CCD对中纠偏说明书

CCD对中纠偏控制系统使用说明书北京金自天正智能控制股份有限公司目录1.概述 (1)2.工作原理及系统组成 (2)2.1 CCD光电检测的基本原理 (2)2.2 三种检测方式 (2)2.3 系统组成 (5)3、调试与操作 (6)3.1光路调整 (6)3.2 电路调整 (7)3.3 操作说明 (9)4、注意事项 (11)5. 故障处理 (11)5.1 仪表显示不稳定 (12)5.3 信号有干扰 (13)5.4 放大器零点漂移 (13)5.5液压缸抖动 (14)5.6 液压缸不动作 (14)6、售后服务 (14)1.概述现代化冷轧带材生产线上，由于机组长、辊系多、速度高、带材板形等方面的原因，带材经常会出现跑偏现象，带材跑偏不仅使带材无法卷齐，而且会使带材表面出现划伤，带材边缘碰撞折边，甚至会造成设备损坏和断带等生产事故。

为了提高带材质量、降低成本，以满足市场对优质带材的需求，纠偏控制系统已成为冷轧生产线上不可缺少的设备。

它广泛应用于冷轧带状金属线、退火线、酸洗线、镀锌线等领域。

对中纠偏控制系统主要由带材位置测量装置、伺服放大器、位移传感器、伺服阀及液压系统组成。

首先由带材位置测量装置测量带材的偏移情况并输出偏移信号，此信号经伺服放大器放大并驱动伺服阀去控制液压系统，以完成对中纠偏控制。

控制效果的好坏不仅与伺服放大器的参数和液压系统的稳定性有关，更取决于带材位置测量装置的测量精度和稳定性。

本说明书所述检测装置是以高频日光灯作为光源，用CCD摄像机作为光电转换装置来实现检测的。

CCD光电检测装置的特点：¾测量精度高，其分辨率是视场的1/2048；¾光源简单且维护更换方便；¾使用寿命长。

2.工作原理及系统组成2.1 CCD光电检测的基本原理CCD光电检测装置是采用线阵列CCD摄像器件作为测量传感器，其核心部分是CCD线阵列扫描器件，该器件可看成是一个精密的光电刻度尺，刻度间隔由CCD光敏单元的几何尺寸决定，该装置使用的CCD光敏单元的尺寸为14μm。

在带材的下方安装光源，在其上方安装CCD摄像机，利用外光源与背景之间的光学反差，根据光学成像的原理，带材通过镜头按一定比例成像在CCD上，部分地遮住了CCD上不同位置的光敏单元，直线排列的光敏单元根据阵列方向的光强分布将被测带材的光学成像转换为时序的电平信号，其输出的信号经前置放大、峰值检出和二值化处理后，填充计数脉冲经计算即可得到带材的位置。

此位置信号经数模转换，送到伺服放大器，再驱动伺服阀，从而完成对带材位置的控制。

2.2 三种检测方式2.2.1对中纠偏（CPC）检测原理对中检测如图1所示，当测量区内没有带材时CCD摄像机输出波形为图2（a），当测量区内有带材时CCD摄像机输出波形为图2（b），用高频脉冲填充T1及T2并进行减法计算。

当T1减T2大于零时，表明带材偏向左侧；当T1减T2小于零时，表明带材偏向右侧，此时仪表输出相应的位置偏移信号，其输出范围为0—±5V。

（b）有被测物波形图１ 对中检测原理图2 对中检测波形2.2.2边缘纠偏（EPC）检测原理边缘纠偏检测原理如图３所示，当没有带材时，摄像机输出如图４（a），用高频脉冲填充Ｔ，得到Ｔ的宽度，以T/2的数值预置到可预置计数器中。

