專利名稱：用于在線檢測鋼帶焊接部分的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及針對鋼帶焊縫的在線檢測系統(tǒng)和方法，尤其是其將激光束掃描 到高速移動的鋼帶上，并且基于從鋼帶上反射回的激光束的反射率來在線定位 鋼帶焊縫。
背景技術(shù)：
通常，在鋼鐵車L機(jī)的冷軋過程中，在冷軋的開始步驟中，單位鋼巻被焊接 在一起連成鋼帶，以便進(jìn)行持續(xù)的軋制，并且在軋制的完成步驟中，再將鋼帶 沿著焊纟逢切開成為單位鋼巻，其接著被傳,行后續(xù)處理或作為最終產(chǎn)品進(jìn)行 裝運(yùn)。從而，在冷軋過程中，不可避免地需要對這種焊纟縦行定位，以便自動 和精確ilM空制關(guān)鍵的處理設(shè)備，并且在輸出端將鋼帶沿著焊縫剪切為單位鋼巻。
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用了通孔的鋼帶焊縫檢測系統(tǒng)。
從圖1中可以看到，傳統(tǒng)的鋼帶焊縫檢觀係統(tǒng)具有安裝在被輸送的移動鋼 帶1上方的光撒t器3和下方的光探測器4。光&l寸器3被安裝在檢測焊縫2 所需的1體上，并且將光向下照射至嗍帶1上。光探測器4安裝在鋼帶1的下 面，檢測穿過在鋼帶1上鑿的孔5的光，以此來檢領(lǐng)湘應(yīng)的焊縫2。
這種傳統(tǒng)的檢測系統(tǒng)需要在艦焊縫2的地方鉆孔5以艦焊縫2進(jìn)行檢 測。然而，這也需熟傷時(shí)停下相應(yīng)的生產(chǎn)線，以便在鋼帶1上鉆孔，從而生產(chǎn) 率下降。此外，孑L5周圍形成的多余金屬還會損壞戯怖引料輥或車L輥的表面。 這樣，l戯怖的輥不利地將這個(gè)劃痕轉(zhuǎn)移到接下來的鋼帶上。在鋼帶1非常薄 或者是i^鋼的地方，孔5可能使鋼帶1碎裂。
進(jìn)一步地，在使用孔的傳統(tǒng)焊縫檢觀係統(tǒng)中，安裝在正被傳送去加工的鋼 帶l上方的光糊t器3使用了普通光源。這種光源的壽命很短，并因此需要周 斯性地更換。由于光探測器4安驗(yàn)鋼帶1的下方來探測穿過 L 5的光，所以 該光探測系統(tǒng)難于安裝，并且容易被落下的灰塵敬卜來物質(zhì)污染
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明用于解決上述使用通 L檢測焊縫的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。因此， 本發(fā)明的某些具體實(shí)施例的目的就是提供一種在線檢測鋼帶焊縫的系統(tǒng)和方 法，其能夠?qū)⒓す馐l(fā)射到高速移動的鋼帶表面上，并且觀糧從所述鋼帶反射 回的激光束的誕寸率，以此方便地在線檢測鋼帶焊縫，而避免不得不形成通孔。
技術(shù)方案
根據(jù)用來實(shí)現(xiàn)任何一個(gè)這些目標(biāo)的本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種針對鋼 帶焊縫的在線檢測系統(tǒng)。該在線檢測系統(tǒng)包括反射率測量裝置，用于對寸激 光束到移動中的鋼帶上，并且持續(xù)測量從所述鋼帶表面反射回的激光束的反射 率；以及信號處理裝置，用于根據(jù)在焊Hh觀糧的反射率變化來檢測鋼帶的焊 縫。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，優(yōu)選反射率領(lǐng)糧裝置以與鋼帶表面呈80° 到100。的范圍內(nèi)的角度持續(xù)地^lt激光束。更tMi也，反射率測量裝置垂直于 鋼帶的表面^lt激光束。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，反射率測量裝置包括激光束發(fā)生器，以產(chǎn) 生激光束；聚焦透鏡，用來聚焦激光束；聚光透鏡，用來會聚從鋼帶表面反射 回的激光束；以及光探測器，用來輸出與會聚到的激光束反射率相應(yīng)的電信號。 