本發(fā)明涉及一種對(duì)運(yùn)動(dòng)板坯實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)態(tài)寬度檢測(cè)的裝置，屬于光學(xué)計(jì)算設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種基于fpga和激光三角測(cè)距的板坯寬度動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

在冶金工業(yè)熱軋廠，板坯寬度是影響熱軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。如果板坯寬度小于預(yù)定值，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量缺陷；如果板坯過(guò)寬，會(huì)導(dǎo)致原材料損耗，甚至卡剛、設(shè)備損壞等嚴(yán)重故障，因此板坯寬度測(cè)量是現(xiàn)代化鋼廠生產(chǎn)中的一個(gè)重要參數(shù)。

授權(quán)公告號(hào)為cn102847901b的文獻(xiàn)中給出了“一種連鑄生產(chǎn)中控制鐵素體不銹鋼板坯寬度的方法”，授權(quán)號(hào)cn102233415b給出了“連鑄生產(chǎn)中鐵素體不銹鋼板坯寬度的設(shè)定方法”，研究不同爐次鋼水中成分元素的變化給板坯寬度帶來(lái)的影響，通過(guò)改變某些參數(shù)來(lái)控制板坯寬度。這些專利是從冶金生產(chǎn)工藝角度來(lái)調(diào)整、控制板坯寬度，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)板坯寬度的實(shí)時(shí)測(cè)量。

授權(quán)公告號(hào)為cn103909100b的文獻(xiàn)中給出了“一種板坯寬度的自動(dòng)測(cè)量裝置及方法”，提出使用液壓缸和磁尺來(lái)檢測(cè)板坯寬度；授權(quán)號(hào)cn102581040b給出了“一種板坯寬度檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法”，通過(guò)使用定寬壓力機(jī)入口導(dǎo)尺來(lái)檢測(cè)板坯寬度。這些專利都是使用接觸式測(cè)量方式，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，檢測(cè)器長(zhǎng)期與溫度高達(dá)幾百攝氏度的板坯接觸，容易磨損，產(chǎn)生較大誤差，降低測(cè)量精度。

授權(quán)公告號(hào)為cn102553940b的文獻(xiàn)中給出了“一種應(yīng)用爐前測(cè)寬儀進(jìn)行板坯寬度控制的方法”，授權(quán)號(hào)cn102716913b給出了“鐵素體熱軋不銹鋼楔形板坯寬度控制方法”，這些專利從整體測(cè)寬流程角度闡述了如何實(shí)現(xiàn)板坯寬度控制，但未涉及測(cè)寬儀如何實(shí)現(xiàn)，并且測(cè)寬速度較慢(100ms)，說(shuō)明其采用了接觸式測(cè)量或時(shí)間反射式激光測(cè)量方案，難以完全滿足現(xiàn)代化鋼廠板坯高速測(cè)寬的要求。

在多篇文獻(xiàn)中提出了熱軋測(cè)寬的設(shè)計(jì)方案，論文名稱如下：

陳鐸.熱軋粗軋板坯寬度控制系統(tǒng)研究[j].通信電源技術(shù),2015,32(3):129-130.

張曉春.ccd測(cè)寬儀在熱軋板帶中的應(yīng)用[j].寶鋼技術(shù),2015,33(4):73-77.

這些論文從理論上研究了板坯寬度控制模型，提出通過(guò)雙目視覺(jué)、光學(xué)成像原理實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼板、帶鋼寬度的測(cè)量，測(cè)寬儀安裝在輥道上方約2m處，設(shè)備安裝復(fù)雜，在高溫、水汽、粉塵工作條件下，測(cè)寬儀維護(hù)保養(yǎng)要求高，測(cè)量精度和穩(wěn)定性難以保證。而且板坯的重量、熱輻射是鋼板的數(shù)十倍，因此在輥道上方安裝ccd測(cè)寬儀的板坯測(cè)寬方案是無(wú)法長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種測(cè)量精度高、系統(tǒng)響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，很好地解決了使用磁尺等接觸式測(cè)量方案造成的磨損問(wèn)題以及在輥道上方安裝ccd測(cè)寬儀的現(xiàn)場(chǎng)干擾問(wèn)題，適用于冶金工業(yè)熱軋廠板坯生產(chǎn)過(guò)程的基于fpga和激光三角測(cè)距的板坯寬度動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種基于fpga和激光三角測(cè)距的板坯寬度動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置，包括輥道、兩臺(tái)激光三角測(cè)距儀和以fpga為核心的板坯測(cè)寬集中控制器，所述兩臺(tái)激光三角測(cè)距儀安裝在輥道兩側(cè)，所述板坯測(cè)寬集中控制器包括時(shí)鐘分頻模塊、距離數(shù)據(jù)解析模塊、板坯寬度計(jì)算模塊、液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊、d/a轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模塊、rs-485通信模塊，所述時(shí)鐘分頻模塊分別至距離數(shù)據(jù)解析模塊、板坯寬度計(jì)算模塊、液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊、d/a轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模塊、rs-485通信模塊單向連接，所述距離數(shù)據(jù)解析模塊至板坯寬度計(jì)算模塊單向連接，所述板坯寬度計(jì)算模塊分別至液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊、d/a轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模塊、rs-485通信模塊單向連接。

