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中厚板板形仪长度检测系统设计【含全套CAD图纸】【答辩毕业资料】

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编号:346957    类型:共享资源    大小:42.13MB    格式:RAR    上传时间:2014-10-22 上传人:好资料QQ****51605 IP属地:江苏
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cad 厚板 板形仪 长度 检测 系统 设计
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摘  要
中厚板(厚度为的钢板)是我们日常工业加工中经常用到的一种基础材料,它在工业生产中需求量非常大,起着中流砥柱的作用。所以我们对中厚板的质量要求有了很高的标准,其中包括对它进行尺寸测量如:长度,宽度和平坦度等。长度是中厚板轧制产品的一项关键的质量指标,对轧制生产线、产品的应用都有很大的影响。近年来,随着我国现代化的不断发展,我们对钢材的需求量以及品质感也提出了更高的要求。长度检测系统为后续一系列钢板检测系统提供关键的数据支撑,将会直接影响到后期产品的质量。由于冷轧中厚板在辊道上的输送速度是轮廓检测过程中的一个非常关键的数据,因此对速度的测量精度直接关系到轮廓检测的准确程度。本论文研究的是采用一种新型的非接触式测速方法与传统的测量方法有很大不同。钢板长度是通过多普勒激光测速仪得到速度,依据一段时间内测量的速度来计算钢板的长度。求得各个纬度的长度,平均长度,最大长度和最小长度。由于条件所限,实验主要采用Labview软件构建整个系统的检测程序。随着系统的运行能立即得出所需要的关键数据以便用来分析。以下是论文的详细内容:
第1章本章主要是介绍中厚板及板形仪的定义。国内外中厚板板形仪的研究现状和发展趋势,以及中厚板长度检测的研究意义和价值。根据其发展现状和研究的重要性,设计一套完整的长度检测系统。
第2章本章根据研究所需设计检测仪系统的整体构架,其中包括传感器,多普勒测速仪的位置安装定位。重点介绍长度检测系统的工作原理。
第3章本章论述检测系统的组成和相关参数,着重介绍多普勒激光测速仪工作原理。
第4章本章主要介绍运用Labview构建程序框图和前面板。通过运行虚拟程序得到相应数据,并对数据进行分析。
第5章使用Matlab软件编写程序用来处理测量所得数据。
第6章本章主要是总结研究过程中所遇到的问题和对构建的程序框图所产生的一些不足,提出解决之道和展望未来研究方向。

关键词:长度检测  多普勒测速  程序框图  总结

Abstract
Steel plate is often used as a base material in our industrial process .We need a great quantity numbers. It plays a very important role. So we want have the quality of steel plate by a very high standard. Include its size measurement such as length, width and flatness, etc. The length is a key quality indicator, has a significant impact in production lines and product application. In recent years, with the continuous development of China's modernization, Demand for steel plate and a sense of quality we also put forward higher requirements. Length detection system give the follow-up series of steel plate detection system provides key data support will directly affect the latter part of the quality for the product. Cold-rolled plate in the conveying speed of the rollers is a very critical detection process data, the accuracy of speed measurement is directly affects the accuracy of the contour detection. This study is the use of a new type of non-contact speed is very different from the traditional measurement methods. It is measure speed by Doppler velocimetry and Multiplied by the measurement time that can have the measuring length. At the same time, determines all latitude length and an average length, maximum length and minimum length. Due to limited conditions, experiment using Labview software to build the entire system testing procedures. With the operation of the system can immediately draw the critical data needed to be used. Here are the details:
Chapter 1, Introduced the steel plate and Shapemeter definition. Home and abroad the steel plate Shapemeter the research status and development trends, as well as the length of steel plate detection significance and value. According to the development status and the importance of research, design a complete set of the detection system.
Chapter 2, According to the research required to design the overall architecture of the detector system, including the positioning of sensors, Doppler velocimetry location of installation. Focus on the working principle of the length of the detection system.
Chapter 3, Make an introduction of system components and related parameters.
Focus on the working principle of the laser Doppler anemometer.
Chapter 4, Use Labview builds the block diagram and front panel, runs the virtual program to get the appropriate data, analyze the data.
Chapter 5, According to the measured data use Matlab software to write  programs to analyze the data.
Chapter 6, Summary and Outlook.