這里，反射率測量裝置可以進(jìn)一步包括光束調(diào)節(jié)器，用以調(diào)節(jié)激光束發(fā)生器產(chǎn) 生的激光束的橫截面，其中，該光束調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于激光束發(fā)生器和聚焦透鏡 之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，光束調(diào)節(jié)器優(yōu)選將照射到鋼帶表面上的激 光束調(diào)節(jié)形成直徑為4到6 ^的圓形光斑，或?qū)挾葹?到5 ，并且長度為 30到50毫米的線形光斑。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，聚焦透鏡可以包括球面邀竟或柱面透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，照射至搠帶表面上的激光束可以是點(diǎn)、圓 和線中的任一個(gè)形狀。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，如果從鋼帶表面上的一，定點(diǎn)返回的激 光束的鄉(xiāng)率超過預(yù)先設(shè)定的臨界值，貝瞻號處理體將該特定點(diǎn)確定為焊縫。
根據(jù)用來實(shí)現(xiàn)任何一個(gè)這些目標(biāo)的本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在線檢 測鋼帶焊縫的方法，包括如下步驟(a)將激光光束鄉(xiāng)到傳送中的鋼帶表面上；(b)持續(xù)探測從所述表面反射回來的激光束；(c)測量反射回來的所述激 光束的則寸率；并且(d)根據(jù)戶，反射率的變化5W焊纟1^行定位。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，步驟(a)產(chǎn)生激光束并且聚焦該激光束， 以便照射到傳送中的鋼帶上。這里，步驟(a)可以進(jìn)一步包粗周整所產(chǎn)生的激 光束的橫截面大小。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，步驟(a)垂直于鋼帶表面劃力敫光束。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，如果從鋼帶表面上的一特定點(diǎn)返回的激光 束的反射率超過預(yù)先設(shè)定的臨界值，步驟(d)貝i將該特定點(diǎn)確定為焊縫。
有益效果
根據(jù)以上闡明的本發(fā)明的某些具體實(shí)施例，能夠容易地在線檢測高速移動 的焊縫，而不用使用現(xiàn)有技術(shù)中的通孔。
此外，根據(jù)本發(fā)明的某些具體實(shí)施例，因?yàn)橥撞皇潜匾模钥梢蕴?高冷軋產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，并且也能從實(shí)質(zhì)上解決諸如劃痕和碎裂的問題。
而且，根據(jù)本發(fā)明的某些具體實(shí)施例，通過將激光束持續(xù)地照射到鋼帶表 面上，并且根據(jù)焊縫和普通鋼帶表面之間的反射率差異來對焊纟縦行定位，有
可能容易和精確地對焊纟M行在線檢測。
圖l的結(jié)構(gòu)示意圖說明了現(xiàn)有技術(shù)中利用了通 L的針對鋼帶焊縫的檢領(lǐng)孫
統(tǒng)；
圖2的結(jié)構(gòu)示意圖說明了依據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施例的針對鋼帶焊縫的在 線檢測系統(tǒng)；
