[发明专利]一种视觉传感的电磁调控轧辊辊型监测装置及其方法

权利要求书

1.一种视觉传感的电磁调控轧辊辊型监测装置，其特征在于：所述装置包括电磁调控轧辊、感应线圈温度传感器、轧辊温度传感器、热成像仪、电磁棒、信号滑环和信号采集分析系统；所述电磁棒内置于电磁调控轧辊的轴心处，所述轧辊温度传感器均布在与电磁棒感应加热区对应的轧辊内孔壁的上下两侧，所述感应线圈温度传感器均布在电磁棒感应线圈的上下两侧，所述感应线圈温度传感器对应布置在轧辊温度传感器的内侧，且所述轧辊温度传感器和感应线圈温度传感器的数量均与电磁棒上的感应加热区的数量相等，用于检测对应部位轧辊内壁的温度；所述信号滑环设置在电磁调控轧辊的一端，所述感应线圈温度传感器和轧辊温度传感器分别通过信号滑环连接至信号采集分析系统，且连接方式为分路多通道连接；所述热成像仪设置在电磁调控轧辊的外侧，其采集图像区域可朝电磁调控轧辊进行投影，投影区中心位于电磁调控轧辊辊身轴线的中心位置。

2.根据权利要求1所述的一种视觉传感的电磁调控轧辊辊型监测装置，其特征在于：所述电磁棒的端面轴心处设置有圆周均布的轴向孔，所述轴向孔的深度等于电磁棒端面至其感应加热区中心位置的长度，且所述轴向孔的数量是电磁棒感应加热区数量的二倍，所述感应线圈温度传感器对应设置在轴向孔内部。

3.根据权利要求1或2所述的一种视觉传感的电磁调控轧辊辊型监测装置，其特征在于：所述电磁棒的圆周表面设置有间隔一定距离并与轧辊温度传感器对应的环形槽。

4.根据权利要求3所述的一种视觉传感的电磁调控轧辊辊型监测装置监测辊型的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S1、将电磁调控轧辊连接至感应加热变频电源，将热成像仪连接至图像处理计算机，将感应加热变频电源连接至上位机PLC，将上位机PLC、图像处理计算机和信号采集分析系统分别连接至电磁调控计算机；所述电磁调控计算机于相同时段读取感应线圈温度信号TDi、轧辊内部温度TRi和辊面i区段温度f(xi)；

S2、向电磁调控计算机内输入目标辊型f(x)，将目标辊型均等划分为i个区段，输入电磁调控轧辊结构参数，包括电磁调控轧辊直径Dr、电磁调控轧辊辊身长度L、电磁棒直径Dd、电磁棒感应加热区段个数i、电磁棒各感应加热区长度Li、接触区个数k和电磁棒各接触区长度Lk；

S3、输入目标辊型的预设电磁参数，包括各感应加热区电流密度Ji、频率fi和各区段辊型调控时间ti；

S4、启动前进行系统初始化，对热成像仪、轧辊温度传感器和感应线圈温度传感器初始化；

S5、通过信号采集分析系统获取感应线圈温度信号TDi和轧辊内部温度TRi，匹配至电磁棒各区段参数组；

S6、通过热成像仪获取轧辊表面温度分布图像，基于机器视觉技术，通过图像处理计算机对轧辊辊身温度场图像进行灰度处理，获取灰度矩阵g(n,m)；

S7、对灰度矩阵进行划分，划分成k段，每段长度等于该区段电磁调控轧辊内部电磁棒接触区长度加该接触区长度两侧感应加热区均值，即Lk+(Li+Li)/2；

S8、以最大灰度值pmax匹配热成像仪反馈全局最高温度Tmax，以最小灰度值pmin匹配热成像仪反馈全局最低温度Tmin，继而得出与灰度范围[pmin，pmax]对应的温度范围[Tmin，Tmax]；

S9、由灰度矩阵g(n,m)获取灰度等值线fj(n,m)，系统判断灰度等值线fj(n,m)与步骤S7划分的灰度区段交叉情况，并根据步骤S8得出的灰度-温度映射关系，得出交叉位置温度分布情况；

S10、以步骤S5中采集到的感应线圈温度信号TDi和轧辊内部温度TRi作为电磁调控轧辊内部温度数据，以步骤S8得到的辊面最高、最低温度范围[Tmin，Tmax]作为电磁调控轧辊辊面温度数据，以步骤S2输入的所有参数作为电磁调控轧辊调控初始参数，在系统内现有的电磁调控轧辊温度场-辊型数据库中进行数据寻址，将匹配度高的数据作为本次测量的参照，并输出所匹配的辊型数据，进而获取实时辊型。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述感应加热变频电源内置信号采集模块和信号转换模块。