專利名稱：自動在線長度測量系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動在線長度測量系統(tǒng)，尤其是應用于中板定位剪切生產線上的自動在線長度測量系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種自動在線長度測量系統(tǒng)，包括測量方案、自動判定裝置、激光測量裝置、定位剪切裝置、數(shù)據(jù)采集處理裝置以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡管理裝置。
其中測量方案是采用相位交互的原理，測量光線傳輸?shù)臅r間，達到測量物體到檢測器間的距離，并通過自動判定裝置和軟件編程在計算機上實現(xiàn)自動準確的計算出當前測量中板的實際尺寸。它利用了計算機技術、激光距離測量技術、光電技術、I/O數(shù)據(jù)采集技術等與中板定位剪切生產線工藝相結合的測量、控制方案。下面對該測量方案如何實現(xiàn)定寬、測寬、定長、測長分別說明定寬中板定位剪切生產線上，在剪機本體安裝有光電開關、設備動作輔助部件，可捕捉或控制剪機的動作信號，把定寬激光距離檢測器裝在剪機另一側，反射板裝在定位活動板上。需要定寬剪切時，定位活動板把中板推向剪機刀口位置，由于激光距離檢測器和剪機固定，可通過移動定位活動板來調整剪切寬度，所以通過測量激光距離檢測器到定位活動板的變化來測量當前剪切的寬度。設板實際寬度為dkuan，圖2中動態(tài)檢測值為dcekuan，修正參數(shù)為dkuanc，則儀表顯示寬度dkuan＝dkuanc-dcekuan。修正參數(shù)dkuanc一但確定將不改變。顯示儀表裝在一剪操作室，操作人員可以根據(jù)儀表顯示自行調節(jié)剪切寬度，并把此測量數(shù)據(jù)送入計算機進行監(jiān)測，結合光電開關、設備動作輔助部件所發(fā)出的信號可實現(xiàn)定位剪切。
測寬測寬激光距離檢測器與其反射板分別裝在輥道的兩側，并且反射板裝在用來推板的推桿上，當推桿把中板推向活動定位檔柱時，激光距離檢測器把測量出到發(fā)射板的距離量由RS232串口送入測量工控機，由測量工控機把這一過程量處理后，經過邏輯校正準確的把板的寬度測量出來。另外在測寬區(qū)域即三剪剪機前1.5m處和2.5m處各安裝了一個光電開關，用來判斷測寬區(qū)域是否有板，并可以判斷板的運動方向。光電開關安裝在二剪剪機本體上，其光電開關反射板安裝在輥道底部，由上往下照射，當輥道上有中板通過時，中板把光電開關的照射光檔住而使光電開關動作，并把信號送到測量工控機記錄保存。由于推桿與中板是點接觸，在中板向前運動時以每0.1秒間隙的時間獲得一個動態(tài)測量值，由此可獲得一組中板寬度尺寸數(shù)據(jù)，從而測量到中板整個寬度方向上的寬度尺寸及偏差。
定長、測長測長激光距離檢測器裝在定尺機小車軌道的尾端，在定尺機下方裝有前檔板和后檔板，前檔板和后檔板分別用來定不同長度的中板，定尺機可在液壓裝置的作用下上、下移動，測量反射板裝在定尺機的尾部，固定的激光距離檢測器向移動的定尺機尾部照射，通過測量定尺機的動態(tài)變化來達到測量不同中板的實際長度。在二剪剪機后離刀口3m和4m處，分別各安裝一個光電開關監(jiān)測點。當中板在生產線滾輪的帶動下被前檔板或后檔板檔住時，顯示儀表裝在二剪操作室內，操作人員通過改變前檔板或后檔板位置自動顯示當前剪切長度，結合光電開關、設備動作輔助部件和繼電器達到控制二剪機剪切位置的目的。剪切后，可同時得到該長度尺寸并保存。
