專利名稱：檢測連續(xù)行進(jìn)的材料卷帶中的孔的部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢查領(lǐng)域即檢測板狀材料中的孔的存在，更具體地涉及以高速檢查按連續(xù)帶抽出的鋼卷。
背景技術(shù)：
一般地說，在大約10米/秒的速度下檢測從連續(xù)帶中抽出的厚度約為0.25mm的薄鋼板中的孔是一項要完成的復(fù)雜操作，其中該檢測必須是準(zhǔn)確的，因為孔、裂紋或其它狹缺陷通常具有非常小的直徑(幾十微米)，從而區(qū)分它們在技術(shù)上并不總是容易實現(xiàn)的。
現(xiàn)有技術(shù)中存在一些檢測連續(xù)的材料卷帶中的孔的部件。這種通常稱為孔檢測器的部件傳統(tǒng)上由一個垂直機(jī)架構(gòu)成，該機(jī)架設(shè)置在連續(xù)抽出該材料帶的路徑上，該材料帶在一個水平面中經(jīng)一個水平槽縫通過所述機(jī)架，該設(shè)置在該機(jī)架中的槽縫足夠?qū)捯员闼鰩г跓o阻礙下自由地通過所述檢測器，這種通過是短暫的并且在通過期間對該帶檢查缺陷。該水平槽縫界定上機(jī)體和下機(jī)體，每個機(jī)體裝配一個彼此相對并位于所述槽縫任一側(cè)上的窗口。第一機(jī)體限定一個用于第一光發(fā)射子組件的邏輯結(jié)構(gòu)，通過它在該槽縫上打開的窗口在下面通過的所述帶的方向上產(chǎn)生光源。第二機(jī)體限定一個用于第二光接收子組件的邏輯結(jié)構(gòu)，通過它在該槽縫上打開的窗口捕獲第一光學(xué)子組件發(fā)射的并且可能從在上面通過的材料帶濾過的所述光。
這樣，把檢測部件放在材料帶通過的路徑上并把二個光學(xué)子組件放在所述帶的二側(cè)上，這二個子組件在帶通過的時間內(nèi)限定一個二者內(nèi)部的大致黑的腔，從而在任何時刻都不會打斷帶的運動的情況下確保沿著和帶的運動方向交叉的線的連續(xù)光掃描。
申請人觀察到對連續(xù)的材料卷帶中的孔的檢測例如現(xiàn)有部件進(jìn)行的傳統(tǒng)檢測存在一些涉及實現(xiàn)和效率的缺點。
即，當(dāng)通過檢測設(shè)備時，金屬帶還可能由于寬度變化或振動在槽縫中形成橫移，對此必須花錢使所有檢查子組件都適應(yīng)。此外非常重要的是，要在該暗腔內(nèi)使所有光檢測器件隔離任何雜光，即任何背景光和/或從光發(fā)射子組件的光源反射的光。
在冶金領(lǐng)域中通常周知和采用的方式下，光發(fā)射子組件通過熒光燈(例如氖燈)產(chǎn)生紫外光并且光接收子組件實現(xiàn)稱為光電倍增器的超靈敏的光電傳感器。對光接收子組件輸出數(shù)據(jù)的處理提供放大和整形的輸出信號以和電壓閾值比較，從而產(chǎn)生“全有或全無”數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)不允許卷帶/開卷機(jī)確定材料帶的穿孔的從而不能使用的部分。
另外，由于使用適當(dāng)?shù)臑V光器，這些光電傳感器具有以藍(lán)和紫外為中心的靈敏性，從而允許使用低功率的氖燈同時避免由于鋼帶在25℃到70℃的溫度下移動與紅外光譜關(guān)聯(lián)的干擾。
但是，選擇低功率光發(fā)射要求具有大增益(可達(dá)到一百萬)的光電倍增器中的光接收子組件具有非常大的放大率，從而要求用幾百到幾千伏的高電壓極化光電倍增器的端子。這必然造成相對高的維護(hù)和更換成本(氖燈非常貴)，這意味這些以“全有或全無”方式工作的檢測器不再適應(yīng)在更加限定的條件(尺寸越來越小)下生產(chǎn)越來越多的材料帶并且按更方便參數(shù)化(形狀和數(shù)量)來檢測孔的工業(yè)家的高期望。
