轧辊磨损度线阵CCD非接触式在线检测系统的研究.pdf

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1、656化工自动化及仪表第38卷轧辊磨损度线阵CCD非接触式在线检测系统的研究郭媛(齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006)摘要基于激光一线阵CCD检测原理，通过对反射光信号的检测，提出了一种用于轧辊磨损度非接触式检测的高精度检测方法。阐述了线阵CCD工作原理、检测系统组成与检测过程。利用插值法和数值滤波法对信号进行处理，有效降低了轴承振动和随机噪声的影响，提高了检测系统的可靠性和分辨率。同时针对检测过程中易出现的轧辊轴线偏移情况，采用相应的补偿算法，进一步提高了检测的稳定性扣精度。应用梯度强度均值法对CCD信号进行处理，有效地降低了噪音对成像质量的影响，提高了处理数据

2、的速度，解决了去噪、边缘检测和特征信息提取等关键技术。实验证明，该系统的分辨率可达到l／zm。关键词轧辊磨损度线阵CCD检测非接触在线中图分类号TP274文献标识码A文章编号1000·3932(2011)06-0656-04轧辊作为轧钢厂的重要冶金工具，它的工作状态将直接影响到轧制产品的质量。轧制钢材的轧辊长时间工作后，表面受到不同程度的磨损，其形状发生变化，导致钢材的板形和板厚难以控制，进而使产品质量下降¨’21。因此，及时、准确地检测出轧辊的磨损度是目前轧制生产的迫切要求，对于合理选择磨辊时间、减少换辊次数、保证钢材质量及实现在线磨辊都具有重要意义，成为提高生产效率和经济效益的重要技术

3、之一。以往一般采用定期检查的方法对轧辊磨损度进行检测。由于检测周期长，不能及时掌握轧辊磨损度的实时改变，使带钢板质量很难保证。而采用轧辊在线修磨，则可以很好地解决这一问题。国外首先提出了在线磨辊技术，是不将轧辊移出轧机之外，利用轧制时间或轧制间歇时间，对轧辊进行修磨。而在线磨辊之前要对轧辊的磨损度进行在线检测，以确定磨削量的大小和磨削位置，所以研制轧辊磨损度的在线检测方法就成为一项迫切的任务¨。1。从检测方法的可靠性来看，接触式优于非接触式。若要获得比较理想的检测精度，则需优先选择非接触式。由于光纤传感技术具有灵敏度高、稳定可靠、抗电磁干扰及易与计算机连接实现智能化等特点受到国内外研究者的

4、广泛关注怕“1。笔者在研究了国内外多种检测方法的基础上，进行了基于线阵CCD的轧辊磨损度在线检测技术的理论和实验研究。1基本原理轧辊表面受到磨损时，轧辊不同位置的半径也发生变化，当光线以一定角度照射轧辊表面时，各处反射光线方向必然各不相同，如图1a所示。保证入射光位置和方向不变，反射光线方向的变化就可以直接反映反射面的方向，从而反映出轧辊的受磨损情况旧】。用CCD阵列记录反射光线的位置，可以求得各位置轧辊的实际半径(图1b)。沿轧辊轴向扫描整个轧辊，在CCD上记录下的一系列反射光线位置将组成一条曲线。通过分析这条曲线，就可以获取轧辊表面磨损度的基本信息。a．轧辊磨损度光学检测原理收稿日期：

5、2011-054)4(修改稿)基金项目：国家自然科学基金支持项目(60672015)；黑龙江省教育厅支持项目(11541390)第6期郭媛．轧辊磨损度线阵CCD非接触式在线检测系统的研究657．厂。i，多<夕对光源CCD阵列b．CCD测磨损几何光路图图1CCD检测系统工作原理R——轧辊半径；卜检测平面与轧辊轴线之间的距离；s——发射光线距轴心平面的距离；日_一发射光线和反射光线的距离产品轧制的过程中，通常轧辊的边缘不会磨损，此处的半径为轧辊的标称半径R。检测开始时，将CCD检测系统置于轧辊一端，确定轧辊轴心到检测平面的垂直入射点0；沿检测表面移动距离S，可测出反射光线在CCD阵列上的成像位

6、置与入射光线的距离日；由下式计算出轧辊轴线与检测平面的距离己：￡=去+册=警册一嘉(1)CCD检测系统沿轧辊的轴线方向铺设运动轨道，从轧辊的一端移动到另一端，可记录下反射光线在CCD阵列上的成像曲线。磨损部分的轧辊半径r与CCD阵列上的成像位置^之间的函数关系为：矗：—2S—L—V—'7—-了S—2-—2了S—(r—2一-S2)(2)肛=—————————i————：——————一【ZJr．一25‘2系统组成与检测过程线阵CCD轧辊磨损度在线检测系统(图2)由传感探头、探头控制与信号采集部分、系统控制部分和电源模块组成。传感探头负责信号检测，并具备自动调整功能；探头控制负责对传感探头提出开

7、启、停止、调整位置等命令信号；信号采集负责将探头输出的微弱光信号和电信号放大，并转换成数字信号，同时增强信号传输过程中抗干扰能力；系统控制负责调度整个系统的运行及与上位计算机通信。UiI豢Ii群旧瑶MSCBPC定位系统尤源H光源丌删1．凹划；U接电口导轨H刊运行控制电路l·路电路T下liI+电源模块I频二簪振荡电路l图2CCD轧辊磨损度在线检测系统组成框图检测过程中，将检测系统固定，从而能够在安装时保证检测装置的导轨与轧