Spatial position detection system for high reflection strip transmission

Jian QIAO; Yang WU; Nengda CHENG; Weilin CHENG; Jingwei YANG

doi:10.37188/OPE.20223011.1301

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Spatial position detection system for high reflection strip transmission

Modern Applied Optics | 更新时间：2022-06-21

- Spatial position detection system for high reflection strip transmission
- Optics and Precision Engineering Vol. 30, Issue 11, Pages: 1301-1309(2022)
- 作者机构：
  
  佛山科学技术学院机电工程与自动化学院，广东佛山 528000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20223011.1301
  CLC： TN247
- Received：08 March 2022，
  
  Revised：03 April 2022，
  
  Published：10 June 2022
- 稿件说明：
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乔健,吴阳,陈能达等.高反射带材传输空间位置检测系统[J].光学精密工程,2022,30(11):1301-1309.

QIAO Jian,WU Yang,CHENG Nengda,et al.Spatial position detection system for high reflection strip transmission[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(11):1301-1309.
乔健,吴阳,陈能达等.高反射带材传输空间位置检测系统[J].光学精密工程,2022,30(11):1301-1309. DOI： 10.37188/OPE.20223011.1301.

QIAO Jian,WU Yang,CHENG Nengda,et al.Spatial position detection system for high reflection strip transmission[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(11):1301-1309. DOI： 10.37188/OPE.20223011.1301.

摘要

为实现高反射非晶带材传输过程中空间位置的高精度测量，建立了基于光学三角法的双激光位置检测系统。针对该系统的实际应用工况开展了激光缩束、图像采集与处理、质心定位和系统标定等关键技术的研究。介绍了双激光器测量强反射面非晶带材空间位置的原理，设计出检测系统总体结构，在传输光路上增加缩束器来提高激光光斑质心提取的定位精度。搭建带材传输空间位置检测的实验装置，完成了检测系统标定实验，提出基于最小二乘法多项式的光斑质心与带材实际位置对应曲线的拟合方法，进而得出带材传输空间位置的标定曲线。最后，采用高速摄像仪与CMOS相机同时对非晶带材传输位置进行检测，并以高速摄像仪的测量结果为参考值，验证标定了CMOS相机的测量精度。实验结果表明：CMOS相机检测结果与参考值的相对偏差在0.05%之内，满足系统位置检测精度50 μm的要求，可用于高反射面带材传输过程空间位置的高精度测量。

Abstract

In this study， a double laser triangulation system was established to improve the transmission efficiency of the amorphous strip. The double laser triangulation system can detect the spatial position of the high reflection strip during transmission. Therefore， some key technologies were studied， such as laser beam shrinking， image acquisition and processing， centroid positioning， and system calibration. First， the principle of measuring the strong reflection strip’s spatial position with a double laser was introduced， followed by the design of the detection system. A beam constrictor was added to the transmission optical path to improve the positioning accuracy of laser spot centroid extraction. Second， the detection system’s calibration experiment was completed by setting up the experimental detection device for the spatial position of strip transmission. Furthermore， the calibration curve of the spatial position of the strip transmission was obtained. The fitting method of the corresponding curve between the spot centroid and the actual position of the strip based on the least square polynomial was proposed. Finally， the transmission position of the amorphous strip was detected by the high-speed camera and the CMOS camera simultaneously. The measurement accuracy of the CMOS camera was verified by taking the measurement results of the high-speed camera as the reference value. The results show that the relative deviation between the detection result of the CMOS camera and the reference value is less than 0.05%， conforming to the system position detection accuracy of 50% μm. The proposed system can be used for high precision measurement of spatial position in the transmission process of the strip with a high reflector.

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