对有肋型材的特征尺寸进行在线检测的方法和相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于对有肋型材（１０）的特征尺寸进行在线检测的方法和装置，该有肋型材至少包含芯（１１）和不连续的肋（１２）。该装置采用包含光（１６）的发射器（１４）与信号接收器（１５）的检测装置，信号接收器（１５）用于检测由前进的有肋型材（１０）投下的阴影，接收器（１５）与信号处理单元（１７）相联系。为了计算芯（１１）和／或肋（１２）的尺寸，信号处理单元（１７）执行以下步骤：用某个积分间隔对与由有肋型材（１０）投下的阴影有关的光信号进行积分，积分间隔等于经过光（１６）的有肋型材（１０）上的肋（１２）中的至少一个节距的通过时间；由此积分获取具有变宽的玻璃杯状外形的视频信号（１８）；在视频信号（１８）中确定计算窗口，计算窗口包含芯（１１）与肋（１２）之间的转换；按照窗口计算视频信号（１８）的导数并确定该导数的特征点；以及采用这些特征点计算肋（１２）和／或芯（１１）的尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对有肋型材(ribbed profiles)的特征尺寸进行在线检测的方法和相关装置。本专利技术基本适用于任何类型的轧制和/或精加工过程，特别适用于、但又不限于在其自身轴方向上前进的例如棒材或杆材等有肋型材，不仅适用于两个轧制支架之间的部分，还适用于位于轧制行列进口处或出口处的部分。本专利技术允许在线检测有肋型材的特征尺寸，也允许在高速移动的轧制材料上检测有肋型材的特征尺寸，以便以极为精确且基本瞬时的方式确定相对于程控值可能发生的偏差。在本说明书中的此处以及其他部分，“有肋型材的特征尺寸”至少表示芯的等效直径和肋的等效直径。芯的等效直径即如果没有肋，有肋型材具有的尺寸。肋的等效直径即考虑芯直径与肋高度总和的情况下，型材所呈现的最大直径。尽管本说明书具体涉及圆形型材，无论如何，本专利技术在例如多边形、椭圆形等不同截面型材中的应用属于本专利技术的范围。
技术介绍
有肋型材制造过程中最常遇到的问题之一与这样的需要有关对于该型材的整个纵向范围，保证将型材在芯直径和肋高度上的尺寸在允许和预定的容许值范围内保持为程控标称值。对在其自身轴方向上前进的有肋型材的横向尺寸进行在线检测格外困难，这是由于在测量进行期间，检测器必须能够区分所获得的数据是关于芯还是关于肋；另外，检测器还必须能够确定肋是在与其顶部对应的位置上被检测还是在其他位置上被检测，与其顶部对应的位置即至少在其最大横向尺寸附近，而在其他位置上所获得的数据则表示中间值。EP-A-1162430披露了一种进行所谓阴影检测的光学测量装置，这种阴影检测通过采用相关光束的两个发射器获得，所述光束相对于被测圆形部件的纵向轴以合适的入射角度倾斜。每一发射器与相应的光接收器联系，光接收器检测对应于阴影的信号，所述阴影是有肋圆形部件在经过光束射入的区域的行程中由肋所投下的。通过这种方法，获得与两个测量方向有关的两个阴影，并且，这两个阴影在垂直于圆形部件纵向轴的平面上偏差预定的角度，由此，可以推断出与肋的顶部值有关的信息。EP’430示出的方案在结构的复杂程度以及测量结果的有效性方面都存在问题，例如，这种方案没有考虑检测期间圆形部件在其轴上旋转的可能性，这种旋转改变了检测器对于肋的相对位置，并因此使所得到的结果不可靠、不真实。本专利技术的目的在于完善对有肋圆形部件的特征尺寸进行在线检测的方法，其克服了现有技术的缺点，并为可靠的结果提供了结构简单、操作简便的解决方案。申请人对本专利技术进行了设计、试验和实施，实现了这一目的，并获得了其他优点。
技术实现思路
主权利要求对本专利技术进行了陈述并且包含了本专利技术的特征，同时，从属权利要求描述了主要专利技术构思的其他特征。用于对沿其自身轴前进的有肋型材或圆形部件的特征尺寸进行在线检测的方法采用了光学检测器，该光学检测器至少包含光束发射器以及接收器，其中，接收器相对于被测的有肋型材位于与发射器相对的位置。在下面的介绍中，将不加区别地使用术语“型材”或“圆形部件”，但无论如何，如同已经说过的那样，应当理解为本专利技术同样适用于除圆形以外的其它横截面的型材。接收器适用于对阴影信号进行检测，该阴影信号由有肋型材经过发射器所产生的光束的行程确定。根据本专利技术，接收器与处理单元相联系，该处理单元适用于用某个积分间隔对某个光信号进行积分，其中，所述积分间隔至少等于前进的圆形部件上的肋的一个节距(pitch)经过光束的通过时间，所述光信号与有肋型材在其行程中所投下的阴影有关。通常，积分间隔等于肋的n个节距的通过时间，n≥1。进行这种积分所获得的信号在形状上类似于变宽的玻璃杯，其中，底部由芯的阴影确定，上部的、变宽的部分由肋顶的阴影确定，连接底部与上部的倾斜段由在有肋型材的轴方向上、肋从芯开始到其顶部的逐渐发展(growing development)确定。