基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置及方法，光学检测模块用以采集铜包钢的线径图像；光学信号处理模块，连接光学检测模块，将采集得到的线径图像进行信号放大、滤波以及二值化处理，得到脉冲信号；脉冲信号在同一周期中包括两部分：第一部分的脉宽不随铜包钢的线径大小变化而变化，第二部分的脉宽随铜包钢的线径大小变化而变化；数据处理MCU，连接光学信号处理模块，接收脉冲信号，并对第二部分的脉宽进行计数，得到线径数据；无线数据发射模块，连接数据处理MCU，并无线通信连接远程监控设备进行监控。
【专利说明】基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉测试测量【技术领域】，特别涉及一种基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置及方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]铜包钢线是双金属复合材料的表层为铜导体，它在高频区域内应用，具有比相同规格的纯铜线的导电率高，且具备了钢的强度和铜的抗腐蚀性。目前，铜包钢线的生产工艺多以电镀为主，生产的铜层厚度无法实时监测，容易导所生产的铜包钢线质量不合格。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置，本发明通过以下技术方案实现:
一种基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置，包括:
光学检测模块，用以采集铜包钢的线径图像；
光学信号处理模块，连接光学检测模块，将采集得到的线径图像进行信号放大、滤波以及二值化处理，得到一脉冲信号，脉冲信号在同一周期中包括两部分:第一部分的脉宽不随铜包钢的线径大小变化而变化，第二部分的脉宽随铜包钢的线径大小变化而变化；
数据处理MCU，连接光学信号处理模块，接收脉冲信号，数据处理MCU内的定时计数器对第二部分的脉宽进行计数，得到铜包钢的线径数据；
无线数据发射模块，连接数据处理MCU,并无线通信连接远程监控设备进行监控。
[0006]较佳的，还包括:
键盘输入模块，连接数据处理MCU，用以提供一线径阈值；
报警提示装置，连接数据处理MCU，用以在检测得到的铜包钢的线径数据超过线径阈值时发出报警信号。
[0007]较佳的，还包括:显示模块，连接数据处理MCU，用以实时显示检测得到的线径数据。
[0008]较佳的，无线数据发射模块通过ZigBee无线通信连接远程监控设备。
[0009]本发明结构简单，制造成本低廉且检测准确度较高，适于推广。
[0010]本发明另提供一种基于物联网技术的铜包钢线径测量监控方法，通过以下技术方案实现:
一种基于物联网技术的铜包钢线径测量监控方法，包括以下步骤:
51、对铜包钢的线径进行光学成像，得到线径图像；
52、对线径图像进行放大、滤波以及二值化处理，得到相应的一脉冲信号，脉冲信号在同一周期中包括两部分:第一部分的脉宽不随铜包钢的线径大小变化而变化，第二部分的脉宽随铜包钢的线径大小变化而变化；
53、对第二部分的脉宽进行计数，得到线径数据；
54、将线径数据无线传输至远程监控设备进行监控。
[0011]较佳的，在步骤S4还包括:通过显示模块实时显示得到的线径数据，以及在得到的铜包钢的线径数据超过线径阈值时发出报警信号。
[0012]较佳的，在步骤S2与S3之间还包括:设置一长度为10的脉宽列队，每获取一脉冲信号就列入脉宽列队，在脉宽列队储满时进行中值滤波，并执行S3，然后清空脉宽列队，等待下一次储满，依次循环。
[0013]本发明结构简单，制造成本低廉且检测准确度较高，适于推广。
[0014]
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1所示的是本发明的结构示意图。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0018]为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
[0019]如图1所示，本发明提供的一种基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置，在各个模块中，采用220V市电供电，通过变压器及稳压电路转换为直流5V电压和3.6V供各个模块使用。
[0020]本实施例的光学检测模块8采用线阵CO) (Charge Coupled Device,即电荷藕荷器件)图像传感器，利用测径原理来采集铜包钢的线径数据并输出，经过光学信号处理模块7进行滤波、放大以及二值化处理，得到脉冲信号，传输至数据处理MCUl。其中，测径原理是本领域的公知常识，本发明在此不做赘述。
[0021]数据处理MCUl通过无线数据发射模块5与远程监控设备6连接，远程监控设备6可实时获取数据处理MCUl中的数据进行监控。键盘输入模块2用来给数据处理MCUl提供一线径阈值，数据处理MCUl将采集到的线径数据与输入的线径阈值进行比较，当采集到的线径数据超出输入的线径阈值范围时，通过报警提示装置3发出报警信号。报警提示装置3可以是警示灯，在采集到的线径数据超出输入的线径阈值范围的状态下进行发光报警，本发明对此不做限制，技术人员可选择其他类型的报警提示装置，如蜂鸣器等，报警信号也可以为声音、短信提示等类型，技术人员可任意进行选择。
[0022]显示模块4用来实时显示采集到的线径数据，方便现场监控。