其中自動判定裝置是由光電開關、設備動作輔助部件、繼電器、I/O采集模塊組成。激光測量裝置包括反射板、定寬激光距離檢測器、測寬激光距離檢測器、測長激光距離檢測器。定位剪切裝置由定位活動板、推桿、定尺機、定寬數(shù)字顯示儀、定長數(shù)字顯示儀組成。數(shù)據(jù)采集處理裝置包括數(shù)據(jù)采集卡、RS232串口、總線、測量工控機。自動判定裝置的光電開關、設備動作輔助部件分別與繼電器相聯(lián)接后通過屏蔽電纜經由I/O采集模塊與數(shù)據(jù)采集處理裝置相連接，光電開關和設備動作輔助部件用來判斷、監(jiān)測生產設備及中板的動作信號，由I/O采集模塊轉換成動作數(shù)據(jù)信號輸入到數(shù)據(jù)采集處理裝置中。激光測量裝置通過把反射板分別裝在定位活動板、推桿或定尺機上實現(xiàn)寬或長的距離測量，并通過電纜把測量數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集處理裝置中，置于所述測量工控機內的數(shù)據(jù)采集卡用來接收動作數(shù)據(jù)信號和測量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經過軟件編程由測量工控機運算處理可以得到中板的長度、寬度尺寸。定位剪切裝置的定寬數(shù)字顯示儀表、定長數(shù)字顯示儀表分別與數(shù)據(jù)采集處理裝置中的數(shù)據(jù)采集卡相連接，并可顯示由數(shù)據(jù)采集處理裝置處理后得到的長、寬尺寸數(shù)值，同時可以通過光電開關、設備動作輔助部件、定位剪切裝置等實現(xiàn)對中板位置監(jiān)測，保證剪機的剪切位置準確，從而實現(xiàn)定位剪切和自動測量記錄功能。
在所述激光測量裝置中激光距離檢測器上設有一冷卻機構，它采用水冷卻或風冷卻。
所述的數(shù)據(jù)采集卡采用746B數(shù)據(jù)采集卡，所述總線采用485總線。
所述定寬激光距離檢測器、定長激光距離檢測器采集的測量信號通過RS232串口送到測量工控機，由測量工控機得出準確的數(shù)據(jù)信號通過另一組RS232串口送到現(xiàn)場的定寬數(shù)字顯示儀、定長數(shù)字顯示儀。
數(shù)據(jù)網(wǎng)絡管理裝置由交換機、計算機及網(wǎng)絡打印機組成，它可以同其它計算機、外部設備及局域網(wǎng)相聯(lián)結，從而實現(xiàn)遠程記錄測量數(shù)據(jù)，利用專用軟件還可完成數(shù)據(jù)的分析、管理、完善并入庫。
本發(fā)明的有益效果是，它采用激光測量技術、光電開關技術和信息處理技術，極大地提高了測量的準確度和測量判定信號的可靠性，實現(xiàn)了定位剪切和自動測量記錄功能，減少人為測量的誤差。本發(fā)明可采用RS232串行通信技術，避免模擬信號易受現(xiàn)場干擾的現(xiàn)象，提高了整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性；激光距離檢測器上設有冷卻機構，可防止在惡劣高溫環(huán)境的影響。本發(fā)明通過采用485總線及遠程I/O技術，進一步提高了系統(tǒng)的遠程采集、控制的能力，還可采用網(wǎng)絡技術實現(xiàn)自動測量、監(jiān)控與生產管理、倉庫管理之間的統(tǒng)一，大大地方便了操作。本發(fā)明利用原有的生產線基礎上安裝部分裝置，容易安裝，節(jié)約投資。
圖2是本發(fā)明自動在線測量裝置在定寬時的一種結構示意圖。
圖3是本發(fā)明自動在線測量裝置在側寬時的一種結構示意圖。
圖4是本發(fā)明自動在線測量裝置在定長測長時的一種結構示意圖。
圖5是定寬時信號流程示意圖。
圖6是定長測長時信號流程示意圖。
圖7是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡管理裝置中運行的主程序流程圖。