圖3為本發(fā)明的針X寸鋼帶焊縫的在線檢測系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖； 圖4的頂視圖說明了根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施例的聚焦至嗍帶表面上的激 光束光斑的例子；
圖5的咅靦圖說明了根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施例的通過閃^W接焊而形成 的焊縫形狀；
圖6的曲線圖說明了根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施例的通迚激光反射測量 獲得的焊縫檢測信號；
圖7和圖8的曲線圖說明了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的由在線檢測系統(tǒng) 在焊纟li:所檢測到的激光反射信號的例子；圖9的流程圖說明了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的在線檢測鋼帶焊縫的方法。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的iM實(shí)施例。
圖2的結(jié)構(gòu)示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施例的針對鋼帶焊縫的在 線檢測系統(tǒng)。
參見圖2，本發(fā)明的針對鋼帶焊縫的在線檢觀孫統(tǒng)100包括一個(gè)激光反射率 測量裝置110和一個(gè)信號處理裝置120。盡管在圖中只顯示了一個(gè)激光反射率測 量裝置IIO，但這僅僅是本發(fā)明的一個(gè)示意性的具體實(shí)施例。在本發(fā)明的另一個(gè) 具體實(shí)施例中，可以根據(jù)鋼帶1的寬度提供兩個(gè)或更多的激光反射率測量裝置。
激光反射率測量裝置持續(xù)發(fā)射激光束到傳送中的移動鋼帶上，并且持續(xù)測 量從所述鋼帶表面上返回的激光束的反射率。優(yōu)選地，激光束的反射率是用來 表明從移動的鋼帶1表面反射回來的激光束強(qiáng)度的指數(shù)，并且根據(jù)鋼帶自身的 反射率或吸收率、鋼帶的特性、表面粗f驢、表面不平整性、表面形狀等等而 被檢測為不同。
信號處理裝置120綜合分析由激光反射率測量^fi 110所測量的激光束反 射率，以便定位焊縫2。當(dāng)l鵬縫2反射時(shí)，從鋼帶1表面上反射回的激光束的 反射率(或強(qiáng)度)具有一個(gè)確定值，該值不同于被鋼帶1的其他部分戯寸的激 光束的反射率的值。因此，將來自鋼帶1上其他部分的反射率和來自焊縫2的 反射率作對比，以確定焊縫2是否已經(jīng)通過了照節(jié)敫光束的位置。以這種方式， 信號處理裝置120倉,通過測量在移動的鋼帶1上的焊縫2處反射回來的激光 束的反射率變化正確且精密地測量鋼帶1上的焊縫2。
這里，ife^激光反射率測量驢110搟賣對t激光束到鋼帶1的表面上， 入射角為80°到100°。
更,垂直于鋼帶i的表面:tlt激光束。當(dāng)激光束在鋼帶上的入射角接近 于直角時(shí)，激光束的反射角同樣接近于直角。那么，反射激光束能夠更有效地 被會聚起來，并且更容易領(lǐng)懂反射率。換句話說，當(dāng)入射角接近于直角并且激 光束的反射角越小時(shí)，會聚的反射、激光束較多，這是因?yàn)閺匿搸表面反射和 散射回來的激光束被會聚起來測量激光束的反射率。因此，當(dāng)激光束基本上以 直角照射時(shí)，反射率測量的可靠性較高。圖3是本發(fā)明針對鋼帶焊縫的在線檢測系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)圖。 參見圖3，根據(jù)本發(fā)明的該具體實(shí)施例的針對鋼帶焊縫的在線檢測系統(tǒng)主要 由激光反射率測量，110和信號處理，120組成。激光反射率測量裝置110
