专利名称：一种连铸结晶器铜板表面图像采集装置的制作方法
技术领域：
本发明属于表面图像采集的装置，具体涉及一种连铸结晶器铜板表面图像采集装置。
背景技术：
结晶器是连铸的核心部件，结晶器铜板作为连铸从液态钢水到凝固成固态坯壳的重要导热部件，其质量好坏直接影响到铸坯的表面质量、连铸机拉速等指标。熔融的钢水流经结晶器铜板，在外界冷却水的作用下结晶成坯，并被引锭杆从结晶器中拉出。经常拉坯使结晶器铜板磨损严重，更换频繁，不仅降低生产效率，而且消耗大量的结晶器铜板。目前，钢铁企业对结晶器铜板表面缺陷的检测通常采用人工目视抽检，这种方法效率很低，而且结晶器内空间狭�。娇榭砻嫱逯涞木嗬虢鲇�225mm，但是铜板的表面积却为1500mmX 900mm，面积很大，很难全面检测出铜板表面缺陷，并且由于周围环境和检测者自身因素的影响，传统目测方法得到的结果往往不精确，可靠性差，远不能满足安全高效生产，传统的工业成像系统体积大，无法放到结晶器内部进行拍照，因此，如何快速精确采集到结晶器铜板表面图像，实现自动检测技术，使之提高铸坯质量，一直是我国钢铁企业关注的课题。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种高效和精确的用于结晶器铜板表面的图像采集装置及其使用方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是在结晶器的两个宽板上面放置有可调支架，T型滑块安装在可调支架的滑道上，图像采集装置的上端与T型滑块固定连接，图像采集装置位于结晶器的两个宽板之间。该图像采集装置由图像采集系统安装架、图像采集系统和计算机采集系统组成。 图像采集系统安装架包括底板、左侧板、右侧板、上侧板、下侧板、伺服电机、滚珠丝杠、上导轨和下导轨。底板的四边垂直地固定有左侧板、右侧板、上侧板和下侧板；底板的中间位置处水平地装有滚珠丝杠，滚珠丝杠上装有滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠的右端安装在右轴承座内， 右轴承座固定在靠近右侧板的底板上；穿过左轴承座的滚珠丝杠左端通过联轴器与伺服电机连接，伺服电机和左轴承座从左到右依次固定在靠近左侧板的底板上；在分别靠近左轴承座和右轴承座内侧的下方位置处对应地装有左限位开关和右限位开关。靠近上侧板和下侧板的位置处分别水平地固定装有上导轨和下导轨，上导轨和下导轨的两端分别固定在左侧板和右侧板上；上导轨和下导轨上对应地装有上滑块和下滑块，成像系统的上端和下端分别与上滑块和下滑块对应连接，成像系统的中间位置处与滚珠丝杠螺母副固定连接。图像采集系统由成像系统安装架和成像系统组成。成像系统安装架为条形箱体，由左侧壁、右侧壁、后侧壁、左前壁、右前壁、上侧壁和下侧壁组成。条形箱体的横截面为设有开口的矩形结构，该开口为自上而下贯通的纵向开口 ；成像系统安装架的安装高度略小于上导轨和下导轨间的垂直距离。成像系统的结构是左前壁的内侧装有光源，光源位于纵向开口处；后侧壁上装有第一反光镜，第一反光镜正对着纵向开口 ；右前壁的内侧装有第二反光镜，左侧壁上装有第三反光镜，第一反光镜、第二反光镜和第三反光镜分别与各自安装的侧壁间的夹角为 2 52° ；第一 CXD图像传感器和第二 CXD图像传感器分别安装在后侧壁上，第一 CXD图像传感器和第二 CXD图像传感器位于同一铅垂线上，第一工业镜头和第二工业镜头对应地安装在第一 CXD图像传感器和第二 CXD图像传感器上，第一工业镜头和第二工业镜头的中心线与第三反光镜的反射光线重合。第一 CXD图像传感器和第二 CXD图像传感器通过数据线与计算机采集系统连接。上述技术方案中纵向开口的宽度为5. 