一種電容式螺紋鋼線徑在線測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電容式螺紋鋼線徑在線測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)方法，屬于螺紋鋼線徑在線測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的圓筒件呈兩端開口的中空筒狀結(jié)構(gòu)，螺紋鋼從圓筒件的中心軸線位置穿過，從圓筒件一端的端部引出第一電容極；集電環(huán)設(shè)置于軋機(jī)的出口處，并與螺紋鋼相接觸，從集電環(huán)引出第二電容極，圓筒件和螺紋鋼組成圓柱形電容器；上述的第一電容極和第二電容極接入電容測(cè)量模塊，電容測(cè)量模塊依次與濾波模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊相連接。本發(fā)明的檢測(cè)方法通過建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行局部線性化、偏差估計(jì)運(yùn)算得待測(cè)螺紋鋼的直徑和偏差量。本發(fā)明相比激光掃描法和光電攝像法等技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，而且經(jīng)濟(jì)，容易實(shí)現(xiàn)高精度在線測(cè)量螺紋鋼的直徑。
【專利說明】一種電容式螺紋鋼線徑在線測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)方法
[0001]本發(fā)明專利申請(qǐng)是針對(duì)申請(qǐng)?zhí)枮?2012101497703的分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為:2012-05-15，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種電容式螺紋鋼線徑在線測(cè)量系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及螺紋鋼線徑在線測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種電容式螺紋鋼線徑在線測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0003]目前，在我國冶金工業(yè)中，螺紋鋼生產(chǎn)廠大部分仍采用在螺紋鋼軋制離線后，在熱態(tài)下由工人用卡尺測(cè)量，這種方法是隨機(jī)抽取測(cè)量，其測(cè)量精確度不高、速度慢、勞動(dòng)強(qiáng)度大，且不能實(shí)時(shí)檢測(cè)，無法及時(shí)調(diào)整更換軋機(jī)軋輥，一旦發(fā)現(xiàn)超差則已有大批鋼材成為次品或廢品，停機(jī)時(shí)間也嚴(yán)重影響著生產(chǎn)效率的提高。隨著棒材軋制技術(shù)不斷改進(jìn)，離線測(cè)量線徑早就無法滿足工業(yè)需要。同時(shí)，為了滿足客戶需要，降低成本，目前螺紋鋼生產(chǎn)廠大部分采取負(fù)公差軋制，為了進(jìn)一步提高成材率，就必須實(shí)現(xiàn)對(duì)軋件的連續(xù)在線檢測(cè)。
[0004]目前，很多關(guān)于棒材線徑非接觸式在線測(cè)量的研究在不斷地深入，在《冶金管理》雜志2004年第11期“線、棒材及螺紋鋼截面形狀在線測(cè)量技術(shù)綜合評(píng)述”一文中總結(jié)性地介紹了當(dāng)前棒材線徑在線測(cè)量技術(shù)大體可分為激光掃描法和光電攝像法。激光掃描法由馬達(dá)帶動(dòng)在發(fā)射透鏡焦點(diǎn)上的旋轉(zhuǎn)棱鏡將激光束反射到發(fā)射透鏡上形成一平行掃描的光帶，被測(cè)物的直徑(或?qū)挾?在此光帶上遮擋平行掃描光束，將遮擋時(shí)間乘平行光帶的掃描速度就可求出被測(cè)物的外徑(或?qū)挾?，但是該方法動(dòng)態(tài)性能差。光電攝像法由光學(xué)系統(tǒng)形成一束連續(xù)的平行光通過接收鏡頭在線陣上形成遮擋陰影的電子圖像，經(jīng)圖象處理求出遮擋此平行光束的陰影區(qū)所對(duì)應(yīng)的物體投影尺寸，該方法對(duì)拍攝速度要求高，同時(shí)對(duì)圖像處理的要求極高。
[0005]中國專利申請(qǐng)?zhí)?00420072685.2，申請(qǐng)日為2004年6月30日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:二氧化鈾芯塊直徑在線測(cè)量系統(tǒng)，該申請(qǐng)案采用激光測(cè)量儀測(cè)量二氧化鈾芯塊的直徑。中國專利申請(qǐng)?zhí)?8111592.6，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種自動(dòng)在線測(cè)徑的方法及其裝置，該申請(qǐng)案也采用平行激光光束照射技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)徑。中國專利申請(qǐng)?zhí)?0238166.4，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:高速運(yùn)動(dòng)物體的斷面尺寸測(cè)量裝置，該申請(qǐng)案CCD攝像機(jī)技術(shù)測(cè)量端面尺寸。中國專利申請(qǐng)?zhí)?00910070820.7，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:抗振動(dòng)大尺寸直徑精密在線測(cè)量方法，該申請(qǐng)案也采用CCD相機(jī)技術(shù)測(cè)量鋼管直徑。
