一種基于CCD技術(shù)的鋼管長度測量系統(tǒng)設(shè)計

　　鋼管精整生產(chǎn)線中有一道工序，要對每根鋼管的長度進(jìn)行測量。目前在用的鋼管自動測長系統(tǒng)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，通過與推鋼裝置同步旋轉(zhuǎn)的編碼器和按順序安裝的光電傳感器來計算鋼管長度；另一種是采用在線測長，即通過旋轉(zhuǎn)輥道帶動鋼管軸向平移，利用壓在鋼管上的摩擦輪的運動帶動脈沖編碼器，并結(jié)合光電傳感器來計算鋼管長度。

　　本研究分析了在線測長的測量原理和物理實現(xiàn)，以FPGA作為中央處理器，實現(xiàn)系統(tǒng)的高集成度；采用線陣CCD器件TCDl206SUP作為光電傳感器，實現(xiàn)對鋼管長度高精度的測量，并通過RS-485通信實現(xiàn)測量結(jié)果的傳輸，增強了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制性能和資源共享。

　　1 系統(tǒng)的測量原理

　　在衡鋼初軋廠被測對象為130×130連軋坯，這種坯的總長在30～40 m之間，溫度在1 000℃左右。要求實時測量出總長，再用計算機(jī)實時對此進(jìn)行最佳配尺并指導(dǎo)剪切。此外，還要求記錄剪切后的段長結(jié)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是兩組光電開關(guān)，CCDl用來測量鋼坯的總長，CCD2用來測量鋼坯的段長，當(dāng)鋼坯切頭后碰到光電開關(guān)Kl時，用CCDl相機(jī)測出鋼坯的尾部長度為X0。假設(shè)Kl到CCDl像機(jī)測量視場的左邊緣為L0，則總長為Ln+X0。測出總長后，經(jīng)過計算機(jī)配尺后，由CCD2控制剪切長度，通過CCD2測出段長，當(dāng)鋼坯的頭部碰上K2時，CCD2開始測量。假設(shè)CCD2測出的長度為X1，K2和剪口之間的距離為L1，則段長即為L1+X1，段長是在線實時測量、實時顯示的。測量X0，X1的過程是這樣的：由于測量對象為熱軋鋼坯，溫度在l 000℃左右，本身就是一個發(fā)光體。因此測量對象無需外用光源照明，光電開關(guān)采用主動式工作，當(dāng)鋼坯運行擋住光電開關(guān)發(fā)射的信號，光電開關(guān)信號就通過測量控制板產(chǎn)生外部中斷信號，向計算機(jī)申請外部中斷，控制CCD攝像機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對采集結(jié)果進(jìn)行濾波后，進(jìn)行二值化處理，并進(jìn)行一系列的標(biāo)定、處理，即可得到被測鋼坯的長度。