進(jìn)一步的，所述時(shí)鐘分頻模塊用于將輸入的50m時(shí)鐘產(chǎn)生成5分頻時(shí)鐘10mhz和10分頻時(shí)鐘5mhz，所述時(shí)鐘分頻模塊的輸出端clka連到兩個(gè)距離數(shù)據(jù)解析模塊和板坯寬度計(jì)算模塊的時(shí)鐘輸入端，所述時(shí)鐘分頻模塊的另一個(gè)時(shí)鐘輸出端clkb連接液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊、d/a轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模塊、rs-485通信模塊的工作時(shí)鐘輸入端。

進(jìn)一步的，所述距離數(shù)據(jù)解析模塊用于根據(jù)來(lái)自時(shí)鐘分頻模塊的10mhz時(shí)鐘clka，產(chǎn)生兩臺(tái)激光三角測(cè)距儀的同步觸發(fā)工作時(shí)鐘ssistarta和ssistartb，使兩臺(tái)激光三角測(cè)距儀同步測(cè)量離板坯的距離，對(duì)接收到的高速串行數(shù)據(jù)ssidataa和ssidatab進(jìn)行解析，輸出激光三角測(cè)距儀和板坯之間的并行距離數(shù)據(jù)la[15..0]、lb[15..0]。

進(jìn)一步的，所述板坯寬度計(jì)算模塊以clka為同步工作時(shí)鐘，每隔1ms接收一次距離數(shù)據(jù)la[15..0]、lb[15..0]，根據(jù)寬度公式w＝d-la-lb計(jì)算出板坯寬度，其中d為兩臺(tái)激光三角測(cè)距儀之間的固定距離，w為板坯寬度。

進(jìn)一步的，所述激光三角測(cè)距儀包括激光器、匯聚透鏡、接收透鏡、線陣ccd驅(qū)動(dòng)板、fpga控制板、一體化機(jī)械支架，所述激光器發(fā)出一束激光，經(jīng)匯聚透鏡照射到被測(cè)物體上，形成一個(gè)光斑，所述光斑在被測(cè)物體表面發(fā)生散射，其中一部分散射光經(jīng)過(guò)接收透鏡在線陣ccd驅(qū)動(dòng)板上成像，所述線陣ccd驅(qū)動(dòng)板產(chǎn)生的光包絡(luò)信號(hào)送給fpga控制板。

進(jìn)一步的，所述激光器為半導(dǎo)體激光器。

進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體激光器為波長(zhǎng)為405nm的紫光半導(dǎo)體激光器。

進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體激光器上設(shè)有帶pd的激光二極管。

進(jìn)一步的，所述線陣ccd驅(qū)動(dòng)板前設(shè)有波長(zhǎng)405nm窄帶濾光片。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明使用非接觸測(cè)量方案，輥道兩側(cè)激光三角測(cè)距儀同步測(cè)量和板坯之間的距離；板坯測(cè)寬集中控制器以fpga為核心，通過(guò)測(cè)距數(shù)據(jù)計(jì)算板坯寬度，將寬度數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸給鋼廠plc系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)板坯生產(chǎn)閉環(huán)控制；人機(jī)界面使用7寸tft液晶顯示和觸摸屏，界面清晰，使用方便。

