一种基于CCD技术的钢管长度测量系统设计/钢管基础知识

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钢管精整生产线中有一道工序，要对每根钢管的长度进行测量。目前在用的钢管自动测长系统基本可以分为两种：一种是使用推钢装置将到位静止的钢管前推一定的距离，通过与推钢装置同步旋转的编码器和按顺序安装的光电传感器来计算钢管长度；另一种是采用在线测长，即通过旋转辊道带动钢管轴向平移，利用压在钢管上的摩擦轮的运动带动脉冲编码器，并结合光电传感器来计算钢管长度。
　　本研究分析了在线测长的测量原理和物理实现，以FPGA作为中央处理器，实现系统的高集成度；采用线阵CCD器件TCDl206SUP作为光电传感器，实现对钢管长度高精度的测量，并通过RS-485通信实现测量结果的传输，增强了系统的远程控制性能和资源共享。

　　1 系统的测量原理

　　在衡钢初轧厂被测对象为130×130连轧坯，这种坯的总长在30～40 m之间，温度在1 000℃左右。要求实时测量出总长，再用计算机实时对此进行最佳配尺并指导剪切。此外，还要求记录剪切后的段长结果。针对上述要求，本文采用图l所示的测量方案。

　图中：K1和K2是两组光电开关，CCDl用来测量钢坯的总长，CCD2用来测量钢坯的段长，当钢坯切头后碰到光电开关Kl时，用CCDl相机测出钢坯的尾部长度为X0。假设Kl到CCDl像机测量视场的左边缘为L0，则总长为Ln+X0。测出总长后，经过计算机配尺后，由CCD2控制剪切长度，通过CCD2测出段长，当钢坯的头部碰上K2时，CCD2开始测量。假设CCD2测出的长度为X1，K2和剪口之间的距离为L1，则段长即为L1+X1，段长是在线实时测量、实时显示的。测量X0，X1的过程是这样的：由于测量对象为热轧钢坯，温度在l 000℃左右，本身就是一个发光体。因此测量对象无需外用光源照明，光电开关采用主动式工作，当钢坯运行挡住光电开关发射的信号，光电开关信号就通过测量控制板产生外部中断信号，向计算机申请外部中断，控制CCD摄像机进行数据采集，对采集结果进行滤波后，进行二值化处理，并进行一系列的标定、处理，即可得到被测钢坯的长度。