一种多通道视频同步采集方案

　　镀锌生产过程中的带钢振动直接影响锌层厚度及均匀性，既降低产品质量，又导致锌液过度消耗，增加生产成本。无论是通过寻找振源从根本上消除振动，还是通过电磁铁等进行主动减振，都离不开振动的检测。为了保护带钢表面，不能采用任何接触式振动检测手段。目前比较常用的检测方案包括涡流探头和光学探头两类，前者为了达到所需要的量程，必须采用大直径的探头，系统造价颇高;后者在多截面测量时又存在多探头数据的同步问题。

　　探索切实可行的光学检测方案具有重要的现实意义和应用价值。本文介绍的方案以激光三角法测距原理为基础，通过RS485总线广播同步触发信号，实现了多截面振动的同步测量。

　　1 多截面振动检测系统总体方案

　　1.1 带钢整体振动检测方案

　　图1所示为镀锌生产线简图，要检测带钢的整体振动情况，必须检测多个截面的振动情况，具体取决于带钢振动的模式，以及允许布置探头的位置。图2所示为通过3个截面对带钢振动进行检测的系统方案，图中3段带钢表示的是同一条带钢上的3个部分。每个截面上通过激光器均匀的投射出5个等间的光斑，每个摄像头的视野必须覆盖它所对应的5个光斑，通过摄像机镜头后，这5个光斑在感光器件上成像，如果钢带振动，像的位置就会相应变化，每个光斑像的位移与带钢振动的对应关系可以通过三角法简单确定。图3所示为垂直于带钢且通过5个光斑的某个水平截面的光路图。

图1 镀锌生产线简介

图2 多截面带钢振动检测示意图

图3 通过成像实现振动检测的原理

　　这里以中心光斑为例，假设其与镜头的距离为a,镜头与感光器件的距离为b,感光器件的法线与带钢成45°夹角，当带钢在中心光斑处产生位移e时，其在平行于感光元件的方向的投影为e.cos45°，在感光元件上产生的位移为：

　　e'=(ecos α)b/a

　　当α=45°时，

　　e'=0.707eb/a (1)

　　由式(1)可见，采用较大的α值，对于相同的e可以得到更大的e'值，但是各个光斑成像差异变大，且摄像机不容易聚焦，通常取α=45°。

　　对上式简单变换即可得到

　　e=(1.414a/b)e' (2)

　　通过式(2)即可根据光斑像的位置变化计算对应光斑处的带钢振动。

　　对千其他4个光斑，可以做相同的分析，但各个光斑的a值和α不同，当a较大时，各个光斑对应的α近似相同，5个光斑处的带钢振动均可近似采用上述同一个公式计算。

　　同样道理，可以得到每个测量截面处的带钢振动情况，但如果各个界面分别独立测量，则无法据此分析带钢的整体振动，因此必须采用各截面同步采集方案。