因此，本發(fā)明從硬件檢測(cè)設(shè)備角度提出一種高速非接觸式板坯寬度測(cè)量裝置，具有非接觸測(cè)量、精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等特點(diǎn)，適用于冶金工業(yè)熱軋廠板坯生產(chǎn)過(guò)程。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明整體工作示意圖；

圖2是板坯測(cè)寬集中控制器fpga的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中距離數(shù)據(jù)解析模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是距離數(shù)據(jù)解析模塊的波形仿真圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種基于fpga和激光三角測(cè)距的板坯寬度動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置，包括輥道、兩臺(tái)激光三角測(cè)距儀和以fpga為核心的板坯測(cè)寬集中控制器，所述以fpga為核心的板坯測(cè)寬集中控制器控制輥道兩側(cè)的激光三角測(cè)距儀同步檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的高速信號(hào)處理，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間1ms，可應(yīng)用于冶金工業(yè)熱軋廠等惡劣工業(yè)環(huán)境。所述兩臺(tái)激光三角測(cè)距儀安裝在輥道兩側(cè)，測(cè)量到運(yùn)動(dòng)板坯之間的距離，將板坯和左右兩側(cè)激光三角測(cè)距儀之間的距離傳送到安裝在控制室的板坯測(cè)寬集中控制器，由其計(jì)算出板坯寬度，反饋控制前端板坯生產(chǎn)設(shè)備。板坯寬度的最終計(jì)算是由板坯測(cè)寬集中控制器實(shí)現(xiàn)，為能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)接收激光三角測(cè)距儀輸出的高速距離數(shù)據(jù)，集中控制器以fpga為核心，實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的高速信號(hào)處理。

如圖2所示，所述板坯測(cè)寬集中控制器包括時(shí)鐘分頻模塊、距離數(shù)據(jù)解析模塊、板坯寬度計(jì)算模塊、液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊、d/a轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模塊、rs-485通信模塊，所述時(shí)鐘分頻模塊分別至距離數(shù)據(jù)解析模塊、板坯寬度計(jì)算模塊、液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊、d/a轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模塊、rs-485通信模塊單向連接，所述距離數(shù)據(jù)解析模塊至板坯寬度計(jì)算模塊單向連接，所述板坯寬度計(jì)算模塊分別至液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊、d/a轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模塊、rs-485通信模塊單向連接。

所述激光三角測(cè)距儀包括波長(zhǎng)為405nm的帶pd激光二極管紫光半導(dǎo)體激光器、匯聚透鏡、接收透鏡、線陣ccd驅(qū)動(dòng)板、fpga控制板、一體化機(jī)械支架，所述激光器發(fā)出一束激光，經(jīng)匯聚透鏡照射到被測(cè)物體上，形成一個(gè)光斑，所述光斑在被測(cè)物體表面發(fā)生散射，其中一部分散射光經(jīng)過(guò)接收透鏡在線陣ccd驅(qū)動(dòng)板上成像，所述線陣ccd驅(qū)動(dòng)板產(chǎn)生的光包絡(luò)信號(hào)送給fpga控制板。所述線陣ccd驅(qū)動(dòng)板前設(shè)有波長(zhǎng)405nm窄帶濾光片。激光三角測(cè)距儀光源工作于恒溫環(huán)境，四片高分辨率線陣ccd同時(shí)工作擴(kuò)展測(cè)距范圍，可對(duì)1000攝氏度以上的高溫板坯測(cè)距，測(cè)距范圍達(dá)到10m，測(cè)距精度為0.34mm，響應(yīng)時(shí)間1ms。

當(dāng)板坯開始在輥道上運(yùn)行，進(jìn)入激光三角測(cè)距儀檢測(cè)范圍后，測(cè)距儀實(shí)時(shí)檢測(cè)與板坯之間的距離，兩臺(tái)測(cè)距儀將距離數(shù)據(jù)la、lb傳送給集中控制器，通信頻率為1khz。集中控制器基于fpga為設(shè)計(jì)核心，以硬件方式同時(shí)高速接收測(cè)距數(shù)據(jù)，高速計(jì)算板坯寬度。兩臺(tái)測(cè)距儀之間的距離d固定，因此板坯寬度w根據(jù)下面公式計(jì)算。

w＝d-la-lb

為保證測(cè)量精度，激光三角測(cè)距儀安裝完成后，可采用固定寬度板坯進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定，最終板坯測(cè)寬精度可達(dá)0.68mm。