包括一個(gè)激光束發(fā)生器lll， 一個(gè)聚焦 113， 一個(gè)聚;)titltll4和一個(gè)光探 測器115。供選地，如圖所示，反射率測量裝置110可以進(jìn)一步包括一個(gè) Ll12， 用以調(diào)整激光束的橫截面。
激光束發(fā)生器111產(chǎn)生激光束并照射至夠動著的鋼帶1的表面上。激光束 發(fā)生器111例如通過半導(dǎo)術(shù)敫光器mf來產(chǎn)生激光束。任選地，孔112可以調(diào) 整激光束的橫截面?？?12可以位于激光束發(fā)生器111和聚焦透鏡113之間， 以便不斷ifc 中激光束發(fā)生器111產(chǎn)生的激光束的橫截面進(jìn)行調(diào)整。
聚焦透鏡113對橫截面經(jīng)孔112調(diào)整過的激光束進(jìn)行聚焦，以便激光束照 射到移動著的鋼帶1的表面上。聚焦透鏡113可以為球面透鏡或柱面透鏡。這 里，照謝到鋼帶上的激光束的形狀可以根據(jù)聚焦透鏡113的類型的不同而變化。
聚光透鏡114會聚從鋼帶1表面上反射回來的激光束。聚光 114將從 鋼帶1表面反射回來的激光束發(fā)送到光探測器115上。
光探測器115在接收由聚光透鏡114會聚的反射激光束時(shí)，將激光束轉(zhuǎn)換 成為與激光束的反射率相對應(yīng)的電信號。就是說，光探測器115優(yōu)選輸出與反 射激光束的強(qiáng)度相對應(yīng)的電信號。光探測器115可以為單探測器或陣列探測器。
對應(yīng)于<率的電信號從光探測器115傳送至信號處理裝置120，信號處理 裝置120根據(jù)電信號而檢湖,帶1上的焊縫2。例如，當(dāng)鋼帶1上一^t寺定點(diǎn)的 電信號超過預(yù)先設(shè)定的臨界值或者在一個(gè)特定點(diǎn)的電信號改^^過預(yù)先設(shè)定的 參考值時(shí)，該特定點(diǎn)就被確定為焊縫。
圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的頂視圖，說明了聚焦到鋼帶表面上的 激光束斑點(diǎn)。
如圖4所示，對寸至夠動鋼帶1的表面上的激光束光斑可以為不同的形狀。 這種激光束的皿會,由聚焦透鏡113的類型決定。例如，當(dāng)聚焦透鏡113是 球形時(shí)，照J(rèn)才到鋼帶1上的激光束就會形成在圖4 (a)和(b)中所示的點(diǎn)狀或 圓形光斑。當(dāng)聚焦透鏡113是圓柱形時(shí)，照射到鋼帶1上的激光束就會形成一 個(gè)如圖4中(c)和(d)所示的水平或垂直線形光斑。盡管圖中沒有畫出，作 為一種供選的具體實(shí)施例，激光束可以適合于形成長方形光斑或者兩條線相交的十字形光斑。
聚焦到鋼帶1表面上的每個(gè)光斑大小可以根據(jù)聚焦透鏡113的焦距f發(fā)生變 化。例如，當(dāng)聚焦透鏡113為球形時(shí)，光斑直徑a隨著球狀ifl竟的焦距的增大 而增大的程度要比隨球狀透鏡與鋼帶之間的距離增大而增大的程度大。此外，
當(dāng)球狀透鏡的焦距固定時(shí)，光斑直徑a與穿過孔112的激光束直徑成比例地增 大。根據(jù)該具體實(shí)施例，光夢殖徑a能夠容易土 過孔112和球狀透鏡的焦距 來調(diào)整。
同樣的，當(dāng)聚焦透鏡113為柱狀時(shí)，線形光斑劃t到鋼帶1的表面上。在 這種情況下，光斑長度L1或L2同樣能夠通過 L 112而容易地進(jìn)行調(diào)整。這個(gè) 線性光斑的長度L1或L2與激光束穿過的孔112的橫截面尺寸相等。根據(jù)該具 體實(shí)施例，運(yùn)用孔112和球狀或柱狀的聚焦透鏡113，能夠在鋼帶l的表面上形 成圖4中所示的各種光斑形狀。