0 40. Omm ；光源为条形光源，光源的长度同纵向开口的长度；第一反光镜、第二反光镜和第三反光镜的长度同纵向开口的长度；第一工业镜头和第二工业镜头为定焦镜头，其主要参数为焦距为35mm或为50mm ；最小工作物距为300mm ；接口类型为F接口或F-Mount接口。本装置的使用方法第一步在结晶器的两个宽板上面放置有可调支架，用安装在可调支架顶面的水平仪检测可调支架的安装状况，调整可调支架至水平位置。T型滑块安装在可调支架的滑道上，图像采集装置的上端与T型滑块固定连接，图像采集装置通过数据线与计算机采集系统连接；第二步接通电源，使成像系统处于工作状态，启动伺服电机，调整成像系统位置， 使成像系统处于左限位开关处；第三步通过伺服电机带动滚珠丝杠转动，从而带动成像系统在平行于结晶器的两个宽板表面移动，直至右限位开关处，返回；第四步将采集到的图像传输到计算机采集系统并保存。由于采用上述技术方案，本发明将传统的人工目测改变为自动检测，计算机根据传输进来的数据进行图像分析，能对比分析出结晶器铜板表面质量情况，从而为结晶器铜板的更换提供可靠的依据。本装置的优点在于一是数据采集效率高，把传统的人工目测改为自动采集，大大节约了检测时间，提高了检测效率；二是检测精度提高，传统的人工检测方法由于受到周围环境和人自身因素的影响，检测的结果往往可靠性差，该方法通过对结晶器的两个宽板1 的数据信息进行采集，传输到计算机采集系统6，通过计算机分析，极大地提高了检测精度； 三是操作简单，只需固定好装置，接通电源，便可根据采集到的图像进行分析，从而检测出铜板表面缺陷。因此，本发明具有高效和精确的特点。
图1为本发明在结晶器的两个宽板1上的安装示意图；图2为本发明的一种结构示意图3为图2的A-A剖视图；图4为图3中成像系统14的放大示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制实施例1—种连铸结晶器铜板表面图像采集装置。如图1所示，在结晶器的两个宽板1上面放置有可调支架5，水平仪4放置在可调支架5上，T型滑块3安装在可调支架5的滑道上，图像采集装置2的上端与T型滑块3固定连接，图像采集装置2位于结晶器的两个宽板 1之间。该图像采集装置2由图像采集系统安装架、图像采集系统和计算机采集系统6组成。图像采集系统安装架如图2和图3所示，包括底板21、左侧板9、右侧板18、上侧板12、 下侧板22、伺服电机8、滚珠丝杠27、上导轨13和下导轨26。底板21的四边垂直地固定有左侧板9、右侧板18、上侧板12和下侧板22，底板21的中间位置处水平地装有滚珠丝杠27， 滚珠丝杠27上装有滚珠丝杠螺母副观，滚珠丝杠27的右端安装在右轴承座19内，右轴承座19固定在靠近右侧板18的底板21上；穿过左轴承座11的滚珠丝杠27左端通过联轴器 10与伺服电机8连接，伺服电机8和左轴承座11从左到右依次固定在靠近左侧板9的底板 21上；在分别靠近左轴承座11和右轴承座19内侧的下方位置处对应地装有左限位开关7 和右限位开关20。如图2所示，靠近上侧板12和下侧板22的位置处分别水平地固定装有上导轨13 和下导轨沈，上导轨13和下导轨沈的两端分别固定在左侧板9和右侧板18上；上导轨13 和下导轨沈上对应地装有上滑块15和下滑块25，成像系统14的上端和下端分别与上滑块 15和下滑块25对应连接，成像系统14的中间位置处与滚珠丝杠螺母副观固定连接。图像采集系统由成像系统安装架和成像系统14组成；成像系统安装架如图2所示为条形箱体。条形箱体的横截面为设有开口的矩形结构，该开口为自上而下贯通的纵向开口 ；成像系统安装架的安装高度略小于上导轨13和下导轨沈间的垂直距离。该箱体如图 3和图4所示，由左侧壁、右侧壁、后侧壁、左前壁、右前壁、上侧壁和下侧壁组成。