一種基于CCD技術(shù)的鋼管長(cháng)度測量系統設計

　　鋼管精整生產(chǎn)線(xiàn)中有一道工序，要對每根鋼管的長(cháng)度進(jìn)行測量。目前在用的鋼管自動(dòng)測長(cháng)系統基本可以分為兩種：一種是使用推鋼裝置將到位靜止的鋼管前推一定的距離，通過(guò)與推鋼裝置同步旋轉的編碼器和按順序安裝的光電傳感器來(lái)計算鋼管長(cháng)度；另一種是采用在線(xiàn)測長(cháng)，即通過(guò)旋轉輥道帶動(dòng)鋼管軸向平移，利用壓在鋼管上的摩擦輪的運動(dòng)帶動(dòng)脈沖編碼器，并結合光電傳感器來(lái)計算鋼管長(cháng)度。

　　本研究分析了在線(xiàn)測長(cháng)的測量原理和物理實(shí)現，以FPGA作為中央處理器，實(shí)現系統的高集成度；采用線(xiàn)陣CCD器件TCDl206SUP作為光電傳感器，實(shí)現對鋼管長(cháng)度高精度的測量，并通過(guò)RS-485通信實(shí)現測量結果的傳輸，增強了系統的遠程控制性能和資源共享。

　　1 系統的測量原理

　　在衡鋼初軋廠(chǎng)被測對象為130×130連軋坯，這種坯的總長(cháng)在30～40 m之間，溫度在1 000℃左右。要求實(shí)時(shí)測量出總長(cháng)，再用計算機實(shí)時(shí)對此進(jìn)行最佳配尺并指導剪切。此外，還要求記錄剪切后的段長(cháng)結果。針對上述要求，本文采用圖l所示的測量方案。

　　圖中：K1和K2是兩組光電開(kāi)關(guān)，CCDl用來(lái)測量鋼坯的總長(cháng)，CCD2用來(lái)測量鋼坯的段長(cháng)，當鋼坯切頭后碰到光電開(kāi)關(guān)Kl時(shí)，用CCDl相機測出鋼坯的尾部長(cháng)度為X0。假設Kl到CCDl像機測量視場(chǎng)的左邊緣為L(cháng)0，則總長(cháng)為L(cháng)n+X0。測出總長(cháng)后，經(jīng)過(guò)計算機配尺后，由CCD2控制剪切長(cháng)度，通過(guò)CCD2測出段長(cháng)，當鋼坯的頭部碰上K2時(shí)，CCD2開(kāi)始測量。假設CCD2測出的長(cháng)度為X1，K2和剪口之間的距離為L(cháng)1，則段長(cháng)即為L(cháng)1+X1，段長(cháng)是在線(xiàn)實(shí)時(shí)測量、實(shí)時(shí)顯示的。測量X0，X1的過(guò)程是這樣的：由于測量對象為熱軋鋼坯，溫度在l 000℃左右，本身就是一個(gè)發(fā)光體。因此測量對象無(wú)需外用光源照明，光電開(kāi)關(guān)采用主動(dòng)式工作，當鋼坯運行擋住光電開(kāi)關(guān)發(fā)射的信號，光電開(kāi)關(guān)信號就通過(guò)測量控制板產(chǎn)生外部中斷信號，向計算機申請外部中斷，控制CCD攝像機進(jìn)行數據采集，對采集結果進(jìn)行濾波后，進(jìn)行二值化處理，并進(jìn)行一系列的標定、處理，即可得到被測鋼坯的長(cháng)度。