在鋼鐵軋機(jī)的冷軋步驟中，可以根據(jù)鋼帶的成分和厚度選擇執(zhí)行幾種類型 的焊接方法，而根據(jù)這些類型的焊接方法所焊接的形狀也是不同的。在冷軋過 程中將兩賴巻焊接連接在一起的地方形成了具有如圖1和2所示的某一寬度 的條狀或帶狀焊縫。這種類型的焊縫影響著光反射率測量裝置110的光探測器 的運(yùn)行效果，涉及到的因素如下-
(1) 條狀焊縫的激光束反射率或吸光率
(2) 條狀焊縫的表面粗*
(3) 條狀焊縫的特征(粗糙度或彎曲)
(4) 條狀焊縫的寬度
在這些因素中，因素(1)到(3)決定光探測器的輸出振幅，并且因素(4) 決定輸出信號的時(shí)間間隔。焊縫上激光反射率的改變由焊縫的形狀決定，而焯 縫的形狀又根據(jù)焊接類型而變化。在鋼鐵軋機(jī)的冷軋過程中所執(zhí)行的焊,型 包括閃光對接焊、激光焊、網(wǎng)縫焊接等等。在鋼帶相對厚的地方，對接焊通過 閃 接焊或激光焊的方式執(zhí)行。在薄鋼帶例如鋼片的情況下，搭頭焊接就通 過網(wǎng)縫悍接方式執(zhí)行。
圖5的剖面圖說明了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的通過閃M接焊所形成 的焊縫靴。在鋼鐵車L機(jī)的冷車L過程中，閃艦接焊在酸洗連續(xù)冷軋機(jī)組(PCM) 上執(zhí)行。這種焊接留下一個(gè)焊珠53，其會損傷引料輥和軋輥。為了防lLh述瞎況的出現(xiàn)，執(zhí)行清理焊縫54的操作。焊縫清理后的部分55顯示了內(nèi)部的鋼帶
材料，具有非常高的光滑度(對激光束的反射率)。因此，i辦縫在鋼帶的寬度
方向上形成一個(gè)寬度為數(shù)十毫米的高光滑度的條55。另一方面，激光焊接留下 一個(gè)寬度窄(例如lmm至2mm)并且高度小的焊珠。因?yàn)闆]有執(zhí)行焊縫清理 操作，焊珠接下來經(jīng)受折疊或開槽，因此形成一個(gè)不規(guī)則的表面結(jié)構(gòu)。焊珠的 不規(guī)則的表面結(jié)構(gòu)主要改變了激光束的反射角，使激光反射率測量裝置110的 光探測器的輸出產(chǎn)生變化。網(wǎng)縫焊接被應(yīng)用于薄鋼帶的搭頭焊接，因此形成階 梯狀焊縫。焊縫的階梯與每賴帶的厚度相應(yīng)，并且在鋼帶的厚度方向上延伸。 網(wǎng)縫焊接的階梯同樣會改變激光束的反射角，從而使得激光反射率測量裝置110 的光探測器的輸出發(fā)生變化。
圖6的曲線表明了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的激光反射率測量裝置獲得 的焊縫檢測信號。
如上戶腐，根據(jù)焊接類型，激光反射率測量裝置10的光探領(lǐng)螺的輸出可能 因?yàn)椴煌蛩囟煌?。因此，在如圖6所示的焊縫處激光束的反射率的改變將 同樣會不同。為了克服這禾中因?yàn)楹附臃椒愋筒煌鴮?dǎo)致的激光反射率變化的 問題，可以調(diào)節(jié)用于確定焊縫的參考信號電平(以下將簡稱為"確定焊縫信號電 平，)和用于確定焊縫的信號時(shí)間間隔(以下將簡稱為"確定焊縫的時(shí)間間隔"或 "時(shí)間間隔")AT。換句話說，當(dāng)根據(jù)焊縫類型而設(shè)定確定焊縫信號水平和確定 焊縫時(shí)間間隔AT時(shí)，就能確保穩(wěn)定地在線焊接檢測而與焊麟型無關(guān)。
再次參考圖6，在試圖根據(jù)由光探測器所測得的反射激光束的反射率變化檢 測焊縫的情況下，當(dāng)光探測器在普通鋼帶表面上和在焊縫上領(lǐng)糧時(shí)的輸出差別 較大，并且當(dāng)光探測器在焊縫上的檢測信號具有較大的時(shí)間間隔時(shí)，會灘更穩(wěn) 定地檢測出焊縫。在圖6中，參考符號A^表示了在鋼帶1的表面上測得的反 射率的偏差，該偏差源于移動鋼帶1的振動或與表面缺陷有關(guān)的噪音。當(dāng)焊縫 通過檢測點(diǎn)時(shí)，光探測器的輸出變化的振幅為AlwH+AlwL，時(shí)間間隔為AT。 為了穩(wěn)定地檢測圖6的焊縫，需要滿足以下^i牛。