根据一个变体，该方法提供了开始的准备步骤，以便确定测量是在有肋型材还是光滑型材上进行。该步骤主要提供验证对应于变宽部分的信号值与对应于底部的信号值之间的差是否超过某个特定的最小阈值，如果超过，系统识别出有肋型材的存在，并允许开始进行检测，否则，发出错误信号和/或测量被认为是对被确定为圆形部件的型材进行。根据本专利技术的特征，对积分得到的视频信号进行处理，以获取信号的一个导数。在第一实施例中，计算出视频信号的一阶导数。根据本专利技术，通过关于与型材纵向发展基本正交的轴求解视频信号的一阶导数，可以确定出信号斜率具有相对极大值的点。这些相对极大值的点对应于芯和肋落在型材上的点。事实上，由于型材上的这些区域很多且由数量众多的样本点组成，它们对平均信号的构造具有非常大的影响，光影转换的重叠较大，因此斜率为极大值。相反，与型材上位于芯与肋最大值之间的推移上的点相对应，光影转换在空间上更为分散，它们对视频信号构造的影响较小，因此斜率为极小的。有利的是，为了便于识别极小值和极大值并使这种识别尽量快，在视频信号发生光影转换的窗口内计算一阶导数。在另一优选实施例中，计算视频信号的二阶导数，在这种情况下，同样按照视频信号的某些窗口计算二阶导数，在这些窗口中，存在与型材中芯与肋之间的转换有关的连接段，也就是说，其中存在视频信号的光影转换。二阶导数的每一次过零，即其值的消失，确定了与有肋型材具体尺寸或所述尺寸的部分有关的精确数据，因此，从所述值可以提取出所希望的、与肋顶的值有关以及与芯直径有关的信息。根据一个变体，第一发送器-接收器对适用于获取与处于传输中的有肋型材的阴影有关的信息，以便通过在一段时间上进行积分并接着进行一次或两次求导来重建被寻求的值；第二发送器-接收器对相对于第一发送器-接收器对成角度地错开，其适用于检测型材相对于理想基准位置的角位置。在本专利技术的一个实施例中，对第二发送器-接收器对进行布置，使得其以在有肋型材侧面上存在的连续纵向棱线为基准，以确定的间隔检测存在还是不存在最大横向尺寸的近似条件。通过检测最大横向尺寸的近似条件，第二发送器-接收器对可以指示由第一发送器-接收器对获取的值何时实际对应于最大顶部值，其中，最大顶部值在近似为有肋型材相对于基准轴的理想角定位条件的条件下检测到。根据另一个变体，发射器-接收器对中的一个和/或另一个适用于绕正在前进的有肋型材的纵向轴旋转或摆动某个角度，这种旋转使得可以搜索横向尺寸的近似最大值，第一对根据顶部值，第二对根据横向尺寸，该横向尺寸决定了对所检测顶部值的认可。通过这种方法，提高了测量结果的有效性和可靠性。附图说明附图作为非限制性实例给出，其示出了本专利技术的某些优选方案，其中 图1示出了根据本专利技术的方法所适用的一段有肋型材；图2原理性地示出了适合应用根据本专利技术的方法的装置；图3示出了视频信号的显像图，该信号通过对图2中的装置所获得的光信号进行积分而获得；图4示出了对图3所示信号的选定部分求解的二阶导数；图5示出了根据本专利技术的检测方法的步骤；图6示出了图2中的装置的变体。具体实施例方式参照附图，将根据本专利技术的检测方法用于有肋型材10，在有肋型材10上可以识别出直径为D的芯11，螺旋发展的、顶部直径为L的不连续肋12，以及两条正好相对的纵向棱线13，纵向棱线13确定了最大横向直径dmax(图6)。图2原理性地示出了对有肋型材10的特征尺寸进行在线检测的装置，该装置包含平行光束16的发射器14、相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对正在前进的有肋型材（１０）的特征尺寸进行在线检测的方法，所述有肋型材（１０）至少包含芯（１１）和不连续的肋（１２），该方法采用检测装置，该检测装置包含光（１６）的发射器（１４）以及能够对由所述前进的有肋型材（１０）投下的阴影进行检测的信号接收器（１５），所述接收器（１５）与信号处理装置（１７）相联系，该方法特征在于：为了计算出所述肋（１２）和／或所述芯（１１）的尺寸，所述信号处理装置（１７）执行以下步骤：采用一积分间隔对与由所述有肋型材（１０）投下的所述阴影有关 的光信号进行积分，所述积分间隔等于经过所述光（１６）的所述有肋型材（１０）上的所述肋（１２）中至少一个节距的通过时间；由所述积分获得视频信号（１８），该信号具有变宽的玻璃杯状的外形；在所述视频信号（１８）中确定计算窗口（Ｋ△ Ａ、△Ａ、△Ｂ、Ｋ△Ｂ、Ｋ△Ｃ、△Ｃ、△Ｄ、Ｋ△Ｄ），所述窗口包含所述芯（１１）与所述肋（１２）之间的转换；按照所述窗口计算所述视频信号（１８）的导数，并确定所述导数的特征点；采用所述特征点计算所述肋（１２）和／或所述芯（１ １）的尺寸。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L恰尼，
申请(专利权)人：达涅利自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]