Key words:Length Detection, Doppler velocimetry, The block diagram, Summing



目  录
摘  要
Abstract
第1章   绪论 1
1.1    前言 1
1.2     课题研究现状和发展趋势 1
1.2.1   中厚板及板型仪的定义 1
1.2.2   国内外研究背景及现状 2
1.2.3   研究趋势 3
1.3    论文研究意义和主要内容 4
1.4   论文的结构安排 5
第2章   中厚板板型仪长度检测系统整体框架的设计 6
2.1   安装布局 工作环境及仪器选择 6
2.2   冷轧中厚板轮廓检测仪各个子系统的功能 9
2.3   结构的受力分析 12
2.4   仪器的安装定位 16
2.5   长度检测原理和方案 17
第3章   系统组成和多普勒激光测速仪 20
3.1   长度检测系统的组成 20
3.2   多普勒激光测速仪及测量原理 20
3.3   钢板长度测量过程中需要探讨的问题 23
第4章   基于Labview的长度检测系统的设计 25
4.1   Labview程序图主界面的设计 25
4.2   速度测量程序框图和前面板的设计 26
4.3   长度测量程序框图和前面板的设计 27
4.4   数值显示与分析 29
4.5   小结 30
第5章   MATLAB编程 31
5.1   程序编写 31
5.2   小结 33
第6章   总结与展望 34
6.1   总结 34
6.2   展望 34
参考文献 36
致  谢 38
附录 1 39
附录 2 40


第1章   绪论
1.1   前言
钢铁行业作为重工业和基础原材料行业,其发展状况直接影响到国民经济的稳固发展[1]。目前,我国已经成为全球最大的钢铁生产国,然而我国钢铁行业与国外相比仍存在很大的差距,其主要原因是我国钢铁行业的总体技术装备和生产集中化程度不高,因此生产的钢铁产品的品质、质量、附加值等都还远不如发达国家,导致我国钢铁产品在国际市场上缺乏竞争力[2-5]。所以如何由钢铁大国发展成为钢铁强国,其关键在于提高我国钢铁行业的生产专业化的集中程度和自动化检测技术。