數(shù)學(xué)圖l
也就是說，光探測器的振幅輸出變化AIWH+AIWL需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由于鋼帶振動或表面缺陷所弓I起的反射率偏差A(yù)in。同樣需要光探測皿焊縫處輸出變化的
時(shí)間間隔AT保持穩(wěn)定。在光探測器輸出變化的時(shí)間間隔AT保持穩(wěn)定的情況
下，就能夠除去導(dǎo)致錯(cuò)誤的檢測因素，如由鋼帶表面缺陷導(dǎo)致的光探測器輸出
改變。這是因?yàn)楫?dāng)由于鋼帶表面缺陷引起光探觀U器的輸出改變時(shí)，時(shí)間間隔AT 通常是不穩(wěn)定的。
圖7和圖8的曲線圖舉例說明了根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施例的由在線檢測 系統(tǒng)在焊縫處檢測到的激光反射信號。
圖7的曲線顯示了光探測驗(yàn)閃艦接焊縫處檢測到的信號波形，并且圖8 是在實(shí)際冷軋?zhí)幚碇挟a(chǎn)生的在線數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)^I31增大圖4 (b)中所示的圓 形光斑使其直^/人lmm增加到30mm所獲得的信號波形。根據(jù)該具體實(shí)施例， 當(dāng)激光束的圓形光斑具有的直徑太小時(shí)，指示焊縫的信號很難與鋼帶表面上的 細(xì)小突出和凹陷所帶來的噪音區(qū)別開來。另外，當(dāng)圓形光斑太大時(shí)，光探測器 11自身輸出太小的值。因此，能夠理解當(dāng)光斑直徑在4mm到6nun的范圍并且 更雌地是5mm時(shí)，焊縫的信號是最容易被檢測到的。根據(jù)另一個(gè)具體實(shí)施例， 盡管圖中沒有顯示，當(dāng)^M的激光束在鋼帶表面上形成一個(gè)線形光斑且該線形 光斑的寬度范圍為2mm到5mm、長度范圍為30mm到50mm時(shí)，可以很容易 進(jìn)行檢測。線形光斑上的這些 是通過大量試驗(yàn)而獲得的結(jié)果，這些數(shù)據(jù)表 明了在這樣的長度和寬度時(shí)，反射激光束是容易進(jìn)行探測的。
如圖6所示，圓形光斑的最佳尺寸和/或其最佳，隨著焊^型而發(fā)生 變化。因此，當(dāng)選取了最佳的光斑尺寸和形狀后，就能根據(jù)本發(fā)明很容易地在 線檢測當(dāng)前在鋼鐵車L機(jī)的冷軋過程中執(zhí)行的任何焊麟M^f形成的焊縫。在圖7 的曲線中，當(dāng)激光束從鋼帶1的表面反射回來時(shí)，從普通鋼帶表面檢領(lǐng)倒的反 射率信號電平A和從焊縫處檢測到的反射率信號電平B 二者對應(yīng)的激光反射率 之間存在顯著的差別。將這兩個(gè)反射率信號電平互相對比，以便對焊纟lit行定 位。尤其是，當(dāng)特定點(diǎn)處的反射率信號電平為預(yù)先設(shè)定的參考信號電平或指示
性的波形電平AlwL或更大，則該特定點(diǎn)就被確定為焊縫。
圖9的流程圖說明了根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施例的針對鋼帶焊縫的在線檢 測方法。
根據(jù)圖9，在S900中產(chǎn)生發(fā)射至夠動著的鋼帶1表面上的激光束，并且在 S902中調(diào)整激光束的橫截面。在這里，可以選擇性地執(zhí)對^1整激光束 面的步驟S902。在S904中激光 過聚焦透鏡112聚焦，并且在S906中照射到移 動中的鋼帶1的表面上。在這里，激光束，以直角照射到鋼帶1表面上。
