一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法，属于光电纠偏检测【技术领域】，该光电纠偏传感器及其检测方法在对可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时不受该被测带材拉伸状态影响。包括支架，在支架上布置有三组完全相同的光电检测单元，每组光电检测单元包括光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件，在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口上。
【专利说明】—种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电纠偏检测【技术领域】，尤其涉及一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着基础加工领域如化工、造纸、纺织及制衣、包装及印刷、黑色金属及有色金属等行业发展迅速，对自动化的要求程度越来越高，相应自动化控制系统的发展趋向于高精度，高细分度，高适应性等。而被测带材在卷绕生产过程中经常会有各种外来的干扰对其造成影响，使其在行走过程中出现跑偏的现象，从而导致其加工切变量变大，增加成本，跑偏较严重时，带材边缘发生折边，甚至会损坏设备被迫停工，对企业造成不小的损失。
[0003]纠偏检测系统检测被测带材是否发生偏移是通过检测其偏移量的信号来实现，目前大多数利用被测带材对光或者超声部分遮挡来实现纠偏边缘的检测，但这类传感器主要适用于不透光或不透声卷材，对于特定的半透明或多孔材料虽然可以使用，还必需对每种材料进行初始设定或标定，而对于卷材透光或透声率会随着张力变化的材料，由于入射到传感器的光既使在边缘不移动时其依旧发生变化，使得原来的单传感器光电检测完全不适用。用CCD或CMOS数字式图像传感器虽然可以用于可变材料的纠编边缘检测，但其成本较高，速度相对较慢。所以如何设计一种能够不受可拉伸的半透明的被测带材拉伸状态影响的检测系统一直是一个未解决的难题。因为可拉伸的半透明的被测带材的拉伸状态会影响该被测带材的透光率，即如何设计出一种不受被测带材透光率影响的检测系统一直是一个未解决的难题。
【发明内容】
[0004]本发明是为了解决现有纠偏检测系统在对于可拉伸的半透明的被测带材进行纠偏检测时易受到该被测带材拉伸状态的改变而影响该被测带材纠偏效果差的不足，提供一种在对可拉伸的柔性半透明的被测带材进行纠偏检测时不受该被测带材拉伸状态影响的一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器及其检测方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，包括支架，在支架上横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元，每组光电检测单元包括光源、能产生平行光的一号准直透镜、能聚光的二号准直透镜和光敏器件，并且在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口上。
[0007]本方案的每组光电检测单元把来自于所在组光源的光束穿过其对应的一号准直透镜产生一组平行光。
[0008]组C内的平行光穿过处于组C内的一号准直透镜和组C内的二号准直透镜之间的被测带材后，又穿过组C内的二号准直透镜聚焦后由组C内的光敏器件接收，组C内的光敏器件则进行光电转换，并把组C光电转换所产生的电压U。传送到光电纠偏传感器组C所对应的一个电压输出接口上。
[0009]组A内的平行光直接穿过组A内的二号准直透镜聚焦后由组A内的光敏器件接收，组A内的光敏器件则进行光电转换，并把组A光电转换所产生的电压Ua传送到光电纠偏传感器组A所对应的一个电压输出接口上。
[0010]组B内的一部分平行光穿过处于组B内的一号准直透镜和组B内的二号准直透镜之间的被测带材后，又穿过组B内的二号准直透镜聚焦后由组B内的光敏器件接收；组8内的另一部分平行光直接穿过组B内的二号准直透镜聚焦后由组B内的光敏器件接收。这两部分光会同时对组B内的光敏器件则进行光电转换，并把组B光电转换所产生的电压Ub传送到光电纠偏传感器组B所对应的一个电压输出接口上。
[0011 ] 三组光电检测单元中的三路光源发出的光强Itl,面积S完全相等，根据光敏器件的特性可得:
[0012]Ua = kl0 (I);
[0013]Uc = kl0t (2)；
【权利要求】
1.一种用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，其特征在于，包括支架，在支架上横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元(组A，组B，组C，)，每组光电检测单元包括光源(10)、能产生平行光的一号准直透镜(20)、能聚光的二号准直透镜(30)和光敏器件(40)，并且在同一组光电检测单元内的光源、一号准直透镜、二号准直透镜和光敏器件沿着一条竖直直线从上到下依次布置，光源布置在一号准直透镜的焦点处，一号准直透镜和二号准直透镜平行正对布置，光敏器件布置在二号准直透镜的焦点处；每个光敏器件的电压输出端分别一对一连接在光电纠偏传感器的三个电压输出接口(50)上。