圖中1.自動判定裝置，2.激光測量裝置，3.定位剪切裝置，4.數(shù)據(jù)采集處理裝置，5.數(shù)據(jù)網(wǎng)絡管理裝置，6.光電開關，7.設備動作輔助部件，8.繼電器，9.I/O采集模塊，10.定寬激光距離檢測器，11.測寬激光距離檢測器，12.測長激光距離檢測器，13.定寬數(shù)字顯示儀，14.定長數(shù)字顯示儀，15.電纜，16.數(shù)據(jù)采集卡，17.RS232串口，18.測量工控機，19.總線，20.交換機，21.計算機，22.網(wǎng)絡打印機，27.動態(tài)測量值，28.發(fā)射板，29.定位活動板，31.中板，32.剪機，33.推桿，34.反射板，36.動態(tài)測量值，37.活動定位擋柱，39.剪機，41.定尺機后軌道，42.定尺機，43.反射板，44.動態(tài)測量值，46.前擋板，47.后擋板，48.光電開關，49.光電開關，50.光電開關，51.光電開關。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發(fā)明的非限定實施例進一步詳細描述如下如

圖1信號流程圖所示，在自動判裝置(1)中，由光電開關(6)和光電反射板組成光電開關裝置，光電開關(6)安裝在剪機本體上，其光電反射板安裝在輥道下方，與光電開關(6)對射，之間無電纜相連。光電開關(6)、設備動作輔助部件(7)與中間繼電器(8)相連，并通過它與遠程I/O采集模板(9)相連接。光電開關(6)和設備動作輔助部件(7)用來判斷、控制生產設備如剪機(32)或中板的動作信號，由I/O采集模塊(9)轉換成動作數(shù)據(jù)信號。激光測量裝置(2)包括反射板(28)、定寬激光距離檢測器(10)、測寬激光距離檢測器(11)、測長激光距離檢測器(12)。定位剪切裝置(3)包括定位活動板(29)、推桿(33)、定尺機(42)、定寬數(shù)字顯示儀(13)、定長數(shù)字顯示儀(14)。數(shù)據(jù)采集處理裝置(4)包括PCL485串口數(shù)據(jù)采集卡(16)、RS232串口、總線(19)、測量工控機(18)，數(shù)據(jù)采集卡(16)采用746B數(shù)據(jù)采集卡，和總線(19)一起可置于所述測量工控機(18)內.總線(19)采用485總線。動作數(shù)據(jù)信號通過屏蔽電纜(1 5)經由測量工控機(18)內置數(shù)據(jù)采集卡(16)送到測量工控機(18)。定寬激光距離檢測器(10)、測寬激光距離檢測器(11)均由激光距離檢測器與其反射板組成，用來測量中板寬度尺寸；定寬激光距離檢測器(10)、測寬激光距離檢測器(11)通過電纜與RS232串口(17)把測量寬度數(shù)據(jù)傳送到測量工控機(18)。測長激光距離檢測器(12)也由激光距離檢測器與其反射板組成，用來測量中板長度尺寸；測長激光距離檢測器(12)通過電纜、RS232串口、數(shù)據(jù)采集卡(16)把測量長度數(shù)據(jù)傳送到測量工控機(18)。定寬數(shù)字顯示儀(13)、定長數(shù)字顯示儀(14)通過電纜、PCL485串口數(shù)據(jù)采集卡(16)與測量工控機(18)聯(lián)結。在測量工控機(18)中經過運行程序對接收的動作數(shù)據(jù)信號和測量數(shù)據(jù)進行處理后，就能夠通過對光電開關(6)的動作與剪機相關附助設備(7)的動作進行邏輯判斷來監(jiān)控剪機、定尺機及輥道上板的運行動作情況。測量工控機(18)中經過運行程序、進行處理后把中板的寬度尺寸和長度尺寸通過電纜(15)、PCL485串口數(shù)據(jù)采集卡(16)傳送到定寬數(shù)字顯示儀(13)、定長數(shù)字顯示儀(14)顯示。
在激光距離檢測器(10、11、12)上均裝有冷卻機構，它采用水冷卻，該冷卻機構是裝在激光距離檢測器(10)外表面并可將其密封蓋住的金屬散熱片，在散熱片外有流動的冷水流過的裝置。它可有效防止在中板定位剪切生產線上的惡劣工作環(huán)境造成激光距離檢測器過熱。