当有带材时，摄像机输出如图４（b），用高频脉冲填充Ｔ',然后与T/2作减法,根据减出的数值大小及符号，可知带材的偏移方向，经单片机处理后，仪表输出偏移信号。

2.2.3双头对中纠偏（CPC）检测原理双头检测原理如图５所示。

当对中检测的带材较宽时，为了提高仪表的分辨率和测量精度，使用两个CCD摄像机测量。

两个摄像机的镜头中心对准带材的两个边缘，两个摄像机用丝杠相连（或固定安装）。

当带材宽度尺寸发生变化时，通过摇动丝杠，使两个摄像机的中心距与带材宽度相一致。

检测过程中将两个摄像机的测量值作减法计算，根据其计算结果的数值及符号，可知带材的偏移量及偏移方向。

经单片机处理后，仪表输出偏移信号。

图4 边缘纠偏检测波形图3 边缘纠偏检测原理2.3 系统组成CCD光电检测装置由镜头、CCD光电器件、CCD驱动脉冲及输出放大电路板、主板、伺服放大器板、数字显示板、双头辅助板（双头测量选用）、直流电源及位移传感器组成，其结构框图如图6所示。

CCD驱动及放大板：用于产生CCD所需要的驱动脉冲，包括移位脉冲Φ1和Φ2、复位脉冲RS、箝位脉冲CP。

由于CCD输出的模拟信号较小，此电路板还有一个信号放大电路，使信号输出约为10伏。

主板：用于信号的处理（包括滤波、峰值检出、比较和二值化等）、脉宽检出、高频脉冲填充及计数、产生曝光脉冲、产生取数及清零脉冲、CPU数字处理和模拟量输出等。

图6 CCD光电检测装置结构伺服放大器板：是将检测仪表输出的０—±5V的带材偏移信号转换放大为０—±300mＡ的电流信号，用于驱动伺服阀，完成纠偏控制。

3、调试与操作3.1光路调整仪表安装完毕后，首先要检查摄像机的安装高度是否与设计一致，检查仪表的连线及电源是否接好，当确认无误时打开电源开关。

用示波器观察摄像机的输出信号。

当摄像机与背景光源对正时，摄像机输出波形的脉冲宽度大约是2ms，而且波形应该左右对称。

如果摄像机没有信号输出，首先检查控制箱到摄像机的信号是否正常，包括直流电源（+15V）、电源地、曝光脉冲（尖脉冲在μs级，周期约为4ms）。

若这些信号正常，则表明摄像机与背景光源没有对正。

调整光源的位置（或调整摄像机）直到使摄像机有信号输出，若脉冲波形左右不对称，表明摄像机的传感器（CCD）与光源不平行，小角度地左右调整光源（或摄像机），直到摄像机输出脉冲波形左右完全对称为止。

继续用示波器观察摄像机输出波形，在测量区中心放置一个被测物，观察有遮挡物时摄像机的输出波形是否左右对称，如果波形对称（如图2（b）中T1等于T2），表明摄像机垂直安装正确，否则需要对摄像机做相应调整。

左右移动被测物，观察摄像机的输出波形，确定摄像机的测量范围，如果达到设计的最大测量范围则表明摄像机和光源安装正确，开始镜头光学参数的调整。

本仪器采用的是光电成像的原理，为了保证测量精度，镜头的光圈和焦距调整尤为重要。

3.1.1光圈调整用示波器观察摄像机的输出信号，此时信号的脉冲宽度约为2ms，调整光圈使信号幅度变大，进一步调整光圈，当发现脉冲宽度变宽时，CCD传感器达到光能量的饱和。

（注意：光能量的饱和将严重影响测量精度，在任何情况下都不允许CCD达到光能量的饱和，包括调整光路时。

）这时将光圈反方向调整，脉冲宽度正好恢复到原宽度时停止调整光圈。

至此，光圈调整完毕。

3.1.2焦距调整示波器的观察点不变，在实际带材至镜头的距离处放一根导线（Φ3mm以下），这时在脉冲内有一窄负脉冲，调整镜头的焦距使这一窄负脉冲达到最大值，这时焦距调整完毕。

3.2 电路调整3.2.1 单头对中纠偏调整(CPC)当对中使用一个摄像机时，将元件U45的P1.3（参见电路板）置于“OFF”的位置为高电平，P1.4置于“ON”的位置为低电平，此时CPU执行单摄像机测量程序。

