基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及智能检测技术领域，公开了一种基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法和系统，通过对应设置在被检测金属带两侧的包括至少一个激光扫描照射单元的激光扫描照射装置、包括至少一个光纤光子激光接收单元的光纤光子激光接收装置及控制连接的针孔仪管控计算机，实现了激光扫描照射过程及光纤光子激光接收过程，获取透过所述金属带上针孔的激光线及针孔光电信号，同步获取针孔尺寸信息和位置信息，获取实时检测的所述金属带针孔的动态信息，并采取在线处理措施，有效克服了现有技术中针孔检测不能横向定位或定位精度不高、接收器体积大、操作复杂、边缘不可检测盲区大及高速运动的在线检测金属带的被检出针孔最小直径偏大的技术难题。径偏大的技术难题。径偏大的技术难题。

【技术实现步骤摘要】
基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及智能检测
，尤其涉及一种基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法和系统。

技术介绍

[0002]铝箔、铜箔是制造新型电子/电力电容、新能源电池、家用电器等的重要原材料，在医药、食品包装等行业也广泛应用；随着行业的发展，对铝箔、铜箔品质要求越来越高，尤其对厚度的要求也越来越薄，但金属带在生产过程中极易产生针孔等缺陷，这将严重影响后续产品性能和工作寿命、被包装产品的质保期等，因此实现对针孔的检测，以改进制造工艺及用户用材的选择极为重要。
[0003]目前，市场上用于铝箔、铜箔等金属箔、薄板类带材针孔在线检测装置有三大种：第一类，采用LED线性光源照明和数字线阵相机成像原理的针孔检测的装置，这类装置的优点是设备构成简单，成本低，但受到数字相机传感器感光灵敏度和动态响应范围限制，当材料速度达20m/s时，只能检测到材料上不小于100微米的针孔，且还存在横向不同位置检测灵敏度偏差较大、材料边缘部位过曝光形成较大范围盲区等问题，鉴于此，一般用于金属带或带材较大孔洞检测。
[0004]第二类，利用LED线性光源照明与光电倍增管阵列接收原理的针孔检测装置，此装置的优点是检测灵敏度高，可实现对不小于10微米的针孔检测，但受LED发散光照明影响，金属带或带材边缘不可检测盲区大，难以满足毫米级边缘盲区和金属带生成机组多条带针孔检测需求，且因照明和接收沿金属带或带材没有进行时间或空间维分割，不能实现被检测针孔横向位置的确定，一般只用于对针孔检测没有横向定位要求，且边缘不可检测盲区要求不高的应用场合。
[0005]第三类，利用模块化激光照明和模块化光子接收器阵列接收原理的针孔检测装置，是将第二类的改进提升，将LED线性光源照明改成模块化激光照射器，接收器改成模块化光电倍增光接收器，每个激光照射器和接收器一一对应，有效检测长度固定如100mm，并根据被检测金属带或带材宽度配备模块数量，采用品字形排列覆盖整个幅面；但这类装置针孔检测横向定位精度在100mm，难以满足对针孔检测横向定位精度要求高的应用，还因采用品字形排列，设备纵向尺寸过大，难以满足铝箔金属带生成机组之类狭小空间安装要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术公开了一种基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法和系统，旨在解决现有技术中存在的技术问题。
[0007]本专利技术采用下述技术方案：
[0008]一种基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法，包括下列步骤：
[0009]激光扫描照射过程:
[0010]获取激光扫描照射单元发射的矩形激光光斑，形成线性扫描光束，高速扫描在线
移动的被检测金属带表面；
[0011]光纤光子激光接收过程：
[0012]获取透过所述金属带上针孔的激光线，经柱面接收光学物镜会聚耦合后由光纤光子激光接收单元转换为针孔光电信号；
[0013]获取所述针孔光电信号，同步采集所述激光扫描照射单元中激光扫描光斑位置的编码信息，以获取所述针孔尺寸信息和位置信息，并实时调制激光扫描能量；获取实时检测的所述金属带针孔的动态信息，采取在线处理措施。
[0014]在一些实施例中，激光扫描照射过程中，激光扫描照射单元发射矩形激光光斑，形成线性扫描光束的步骤包括：
[0015]获取稳频的激光，将所述激光调制形成预设波形的激光；
[0016]获取预设波形的激光，将所述激光整形成为矩形光斑；
[0017]获取所述矩形光斑，将所述矩形光斑形成高速扫描光斑；
[0018]获取所述高速扫描光斑，将所述高速扫描光斑变换为线性扫描光束，经出射窗口垂直照射至在线移动的被检测金属带表面上进行激光光斑的线性扫描。
[0019]在一些实施例中，激光扫描照射过程中，将所述激光调制形成预设波形的激光，包括步骤：
[0020]获取被检测金属带两边缘宽度信息和纵切条带宽度位置信息，将所述金属带两边缘宽度信息和纵切条带宽度位置信息与获取的描光斑扫描位置的运动信息进行时空匹配，生成激光调制信号，以实时调制激光扫描能量。
[0021]在一些实施例中，将所述金属带两边缘宽度信息和纵切条带宽度位置信息与获取的描光斑扫描位置的运动信息进行时空匹配，包括步骤：
[0022]获取所述金属带两边缘宽度信息和纵切条带宽度位置信息，结合激光扫描点位置时序特性，基于时间换空间的原理进行匹配，产生激光功率调制信号，即当光斑落在金属带实体上则对应调制信号为低电平时，激光通过产生亮光斑；当光斑落在金属带实体外部则对应调制信号为高电平时，产生暗光斑。
[0023]在一些实施例中，光纤光子激光接收过程中，获取透过所述金属带上针孔的激光线，经柱面接收光学物镜会聚耦合后由光纤光子激光接收单元转换为针孔光电信号，包括步骤：