數(shù)據(jù)網(wǎng)絡管理裝置(5)由交換機(20)、計算機(21)及網(wǎng)絡打印機(22)組成，它可以同其它計算機、外部設備及局域網(wǎng)相聯(lián)結，從而實現(xiàn)遠程記錄測量數(shù)據(jù)，利用專用軟件還可完成數(shù)據(jù)的分析、管理、完善并入庫。
同時可以通過光電開關(6)、設備動作輔助部件(7)、定位剪切裝置等實現(xiàn)對中板位置監(jiān)測，保證剪機的剪切位置準確，從而實現(xiàn)定位剪切和自動測量記錄功能。
在圖2所示本發(fā)明在定寬時的實施例中，定寬激光距離檢測器(10)是根據(jù)相位交互的原理，測量光線傳輸?shù)臅r間，達到測量物體到檢測器之間距離的目的，它與反射板(28)分別裝在剪機(32)輥道同一側，反射板(28)裝在定位活動板(29)上，測量時，定位活動板(29)把中板(31)推向剪機(32)刀口固定，激光距離檢測器(10)發(fā)射的可見紅色光直接射向反射板(28)可以獲得動態(tài)檢測值(27)。由于剪機固定，通過移動定位活動板(29)來調整剪切寬度，所以通過測量激光距離檢測器(10)到定位活動板(29)的變化來確定當前中板(31)剪切的寬度。經過運行程序、進行處理后把中板的寬度尺寸會在定寬數(shù)字顯示儀(13)顯示。定寬數(shù)字顯示儀(13)裝在一剪操作室，操作人員可以根據(jù)儀表顯示自行調節(jié)剪切寬度，并把測量數(shù)據(jù)送入測量工控機進行監(jiān)測。數(shù)據(jù)采集處理裝置(4)放置在遠離生產線的電腦控制室內，它通過電纜與相關的設備聯(lián)結，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、信號的傳輸。
設板的實際測量寬度即動態(tài)檢測值(27)為dkuan，修正參數(shù)dkuanc，中板的實際寬度值dkuan。若用1800mm標準板來校正，則修正參數(shù)dkuanc＝1800mm+dcekuan。由此計算中板的實際寬度值dkuan＝dkuanc-dcekuan。
在圖3所示本發(fā)明在測寬時的實施例中，測寬激光距離檢測器(11)與反射板(34)分別裝在輥道兩側，并且反射板(34)裝在用來推板的推桿(33)上，測量時，推桿(33)把中板(31)推向活動定位檔柱(37)，激光距離檢測器(11)發(fā)射的可見紅色光直接射向反射板(28)可以獲得動態(tài)檢測值(36)，由測量工控機(18)處理后，把中板(31)的寬度測量出來并保存起來。由于推桿(33)與中板(31)是點接觸，在中板向前運動時以每0.1秒間隙的時間獲得一個動態(tài)測量值，由此可獲得一組中板寬度尺寸數(shù)據(jù)，從而測量到中板整個寬度方向上的寬度尺寸及偏差。
具體說，當測量工控機(18)通過接收測寬區(qū)域的光電開關信號判斷出測寬區(qū)域輥道上有板，推桿(33)把中板(31)向活動定位檔柱(37)推緊時，動態(tài)測量值(36)為最小值，這樣通過測量計算機邏輯計算出板的寬度為最準確寬度。計算機選擇測量中動態(tài)測量值(36)為最小距離是以數(shù)組存貯的方式，以每0.1秒的時間把測量距離(36)存貯下來放入緩沖區(qū)，通過比較把整個過程中最小的那個值作為測量基準值，用來計算成板的寬度值范圍。如設板的實際寬度為cekuan，測寬修正參數(shù)為cekuanc，動態(tài)測量值(36)最小值為kuanmin。若用1800mm標準板來校準測寬修正參數(shù)，那么cekuanc＝kuanmin-1800mm，則板的實際測量寬度cekuan＝kuanmin-cekuanc。
