[发明专利]一种基于红外光的带材边缘检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化检测技术领域，涉及一种基于红外光的带材边缘检测装置，本发明还涉及利用该装置进行的检测方法。

背景技术

带材跑偏是指在卷绕系统(如造纸、涂布机、分切机、印染、塑料印刷、胶卷、轧钢等)生产线上，卷筒材料在行进过程中，由于前道工序收卷不整齐或本机组中的导辊偏差、振动、机械误差以及带材张力的波动等原因，造成带材边缘或带材某一纵向标志线与机组的中心线不平行或不重合，导致带材的横向跑偏。为了保证带材卷曲后边缘整齐，也为后续处理和运输存储带来方便，因此有必要在大型生产线上使用高精度的边缘检测系统。

常用的带材边缘检测方法有光电式、电容式、电感式。

光电式主要应用光电效应原理将光信号转换为电信号输出。光电式传感器为非接触检测，接收装置易于设计，测量范围大；传感器成本低，使用范围广，所受限制少，可用于单边和双边检测；应用范围比较广等特点。

目前利用光电原理设计的边缘检测主要有三种方式：(1)、利用单个感光元件作为检测元件，如光敏二极管、硅光电池或光敏电阻等；缺点是检测范围比较小，对于不同宽度的带材检测，需要移动检测装置的安装位置。(2)、利用多个感光器件作为检测元件，有效扩大了检测范围，缺点是带材边缘位置比较模糊，检测精度较低。(3)、利用CCD作为检测元件，CCD具有体积小、抗电磁干扰强精度高等特点，但是价位也比较高。

电容式基本原理就是把带材偏移量转换成电容的变化量。常见的电容式检测方法有三种类型：(1)、变间隙式，(2)、变面积式，(3)、变介电常数。在带材对中检测系统中使用的大多是变面积式。电容式传感器的特点：仅适用于金属等带材生产。

电感式采用电磁感应原理进行检测。当带材位置发生偏移时感应线圈的感应电动势会发生变化，根据感应电动势的变化来确定带材偏移量。电感式的特点：电感式可以使用于恶劣环境中，受外界环境等影响比较小，使用寿命长；但是只能用于导磁带材生产这就限制了它的适用范围。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于红外光的带材边缘检测装置，其结构简单，在保证检测精度的条件下，增大了有效检测范围。

本发明还提供了一种利用上述装置进行的检测方法，其检测精度高，有效检测范围大。

本发明所采用的技术方案是，一种基于红外光的带材边缘检测装置，包括安装槽架，安装槽架的下方通过绝缘柱设置有发光装置和接收装置，发光装置和接收装置分别位于被检测带材一侧边缘的上方和下方，发光装置由间隔且均匀设置的多个红外发光管组成，接收装置由间隔且均匀设置的多个一体化红外接收头组成，多个红外发光管和多个一体化红外接收头的位置一一对应，且与带材的运动方向相平行；

其中，发光装置和接收装置的安装位置满足以下关系：

1)、根据发光装置与接收装置之间的已知距离H，确定发光装置与接收装置之间的中间位置；

2)、根据每个红外发光管的已知发射角度a确定能接收到该红外发射管信号的多个一体化红外接收头，并将每个红外发光管与能接收到其信号的多个一体化红外接收头分别连线；

3)、在步骤1)中得到的中间位置的下方，步骤2)得到的连线间第一次出现交叉点的位置，即为带材的位置；

各红外发光管均与单片机I相连接，各一体化红外接收头均与单片机II相连接，单片机I还与单片机II相连接。

其中，红外发光管均采用940nm波长的TSAL6200红外发光二极管。

一体化红外接收头均采用HS0038B红外接收头。

本发明所采用的另一种技术方案是，一种基于红外光的带材边缘检测方法，包括以下步骤：

步骤1、固定安装槽架，在安装槽架的下方通过绝缘柱设置发光装置和接收装置，发光装置和接收装置分别位于被检测带材一侧边缘的上方和下方，发光装置由间隔且均匀设置的多个红外发光管组成，接收装置由间隔且均匀设置的多个一体化红外接收头组成，多个红外发光管和多个一体化红外接收头的位置一一对应，且与带材的运动方向相平行；

调节发光装置和接收装置的安装位置，使其两者满足以下关系：

1)、根据发光装置与接收装置之间的已知距离H，确定发光装置与接收装置之间的中间位置；

2)、根据每个红外发光管的已知发射角度a确定能接收到该红外发射管信号的多个一体化红外接收头，并将每个红外发光管与能接收到其信号的多个一体化红外接收头分别连线；