[发明专利]基于CMOS传感器的带材对中检测系统及其检测方法

说明书

基于CMOS传感器的带材对中检测系统及其检测方法，包括红外光源，红外光源上部隔着机组传输线设置有检测模块，检测模块包括分别设置在生产机组两侧上部的传感器A和传感器B，传感器A和传感器B的结构相同，均包括由下至上依次设置的镜头、滤光片和CMOS图像传感器，滤光片只允许红外光通过，两个CMOS图像传感器共同连接有复杂逻辑器件，复杂逻辑器件连接有微控制器，微控制器与PLC控制器通信，PLC控制器连接有液压伺服装置，微控制器还通过以太网与上位机进行通信。解决了现有技术中存在的带材对中检测系统易受环境光干扰、检测范围有限的问题。

技术领域

本发明属于自动检测技术领域，涉及一种基于CMOS传感器的带材对中检测系统，本发明还涉及利用该系统的检测方法。

背景技术

随着现代加工业的发展，各行各业中对带材的需求量不仅越来越大，而且对于钢材的质量提出了更加苛刻的要求。在软包装(如造纸、分切机、涂布机、塑料印刷、胶卷等)自动化生产线上，卷筒类的材料在流水线行进过程中，由于前面工序中收卷不整齐或当前机组中的机械误差、导辊的偏差、振动或者是带材张力的不断波动等原因，都可能导致卷筒类材料在生产线上行进时跑偏，从而形成带材跑偏。如果对上面提到的跑偏问题不及时加以纠正,就会影响生产线上后续工序的产品质量和生产效率，严重时会增加原料甚至给所使用的原材料造成极大的浪费。

以钢铁冷轧为例，在冷轧带钢的连续生产过程(含后续处理过程)中，随着机组速度的逐年提高、设备加工工艺的改进，所生产的带钢越来越宽，越来越薄。为满足带钢的连续生产，带钢活套储备量的标准越来越长，带钢在运送的过程中容易偏离机组中心线，最终可能导致生产损失，严重时甚至会造成断带停产，这样会对生产线的正常运行造成严重影响，降低产品质量，增加生产消耗，甚至造成生产设备的损坏。因此，在这些重型设备生产线上，急需实时性强、具有较好控制精度的对中检测控制CPC(Center Position Control)系统，从而使得开卷机能够将板形不太理想的带材安全、准确的送入机组中心线，减少额外修整，并完成最优化的带材正方剪切，从而避免带材重新卷取或板卷受损而成为次品的事故，在运输和处理过程中也不易受到损伤，从而利于产品的运输和存储。

为满足激烈的市场需求以及用户的要求，就要提高工业轧制生产过程的自动化技术水平，生产更高质量的钢铁材料，这就需要我们生产者进一步完善所使用的检测仪器和以及检测方法。采用传感器对中检测控制，开卷机可以将板形不太理想的带卷比较准确和安全地送入机组中，而且进一步保证带材生产率的提高，减少次品率，从而避免不必要的经济损失；实现带材对中控制的前提条件就是对中传感器必须能够采集正确的信息，否则控制系统就不能给出高精度的控制，就会产生误动作，导致带材跑偏。

采用带材对中系统CPC可使带材定位，避免带材跑偏过大碰撞或造成断带停产，同时由于实现了带材的自动卷齐，可为下一道工序提供整齐的卷材，从而大量减少带材的切边量提高成品率。目前自动对中系统CPC/EPC 的检测传感器有光电式、电容式、电感式、CCD摄像式传感器。

1)光电式传感器检测装置：主要是使用光电效应的原理将光学信号转换为电学信号来输出，它主要有光源、光接收器等组成，具有精度高，拥有多样的探测范围和距离，但其光源一般采用可见光或高频可见光，受环境中自然光和天车车灯干扰较大，抗干扰性较差。

2)电容式传感器检测装置：基本原理就是把带材中心或边缘的偏移量转化成电容的变化量，由于被测量的变化会引起电容式传感器相关参数的变换，使电容量C发生变化，常见的电容式传感器的类型有：变间隙式(改变 d)，变面积式(改变s),变介电常数(改变ξ_r)三种类型，在带材对中检测纠偏中使用大多是变面积式的。电容式对中检测传感器具有结构简单、适应性强、能在恶劣的环境中工作、不受灰尘和光的反射的影响等特点，但起始电容量较小，使得输出的阻抗很高，因此传感器的负载能力较差，一受外界干扰，非线性严重，且灵敏度不高，特别是容易受到现场静电环境的影响。