一种激光扫描器的扫描与接收方法.pdf

本发明涉及一种激光扫描与接收，特别适用于冷轧带钢表面缺陷激光在线检测场合。
    瑞典AXel    Johnson工业研究所K·G·Nordgrist    and    L·Millgard等人报导了一种“自动表面检测与分类”装置（“Automatic    Surface    Inspection    and    Classification”，Iron    Sleel    Engineer    June    1974，51，（6），67-70）。文中介绍，在这种激光扫描器中采用发散光束扫描，使用大口径聚光透镜收集钢带表面的反射与散射光，并在焦平面上安装空间滤波片，然后用光电倍增管接收。该激光扫描器的检测范围在250毫米以下，其缺点是在检测较宽钢带时，必须同时使用多台（3至6台）这种扫描器。西德Sick光学电子公司F·Trelber，E·E·Praire等人报导了另一种“钢带在线自动缺陷检测和表面粗糙度测量”装置（“On-line    automatic    defect    detection    and    surface    roughness    measurement    of    steel    strip”，“Iron    and    steel    Engineer”，September    1989，P22-23）。该装置采用大跨度抛物镜的远心光学系统，且接收光学系统采用长条状柱面透镜，还采用特殊设计精密制造的光收集导杆等特殊光学部件，造价昂贵，还有一种是英国SIRA学院R·A·Brook等人研制的采用柱面反射镜的激光扫描器，检测范围虽然可达1500毫米，但大跨度柱面反射镜加工困难，成本太高。并且，上述现有技术均不同时检测带钢宽度。

    本发明的目的是为克服上述现有技术中存在的缺点而提供一种发散扫描，直接散射接收的激光扫描与接收方法。

    本发明通过以下技术方案实施：光源为氦氖激光器或半导体激光器发出的激光束，通过整形光学组件后投射到高速旋转的多面反射棱镜上，形成扫描光束，经其上方的平面反射镜在一定的入射角平面内将该扫描光束投射到被测的带钢表面，形成一条直的扫描线，该扫描线在带钢表面发出散射光。在带钢扫描线的上方及其两侧以扫描光学系统为中心线对称地设置三只以上的光电倍增管同时直接接收来自带钢表面的散射光。光电倍增管将从散射光中接收到的含有带钢表面信息的光信号转换为电信号。通过相应的三个以上前置放大器及它们后面的相加器，将该多通道输出电信号相加所获得的电信号通过适当地信号处理，即可检测带钢的宽度、边裂缺陷、孔洞缺陷、重皮缺陷、辊印和油渍等。

    本发明与现有技术相比具有以下一些优点：（一）摒弃柱面反射镜、抛物面反射镜、大口径接收透镜和特殊的光收集杆等工艺要求高、价格昂贵的特殊光学器件;（二）检测宽度大，检测一面只需一台;（三）制造成本降低，安装调试简化，维修方便，工作可靠。

    图1是发散扫描散射接收的激光扫描器的结构原理图。

    图2为图1的A-A向视图

    下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

    从激光器（1）5mw氦氖激光器发出的激光束经由整形光学组件（2）整形后投射到高速旋转（6000转/分）的十面反射棱镜（3）上，扫描光束经平面反射镜（4）在一定入射角平面内投射到被检测的带钢（5）的表面上，形成直的扫描线。用对称的置于带钢上方两侧的两个光电倍增管（6）、（7）（GDB-546型）及置于带钢上方扫描光学系统正中间的光电倍增管（8）（GDB-546型），同时直接接收带钢表面的散射光，光电倍增管将接收到的散射光变换为电信号，再经各自的前置放大器（9）、（10）、（11）放大后，由相加器（12）叠加，得到所需的输出电信号，为了获得陡峭的信号边缘、光电信倍增管输出电路的阳极负载电阻的取值要适当地小。为使相加信号有良好的波形，两侧光电倍增管信号通道的特性要一致。这可以通过选择特性相近的光电倍增管或通过调节光电倍增管的工作电压、前置放大器的增益来实现。调节光电倍增管的接收角度，也可以改善输出信号的波形。

    该实施例的检测范围为1200mm。