲繩長度計量器》（201220251816.8)。這些 技術方案大多集中在機械裝置的結構改進上，雖然各有特色，但都無法從本質上消除接觸 測長方法固有的打滑和磨損這兩大缺陷，以及長度計算的原理性誤差，測長精度提升受到 局限。
[0008] 非接觸方法主要採用勵磁讀磁技術進行鋼絲繩在線實時測長，其技術方案是在被 測鋼絲繩兩端分別安裝勵磁線圈磁頭和霍爾讀磁傳感器，二者間步長可精確測定。測長 時，勵磁磁頭瞬間通過強電流對行進中的鋼絲繩某點勵磁，當磁化點行至讀磁傳感器時將 產生脈衝電信號，系統將根據接收信號對步長不斷累加，從而獲取鋼繩長度。目前國內已 有相關方案和技術，如1999年中國科學院上海技術物理研究所申報的實用新型《鋼絲繩 測長裝置》（97234783. 6) ;2001年重慶鋼鐵(集團）有限責任公司申報的《鋼繩測長裝置》 (00223049.6)。勵磁讀磁方案雖然具有非接觸、實時性強等優點，但也存在以下瓶頸：
[0009] 1)為磁化徹底，勵磁磁頭需要通幾安至幾十安的強電流，且繩徑越大，電流越強， 由此帶來的可行性、安全性問題，以及鋼繩的退磁問題都需要進一步考慮；
[0010] 2)磁化具有一定寬度，不能精確到點，因此，讀取剩磁信號時，讀磁傳感器何時產 生計數脈衝是決定測長誤差的重要因素；
[0011] 3)由於磁化沒有方向性，勵磁讀磁技術無法判定在線鋼絲繩運動狀態，無法解決 因鋼繩回車而產生的磁化點誤讀，需要其它信號輔助；
[0012] 4)勵磁線圈尺寸需要隨繩徑的改變而改變。
【發明內容】
[0013] 本實用新型的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種基於在線鋼絲繩的測長裝 置，以解決在線鋼絲繩測長測量誤差大、安全性差、測量效率不高、測量成本高、鋼絲繩運動 狀態不好判斷、測量設備適應性差等技術瓶頸問題。
[0014] 本實用新型是通過以下技術方案來實現的。
[0015] 一種基於在線鋼絲繩的測長裝置，其特徵在於，線雷射發射器和高速工業相機安 裝在支架上，所述高速工業相機處於在線鋼絲繩的正上方，所述線雷射發射器將雷射投射 到在線鋼絲繩表面，形成雷射投射亮線，所述雷射投射亮線與在線鋼絲繩軸向垂直，所述激 光投射亮線位於高速工業相機的視場中心，高速工業相機與工控機通過通信線纜連接並實 現實時圖像數據傳輸，所述工控機上安裝有圖像分析處理軟體。
[0016] 所述通信線纜（6)可選用USB線纜。
[0017] 本裝置是這樣工作的：在線鋼絲繩水平運動時，其被雷射投射的表面某個點的周 期性旋轉運動可通過雷射投射亮線轉化為所述雷射亮線的旋轉運動，此時高速工業相機連 續獲取圖像並通過通信電纜實時傳輸給工控機，工控機利用圖像分析處理軟體對相鄰兩幀 圖像進行處理，最終獲得雷射投射亮線的瞬間旋轉速度，將該瞬間旋轉速度換算為在線鋼 絲繩水平運動的瞬間線速度，對該瞬間線速度進行時間積分，即可測得某時段內鋼絲繩的 運動總長度。
[0018] 所述圖像分析處理軟體可對圖像進行圖像增強、角點檢測、角點匹配、運動估計處 理。
[0019] 本實用新型的有益效果是：與傳統的機械接觸式測長相比，本實用新型提供的一 種基於在線鋼絲繩的測長裝置，消除了打滑和磨損對測長的影響，其原理本質上是基於速 度與時間積分而得到長度，不存在原理性誤差。本實用新型基於線雷射成像、機器視覺的鋼 絲繩測長，對人體無傷害，安全性高；本實用新型實施簡單，可行性強，技術方案涉及的設備 均已成熟，實施成本低，實施可靠。本實用新型採用的線雷射具有連續反映鋼絲繩表面形 態、紋理變化的優勢，解析度高、實時性強、信息量大，被測特徵量精度高。本實用新型只需 根據雷射亮線的方向、速度就可以即時判斷在線鋼絲繩的前進、停車、倒車等運動狀態。本 實用新型採用的線雷射投射範圍大，可適應不同繩徑的鋼絲繩，無需更改方案和設備，適應 性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是本實用新型的結構示意圖
[0021] 附圖標記說明：1一工控機2-高速工業相機3-線雷射發射器4-雷射投射亮 線5-在線鋼絲繩6-通信線纜7-支架。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖進一步描述本實用新型的技術方案，但要求保護的範圍並不局限於 所述。
[0023] 如圖1，一種基於在線鋼絲繩的測長裝置，其特徵在於，線雷射發射器3和高速工 業相機2安裝在支架7上，所述高速工業相機2處於在線鋼絲繩5的正上方，所述線雷射發 射器3將雷射投射到在線鋼絲繩5表面，形成雷射投射亮線4,所述雷射投射亮線4與在線 鋼絲繩5軸向垂直，所述雷射投射亮線4位於高速工業相機2的視場中心，高速工業相機2 與工控機1通過通信線纜6連接並實現實時圖像數據傳輸，所述工控機1上安裝有圖像分 析處理軟體。所述通信線纜（6)選用USB線纜。
[0024] 如圖1，利用上述在線鋼絲繩的測長裝置測量鋼繩長度是這樣實現的：
[0025] 在線鋼絲繩5水平運動時，其被雷射投射的表面某個點的周期性旋轉運動可通過 雷射投射亮線4轉化為所述雷射亮線的旋轉運動，此時高速工業相機2連續獲取圖像並通 過通信電纜6實時傳輸給工控機1，工控機1利用圖像分析處理軟體對相鄰兩幀圖像進行處 理，最終獲得雷射投射亮線4的瞬間旋轉速度，將該瞬間旋轉速度換算為在線鋼絲繩5水平 運動的瞬間線速度，對該瞬間線速度進行時間積分，即可測得某時段內鋼絲繩的運動總長 度。
【權利要求】
1. 一種基於在線鋼絲繩的測長裝置，其特徵在於，線雷射發射器（3)和高速工業相機 (2 )安裝在支架（7 )上，所述高速工業相機（2 )處於在線鋼絲繩（5 )的正上方，所述線雷射發 射器（3 )將雷射投射到在線鋼絲繩（5 )表面，形成雷射投射亮線（4 )，所述雷射投射亮線（4 ) 與在線鋼絲繩（5)軸向垂直，所述雷射投射亮線（4)位於高速工業相機（2)的視場中心，高 速工業相機（2 )與工控機（1)通過通信線纜（6 )連接並實現實時圖像數據傳輸，所述工控機 (1)上安裝有圖像分析處理軟體。
2. 如權利要求1所述的基於在線鋼絲繩的測長裝置，其特徵在於，所述通信線纜（6河 選用USB線纜。
【文檔編號】G01B11/04GK203908505SQ201420267554
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月24日 優先權日:2014年5月24日
【發明者】王珩, 蘇明, 徐偉, 王小剛, 李倫友, 王發平 申請人:貴州師範大學, 貴州鋼繩股份有限公司