板坯寬度的最終計(jì)算是由板坯測(cè)寬集中控制器實(shí)現(xiàn)，為能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)接收激光三角測(cè)距儀輸出的高速距離數(shù)據(jù)，集中控制器以fpga為核心，實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的高速信號(hào)處理。

本發(fā)明板坯測(cè)寬集中控制器的核心芯片fpga在quartus集成開發(fā)環(huán)境中使用vhdl描述，fpga的內(nèi)部功能如圖2所示，由時(shí)鐘分頻模塊、距離數(shù)據(jù)解析模塊、板坯寬度計(jì)算模塊、液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊、d/a轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模塊、rs-485通信模塊組成。其中：

時(shí)鐘分頻模塊的主要功能是輸入50m時(shí)鐘，產(chǎn)生5分頻時(shí)鐘10mhz和10分頻時(shí)鐘5mhz。時(shí)鐘分頻模塊的輸入時(shí)鐘clk50m來(lái)自50m的有源晶振，時(shí)鐘輸出端clka連到兩個(gè)距離數(shù)據(jù)解析模塊和板坯寬度計(jì)算模塊的時(shí)鐘輸入端。時(shí)鐘分頻模塊根據(jù)50m晶振上升沿工作，每出現(xiàn)一次上升沿，三位計(jì)數(shù)總線加一，加到4后計(jì)數(shù)總線清零，計(jì)數(shù)總線最高位就是所需要的時(shí)鐘clka。

clka＝clk50m/5＝10mhz

時(shí)鐘分頻模塊的另一個(gè)時(shí)鐘輸出端clkb是液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊、d/a轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模塊、rs-485通信模塊的工作時(shí)鐘，產(chǎn)生方法與clka類似。

clkb＝clk50m/10＝5mhz

距離數(shù)據(jù)解析模塊作用是根據(jù)來(lái)自時(shí)鐘分頻模塊的10mhz時(shí)鐘clka，產(chǎn)生兩臺(tái)激光三角測(cè)距儀的同步觸發(fā)工作時(shí)鐘ssistarta和ssistartb，使兩臺(tái)測(cè)距儀同步測(cè)量離板坯的距離，對(duì)接收到的高速串行數(shù)據(jù)ssidataa和ssidatab進(jìn)行解析，輸出測(cè)距儀和板坯之間的并行距離數(shù)據(jù)la[15..0]、lb[15..0]。

板坯寬度計(jì)算模塊作用是根據(jù)來(lái)自時(shí)鐘分頻模塊的10mhz時(shí)鐘clka，以及來(lái)自兩個(gè)距離數(shù)據(jù)解析模塊的并行距離數(shù)據(jù)la[15..0]、lb[15..0]，進(jìn)行高速運(yùn)算，計(jì)算出板坯寬度wdata[15..0]。

wdata[15..0]＝d[15..0]-la[15..0]-lb[15..0]

上式中d[15..0]為兩臺(tái)激光三角測(cè)距儀之間的距離。

板坯寬度計(jì)算模塊以clka為同步工作時(shí)鐘，每隔1ms接收一次距離數(shù)據(jù)la[15..0]、lb[15..0]，根據(jù)公式計(jì)算出板坯寬度。

液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊是根據(jù)來(lái)自時(shí)鐘分頻模塊的輸入時(shí)鐘clkb，以及來(lái)自板坯寬度計(jì)算模塊的寬度數(shù)據(jù)wdata[15..0]，輸出tft液晶的控制信號(hào)db[15..0]、lcdcs、lcdrst、lcdwr、lcdrd，將板坯寬度在液晶上顯示。

d/a轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)模塊是根據(jù)來(lái)自時(shí)鐘分頻模塊的輸入時(shí)鐘clkb，以及來(lái)自板坯寬度計(jì)算模塊的寬度數(shù)據(jù)wdata[15..0]，輸出可以驅(qū)動(dòng)d/a轉(zhuǎn)換芯片的時(shí)鐘daclk、數(shù)據(jù)dadata和鎖存信號(hào)dalatch，將板坯寬度通過(guò)4-20ma工業(yè)電流標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，進(jìn)入鋼廠plc控制系統(tǒng)。

rs-485通信模塊是將板坯寬度以數(shù)字形式遠(yuǎn)程傳輸，和鋼廠plc控制系統(tǒng)通信。

本裝置中，板坯測(cè)寬集中控制器fpga芯片中距離數(shù)據(jù)解析模塊如圖3所示，由串并轉(zhuǎn)換模塊、同步碼判斷模塊、距離數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)模塊、條件譯碼模塊、鎖存信號(hào)生成模塊、距離數(shù)據(jù)鎖存模塊組成。其中：

