钢丝直径在线检测系统

《钢丝直径在线检测系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、—・应用背景该系统为一个即时检测行进中钢丝的直径的系统，该系统应该具有以下的功能：①在晴朗白天的室内，全白的检测区域的背景下，能够将行进速度为60m/min的钢丝，以小于或等于0.5mm的间隔采样，并将采样的结果实时地输进后台检测的计算机平台上；②在计算机上，对实吋传进来的数据进行处理；在检测精度为土5%的情况下,实吋观察钢丝的直径是否符合技术要求③若是某一段的钢丝直径不符合要求，则系统能够即时报警并记录不合要求的钢丝的位置，便于后期进行次品的标记。系统的技术指标如下：钢丝行进速度：60m/min采样间隔：＜0.5mm

2、钢丝平均直径：2.0mm工作电源：220V市电检测精度：±5%基本测量原理的论证与确定1.借鉴与光纤模场直径的测量方法，测量单模光纤模场直径的方法有：横向位移法和传输功率法。光纤基模场强在光纤横截面的存在与光纤的结构有关，而模场直径就是衡量光纤模截面上一定场强范围的物理量。通常将纤芯屮场强分布曲线最大值1/C处所对应的宽度定义为模场直径。而这种测量要利用到光纤的特性，推Z于钢丝则不太适用。2.利用弱磁方法完成监测过程，完全排除强磁辐射污染，避免强磁场对铁磁性金属构件工作性能造成的不良影响；这种测量系统的精度较高，同时造

3、价较高，因此我们独立设计也不宜采用这种原理。之上两种方法从经济和技术角度考虑我们予以放弃。1.常用的有一种方法是利用激光的的衍射，通过对比计算衍射图像来获得钢丝直径的测量结果，但是一旦考虑到耍得到激光衍射图像，就必须采用面阵CCD,对于高速运行的钢丝流水线，面阵CCD显然达不到高帧频的要求，因此这种方法也不适合。2.最后，利用线阵CCD的高帧频特性，满足了采样间隔的要求，同时能满足必要的测量精度，具体的测量方法如下：①首先利用一个镜头对所检测的钢丝进行放大，然后将放大后的信息传给一个高帧频的线阵CCD；②在线阵CCD里

4、，放大后的钢丝直径转换为大小为10微米的像素，通过其占有CCD像素的比例来检测钢丝的直径大小；③在后台计算机上，通过软件实时观察并处理这些钢丝肓径的变化。三.系统的总体构成及单元设计1・系统组成(0•摄入模块:图像摄入模块包括的辭件有：线阵CCD,光学镜头，其中线阵CCD的帧频要求在2000Hz以上，线阵CCD总像素宽度大于500像素。光学系统的参数要根据光学镜头距离钢丝的实际距离而定。详细内容后面讲解。(2).传输模块：传输模块是由数采转换处理集成电路、数采存储单元、数据分析处理单元、数组形式转换单元、通讯传输单元等

5、组成。①数采转换处理集成电路内嵌式两级16位工业CPU,外扩32M存储；AD/DA数模转换芯片，串行端口8路12位200Kbps采样；②数据分析处理196主芯片，MSP430F133支持，512K缓存芯片，8KB程序空间，256byte数据空间，C++语言程序，KBH硬件时钟;(3).图像处理模块将传输过来的数据流进行如下处理：图像去噪一一》二值化处理一一》读取黑像素个数一一》通过计算公式得到直径D=l/P*N*a1为物距，「为像距，N为像素个数，a为每个像素的宽度。该过程还会设计一个用户界面，以更好的实现人机交流。(

6、4).图像输出模块：完成图像的实时输出，结果的实时输出，系统要求两类视频终端终端A:动态实时显示器(屏)，MAX7310G分级切换芯片，EPLD(红、黄、绿)光电管，DDY-6蜂鸣报警器；终端B：静态存储打印备份，PC机附A4激光打卬机,TCK专用PC运行软件，VB语言程序系统2.关键部件的参数选择(1)镜头选择:・考虑到要实现放大，物体应该放于二倍焦距到一倍焦距之间，镜头可能需要组装。illF~=7由以上两式，经过计算可知:4yf1f2A)T=glQ+f)厂T可以看出，pAl,l>f,冬1,对于5%的误差，町忽略不计

7、。要求罟V5%,即要求7<5%.距离的误差由工程测量确定。假设则要求l>20mm(f¥=^=2.4在查找镜头的过程屮，发现了远心镜头，远心镜头有三种：物方远心镜头、像方远心镜头以及两者的结合，物方远心镜头常用于工业精细测量：此吋，无论物方距离如何变化(在放大范围内)，像方两个弥散圆重新建的距离不变，总是y',从而消除了距离的变化引起的误差。综上考虑，选择镜头MGTL60C,具体参数规格如下：星号焦距MGTL60CN/A分痹率工作距27.5接口放大

8、倍类1!率3.1um65mmC6XCCD•0.01%2/3*(2)CCD的选择①钢丝行进速度为lm/s,要求采样间隔＜0.5mm,经过计算可知，每秒需要采样2000次，所以，CCD帧频必须大于2000,因此从经济角度和技术角度来看，选择线阵CCD；②钢丝的平均直径在2nini,测量过程中，采用放大形式邙：＞1)的测量系统,考虑现在