[发明专利]一种圆钢坯挠度的非接触在线检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢材成型加工领域，具体涉及一种钢坯挠度检测方法，特别涉及一种圆钢坯挠度的非接触在线检测方法。

背景技术

在现有的圆钢坯挠度检测中，对钢坯进行挠度检测的方法通常有两种：接触法和非接触法。

接触法：在测量的过程中，测量探头与钢坯以一定压力接触，并沿着钢坯轴向移动，根据移动过程中探头的跳动范围得到钢坯在某一方向上的挠度。在该方法中，测量探头与钢坯一直处于压力接触状态，并有相对运动过程，因此对测量探头和钢坯具有一定的破坏作用。同时，钢坯测量时经常处于中高温状态，使操作者也处于恶劣的工作环境下。在“一种检测变形桁架梁的挠度测量系统”（宋峰 CCD挠度测量系统的研究  硕士学位论文）中，在桁架梁的支点正上方安装激光发生器，在需要监测变形移位的位置放置激光接收器，根据激光接收器上光斑的位置得到被测点的变形，对多个点进行测量，计算出变形桁架梁的挠度。该方法需要在测量对象上安装激光发生器和激光接收器，是一种接触式测量方法，测量过程比较费时。在专利“挠度测试仪”（专利号：94231409.3）提供了一种脆性金属材料挠度试验的测试仪。测试仪安在万能试验机的立柱上，杠杆的测试端置于被测试件的下端，当试件发生变形时，测试端下移转到杠杆示值端上移即百分表可显示出挠度值，达到测试脆性金属材料挠度的目的。本发明中采用接触法测量试件挠度，测量结果通过百分表显示，缺点是该方法测量挠度的过程中需要使用万能试验机,仅仅用于实验室作为一种实验仪器使用；同时，受万能试验机本身结构尺寸的限制，仅仅用于小尺寸试件的挠度测量。专利“一种测量转轴挠度的方法”（申请号：200810037708.9）涉及一种测量转轴挠度的方法，在该方法中，在转轴的轴颈和转轴最大挠度预估计点，分别布置基准激光器和移动激光器，转轴在初始位置的基础上转动两个相同的角度，每次记录激光在激光靶上的平行偏差和角度偏差，由此测出移动激光靶中心相对基准激光靶中心的垂直偏差和垂直角度偏差。转轴最大挠度预估点处的挠度就可以通过测量值间接算出，通过多点测量后，取其中最大值就可得到转轴的最大挠度。该方法中需要在测量对象上布置基准激光器和移动激光器，测量费时。

为了克服接触法的缺陷，非接触法的应用越来越广泛，但现有技术仍然存在着不足之处：

在“一种用多线结构光的影像传感器”（Bin Wu, etc, “A novel method for round steel measurement with a multi-line structured light vision sensor”. 2010 Meas. Sci. Technol. 21 025204）中,给出的方案是通过将多线结构光垂直投影在圆钢坯上，在另一角度对投影光进行成像，投影光成像为椭圆形曲线，图像根据三角法原理恢复出投影线位置处的变形，轴心的位置通过曲线拟合获得，从而获得钢坯的挠度。该方法的缺点在于: （1）在该方法中，由于椭圆形曲线上每个点有不同的物距引起放大率不同，同时，测量过程中需要进行大景深成像，不同景深处有不同的像差，这将在很大程度上影响测量精度。（2）多线结构光的每一条光线具有不同物距，受成像镜头F数的限制，仅仅只能获得短区间内少量离散位置处的变形，使测量范围受到限制，因此，该方法不能对大尺度的钢坯进行挠度检测。（3）在该方法中，多线结构光的投影方向和成像系统的光轴之间有一定的夹角要求，测量系统需要较大的安装空间。

现有的测量方法主要用于等直径钢坯的挠度检测，对于非等径的钢坯进行挠度检测一直没有有效的方法。

发明内容：

    本发明要提供一种圆钢坯挠度的非接触在线检测方法，以克服现有技术存在的测量精度易受景深影响、不能对大尺度的钢坯进行挠度检测和测量系统需要较大安装空间的问题。

为了克服现有技术存在的问题，本发明提供的技术方案如下： 

一种圆钢坯挠度的非接触在线检测方法，首先构建检测系统，该系统包括基准线发生器、成像系统、计算机，钢坯转动控制器，电机系统和投影平板；平板位于过钢坯轴线并和成像光轴垂直的平面上，基准线发生器投射出两束线激光，在投影平板上形成两束平行的激光线，成像系统和钢坯转动控制器分别与计算机相连接，钢坯转动控制器控制电机绕钢坯的轴心进行转动；

第一步：基准线发生器发出两束线激光，在空间形成一定间距的激光平面，投影在安装在钢坯两边的平板上，形成为设定空间间距的标尺线，设标尺线之间的实际距离为                                                ；