串并轉(zhuǎn)換模塊的主要功能是根據(jù)來(lái)自時(shí)鐘分頻模塊的時(shí)鐘clk10m，對(duì)來(lái)自三角測(cè)距儀高速串行數(shù)據(jù)ssidataa進(jìn)行八位串并轉(zhuǎn)換，輸出八位并行總線serpardata[7..0]和測(cè)距儀觸發(fā)啟動(dòng)時(shí)鐘ssistarta。串并轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)clk10m上升沿工作，每出現(xiàn)一次上升沿，將ssidataa送給并行總線serpardata[7..0]的最低位，同時(shí)使用for循環(huán)將serpardata[7..0]字節(jié)的八個(gè)比特左移一位，實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換功能。

同步碼判斷模塊的主要功能是判斷激光三角測(cè)距儀輸出高速數(shù)據(jù)的起始同步碼，同步碼判斷模塊的輸入時(shí)鐘clk10m來(lái)自時(shí)鐘分頻模塊，并行數(shù)據(jù)輸入端serpardata[7..0]來(lái)自串并轉(zhuǎn)換模塊，同步碼判斷模塊的輸出信號(hào)startflaga在同步碼0x53結(jié)束處輸出瞬時(shí)高電平。

同步碼判斷模塊的工作過(guò)程描述如下：在時(shí)鐘clk10m下降沿處判斷serpardata[7..0]是否等于同步碼0x53，若不等，startflaga輸出低電平，若相等，startflaga輸出高電平，說(shuō)明距離數(shù)據(jù)出現(xiàn)。

距離數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)模塊的主要功能是在確定同步碼之后開始計(jì)數(shù)，從而確定測(cè)距儀輸出的高速串行數(shù)據(jù)ssidataa中有效數(shù)據(jù)的位置。距離數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)模塊的輸入信號(hào)是來(lái)自時(shí)鐘分頻模塊的時(shí)鐘clk10m，以及來(lái)自同步碼判斷模塊的窄脈沖startflaga，距離數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)模塊輸出信號(hào)是五位計(jì)數(shù)總線ssiclkcount[4..0]。

距離數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)模塊的工作過(guò)程描述如下：以clk10m為時(shí)鐘，startflaga為復(fù)位信號(hào)，設(shè)計(jì)停止型模25計(jì)數(shù)器，產(chǎn)生計(jì)數(shù)總線ssiclkcount[4..0]，計(jì)數(shù)值從0開始累加，加到24后計(jì)數(shù)停止。

條件譯碼模塊的主要功能是在確定測(cè)距儀輸出的高速串行數(shù)據(jù)ssidataa中有效數(shù)據(jù)位置之后，提取表示測(cè)距儀和板坯之間距離的有效數(shù)據(jù)。條件譯碼模塊的輸入信號(hào)是來(lái)自時(shí)鐘分頻模塊的時(shí)鐘clk10m和來(lái)自測(cè)距儀的數(shù)據(jù)ssidataa，以及來(lái)自距離數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)總線ssiclkcount[4..0]，條件譯碼模塊的輸出信號(hào)是十六位的并行碼ssipara[15..0]。

條件譯碼模塊為保證運(yùn)行穩(wěn)定，采用同步電路，在時(shí)鐘clk10m上升沿時(shí)判決數(shù)據(jù)ssidataa，工作過(guò)程描述如下：

當(dāng)ssiclkcount[4..0]＝0時(shí)，ssipara(15)＝ssidataa(并行碼最高位)；

當(dāng)ssiclkcount[4..0]＝1時(shí)，ssipara(14)＝ssidataa；

當(dāng)ssiclkcount[4..0]＝2時(shí)，ssipara(13)＝ssidataa；

以此類推，

當(dāng)ssiclkcount[4..0]＝15時(shí)，ssipara(0)＝ssidataa(并行碼最低位)；

產(chǎn)生的十六位并行碼ssipara[15..0]就表示測(cè)距儀和板坯之間的距離。但從圖4時(shí)序仿真可以看出，由于根據(jù)計(jì)數(shù)總線值提取數(shù)據(jù)存在轉(zhuǎn)換過(guò)程，并行碼ssipara[15..0]也在不斷變化，因此要在合適的時(shí)刻將其鎖存，主要由后續(xù)的鎖存模塊實(shí)現(xiàn)。