在此基礎(chǔ)上并且在預(yù)先確定的技術(shù)要求下，申請人對克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點的并且實現(xiàn)工業(yè)家的需要的檢測連續(xù)地以帶的方式抽出的金屬板上的孔的新概念進(jìn)行了研究。
該研究導(dǎo)致一種檢測部件的獨創(chuàng)概念，這種部件特別簡單、特別有益、對檢測光學(xué)子組件要求較小的極化、構(gòu)件的維護(hù)和更換的成本較低并且對受檢查的帶提供改進(jìn)的檢查可能，等等。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明，檢測連續(xù)的材料卷帶中的孔的部件為垂直機(jī)架型，該機(jī)架設(shè)置在材料帶穿過水平槽縫的路徑上，該槽縫把所述機(jī)架界定成上機(jī)體和下機(jī)體。上機(jī)體支持用于在經(jīng)由所述槽縫上開放的窗口在其下通過的所述帶的方向中發(fā)射光的光源的第一光發(fā)射子組件。下機(jī)體用于支持第二光接收子組件，以便第一光學(xué)子組件發(fā)射的所述光能夠經(jīng)第二窗口濾過在第二子組件上面通過的材料帶中的孔，第二窗口設(shè)置在下機(jī)體上與上機(jī)體中打開的第一窗口相對。
依據(jù)在本發(fā)明中實現(xiàn)的獨創(chuàng)概念，所述光發(fā)射子組件是由所謂的激光發(fā)射即受激輻射發(fā)射構(gòu)成的，而所述光接收子組件是通過對該激光輻射發(fā)射的低光通量敏感的光電二極管構(gòu)成的。
依據(jù)本發(fā)明的以半導(dǎo)體二極管(其最好是所謂的雪崩二極管)為形式的接收器的優(yōu)點是對低光通量靈敏并且壽命長。實際上，增益為100或200的雪崩光電二極管的靈敏度能對以約1mW，例如0.5和10mW之間接收到的低光通量產(chǎn)生44mA的電流。這在激光輻射穿過孔發(fā)射的并接著由第二子組件接收的低光通量的數(shù)值范圍內(nèi)。
這樣，這些構(gòu)件的帶寬和1μs的光脈沖是相容的，這種光脈沖一般地說必須由這種檢測部件檢測。
由于光接收子組件的低增益光電二極管，依據(jù)本發(fā)明的光發(fā)射子組件是通過所謂的激光輻射即受激輻射發(fā)射構(gòu)成的，這種輻射的第一屬性是提高發(fā)射源的發(fā)光效率，從而與光接收子組件相關(guān)聯(lián)地確保非常滿意的檢測結(jié)果。
實際上，值得回憶的是，由激光二極管產(chǎn)生的幾毫瓦的輻射提供幾千瓦的視在輸出，因為在輸出中光束是準(zhǔn)直的從而僅產(chǎn)生直徑很小的光點。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，光發(fā)射子組件包括具有數(shù)個激光二極管的條帶，該條帶平行定位并且位于用于要檢查的材料帶的所述通過槽的上方，從而由該光帶形成的發(fā)光源能散布在材料帶的整個寬度上。該光帶最好包括二排平行的、彼此均勻偏離的二極管以使一排二極管的光束和另一排二極管的光束重疊，從而避免存在任何“黑洞”。
此外，由于準(zhǔn)直的激光輻射光束只產(chǎn)生小直徑的光點，申請人想到為每個所述激光二極管裝備一個能使激光束發(fā)散的線產(chǎn)生透鏡(line generating lens)，從而使之能掃描更大的可用檢測區(qū)。這種線產(chǎn)生透鏡的類型為在整條線上給出固定的相對強(qiáng)度，即，在線的中央和二端上。


參照附圖下從下面的對作為不排它的例子的用于對連續(xù)材料卷帶的孔檢測部件的一實施例的說明，其它優(yōu)點和特征會變得更清楚。
圖1是依據(jù)本發(fā)明的部件的透視圖。
圖2是圖1部件的部分剖示透視圖。
圖3是該部件的水平剖面的示意頂視圖。
圖4是垂直剖面的示意圖以說明該部件的操作中的光學(xué)現(xiàn)象。