内容简介:
浙江理工大学本科毕业设计(论文)文献综述报告班 级机械设计制造及其自动化09(4)班姓 名寿飞锋课题名称中厚板板形仪长度检测系统设计目 录前言1 国内外的发展现状和发展趋势2.1.1 多普勒测速仪长度测量的原理分析2.1.2 测量原理分析2.2 Matlab对激光图像的处理2.3 Labview对测量数据的分析3 总结参考文献指导教师审批意见签名: 年 月 日中厚板板形仪长度检测系统的设计寿飞锋(09机制4班 B09300421) 前言中厚板是我们日常工业加工中经常用到的基础材料,它在工业生产中需求量非常大,起着中流砥柱的作。因此中厚板的质量要求也非常的严格包括:长度,宽度,平坦度等等。其中长度是中厚板轧制产品的一项关键的质量指标,对轧制生产线、产品的应用都有很大的影响。近年来,随着我国现代化的不断发展,对刚才的需求量以及品质感也提出了更高的要求。由于长度检测系统为后续一系列钢板检测系统提供关键的数据支撑,将会直接影响到后期产品的质量。因此,对钢板长度检测提出了一个更高的要求。钢材检测水平的高低反映了一个国家精密轧制技术的发展状况和综合实力的强弱。因此对冷轧中厚板头长度测系统进行设计,对促进我国钢材的发展以及从制造大国像制造强国的发展起着重要的作用。轧制钢板长度测量是通过多普勒激光测速装置得到速度,依据一段时间内测量的速度来计算钢板长度信息。运用Matlab软件提取点激光面阵照相机拍摄的照片的边缘轮廓,求得各个纬度的长度,平均长度,最大长度和最小长度,并用Labview程序构建整个系统的检测程序,通过设计的系统实验后能在钢板运行时能时刻产生长度数据长度检测系统的搭建,不仅实现中厚板长度在线检测和显示,还具有运算速度快、实用性强、可行度较高的特点。以下是本论文详细的研究内容:1 国内外的发展现状和发展趋势目前,在非接触式板形仪使用的技术方面,欧洲仍处于非常领先的地位,如德国的LAP、Parsytec公司、英国的JONES-SHIPMAN 公司、瑞典的ASEA公司。当然在美国、日本和其它工业发达国家,这项技术也得到普遍应用。我国关于板形仪的研究相对较晚,早些年,我国冶金研究所,中科院曾组织这方面的研究,因现场干扰问题没有较好解决,这项技术没有推广应用。目前,我国应用于钢厂生产线上的基于激光的非接触式板形仪全部进口,因此成本也比较大。基于激光的非接触式板形仪,是目前国内外最高端的检测设备之一,主要用于钢板产线上线检测,国际上只有极少数几个工业发达国家掌握该项技术,因此该设备具有极高的研究开发价值。我国在高级冷轧精品带钢板形控制方面一直落后于国外,而严重制约我国冷轧带钢板形控制技术的发展的主要难题是板形检测技术的开发,因此研制板形仪检测技术对我国冷轧钢板形仪的发展可以有一定程度的提高,其研究价值也是不言而喻的。2.1.1 多普勒测速仪长度测量的原理分析轧制钢板长度测量是通过多普勒激光测速装置得到的,依据一段时间内测量的速度来计算钢板长度信息。轧制钢板的移动速度是由安装在钢板顶部的多普勒激光测速仪测量得到的,激光多普勒测速仪是一种非接触式的测速装置,该装置利用一种特殊形式的双束激光干扰技术来测量物体的运动速度,具有极高的测量精度和重复测量精度。多普勒激光测量仪是采用非接触传感器测量钢板,速度和长度的仪器,向钢板表面发射两束相交的激光,产生光干涉现象,形成多普勒效应。干涉条纹的移动速度与物体通过两束激光的交点的速度成正比。通过接收光谱,记录干涉条纹的移动速度,就可以精确地确定钢板的移动速度。激光测量的准确度达到0.02%,在铸速为0.1m/min时的测量准确度达到0.02mm/min。2.1.2 测量原理分析多普勒激光测速仪是采用非接触传感器测量钢 带速度的仪器。激光二极管产生一束红外激光向钢带 表面发射,椭圆且高度发散的光束通过一个凹透镜使全部光线平行, 平行光通过光束分离器, 分成2 束等强度、等频率的激光, 进入光束导向装置, 2 束激光经光束导向装置后相交,2 束相交的激光产生光干涉现象,形成多普勒效应。交汇的区域称为测量体, 测量体的形状为椭圆体, 由明暗相间的条纹组成, 条纹是2 束激光干涉的结果。图2 是多普勒测速原理图。当被测材料通过测量体时, 会对测量体中的亮条纹产生微量不规则的散射光。传感器上的接收透镜接收该散射光, 并将散射光聚焦到光探测器上。干涉条纹的移动速度与物体通过2 束激光的交点的速度成正比, 大多数使用的装置并不含参考光, 而是将2 束等强度的光聚焦并相交在测量点处。通过接收光谱, 记录干涉条纹的移动速度, 就可以精确地确定钢带的移动速度。图3-1 多普勒测速仪测速原理激光传感器的工作运用了多普勒激光微分的基 本原理。多普勒激光二极管的光束被分成2 个分开的光束打到被测的物体表面, 形成了一个由等距为 S 的黑亮条纹间隔的三维空间( 测量体积) 。当一个粒子通过条纹图形时, 对它返回来的亮度进行信号调制。干涉条纹之间的间隔S、激光的波长和2 束激光之间的夹角2有如下关系:S=/2sin几乎所有的材料都具有光散射场材料的粒子和粒面组成了物体的表面微晶结构。当物体表面的光散射场通过2 束激光相交的测量区域时, 干涉条纹中的亮条纹每次都会产生光散射。收集散射光, 并将其转换成电信号。多普勒频率f d 与测量方向的速度分量V p 成正比。其关系式为:fd=Vp/S式中,fd 为多普勒频率;V p 为测量方向上的速度分量;为测量体积内的条纹间隔。 由于激光良好的方向性和非接触测量方法, 因此 采用激光测速系统可得到精确的物体运动速度。测速仪一般连接到过程控制系统中, 作为一个智能传感器用于速度和长度的测量, 可以实现用户自定义接口。1硬件组成多普勒激光测速和测长系统主要由以下部件组成:光学传感器组件1套、激光表面测速仪(LSV)系统控制器1套、传感器探头及移动架1套、数据传输线1根、上位机1台、电气控制柜1台、水冷及空气吹扫组件1套。2.2 Matlab对激光图像的处理Matlab强大的科学计算机数据处理能力Matlab是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数,可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果,而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下,可以用它来代替底层编程语言,如C和C+ 。