鎖存信號(hào)生成模塊的主要功能是在距離數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)刻產(chǎn)生鎖存信號(hào)。鎖存信號(hào)生成模塊的輸入信號(hào)是來(lái)自時(shí)鐘分頻模塊的時(shí)鐘clk10m，以及來(lái)自距離數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)總線ssiclkcount[4..0]，鎖存信號(hào)生成模塊的輸出信號(hào)是ssilatch。

鎖存信號(hào)生成模塊的工作過(guò)程描述如下：在時(shí)鐘clk10m上升沿時(shí)判斷計(jì)數(shù)總線ssiclkcount[4..0]數(shù)值，當(dāng)其為15時(shí)，ssilatch輸出瞬時(shí)高電平。

距離數(shù)據(jù)鎖存模塊的主要功能是將不斷變化并行碼ssipara[15..0]在合適的時(shí)刻鎖存，產(chǎn)生正確的測(cè)距儀和板坯之間的距離數(shù)據(jù)。距離數(shù)據(jù)鎖存模塊的輸入信號(hào)是來(lái)自條件譯碼模塊的十六位并行碼ssipara[15..0]，以及來(lái)自鎖存信號(hào)生成模塊的鎖存信號(hào)ssilatch，距離數(shù)據(jù)鎖存模塊的輸出信號(hào)是測(cè)距儀和板坯之間十六位并行距離數(shù)據(jù)la[15..0]。

距離數(shù)據(jù)鎖存模塊的工作過(guò)程描述如下：在時(shí)鐘ssilatch上升沿時(shí)，十六位鎖存器開始運(yùn)行。

la[15..0]＝ssipara[15..0]

la[15..0]就是一臺(tái)測(cè)距儀和板坯之間的距離，lb[15..0]為另一側(cè)距離，產(chǎn)生方式類似。

圖4是距離數(shù)據(jù)解析模塊的波形仿真圖，圖3中所涉及到各個(gè)信號(hào)，在圖4中均用波形清楚表示。圖4中，測(cè)距儀輸出的數(shù)據(jù)ssidataa按二十五位循環(huán)，數(shù)據(jù)為“0101001100001010000000011”，前八位是同步碼“01010011”，轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制0x53，接下來(lái)一位冗余碼0，最后十六位“0001010000000011”就是當(dāng)前測(cè)距儀與板坯之間的距離，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)為5123，波形圖中l(wèi)a[15..0]最后有效數(shù)據(jù)也為5123，可以看出距離數(shù)據(jù)解析模塊分析處理激光三角測(cè)距儀輸出的高速串行數(shù)據(jù)完全正確。

板坯寬度動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置主要由兩臺(tái)激光三角測(cè)距儀和以fpga為核心的測(cè)寬集中控制器組成，在冶金工業(yè)熱軋廠等惡劣工業(yè)環(huán)境應(yīng)用效果良好。

本具體實(shí)施方式使用非接觸測(cè)量方案，輥道兩側(cè)激光三角測(cè)距儀同步測(cè)量和板坯之間的距離；板坯測(cè)寬集中控制器以fpga為核心，通過(guò)測(cè)距數(shù)據(jù)計(jì)算板坯寬度，將寬度數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸給鋼廠plc系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)板坯生產(chǎn)閉環(huán)控制；人機(jī)界面使用7寸tft液晶顯示和觸摸屏，界面清晰，使用方便。

因此，本發(fā)明從硬件檢測(cè)設(shè)備角度提出一種高速非接觸式板坯寬度測(cè)量裝置，具有非接觸測(cè)量、精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等特點(diǎn)，很好地解決了使用磁尺等接觸式測(cè)量方案造成的磨損問(wèn)題以及在輥道上方安裝ccd測(cè)寬儀的現(xiàn)場(chǎng)干擾問(wèn)題，適用于冶金工業(yè)熱軋廠板坯生產(chǎn)過(guò)程。