بخشی از مقاله
چکیده
عرض محصولات فولادی به عنوان یکی از پارامترهای اصلی مورد نیاز مشتریان همواره دارای اهمیت ویژهای است. در این مقاله طراحی، ساخت و بومیسازی دستگاهی به همراه تکنولوژی جدید ارائه میگردد که میتواند مقدار عرض ورقهای خطوط تولید شرکت فولاد مبارکه اصفهان مانند ورقهای نورد سرد، گالوانیزه و قلع اندود را بادقت بالا اندازه گیری، اطلاعات آن را در سیستم PLC و HMI خط نمایش و ذخیرهسازی نماید. سیستم پیشنهادی از یک مولد الگوی لیزری و تعدادی دوربین تشکیل شدهاست. دوربینها عرض کامل ورق را پوشش داده و همگی از طریق شبکه به یک کامپیوتر مرکزی متصل هستند.
مقدمه
در این مقاله دستگاهی ارائه میگردد که قادر است مقدار عرض ورق های خطوط تولید را اندازهگیری کند. پیکربندی کلی ساختار ارائه شده در شکل 1 مشاهده میگردد. هر چند در حال حاضر نمونههای خارجی سیستمهای عرضسنج لیزری در صنعت وجود دارند و مورد استفاده قرار میگیرند، ولی اغلب این نمونهها تنها از یک سنسور تصویری رزلوشن بالای پیشرفته جهت دریافت و آنالیز الگوی لیزری استفاده میکنند که این امر موجب خاص بودن محصول و افزایش قیمت نهایی آن خواهدشد.
هر چند در روشهای پیشین امکان در کنار هم قرار دادن چندین سنسور وجود دارد و در بعضی کاربردها جهت بررسی عیوب ورق مورد استفاده قرار میگیرد ولی مکانیزمی خودکار جهت کالیبره کردن سنسورهای مجاور نسبت به یکدیگر وجود ندارد که این امر در کاربردهای خاص مانند سنجش عرض ورق منجر به تولید خطا میگردد.
در این سیستم با تغییری که پیشنهاد شدهاست به دلیل بهره از دوربین های متعدد، میتوان از سنسورهای سادهتر استفاده نمود و همچنین ساختار اپتیکی مورد نیاز تا حد زیادی سادهتر و کم هزینهتر میگردد. همچنین با هماهنگ کردن خودکار تمامی دوربینها نسبت به یکدیگر میتوان همزمان هم دقت سیستم را افزایش داد و آن را در برابر عوامل محیطی همچون حرارت و ارتعاشات که باعث تغییر موقعیت نسبی دوربینها نسبت به یکدیگر میگردد، مقاوم نمود. بدین ترتیب هزینه ساخت محصول نسبت به نمونههای دیگر کمتر میشود.
وضعیت موجود
دستگاههای ارزیابی کیفیت محصول مبتنی بر بینایی ماشین تاکنون توسط شرکتهای خارجی متفاوتی عرضه شده اند. هر یک برای یک منظور خاص و کاربرد مشخص بهینه شدهاست. بهینهسازی محصول و سازگار کردن آن با کاربرد خاص مورد نظر تاثیر چشمگیری بر نتیجه نهایی و کارآیی محصول خواهدداشت. به عنوان مثال طرح ارائه شده در این سیستم برای سنجش عرض ورق در خط تولید فولاد مبارکه توسط محققین گروه مهندسی برق دانشگاه اصفهان و پرسنل شرکت فولاد با شرایط محیطی و فیزیکی خطوط سازگار شدهاست.
بررسی تکنیکهای موجود در اندازهگیری عرض و معایب آنها
همانطور که در قبل اشاره شد، شرایط خاص حکم فرما بر دستگاه عرضسنج ارائه شده برای خط تولید ورق شرکت فولاد مبارکه ایجاب میکند که با توجه به محدودیتهای موجود بهینه شود. روشهایی که در محصولات خارجی مورد استفاده قرار میگیرد،کاملاً برای اهداف فوق بهینه نشدهاند. در ادامه به بررسی چند محصول خارجی و محدودیتهای آنها پرداخته خواهدشد.
دسته ای از تکنیکهای سنجش و ارزیابی کیفیت محصول بدون استفاده از نورپردازی خاص عمل میکنند 1]و.[2 این محصولات از الگوریتمهای پردازش تصویر پیشرفته جهت آشکارسازی ویژگیهای ورق - مثلا لبهها - و حذف نورهای پسزمینه استفاده میکنند. به علت حجم بالای پردازش مورد نیاز، این روشها نسبتاً کند بوده و برای محصولات با حرکت سریع مناسب نیستند.
دسته دیگری از دستگاههای سنجش ورق از روش نورپردازی از پشت [3] جهت رفع مشکل وجود لکه بر روی سطح ورق استفاده میکنند . این روشها برای اندازهگیری عرض ورق در محل غلطک مناسب نیستند چون منبع نوری را نمیتوان در جایی که غلطک قرار گرفته است تعبیه کرد.
در بعضی از سیستمهای عرضسنج ورق، از یک دوربین رزلوشن بالا و نورپردازی لیزری جهت سنجش عرض ورق بر روی غلطک استفاده میگردد [4-6] و در تعدادی از دستگاههای سنجش عرض ورق از دو سیستم لیزری مستقل در لبههای ورق به منظور اندازهگیری بر روی غلطک با دقت بالا استفاده میشود 7]و.[8 این روش دو محدودیت مهم دارد. -1 عرض ورق نمیتواند در رنج وسیعی تغییر کند. -2 مکانیزمی جهت کالیبراسیون دو دوربین نسبت به یکدیگر وجود ندارد و اگر بر اثر ارتعاشات و انبساطهای حرارتی، مکان دوربینها نسبت به یکدیگر جابهجا شد، سیستم اندازهگیری عرض دچار خطا میگردد.
روش پیشنهادی
در حال حاضر دستگاه عرضسنج پیشنهاد شده بر روی خط اصلاح شماره 2، شرکت فولاد مبارکه به عنوان یک محصول جدید و مقرون به صرفه نسبت به نمونه های خارجی نصب شدهاست. در کاربرد مورد نظر برای این سیستم، سرعت حرکت ورق در طول خط تولید خیلی زیاد است و پردازشهای تصویر معمول جهت تشخیص لبههای ورق و اندازهگیری عرض آن با توجه به سرعت بالای تغییر تصویر و همچنین دقت بالای مورد نیاز پاسخگو نیست. در این سیستم از روش نورپردازی لیزری جهت آشکارسازی سریع و موثر لبهها استفاده شده است.
در این روش با دنبال کردن مکان لکه لیزری و آشکارسازی محل بریدگی در مکان لکه، میتوان محل لبههای ورق را نسبت به دوربین، با پردازش کامپیوتری سبک و سرعت بالا تشخیص داد. نکته ای که در اینجا وجود دارد آن است که اگر دوربینها نسبت به یکدیگر جابجا شوند، در محاسبه عرض ورق خطا رخ خواهد داد. برای رفع این مشکل در این سیستم از ایده کالیبراسیون خودکار بر اساس الگوی لیزری مشترک بین دوربینهای مختلف استفاده میشود. نحوه عملکرد دستگاه در شکل شماره 2 نشان داده شدهاست.
