激光板凸度检测系统传感器位置调节方法

　　引 言

　　板凸度是目前衡量板材质量的重要标准之一，在线板凸度的控制效果很大程度上依赖于板材板凸度的检测精度。板材的板凸度是通过检测板材的横向厚度分布而得出的。高精度的板凸度检测装置，可以看作是一种厚度测量系统，以扫描或多点测量的方式检测板材横断面的厚度分布。板凸度的测量有多种方式，其中对于差动式激光板凸度检测方式而言，其原理是基于激光三角测距的差动式厚度检测，系统由两个激光位移传感器构成。由于激光三角法的原理决定了该类系统中的位移传感器都具有一定的测量范围限制。因而，在实际测量中，要实现连续、有效地测量，必须保证装置的两个激光传感器对于被测面的相对位置处于其有效的测量范围之内[1]。而实际中，同一板带的曲面变化以及不同厚度规格的板材曲面，对于检测装置而言，都是应用参数的改变，都有可能造成测量有效性的丧失。因此，分析激光板凸度检测系统中传感器的最优位置关系，研究如何根据应用场合、应用参数的变化，自适应地调节系统的参数范围，对于保证测量的可靠性和连续性，实现测量的智能化，拓展装置应用领域都具有重要意义。

　　1 系统分析

　　1.1 检测原理

　　激光板凸度检测系统中采用的传感器是基于三角测量法的激光位移传感器。本研究采用的激光传感器如图 1，从激光源发射的激光束射到被测表面，在被测表面上形成一个光斑;从光斑散射的光线经透镜聚光后，射在线性 CCD(Charge Coupled Device)阵列上。被测面位移的检测通过光学三角法原理计算出来[1]。本研究采用的传感器线性中点距离为25mm，测量范围为2mm，分辨率达到0.1μm。

　　板凸度检测系统是基于差动原理的板材厚度测量，由两个上下两个激光位移传感器构成。为了分析问题的方便，在图2 中标出了差动式厚度测量的相关参数。如图2，其中包括的平面有：C1-被测板材上表面; C2-被测板材下表面; S10-上传感器线性中点平面; S11-上传感器测量范围上界; S12-上传感器测量范下界; S20-下传感器线性中点平面; S21-下传感器测量范围上界; S22-下传感器测量范围下界。

　　其它参数还包括：

　　L-激光传感器的线性距离，本系统为 25mm;

　　R-激光传感器的测量范围，本系统为 2mm;

　　J-测量间隙，上传感器测量范围下界 S12与下传感器测量范围下界 S22之间距离。约定 S12高于 S22时，J >0;S12重合S22时，J=0;S12低于 S22时J <0;

　　W-被测板材的厚度;D-两个激光传感器的位置间隙;

　　H1-被测板材上表面测量值;

　　H2-被测板材下表面测量值;