2.根据权利要求1所述的用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，其特征在于，在一号准直透镜的边沿套紧连接有上吸光套(60)，上吸光套的上端口密封套紧连接在光源的灯座上，上吸光套的下端开口口径大于一号准直透镜的直径，在上吸光套的下端开口边沿连接有若干根自由朝下的上柔性吸光帘须(70)，每根上柔性吸光帘须的长度小于上吸光套的下端口到一号准直透镜边沿的水平间距距离；在二号准直透镜的边沿套紧连接有下吸光套(90)，下吸光套的下端口密封套紧连接在光敏器件的安装座上，下吸光套的上端开口口径大于二号准直透镜的直径，在下吸光套的上端开口边沿连接有若干根自由朝上的下柔性吸光帘须(80)，每根下柔性吸光帘须的长度小于下吸光套的上端口到二号准直透镜边沿的水平间距的距离；所述上柔性吸光帘须的低端端到所述下柔性吸光帘须的顶端之间的间距为被测带材厚度的I至3倍。
3.根据权利要求2所述的用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器，其特征在于，还包括定向光束发生器(112)和光敏传感器(113)，在上柔性吸光帘须的外表面上和下柔性吸光帘须的外表面上都粘贴连接有反光膜，定向光束发生器发出的定向光束(111)经过反光膜反射后照射到光敏传感器上。
4.一种适用于权利要求1所述的用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器的检测方法，其特征在于，包括以下步骤: (4.1)设三组完全相同的光电检测单元分别为组A、组B和组C，并设组A、组B和组C这三组光电检测单元的三路光源发出的光强Itl完全相等，还设组A、组B和组C这三组光电检测单元的三个二号准直透镜的透光面积S也完全相等； (4.2)对卷机上的被测带材(100)进行布放；把支架固定在卷机架上，并使支架上的三组完全相同的光电检测单元横向并排水平固定布置，让组A的二号准直透镜无被测带材遮档，让组C的二号准直透镜完全被被测带材遮档，让组B的二号准直透镜有S1的面积被被测带材遮档，即让组B的二号准直透镜有S-S1的面积没有被被测带材遮档； (4.3)在同一时间断面内同时分别采集组A、组B和组C中的光敏器件进行光电转换后输出的电压值；让被测带材相对于横向并排水平固定布置的三组光电检测单元纵向行走，并且让被测带材的一侧从一号准直透镜和二号准直透镜之间纵向通过；根据光敏器件的光电转换特性分别计算出组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值；
其中，Itl为光源光照强度，k为光敏器件接收光强的系数，t为被测带材的透光率，ua、Ub和U。分别为组A、组B和组C中光敏器件进行光电转换后输出的电压值； (4.4)先把组A中的输出电压值Ua与组B中输出的电压值Ub求差，再把组A中的输出电压值Ua与组C中输出的电压值U。求差，然后再把这两个差进行相除计算，即可得出此时被测带材的偏移量r;
r = (Ua-Ub) / (Ua-Uc) = s/s (4)； 由公式(4)可知，偏移量r的最终比较值只与组B的二号准直透镜被被测带材遮档住的面积S1有关，即偏移量r只与被测带材的边缘位置有关，偏移量r不受被测带材的透光率r变化的影响； (4.5)根据卷机上的被测带材允许的跑偏范围要求来预先设定一个偏移量!■被允许变化的范围； 当计算出来的被测带材偏移量r的值大于预先设定的偏移量r被允许变化范围内的最大值时，说明被测带材是往传感器的外侧方偏离了，需要及时对卷机架上的被测带材往传感器的这侧方进行纠偏处理； 当计算出来的被测带材偏移量r的值小于预先设定的偏移量r被允许变化范围内的最小值时，说明被测带材是往传感器的这侧方偏离了，需要及时对卷机架上的被测带材往传感器的外侧方进行纠偏处理； 当计算出来的被测带材偏移量r的值在预先设定的偏移量r被允许变化的范围内时，说明被测带材是没有出现偏离的，不需要对卷机架上的被测带材进行纠偏处理。
5.根据权利要求4所述的用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器的检测方法，其特征在于，对卷机上的被测带材进行布放时，把被测带材水平布置，让一号准直透镜中心和二号准直透镜中心之间的中心连线垂直于被测带材的水平面，并使被测带材的一侧端边沿和所述中心连线一起落在一个纵向竖直平面内，让组B的二号准直透镜被被测带材遮档的面积
1S1是组B的二号准直透镜透光面积S的一半，即S1 = -S。
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6.根据权利要求4或5所述的用于可变半透明卷材的光电纠偏传感器的检测方法，其特征在于，支架共有两个，在每个支架上都分别横向并排固定布置有三组完全相同的光电检测单元，并且其中一个支架固定连接在靠近被测带材纵向行走段前端侧上方的卷机上，另一个支架固定连接在靠近被测带材纵向行走段后端侧上方的卷机上。
【文档编号】G01B11/02GK104197840SQ201410338898
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】何金龙, 秦树敏, 郭永洪 申请人:中国计量学院