在圖4所示本發(fā)明在定長測長時的實施例中，激光距離檢測器(12)裝在定尺機后軌道(41)的尾端，測量反射板(43)裝在定尺機(42)的尾部，定尺機(42)上裝有前擋板(46)和后擋板(47)，當中板端部與后擋板(47)緊靠時，固定的激光距離檢測器(12)向移動的定尺機(42)尾部照射，通過測量定尺機(42)的動態(tài)變化來達到確定不同中板的實際長度。在剪機(39)后離刀口3米和4米處，分別各安裝一個光電開關(50、51)監(jiān)測點。顯示儀表裝在二剪操作室內，操作人員通過改變前、后檔板(46、47)自動顯示當前剪切長度，確定剪機(39)的剪切位置。同樣，數(shù)據(jù)采集處理裝置(4)放置在遠離生產線的電腦控制室內，它通過電纜與相關的設備聯(lián)結，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、信號的傳輸。
測長是利用測長區(qū)域光兩電開關(50、51)、下剪信號以及前后檔板(46、47)來邏輯判斷測量。當光電開關(50、51)判斷測長區(qū)域有中板，并且中板是由剪機(39)前過來時，通過檢測前、后檔板(46、47)信號后由測量工控機運算處理并進行邏輯修正得到測量長度值并送到儀表和保存。
動態(tài)測量值(44)為測長激光距離檢測器(12)到其反射板(43)的距離，測寬區(qū)域光電開關48、49分別裝在剪機39前面1.5m和2.5m處，測長區(qū)域光電開關50、51分別裝在剪機39后面3m和4m處，下剪信號光電開關裝在剪機本體上。計算機通過測寬區(qū)域光電開關(48、49)和測長區(qū)域光電開關(50、51)來判斷輥道上是否有板，并可判斷板的運行方向，通過前檔板(46)、后檔板(47)來判斷操作人員當前使用的哪個檔板來定位剪切，通過計算機內部邏輯計算把板的實際長度值送到定剪儀表進行動態(tài)顯示。設測量中板(31)的實際長度為Cechang，測長激光距離檢測器(12)的實際測量值(44)為CEL，用標準板值KB可得到前檔修正參數(shù)Qdxc和后檔修正參數(shù)Hdxc，測長參數(shù)設置及邏輯計算如下前檔修正參數(shù)Qdxc＝板(標準值)(KB)+激光距離檢測器檢測距離(CEL)后檔修正參數(shù)Hdxc＝板(標準值)(KB)+激光距離檢測器檢測距離(CEL)板的實際測量值下前檔時Cechang＝Qdxc-CEL下后檔時Cechang＝Hdxc-CEL由此，測量工控機利用前、后檔板(46、47)來自動調用不同的邏輯計算公式來計算出板的實際長度，并把數(shù)據(jù)送往定長數(shù)字顯示儀(14)進行顯示。
對前述歸納來說，數(shù)據(jù)采集處理裝置(4)包括內置數(shù)據(jù)采集卡(16)的測量工控機(18)組成，安裝在計算機操作室內；該裝置采集自動判裝置(1)、激光測量裝置(2)的信號，并根據(jù)其相關信號在測量工控機(18)內進行邏輯判斷與計算，然后把相關的結果信息送往定位剪切裝置(3)實現(xiàn)定位剪切和自動測量功能。
在圖5定寬時信號流程示意圖中，定寬時，由定寬激光距離檢測器(10)把測量信號通過RS232串口(17)送到測量工控機(18)，通過測量工控機(18)對信號處理后由PCL485數(shù)據(jù)采集卡(16)送到定寬數(shù)字顯示儀表(13)進行顯示，這個過程是連續(xù)的。
在圖6定長測長時信號流程示意圖中，定長時，由測長激光距離檢測器(12)把測量信號通過RS232串口(17)轉換經PCL485數(shù)據(jù)采集卡(16)送到測量工控機(18)，同時光電開關(6)可采集到前檔板(46)或后檔板(47)與中板接觸信號經繼電器(8)送到I/O采集模塊(9)轉換后送到測量工控機(18)，通過測量工控機(18)對信號處理后由PCL485數(shù)據(jù)采集卡(16)送到定長數(shù)字顯示儀(14)進行顯示，這個過程也是連續(xù)的。
權利要求