[0006]此外，中國專利申請(qǐng)?zhí)?00410009187.8，申請(qǐng)日為2004年6月9日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:螺紋鋼三參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，該申請(qǐng)案由測(cè)量縱肋高度的線陣CCD測(cè)量儀，測(cè)量內(nèi)徑、橫肋高的光電瞄準(zhǔn)式光學(xué)投影儀和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，光電瞄準(zhǔn)式光學(xué)投影儀和線陣CCD測(cè)徑儀是兩個(gè)獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)，分別在螺紋鋼的兩個(gè)相互垂直的方向上測(cè)量，兩者共用一個(gè)測(cè)量頭，兩個(gè)方向的測(cè)量信號(hào)同時(shí)輸入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)數(shù)據(jù)處理后輸出測(cè)量結(jié)果。該申請(qǐng)案雖然實(shí)現(xiàn)了在線測(cè)量螺紋鋼的內(nèi)徑、縱肋及橫肋高度三參數(shù)，但是采用的是CCD測(cè)量儀和光電瞄準(zhǔn)式光學(xué)投影儀技術(shù)，由于螺紋鋼軋制速度很高，導(dǎo)致高速運(yùn)動(dòng)的螺紋鋼形成流線，要同時(shí)在線測(cè)量螺紋鋼的內(nèi)徑、縱肋及橫肋三個(gè)參數(shù)，對(duì)拍攝速度要求極高，同時(shí)對(duì)圖像處理的要求也極高，導(dǎo)致檢測(cè)成本大幅度增大，不適合實(shí)際生產(chǎn)使用。[0007]中國專利申請(qǐng)?zhí)?00620018691.9，申請(qǐng)日為2006年3月31日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:帶肋鋼筋特征尺寸測(cè)量儀，該申請(qǐng)案包括6~14組單軸向平行光測(cè)徑儀、箱體、高斜支架、低斜支架，6~14組單軸向平行光測(cè)徑儀是間隔交錯(cuò)排放，分為與軸向成±10°~70°夾角的A、B兩組，6~14組單軸向平行光測(cè)徑儀的接收鏡頭、發(fā)射鏡頭分別由固定于箱體的低斜支架或高斜支架固定。該申請(qǐng)案雖然能夠直接測(cè)量得到內(nèi)徑及橫肋外徑，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用的是單軸向平行光測(cè)徑儀，生產(chǎn)及運(yùn)行維護(hù)成本高。
[0008]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)螺紋鋼線徑測(cè)量技術(shù)主要集中在激光掃描法和光電攝像法，這些方法在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)線徑的在線測(cè)量，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量圖像的處理要求極高，導(dǎo)致測(cè)量成本大，設(shè)備維護(hù)成本增加，不能適應(yīng)高速軋制的需要，在實(shí)際的生產(chǎn)使用過程中并未得到普遍的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0010]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中螺紋鋼的線徑在線測(cè)量設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)徑要求高，測(cè)徑成本高的不足，提供一種電容式螺紋鋼線徑在線測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)方法，通過本發(fā)明構(gòu)建的電容式在線測(cè)量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)螺紋鋼線徑的高精度在線測(cè)量，從而提高螺紋鋼成材率，且結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備維護(hù)成本低。
[0011]2.技術(shù)方案
[0012]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0013]本發(fā)明的一種電容式螺紋鋼線徑在線測(cè)量系統(tǒng)，包括圓筒件、集電環(huán)、電容測(cè)量模塊、濾波模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊，所述的圓筒件呈兩端開口的中空筒狀結(jié)構(gòu)，螺紋鋼從圓筒件的中心軸線位置穿過，從圓筒件一端的端部引出第一電容極；所述的集電環(huán)設(shè)置于軋機(jī)的出口處，并與螺紋鋼相接觸，從集電環(huán)引出第二電容極，所述的圓筒件和螺紋鋼組成圓柱形電容器；上述的第一電容極和第二電容極接入電容測(cè)量模塊，該電容測(cè)量模塊用于測(cè)量圓柱形電容器的電容值，所述的電容測(cè)量模塊、濾波模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊依次連接。
[0014]優(yōu)選地，本發(fā)明的圓筒件為金屬件，并位于軋機(jī)的出口處，該圓筒件的外壁直徑為螺紋鋼直徑的3~10倍，該圓筒件的長度為50~100cm。
[0015]本發(fā)明的一種電容式螺紋鋼線徑在線測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其步驟為:
[0016]I)建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫:
[0017]將多種直徑為Oi的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的螺紋鋼在與實(shí)際生產(chǎn)相同的環(huán)境中離線狀態(tài)下穿過圓筒件，電容測(cè)量模塊通過第一電容極和第二電容極測(cè)量此時(shí)圓柱形電容器的電容值，并經(jīng)過濾波模塊得到相應(yīng)的電容值Ci，其中:Φ?為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的螺紋鋼直徑，Ci為直徑為的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的螺紋鋼對(duì)應(yīng)的電容值，從而得到(Ci, Φ?)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，其中Φ?的取值為6、
8、10、12、16、18、20、22、25、32、40、50mm等規(guī)格，本發(fā)明中所建(Ci, 的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫規(guī)格越全越完善，所測(cè)結(jié)果越準(zhǔn)確。
[0018]2)檢測(cè)工況電容值Cx:
[0019]當(dāng)待測(cè)的螺紋鋼穿過圓筒件時(shí)，電容測(cè)量模塊通過第一電容極和第二電容極測(cè)量此時(shí)圓柱形電容器的電容值，并經(jīng)過濾波模塊得到相應(yīng)的電容值Cx，其中:cx為待測(cè)直徑φχ的螺紋鋼對(duì)應(yīng)的電容值；