當(dāng)激光束照射至嗍帶1的表面上時(shí)，激光束從表面反射回來。在步驟S908 中不斷地探測反射的激光束，并且在步驟S910中提取其反射率。反lt激光束的 反射率是表明其光強(qiáng)的指數(shù)。當(dāng)不斷提取出來的反針激光束的反射率顯示出在 Ht定點(diǎn)或間隔處的光強(qiáng)大于預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)，則這個(gè)點(diǎn)或區(qū)間就在S912和 S914中被確定為焊縫。
在這個(gè)過程中，不斷地探測從鋼帶表面反射回來的、激光束，并根據(jù)焊縫上 的反射率信號與鋼帶普通部分上的反射率信號之間的不同5W焊纟ia行定位。
在上述步驟S912中，當(dāng)反射率信號電平大于預(yù)先設(shè)定的閥值電平，并且反 射率信號寬度在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)，相應(yīng)的點(diǎn)將被確認(rèn)為焊縫。這是為了從 由于突出和凹陷噪聲引起信號電平瞬時(shí)急居U升高的情況中^f拙實(shí)際的焊縫。
如上所述，針對鋼帶焊縫的在線檢測系統(tǒng)和方法可以包括至少兩個(gè)激光反 射率測M置llO。在這種情況下，就可會隨過使用來自fti可一個(gè)激光反射率測 量裝置110的探測信號或?qū)蓚€(gè)或更多的探測信號結(jié)合起來檢測焊縫。這是為 了將在鋼帶寬度方向上延伸的焊縫或帶55從局部形成的高光滑度的表面缺陷中 區(qū)分出來。由于這種局部高光滑度的表面缺陷沒有統(tǒng)一的形狀，當(dāng)在鋼帶寬度 方向上的兩個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)上測量激光反射率時(shí)，極不可能從兩個(gè)或更多的缺陷 處得到相等的檢觀幅號。因此，當(dāng)在鋼帶寬度方向上安裝更多的反射率湖糧裝 置110時(shí)，將很少發(fā)生由于表面影響導(dǎo)致的錯(cuò)誤檢測。
工業(yè)實(shí)用性
根據(jù)上面闡明的本發(fā)明的某些具體實(shí)施例，可以很容易地在線檢測高速移 動的焊縫，而不使用現(xiàn)有技術(shù)中的通孔。此外，由于通孔不是必要的，所以能 夠提高冷軋生產(chǎn)的生產(chǎn)力，并且也可以實(shí)質(zhì)上排除諸如劃痕和碎裂的問題。
而且，根據(jù)本發(fā)明的某些具體實(shí)施例，有可能通過將激光束持續(xù)照射到鋼 帶表面上并且根據(jù)焊縫和普通鋼帶表面之間反射率的不同艦焊纟縦行定位， 從而容易并精確iM焊,行在線檢測。
應(yīng)當(dāng)理解，盡管已經(jīng)結(jié)合附圖并相應(yīng)于某些具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了解 釋說明和描述，但這些具體實(shí)施例和附圖僅僅是解釋性的，并且本發(fā)明絕非僅 限于此。相反，可以預(yù)期到本領(lǐng)域技術(shù)人員無疑能夠想到包含本發(fā)明原理的改良的和等同的方案。因此，預(yù)期并且希望本發(fā)明將由附屬的權(quán)利要求書的的全 部精神和范圍來限定。
權(quán)利要求
1. 一種針對鋼帶焊縫的在線檢測系統(tǒng)，包括反射率測量裝置，用于將激光束發(fā)射到移動著的鋼帶上，并且持續(xù)測量從所述鋼帶表面返回的激光束的反射率；以及信號處理裝置，用于根據(jù)在所述鋼帶焊縫上測量到的反射率變化來檢測所述焊縫。
2. 如權(quán)禾腰求1所述的在線檢測系統(tǒng)，辦征在于，所述反射率測量驢 以與鋼帶表面呈80。到腦。的范圍內(nèi)的角度不斷地^lt激光束。
3. 如權(quán)利要求2戶腿的在線檢壩係統(tǒng)，其特征在于，戶脫反射率測量裝置 垂直于鋼帶表面^M所述激光束。