具體實施例方式
如圖1和2中所示，整體用D表示的孔檢測部件通過垂直機(jī)架100構(gòu)成，該機(jī)架100定位在要通過大致設(shè)置在機(jī)架100一半處的水平槽縫110的連續(xù)材料卷帶(用重箭頭B標(biāo)志)的路徑上。機(jī)架100用柱、梁、交叉件構(gòu)成并將其技術(shù)地排列在一起以在所述槽縫110的二側(cè)界定上機(jī)體100a和下機(jī)體100b，二個機(jī)體都裝上可拆的體板，但各通過一個彼此相對的打開的窗口在槽縫110上開放。
如示出從一側(cè)上剝?nèi)ンw件部件后的機(jī)架100的圖2可以看出的，上機(jī)體100a限定用來在帶通過的方向(箭頭B)上方發(fā)射穿過槽縫110的光源的第一光學(xué)子組件200的邏輯結(jié)構(gòu)，而下機(jī)體100b限定稱為第二光接收子組件300的邏輯結(jié)構(gòu)。
該第二子組件300的用途是捕獲來自第一光學(xué)子組件200的、可能從上面通過的并且位于槽縫110中的材料帶中的孔濾過的光，從而提供對應(yīng)的輸出信號以通知裝配有所述檢測部件的機(jī)器剛剛檢查的帶的那部分中存在孔。
該第二子組件能接收由第一子組件200的激光輻射發(fā)射的穿過孔的約為1mW的低光通量。
本發(fā)明的主要目的之一是獨創(chuàng)實現(xiàn)二個光學(xué)子組件200和300。
為此，如圖3中更詳細(xì)地示出那樣，光發(fā)射子組件200是通過所謂的激光輻射即輻射的受激發(fā)射構(gòu)建的，這是通過二排激光二極管210a和210b達(dá)到的，這二排激光二極管彼此平行并且定位在位于要檢查的材料帶之上的所述槽縫110的上方。
還可以自然地設(shè)想相同方式下的相反方案。光發(fā)射子組件200的光帶的每排激光二極管210a和210各裝備有線產(chǎn)生透鏡以便發(fā)射激光束，從而提供比這種二極管通常輸出的光點更大的可用檢測區(qū)。
另外，沿槽縫110的方向彼此均勻地偏移這些激光二極管，從而來自第一排二極管210a的光束重疊來自第二排二極管210b的光束，反之亦然，由此覆蓋該槽的整個長度以避免任何“黑洞”。
依照一種相同方案，用于接收的第二光學(xué)子組件300由一條對激光二極管輻射發(fā)出的低光通量敏感的光電二極管構(gòu)成，它們也排列成二排光電二極管310a和310b、其彼此平行地定位在所述槽縫110和要檢查的材料帶的下方并且對著激光二極管排210a和210b，從而捕獲從經(jīng)槽縫110連續(xù)地在依據(jù)本發(fā)明的檢測部件中通過的材料上的任何孔濾過的激光輻射。
發(fā)射子組件200(排210a和210b)以及接收子組件300(排310a和310b)都帶有以一條二排為形式的一組二極管具有顯著優(yōu)點，除了在本公開的開頭解釋的光容量外，這能方便地使子組件200和300的光帶適應(yīng)通常要由依據(jù)本發(fā)明的檢測部件檢查的材料帶的寬度。
這樣，例如，如果要由依據(jù)本發(fā)明的檢測部件檢查的帶的寬度約為1300mm并且每個光學(xué)子組件二極管200的激光輻射光束的范圍為200mm，每個光學(xué)子組件200和300可以分別裝備七個激光二極管和七個光電二極管，并且激光二極管的光束之間重疊約1到10mm。
激光二極管排210a或210b的每個激光二極管裝有一個線產(chǎn)生透鏡，從而產(chǎn)生帶有發(fā)散光束Fd的激光線的輸出，依據(jù)圖4中示出的一種優(yōu)選實施例，該發(fā)散光束由設(shè)置在每個所述激光二極管210a和210b之間的所謂的發(fā)散平凸圓柱透鏡準(zhǔn)直。