成像系统14的结构如图4所示左前壁的内侧装有光源32，光源32位于纵向开口处；后侧壁上装有第一反光镜30，第一反光镜30正对着纵向开口 ；右前壁的内侧装有第二反光镜31，左侧壁上装有第三反光镜四，第一反光镜30、第二反光镜31和第三反光镜四分别与各自安装的侧壁间的夹角为2 30° ；第一 CXD图像传感器17和第二 CXD图像传感器23分别安装在后侧壁上，第一 CXD图像传感器17和第二 CXD图像传感器23位于同一铅垂线上，第一工业镜头16和第二工业镜头M对应地安装在第一 CXD图像传感器17和第二 CXD图像传感器23上，第一工业镜头16和第二工业镜头M的中心线与第三反光镜四的反射光线重合。第一 CXD图像传感器17和第二 CXD图像传感器23通过数据线与计算机采集系统 6连接。在本实施例中所述的纵向开口的宽度为5. 0 20. Omm ；所述的光源32为条形光源，光源32的长度同纵向开口的长度；所述的第一反光镜30、第二反光镜31和第三反光镜 29的长度同纵向开口的长度；所述的第一工业镜头16和第二工业镜头M为定焦镜头，其主要参数为焦距为35mm或为50mm，最小工作物距为300mm，接口类型为F接口或F-Mount接口。实施例2一种连铸结晶器铜板表面图像采集装置。纵向开口的宽度为20. 0 40. Omm ；第一反光镜30、第二反光镜31和第三反光镜四分别与各自安装的侧壁间的夹角为12 52°。 其余同实施例1。本具体实施方式
的使用方法是第一步在结晶器的两个宽板1上面放置可调支架5，用安装在可调支架5顶面的水平仪4检测可调支架5的安装状况，调整可调支架5至水平位置。T型滑块3安装在可调支架5的滑道上，将图像采集装置2的上端与T型滑块3固定连接，图像采集装置2通过数据线与计算机采集系统6连接；第二步接通电源，使成像系统14处于工作状态，启动伺服电机8，调整成像系统 14位置，使成像系统14处于左限位开关7处；第三步通过伺服电机8带动滚珠丝杠27转动，从而带动成像系统14在平行于结晶器的两个宽板1表面移动，直至右限位开关处，返回；第四步将采集到的图像传输到计算机采集系统6并保存。由于采用上述技术方案，本装置将传统的人工目测改变为自动检测，计算机根据传输进来的数据进行图像分析，能对比分析出结晶器铜板表面质量情况，从而为结晶器铜板的更换提供可靠的依据。本装置的优点在于一是数据采集效率高，把传统的人工目测改为自动采集，大大节约了检测时间，提高了检测效率；二是检测精度提高，传统的人工检测方法由于受到周围环境和人自身因素的影响，检测的结果往往可靠性差，该方法通过对结晶器的两个宽板1 的数据信息进行采集，传输到计算机采集系统6，通过计算机分析，极大地提高了检测精度； 三是操作简单，只需固定好装置，接通电源，便可根据采集到的图像进行分析，从而检测出铜板表面缺陷。因此，本具体实施方式
具有高效和精确的特点。
权利要求
1.一种连铸结晶器铜板表面图像采集装置，其特征在于在结晶器的两个宽板(1)上面放置有可调支架(5)，T型滑块C3)安装在可调支架(5)的滑道上，图像采集装置O)的上端与T型滑块(3)固定连接，图像采集装置(2)位于结晶器的两个宽板(1)之间；该图像采集装置O)由图像采集系统安装架、图像采集系统和计算机采集系统(6) 组成；图像采集系统安装架包括底板(21)、左侧板(9)、右侧板(18)、上侧板(12)、下侧板(22)、伺服电机(8)、滚珠丝杠(27)、上导轨(13)和下导轨(26)；底板(21)的四边垂直地固定有左侧板(9)、右侧板(18)、上侧板(12)和下侧板(22)； 底板的中间位置处水平地装有滚珠丝杠(27)，滚珠丝杠、2Τ)上装有滚珠丝杠螺母副( )，滚珠丝杠07)的右端安装在右轴承座(19)内，右轴承座(19)固定在靠近右侧板 (18)的底板上；穿过左轴承座(11)的滚珠丝杠(XT)左端通过联轴器(10)与伺服电机⑶连接，伺服电机⑶和左轴承座(11)从左到右依次固定在靠近左侧板(9)的底板 (21)上；在分别靠近左轴承座(11)和右轴承座(19)内侧的下方位置处对应地装有左限位开关(7)和右限位开关(20)；靠近上侧板(1 和下侧板0 的位置处分别水平地固定装有上导轨(1 和下导轨 (洸)，上导轨(13)和下导轨(26)的两端分别固定在左侧板(9)和右侧板(18)上；上导轨 (13)和下导轨06)上对应地装有上滑块(1 和下滑块(25)，成像系统(14)的上端和下端分别与上滑块(1 和下滑块0 对应连接，成像系统(14)的中间位置处与滚珠丝杠螺母副08)固定连接；图像采集系统由成像系统安装架和成像系统(14)组成；成像系统安装架为条形箱体， 由左侧壁、右侧壁、后侧壁、左前壁、右前壁、上侧壁和下侧壁组成；条形箱体的横截面为设有开口的矩形结构，该开口为自上而下贯通的纵向开口 ；成像系统安装架的安装高度略小于上导轨(13)和下导轨06)间的垂直距离；成像系统(14)的结构是左前壁的内侧装有光源(32)，光源(32)位于纵向开口处；后侧壁上装有第一反光镜(30)，第一反光镜(30)正对着纵向开口 ；右前壁的内侧装有第二反光镜(31)，左侧壁上装有第三反光镜( )，第一反光镜(30)、第二反光镜(31)和第三反光镜09)分别与各自安装的侧壁间的夹角为2 52° ；第一 C⑶图像传感器(17)和第二 CXD 图像传感器分别安装在后侧壁上，第一 CCD图像传感器(17)和第二 CCD图像传感器(23)位于同一铅垂线上，第一工业镜头(16)和第二工业镜头04)对应地安装在第一CXD 图像传感器(17)和第二 CXD图像传感器上，第一工业镜头(16)和第二工业镜头04) 的中心线与第三反光镜09)的反射光线重合；第一 CXD图像传感器(17)和第二 CXD图像传感器通过数据线与计算机采集系统 (6)连接。
2.根据权利要求1所述的连铸结晶器铜板表面图像采集装置，其特征在于所述的纵向开口的宽度为5. O 40. Omm。
3.根据权利要求1所述的连铸结晶器铜板表面图像采集装置，其特征在于所述的光源 (32)为条形光源，光源(32)的长度同纵向开口的长度。
4.根据权利要求1所述的连铸结晶器铜板表面图像采集装置，其特征在于所述的第一反光镜(30)、第二反光镜(31)和第三反光镜09)的长度同纵向开口的长度。
5.根据权利要求1所述的连铸结晶器铜板表面图像采集装置，其特征在于所述的第一工业镜头(16)和第二工业镜头04)为定焦镜头；其主要参数为焦距为35mm或为50mm， 最小工作物距为300mm，接口类型为F接口或F-Mount接口。
全文摘要
本发明涉及一种连铸结晶器铜板表面图像采集装置。其方案是在底板(21)的中间位置处水平地装有滚珠丝杠(27)，滚珠丝杠(27)左端穿过左轴承座(11)与伺服电机(8)连接；靠近左轴承座(11)和右轴承座(19)内侧的下方位置处分别对应地装有左限位开关(7)和右限位开关(20)，成像系统(14)的上、下两端分别通过上滑块(15)和下滑块(25)与上导轨(13)和下导轨(26)对应连接，成像系统(14)与滚珠丝杠螺母副(28)固定连接。在图像采集系统安装架的左前壁内侧装有光源(32)，后侧壁装有第一反光镜(30)，右前壁内侧装有第二反光镜(31)，左侧壁装有第三反光镜(29)，第一工业镜头(16)和第二工业镜头(24)的中心线与第三反光镜(29)的反射光线重合。本发明具有快速精确采集数据的特点。
文档编号G01N21/88GK102269713SQ20111021977
公开日2011年12月7日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者刘昀, 刘源泂, 庄静毅, 张留刚, 王兴东, 穆天啸, 龙辽沙 申请人:武汉科技大学
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