[0024]获取针孔的激光线，由柱面接收光学物镜将激光线会聚耦合，成像于光纤接收转换单元的入射端面，光纤接收转换单元将获取的光信号经分布排列的光纤转换输出；
[0025]获取过滤后且与激光扫描光斑对应波长的激光，高灵敏光子接收器使沿被检测金属带长度方向的长矩形视场与高灵敏光子接收器的圆形光敏面有效匹配，将激光信号转换形成电信号，经高速实时处理，获得针孔光电信号。
[0026]在一些实施例中，获取实时检测的所述金属带针孔的动态信息，采取在线处理措施，包括步骤：
[0027]获取针孔光电信号，依据光电信号的幅度尺寸信息及预设要求进行等级分类；
[0028]实时获取针孔大小尺寸信息及位置信息，并在线动态显示、报警和检测报表生成，其中，对针孔位置信息和大小信息采用动态运行图的方式实时显示，依据预设的严重程度等级进行不同程度的报警。
[0029]本专利技术还公开了一种基于激光扫描的金属带针孔在线检测系统，安装在金属带生产机组机架上，用于执行上述所述基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法，包括分别对应置于被检测金属带两侧的激光扫描照射装置、光纤光子激光接收装置，及与所述激光扫描照射装置、所述光纤光子激光接收装置控制连接的针孔仪管控计算机；
[0030]所述激光扫描照射装置包括至少一个激光扫描照射单元、激光出射光学窗口及与所述激光出射光学窗口的周边连接进行一体化封装的照射器箱体，且所述激光出射光学窗口与所述金属带相邻；
[0031]其中，一个所述激光扫描照射单元包括朝向所述激光出射光学窗口依次排列的用于发射激光光束的稳频激光器、对所述激光进行能量调制的激光调制器、将调制后的激光光束整形变为预设光斑的激光光斑整形器、将所述光斑变成高速扫描光束的激光扫描器、将所述高速扫描光束变换为线性扫描光束的线性变换光学单元；还包括对所述稳频激光器供电并进行稳频控制的激光控制器、供给激光调制器激光调制信号的信号生成单元；
[0032]所述光纤光子激光接收装置包括依次排列的与所述金属带相邻的接收器光学窗口、将激光光线汇聚成像的柱面接收光学物镜、至少一个光纤光子激光接收单元、信号处理器及与所述接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法，其特征在于，包括下列步骤：激光扫描照射过程:获取激光扫描照射单元发射的矩形激光光斑，形成线性扫描光束，高速扫描在线移动的被检测金属带表面；光纤光子激光接收过程：获取透过所述金属带上针孔的激光线，经柱面接收光学物镜会聚耦合后由光纤光子激光接收单元转换为针孔光电信号；获取所述针孔光电信号，同步采集所述激光扫描照射单元中激光扫描光斑位置的编码信息，以获取所述针孔尺寸信息和位置信息，并实时调制激光扫描能量；获取实时检测的所述金属带针孔的动态信息，采取在线处理措施。2.根据权利要求1所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法，其特征在于：激光扫描照射过程中，激光扫描照射单元发射矩形激光光斑，形成线性扫描光束的步骤包括：获取稳频的激光，将所述激光调制形成预设波形的激光；获取预设波形的激光，将所述激光整形成为矩形光斑；获取所述矩形光斑，将所述矩形光斑形成高速扫描光斑；获取所述高速扫描光斑，将所述高速扫描光斑变换为线性扫描光束，经出射窗口垂直照射至在线移动的被检测金属带表面上进行激光光斑的线性扫描。3.根据权利要求2所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法，其特征在于：激光扫描照射过程中，将所述激光调制形成预设波形的激光，包括步骤：获取被检测金属带两边缘宽度信息和纵切条带宽度位置信息，将所述金属带两边缘宽度信息和纵切条带宽度位置信息与获取的描光斑扫描位置的运动信息进行时空匹配，生成激光调制信号，以实时调制激光扫描能量。4.根据权利要求3所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法，其特征在于：将所述金属带两边缘宽度信息和纵切条带宽度位置信息与获取的描光斑扫描位置的运动信息进行时空匹配，包括步骤：获取所述金属带两边缘宽度信息和纵切条带宽度位置信息，结合激光扫描点位置时序特性，基于时间换空间的原理进行匹配，产生激光功率调制信号，即当光斑落在金属带实体上则对应调制信号为低电平时，激光通过产生亮光斑；当光斑落在金属带实体外部则对应调制信号为高电平时，产生暗光斑。5.根据权利要求1所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法，其特征在于：光纤光子激光接收过程中，获取透过所述金属带上针孔的激光线，经柱面接收光学物镜会聚耦合后由光纤光子激光接收单元转换为针孔光电信号，包括步骤：获取针孔的激光线，由柱面接收光学物镜将激光线会聚耦合，成像于光纤接收转换单元的入射端面，光纤接收转换单元将获取的光信号经分布排列的光纤转换输出；获取过滤后且与激光扫描光斑对应波长的激光，高灵敏光子接收器使沿被检测金属带长度方向的长矩形视场与高灵敏光子接收器的圆形光敏面有效匹配，将激光信号转换形成电信号，经高速实时处理，获得针孔光电信号。6.根据权利要求1所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法，其特征在于：获取实时检测的所述金属带针孔的动态信息，采取在线处理措施，包括步骤：
获取针孔光电信号，依据光电信号的幅度尺寸信息及预设要求进行等级分类；实时获取针孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：费博杨，费博文，杨观明，何雨琪，孙子庭，
申请(专利权)人：北京海坤之星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：