要檢查的材料帶上方的槽縫110置于所述入射發(fā)散光束Fd上以便使該光束偏移并變換成對要檢查的帶橫向的并與所述最后一個裂縫的平面垂直的平行光束Fp，從而在被檢查帶的寬度上限定可用的檢測區(qū)Zu。
由此二極管210a和210b的數(shù)量將由要檢查的帶的寬度與從平凸圓柱透鏡400射出的平行光束Fp的可用檢測區(qū)Zu的尺寸的比率來定義。
以相同的方式，不過設(shè)置在位于要檢查的帶和光接收子組件300的光電二極管310a和310b之間的槽縫110下面，另一個所謂的會聚平凸圓柱透鏡500適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉谒銎叫泄馐鳩p上以使該光束偏移并變換成會聚到光接收子組件300的光電二極管310a和310b中的一個上的光束Fc，可能通過業(yè)內(nèi)人士適當(dāng)設(shè)置的干涉濾光鏡600實現(xiàn)。
應(yīng)理解，剛剛說明的檢測部件只是出于公開目的而不是限制目的說明的。當(dāng)然，在不必背離所要求的發(fā)明范圍的情況下可對上面的例子做出各種方案、修改和改進(jìn)。
例如，申請人設(shè)想在凸緣或者其它可拆外緣部件上安裝激光二極管210a和210b、平凸透鏡400和500以及光電二極管310a和310b，以從更換角度來說便利安裝、取下和設(shè)定操作。
類似地，可以設(shè)想用一按相同目的組織的透鏡組替代各個透鏡400和500，即第一組透鏡把發(fā)散光束Fd變換成平行光束Fp，并且第二組透鏡使所述平行光束Fp偏移并變換成會聚到光電二極管310a或310b上的光束Fc。
權(quán)利要求
1.一種檢測連續(xù)材料卷帶(B)中的孔的、以垂直機(jī)架(100)為形式的設(shè)備，該機(jī)架設(shè)置在經(jīng)由水平槽縫(110)的材料帶的路徑中，該槽縫把所述機(jī)架(100)界定為通過彼此相對的打開的窗口各在所述槽縫(110)上開放的上機(jī)體(100a)和下機(jī)體(100b)，上機(jī)體(100a)支持用來在于其下面通過的所述帶的方向上發(fā)射光源的第一光學(xué)子組件(200)，下機(jī)體(100b)支持用來接收由第一光學(xué)子組件(200)發(fā)射的并能濾過在其上方通過的材料帶中的孔的所述光的第二光學(xué)子組件(300)，其中，上述光發(fā)射子組件(200)由所謂的激光輻射即受激輻射發(fā)射構(gòu)成，并且上述光接收子組件(300)由對激光輻射所發(fā)射的低光通量敏感的光電二極管(310a和310b)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測設(shè)備，其中，所述第一光發(fā)射子組件(200)的激光輻射由包括若干激光二極管(210a和210b)的、能散布在材料帶的整個寬度上的帶構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測設(shè)備，其中，第二光學(xué)子組件(300)由包括若干光電二極管(310a和310b)的、對激光二極管輻射所發(fā)射的低光通量敏感的帶構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的檢測設(shè)備，其中，第一光學(xué)子組件(200)包括由二排激光二極管(210a和210b)構(gòu)成的一條，所述激光二極管彼此平行、位于所述槽縫(110)和要檢查的材料帶的上方并且沿著所述槽縫(110)彼此均勻偏離，從而一排二極管(210a或210b)的光束重疊另一排二極管(210b或210a)的光束，反之亦然。