[0023]本发明的工作原理如下:光学检测模块8把铜包钢的线径成像于CXD图像传感器由于铜包钢与背景在光强上的强烈变化，反映在CCD视频信号中所对应的图像边界处会有急剧的电平变化，输出图像也是灰度图像。在对图像灰度要求不高的系统中，为提高系统处理速度和降低成本，通常使用二值化图像。二值化处理即把图像和背景作为分离的二值图像对待，通过二值化处理可把CXD视频信号中铜包钢的线径与背景分离成二值电平。实现CCD视频信号二值化的方法很多，常用的有固定阈值法、浮动阈值法和微分法，优选的，本实施例中以采用固定阈值法为例，但不以此为限，固定阈值法最简单、电路上最容易实现。因发明统采用恒流电源供电，确保了光学检测模块8发出的光源稳定，故采用固定阈值法实现线径的精确测量。
[0024]在光源和电源稳定性得到充分保证的情况下，采用固定阈值法可实现线径的精确测量。本发明中采用的固定阈值二值化电路由电压比较器完成，比较电压由一可调电阻分压而得。在测量中，二值化电路还可以减少因铜包钢线径边缘的衍射带来的测量误差。线阵CCD的直接输出波形信号经滤波电路和二值化电路后得到相对应的脉冲波形，输出一个周期内有两部分，一个脉宽比较宽的部分随铜包钢线径大小变化而变化，另一个二值化波形中脉宽比较窄的部分不随铜包钢线径的大小发生变化。
[0025]把该二值化波形(即脉冲信号)送入数据处理MCUl的外部中断口，通过数据处理MCUl的定时计数器对该二值化波形中脉宽比较宽的部分进行计数，计数大小即与铜包钢线径大小存在对应的关系。
[0026]为了进一步提高无线通信的稳定性，本发明还可做以下改进:
无线数据发射模块5与远程监控设备6之间的无线通信采用了基于ZigBee无线通信技术，保证了远程监控的内容能够及时显示，同时通信信息可以做到实时稳定。通过采用JN5139芯片作为无线通信核心芯片，避免了有线通信所带来的不便，而且此通信模块传输范围大，抗干扰性强，功耗低，保证了远程监控设备和无线传感器设备通信的稳定。
[0027]考虑到可能因为某种原因而导致测量结果出现较大误差，可以通过软件方法对测量结果进行重新修改。修改系数保存到单片机的EEPROM里面，EEPROM里面的数据掉电保存。正常关机或者意外断电的情况下重开机器，系统能以上次的修改系数显示线径大小，使显示屏上时刻显示的是铜包钢线径的真值大小。
[0028]本发明中还可以设置长度为10的脉宽队列，每测量一个脉冲宽度就将其送入该脉宽队列。当队列存储满时，对该队列里的数据进行中值滤波，把本次中值滤波的数据进行处理后，同时清空队列，清空的队列等待下一次脉宽数据的读入。
[0029]本发明对此不做限制，技术人员可根据实际情况进行选择不同的传输方式。
[0030]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置，其特征在于，包括: 光学检测模块，用以采集铜包钢的线径图像； 光学信号处理模块，连接所述光学检测模块，将采集得到的线径图像进行信号放大、滤波以及二值化处理，得到一脉冲信号，所述脉冲信号在同一周期中包括两部分:第一部分的脉宽不随铜包钢的线径大小变化而变化，第二部分的脉宽随铜包钢的线径大小变化而变化； 数据处理MCU，连接所述光学信号处理模块，接收所述脉冲信号，所述数据处理MCU内的定时计数器对所述第二部分的脉宽进行计数，得到铜包钢的线径数据； 无线数据发射模块，连接所述数据处理MCU，并无线通信连接远程监控设备进行监控。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置，其特征在于，还包括: 键盘输入模块，连接所述数据处理MCU，用以提供一线径阈值； 报警提示装置，连接所述数据处理MCU，用以在检测得到的铜包钢的线径数据超过所述线径阈值时发出报警信号。
3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置，其特征在于，还包括:显示模块，连接所述数据处理MCU，用以实时显示检测得到的线径数据。
4.根据权利要求1所述的基于物联网技术的铜包钢线径测量监控装置，其特征在于，所述无线数据发射模块通过ZigBee无线通信连接远程监控设备。
5.一种基于物联网技术的铜包钢线径测量监控方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、对铜包钢的线径进行光学成像，得到线径图像； 52、对线径图像进行放大、滤波以及二值化处理，得到相应的一脉冲信号，脉冲信号在同一周期中包括两部分:第一部分的脉宽不随铜包钢的线径大小变化而变化，第二部分的脉宽随铜包钢的线径大小变化而变化； 53、对第二部分的脉宽进行计数，得到线径数据； 54、将线径数据无线传输至远程监控设备进行监控。
6.根据权利要求5所述的基于物联网技术的铜包钢线径测量监控方法，其特征在于，在步骤S4还包括:通过显示模块实时显示得到的线径数据，以及在得到的铜包钢的线径数据超过线径阈值时发出报警信号。
7.根据权利要求6所述的基于物联网技术的铜包钢线径测量监控方法，其特征在于，在步骤S2与S3之间还包括:设置一长度为10的脉宽列队，每获取一脉冲信号就列入所述脉宽列队，在所述脉宽列队储满时进行中值滤波，并执行S3，然后清空所述脉宽列队，等待下一次储满，依次循环。
【文档编号】G01B11/08GK104034273SQ201410282703
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】刘孝赵, 刘光柱, 张超 申请人:苏州经贸职业技术学院