在计算要求相同的情况下,使用Matlab的编程工作量会大大减少。Matlab的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如距阵,特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。Matlab具有出色的图形处理功能,可以应用Image Processing Toolbox图象处理工具箱对图像进行处理。MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能,以将向量和距阵用图形表现出来,并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的Matlab对整个图形处理功能作了很大的改进和完善,使他不仅在一般数据可视化软件都具有的功能(例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等)方面更加完善,而且对于一些其他软件所没有的功能(例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等),Matlab同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求,例如图形对话等,Matlab也有相应的功能函数,保证了用户不同层次的要求。另外新版本的MATLAB还着重在图形用户界面(GUI)的制作上作了很大的改善,对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。2.3 Labview对测量数据的分析与 C 和 BASIC 一样,Labview也是通用的编程系统,有一个完成任何编程任务的庞大函数库。Labview的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储,等等。Labview也有传统的程序调试工具,如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序(子VI)的结果、单步执行等等,便于程序的调试。 Labview(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序,而 LabVIEW则采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器,是Labview的程序模块。 Labview提供很多外观与传统仪器(如示波器、万用表)类似的控件,可用来方便地创建用户界面。用户界面在Labview中被称为前面板。使用图标和连线,可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码,又称G代码。Labview的图形化源代码在某种程度上类似于流程图,因此又被称作程序框图代码。Labview的应用领域 Labview有很多优点,尤其是在某些特殊领域其特点尤其突出。 测试测量:Labview最初就是为测试测量而设计的,因而测试测量也就是现在LABVIEW最广泛的应用领域。经过多年的发展,Labview在测试测量领域获得了广泛的承认。至今,大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的Labview驱动程序,使用Labview可以非常便捷的控制这些硬件设备。同时,用户也可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的Labview工具包。这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能,用户在这些工具包的基础上再开发程序就容易多了。有时甚至于只需简单地调用几个工具包中的函数,就可以组成一个完整的测试测量应用程序。 控制:控制与测试是两个相关度非常高的领域,从测试领域起家的Labview自然而然地首先拓展至控制领域。Labview拥有专门用于控制领域的模块。除此之外,工业控制领域常用的设备、数据线等通常也都带有相应的Labview驱动程序。使用Labview可以非常方便的编制各种控制程序。 仿真:Labview包含了多种多样的数学运算函数,特别适合进行模拟、仿真、原型设计等工作。在设计机电设备之前,可以现在计算机上用Labview搭建仿真原型,验证设计的合理性,找到潜在的问题.3 总结中厚板在工业生产中需求量非常大,起着中流砥柱的作其中长度是中厚板轧制产品的一项关键的质量指标,对轧制生产线、产品的应用都有很大的影响。轧制钢板长度测量是通过多普勒激光测速装置得到速度,依据一段时间内测量的速度来计算钢板长度信息。运用Matlab软件提取点激光面阵照相机拍摄的照片的边缘轮廓,求得各个纬度的长度,平均长度,最大长度和最小长度,并用Labview程序构建整个系统的检测程序,通过设计的系统实验后能在钢板运行时能时刻产生长度数据长度检测系统的搭建,不仅实现中厚板长度在线检测和显示,还具有运算速度快、实用性强、可行度较高的特点。参考文献1.沈熊. 激光多普勒技术及应用M. 北京:清华大学出版 社,2004 2.周坚刚,李山青,许健勇. 冷轧带钢板形自动控制概况 J .世界钢铁, 2006 3. 刘姝宇. 轧钢厂中多普勒激光测量仪的应用J. 山西冶金,2009,117:74-75.4. 陈敏,汤晓安. 虚拟仪器软件LabVIEW与数据采集J.小型微型计算机系统,2001,22(4):501-503. 5.刘维,韩旭东,艾华. 激光三角法在位移测试中的应用.光学精密工程,2004,8.6. 王香菊. 基于中值滤波与小波变换的图像去噪方法研究D.西安科技大学,2008.7.沈熊. 激光多普勒技术及应用M. 北京:清华大学出版 社,2004 8. 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