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的檢測設(shè)備，其中，每個所述激光二極管(210a和210b)配備有使激光束發(fā)散的線產(chǎn)生透鏡，從而可以掃描比從所述二極管輸出的光點更大的可用檢測區(qū)(Zu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的檢測設(shè)備，其中，第二光學(xué)子組件(300)包括由二排光電二極管(310a和310b)構(gòu)成的一條，所述光電二極管平行設(shè)置于所述槽縫(110)和要檢查的材料帶上方并且與激光二極管(210a和210b)相對，從而捕獲經(jīng)由所述槽縫(110)濾過連續(xù)通過的帶上的任何孔的激光輻射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的檢測設(shè)備，其中，在從每個激光二極管(210a或210)輸出的發(fā)散光束(Fd)之間設(shè)置所謂的發(fā)散平凸圓柱透鏡(400)，以便偏移所述光束(Fd)并把它變換成對要檢查的帶橫向的和對該帶的平面垂直的平行光束(Fp)，從而在該帶的寬度上定義可用的檢測區(qū)(Zu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的檢測設(shè)備，其中，在要檢查的帶和第二光學(xué)子組件(300)的光電二極管(310a和310b)之間于槽縫(110)下面的平行光束(Fp)上設(shè)置所謂的會聚平凸圓柱透鏡(500)，以便偏移所述平行光束(Fp)并把它變換成會聚到第二光學(xué)子組件(300)的光電二極管(310a或310b)上的光束(Fc)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的檢測設(shè)備，其中，第一光學(xué)子組件(200)的激光二極管(210a和210b)的數(shù)量和第二光學(xué)子組件(300)的光電二極管(310a和310b)的數(shù)量相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的檢測設(shè)備，其包括設(shè)置在光接收子組件(300)的光電二極管(310a和310b)前方的干涉濾光鏡(600)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的檢測設(shè)備，其中，所述激光二極管(210a，210b)和/或所述平凸透鏡(400，500)和/或所述光電二極管(310a，310b)安裝并設(shè)定在可拆的外緣部件上。
全文摘要
一種檢查連續(xù)材料卷帶(B)中的孔的部件。該發(fā)明部件為包括一個垂直結(jié)構(gòu)(100)的類型，該垂直結(jié)構(gòu)設(shè)置在經(jīng)由一個水平縫(110)的材料帶的路徑上，該水平縫把該結(jié)構(gòu)劃分成二個部分即上機(jī)架(110a)和下機(jī)架(110b)。每個所述機(jī)架通過相對著的打開的窗口在上述縫(110)上開放。上機(jī)架(110a)設(shè)計成支持在其下前進(jìn)的帶的方向上發(fā)射光源的第一光學(xué)子組件(200)，下機(jī)架(110b)設(shè)計成支持接收來自第一光學(xué)子組件(200)的光的第二光學(xué)子組件(300)。其中，光發(fā)射子組件(200)包括激光輻射即受激發(fā)射，光接收子組件(300)包括對激光輻發(fā)出的低光通量敏感的光電二極管(310a和310b)。本發(fā)明可用于檢查高速連續(xù)前進(jìn)的鋼板上的孔。
文檔編號G01N21/88GK1758967SQ200480006420
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月20日
發(fā)明者伯努瓦·穆拉斯, 帕斯卡·熱爾, 馬克·布魯昂 申請人:Arck電子公司