[0020]3)數(shù)據(jù)處理:
[0021]將步驟2)檢測(cè)得到的電容值Cx傳送至數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊，進(jìn)行局部線性化、偏差估計(jì)運(yùn)算得待測(cè)螺紋鋼的直徑◎,和螺紋鋼直徑的偏差量△ Φ，具體計(jì)算過程如下:
[0022]Α)根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)的螺紋鋼直徑Φπ的規(guī)格，從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(Ci, Φ,)中提取與生產(chǎn)的螺紋鋼直徑相接近的兩組數(shù)據(jù)(C1, ΦΡ和(c2，φ2)，其中=O1為比當(dāng)前生產(chǎn)的螺紋鋼直徑規(guī)格Oni小一個(gè)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)直徑，C1為準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(Ci, Φ?)中O1對(duì)應(yīng)的電容值，φ2為比當(dāng)前生產(chǎn)的螺紋鋼直徑規(guī)格Oni大一個(gè)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)直徑，C2為準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(Ci, ΦΡ中中2對(duì)應(yīng)的電容值；
[0023]B)將(C1, Φ!)和(C2，Φ2)帶入公式(1-1):
【權(quán)利要求】
1.一種電容式螺紋鋼線徑在線測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于:電容式螺紋鋼線徑在線測(cè)量系統(tǒng)包括圓筒件(3)、集電環(huán)(4)、電容測(cè)量模塊(5)、濾波模塊(6)、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊(7)和數(shù)據(jù)顯示模塊(8)，所述的圓筒件(3)呈兩端開口的中空筒狀結(jié)構(gòu)，螺紋鋼(2)從圓筒件(3)的中心軸線位置穿過，從圓筒件(3) —端的端部引出第一電容極；所述的集電環(huán)(4)設(shè)置于軋機(jī)(I)的出口處，并與螺紋鋼(2)相接觸，從集電環(huán)(4)引出第二電容極，所述的圓筒件(3)和螺紋鋼(2)組成圓柱形電容器；上述的第一電容極和第二電容極接入電容測(cè)量模塊(5)，該電容測(cè)量模塊(5)用于測(cè)量圓柱形電容器的電容值，所述的電容測(cè)量模塊(5)、濾波模塊(6)、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊(7)、數(shù)據(jù)顯示模塊(8)依次連接；其步驟為: 1)建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫: 將多種直徑為Oi的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的螺紋鋼(2)在與實(shí)際生產(chǎn)相同的環(huán)境中離線狀態(tài)下穿過圓筒件(3)，電容測(cè)量模塊(5)通過第一電容極和第二電容極測(cè)量此時(shí)圓柱形電容器的電容值，并經(jīng)過濾波模塊(6)得到相應(yīng)的電容值Ci，其中:Oi為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的螺紋鋼(2)直徑，Ci為直徑為Oi的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的螺紋鋼(2)對(duì)應(yīng)的電容值，從而得到(Ci, 的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，其中 Φ? 的取值為 6、8、10、12、16、18、20、22、25、32、40、50mm ； 2)檢測(cè)工況電容值Cx: 當(dāng)待測(cè)的螺紋鋼(2)穿過圓筒件(3)時(shí)，電容測(cè)量模塊(5)通過第一電容極和第二電容極測(cè)量此時(shí)圓柱形電容器的電容值，并經(jīng)過濾波模塊(6 )得到相應(yīng)的電容值Cx，其中:Cx為待測(cè)直徑Φχ的螺紋鋼(2)對(duì)應(yīng)的電容值； 3)數(shù)據(jù)處理: 將步驟2)檢測(cè)得到的電容值Cx傳送至數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊(7)，進(jìn)行局部線性化、偏差估計(jì)運(yùn)算得待測(cè)螺紋鋼(2)的直徑Φχ和螺紋鋼(2)直徑的偏差量△ Φ，具體計(jì)算過程如下: Α)根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)的螺紋鋼(2)直徑Φπ的規(guī)格，從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(Ci, Φ,)中提取與生產(chǎn)的螺紋鋼(2)直徑相接近的兩組數(shù)據(jù)(C1, Φ)和(C2，Φ2)，其中=O1為比當(dāng)前生產(chǎn)的螺紋鋼(2)直徑規(guī)格小一個(gè)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)直徑，C1為準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(Ci, 中O1對(duì)應(yīng)的電容值，Φ2為比當(dāng)前生產(chǎn)的螺紋鋼(2)直徑規(guī)格Oni大一個(gè)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)直徑，C2為準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(Ci, Oi)中Φ2對(duì)應(yīng)的電容值； B)將(C1,Φ!)和(C2，Φ2)帶入公式(1-1):
【文檔編號(hào)】G01B7/12GK103471496SQ201310473828
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月15日
【發(fā)明者】李紹銘, 楊波 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)