4. 如權(quán)利要求1所述的在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述反射率測量驢 包括激光束發(fā)生器，用于產(chǎn)生激光束； 聚焦M，用于聚焦、激光束；聚光透鏡，用于會聚/A^述鋼帶表面反射回來的激光束；以及 光探測器，用于輸出與所會聚激光束的則寸率相對應(yīng)的電信號。
5. 如權(quán)利要求4戶脫的在線檢測系統(tǒng)，^#征在于，所述反射率測量體 進(jìn)一步包括光束調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述激光束發(fā)生器產(chǎn)生的激光束的橫截面。
6. 如權(quán)利要求5戶腿的在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，戶滿光束調(diào)節(jié)器將照 射至,述鋼帶表面上的激光束調(diào)節(jié)為直徑4mm到Um的圓形光斑或?qū)挾葹?2mm到5mm且長度為30mm到50mm的線形光斑。
7. 如權(quán)利要求4戶腿的在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述聚焦透鏡包括球 面纖或柱面纖。
8. 如權(quán)利要求4所述的在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，照射至lJ戶脫鋼帶表面 上的激光束具有選自點(diǎn)、圓和線的一種開鄰。
9. 如權(quán)利要求1所述的在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，如果;A^F^鋼帶表面 上的—待定點(diǎn)返回的激光束的反射率超過預(yù)先設(shè)定的閥值，則所述信號處理裝 置將其確定為焊縫。
10. —種針對鋼帶焊縫的在線檢測方法，包括以下步驟(a) 將激光束^M到傳送中的鋼帶表面上；(b) 持鄉(xiāng)鄉(xiāng)糧/A^M表面返回的激光束；(c) 測量所述蹈t激光束的反射率；以及(d) 基于所述反射率的變似寸所述焊驗(yàn)行定位。
11. 如權(quán)利要求10所述的在線檢測方法，其特征在于，步驟(a)產(chǎn)生并且 聚焦激光束，以便于照射到戶皿傳送中的鋼帶的表面上。
12. 如權(quán)利要求11所述的在線檢測方法，其特征在于，步驟(a)進(jìn)一步包 括調(diào)整所產(chǎn)生的激光束的橫截面大小。
13. 如權(quán)利要求10戶脫的在線檢測方法，其特征在于，步驟(a)將戶欣激光束垂直地，到戶，鋼帶的表面上。
14. 如權(quán)利要求10戶/M的在線檢測方法，其特征在于，步驟(b)持續(xù)探測 從設(shè)置在戶皿鋼帶的寬度方向上的至少兩個(gè)點(diǎn)反射回來的激光束。
15. 如權(quán)利要求10戶服的在線檢測方法，其特征在于，步驟(d)包括如果 從所述鋼帶表面上的特定點(diǎn)返回的激光束的反射率超過預(yù)先設(shè)定的閥值，貝IJ將 戶脫鋼帶表面上的特定點(diǎn)確定為焊縫。
全文摘要
提供了一種針對鋼帶焊縫的在線檢測系統(tǒng)和方法，其能夠發(fā)射激光束到高速運(yùn)動的鋼帶表面上，并且測量反射回來的激光束的反射率，從而很容易地在線檢測所述鋼帶焊縫。在該在線檢測系統(tǒng)中，反射率測量裝置將激光束發(fā)射到移動著的鋼帶上，并且持續(xù)測量從所述鋼帶表面上返回的激光束的反射率；并且信號處理裝置基于在所述焊縫上所測得的反射率變化來檢測鋼帶焊縫。
文檔編號G01N21/47GK101416044SQ200680048140
公開日2009年4月22日 申請日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者吳基莊, 孫光虎, 孫基三, 崔承甲, 李常鎮(zhèn), 林忠洙 申請人:Posco公司