1.一種自動在線長度測量系統(tǒng)，包括激光測量裝置，其特征是，它還包括測量方案、自動判定裝置、定位剪切裝置、數(shù)據(jù)采集處理裝置以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡管理裝置；其中自動判定裝置是由光電開關、設備動作輔助部件、繼電器、I/O采集模塊組成；激光測量裝置包括反射板、定寬激光距離檢測器、測寬激光距離檢測器、測長激光距離檢測器，在激光距離檢測器上均裝有冷卻機構；定位剪切裝置由定位活動板、推桿、定尺機、定寬數(shù)字顯示儀、定長數(shù)字顯示儀組成；數(shù)據(jù)采集處理裝置包括數(shù)據(jù)采集卡、RS232串口、總線、測量工控機；自動判定裝置的光電開關、設備動作輔助部件分別與繼電器相聯(lián)接后通過屏蔽電纜經由I/O采集模塊與數(shù)據(jù)采集處理裝置相連接；激光測量裝置通過把反射板分別裝在定位活動板、推桿或定尺機上實現(xiàn)寬或長的距離測量，并通過電纜把數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集處理裝置中；定位剪切裝置的定寬數(shù)字顯示儀表、定長數(shù)字顯示儀表分別與數(shù)據(jù)采集處理裝置中的數(shù)據(jù)采集卡相連接，并可顯示由數(shù)據(jù)采集處理裝置處理后得到的長、寬尺寸數(shù)值。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種自動在線長度測量系統(tǒng)，其特征是，所述測量方案是利用計算機及網(wǎng)絡技術、激光測量技術、I/O采集技術與當前剪機生產工藝相結合的測量方案。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種自動在線長度測量系統(tǒng)，其特征是，所述的激光距離檢測器是根據(jù)相位交互的原理，測量光線傳輸?shù)臅r間，達到測量物體到檢測器之間距離的目的。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種自動在線長度測量系統(tǒng)，其特征是，激光測量裝置中定寬激光距離檢測器、測寬激光距離檢測器通過RS232串口直接與測量工控機聯(lián)結，測長激光距離檢測器經RS232串口后通過數(shù)據(jù)采集卡與測量工控機聯(lián)結。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種自動在線長度測量系統(tǒng)，其特征是，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡管理裝置由交換機、計算機、網(wǎng)絡打印機、內部網(wǎng)相互連接組成，其完成數(shù)據(jù)的分析、管理、完善并入庫。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于中板長度、寬度測量的自動在線測量系統(tǒng)，由激光測量裝置、測量方案、自動判定裝置、定位剪切裝置、數(shù)據(jù)采集處理裝置以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡管理裝置組成。自動判定裝置由光電開關、設備動作輔助部件、繼電器、I/O采集卡組成；激光測量裝置上裝有冷卻裝置；定位剪切裝置上的數(shù)字顯示儀表可顯示處理后的長寬尺寸；數(shù)據(jù)采集處理裝置包括數(shù)據(jù)采集卡、RS232串口、總線、工業(yè)控制機等。本發(fā)明采用激光測量技術、計算機網(wǎng)絡技術、光電感應技術、串口通信技術等，用較低的成本實現(xiàn)了計算機自動測量中板長度、寬度，并完成了中板計量與管理，具有設備安裝簡單、不改變原生產工藝、測量準確、自動化程度高的特點。
文檔編號B23D33/00GK1420340SQ0215200
公開日2003年5月28日 申請日期2002年11月15日 優(yōu)先權日2002年11月15日
發(fā)明者貝文誠, 鐘春華, 李文, 鐘曉兵, 鄭建忠 申請人:廣東省韶關鋼鐵集團有限公司