将U11、U12所有开关拨到“ON”的位置，给可予置计数器予置为“零”。

若这时带材正好处于测量中心，仪表显示将为“0”。

若带材偏移中心，仪表应显示与偏移量相对应的一个数值，若显示的数值大于（或小于）实际偏移量，表明运算系数不对，通过调整U50、U51拨码开关的位置，使显示值与实际偏移量一致。

这样，完成了运算系数的输入。

用U47设置采样平均次数，至少有一位要在“OFF”的位置。

它的设置范围是1—7次。

3.2.2 单头边缘纠偏调整（EPC）将元件U45的P1.3（参见电路板）置于“OFF”的位置为高电平，P1.4置于“ON”的位置为低电平，此时CPU执行单摄像机测量程序。

当被测带材的边缘正好处于镜头中心时，调整U11、U12的开关位置，给可予置计数器予置T/2的数值，使仪表显示“0”。

若带材的边缘偏移生产线中心，仪表应显示与偏移量相对应的一个数值，若显示的数值大于（或小于）实际偏移量，表明运算系数不对，通过调整U50、U51拨码开关的位置，使显示数值与实际值一致。

这样，完成了运算系数的输入。

用U47设置采样平均次数，至少有一位要在“OFF”的位置。

它的设置范围是1—7次。

3.2.3 双头对中纠偏调整(CPC)将U45的P1.3置于“OFF”位置，P1.4置于“ON”位置，调整一个摄像机对应的电路参数，方法同3.2.1，只是运算系数减小一半。

调整完后将P1.3置于“ON”位置，P1.4置于“OFF”位置，用上述一样的方法调整另一个摄像机对应的电路（双头对中辅助板），至此，电路调整完毕。

在安装过程中，若光学中心线偏离生产中心线，此时将带材置于生产中心线，调整某一路U11、U12的予置数，使仪表显示为“0”，则在以后的运算中都对这一偏差进行修正。

3.2.4 伺服放大器调整伺服放大器的作用是将CCD光电检测装置输出的与带材位置偏移对应的0-±5V电压信号转换成驱动伺服阀的电流信号。

为了提高液压系统的响应速度，伺服放大器带有频率、幅度可调的颤振电路。

使用中颤振的频率和幅度与液压站的重量有关，也与控制设备的重量有关，对系统影响较明显的是颤振幅度。

伺服放大器的电位器W6调节颤振频率（左旋-提高），W5调节颤振幅值（左旋-提高），调试时，用手触摸液压站表面（或液压管路），颤振幅度从小向大调整，当手掌感觉到振动时，从大向小缓慢调整颤振幅度，当手掌的振动感刚好消失时调整结束。

W3调节反馈增益（右旋-提高），W1调节环路增益A（左旋-提高），W2调节环路增益B（右旋-提高），W4为反馈调零，W8为系统调零。

3.3 操作说明在每次设备重新工作前请提前通电预热30分钟。

CCD光电检测与控制装置具有手动与自动两种操作模式，将自动/手动选择开关选到手动，CCD传感器和位移传感器信号不参与控制，可以由人工调整油缸的移动方向。

当需要将油缸向左边移动时，将左移/右移选择开关选到左移位置，当油缸移到预定位置时，将开关选到中间位置，油缸停止移动。

当需要将油缸向右边移动时，将左移/右移选择开关选到右移位置，当油缸移到预定位置时，将开关选到中间位置，油缸停止移动。

在整个系统正常时，通常将自动/手动选择开关选到自动。

在自动操作模式下，对于开卷CPC控制，开卷机上卷时带材的位置处于不稳定状态，此时若用CCD摄像机信号控制，开卷机将处于不稳定状态。

为了开卷机的稳定和在正常运行时开卷机油缸有最大的调整范围，开卷机上卷时要将光电/位移开关选到位移的位置，此时位移传感器参与闭环控制，开卷机的油缸处于中间位置。

当开卷机上卷结束，带材建立起张力后，将光电/位移开关选到光电的位置，CCD摄像机信号投入带材位置控制，开始位置控制。