(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210806914.1 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 上海思熠光电科技有限公司 地址 201900 上海市宝山区蕴川公路4909 号院内1楼 申请人 北京海坤之星科技有限公司 (72)发明人 费博杨　费博文　杨观明　何雨琪　 孙子庭　 (74)专利代理 机构 北京国谦专利代理事务所 (普通合伙) 11752 专利代理师 郭丽 (51)Int.Cl. G01N 21/88(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法 和系统 (57)摘要 本发明涉及智能检测技术领域， 公开了一种 基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法和系 统， 通过对应 设置在被检测金属带两侧的包括至 少一个激光扫描照射单元的激光扫描照射装置、 包括至少一个光纤光子激光接收单元的光纤光 子激光接收装置及控制连接的针孔仪管控计算 机， 实现了激光扫描照射过程及光纤光子激光接 收过程， 获取透过所述金属带上针孔的激光线及 针孔光电信号， 同步获取针孔尺 寸信息和位置信 息， 获取实时检测的所述金属带针孔的动态信 息， 并采取在线处理措施， 有效克服了现有技术 中针孔检测不能横向定位 或定位精度不高、 接收 器体积大、 操作复杂、 边缘不可检测盲区大及高 速运动的在线检测金属带的被检出针孔最小直 径偏大的技 术难题。 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 CN 115236084 A 2022.10.25 CN 115236084 A 1.一种基于 激光扫描的金属带针孔在线检测方法， 其特 征在于， 包括下列步骤： 激光扫描照射过程: 获取激光扫描照射单元发射的矩形激光光斑， 形成线性扫描光束， 高速扫描在线移动 的被检测金属带表面； 光纤光子 激光接收过程： 获取透过所述金属带上针孔的激光线， 经柱面接收光学物镜会聚耦合后由光纤光子激 光接收单 元转换为针孔 光电信号； 获取所述针孔光电信号， 同步采集所述激光扫描照 射单元中激光扫描光斑位置的编码 信息， 以获取 所述针孔尺寸信息和位置信息， 并实时调制激光扫描能量； 获取实时检测的所述金属带针孔的动态信息， 采取在线处 理措施。 2.根据权利要求1所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法， 其特征在于： 激光 扫描照射过程中， 激光扫描照射单 元发射矩形激光 光斑， 形成线性扫描光束的步骤 包括： 获取稳频的激光， 将所述激光调制形成预设波形的激光； 获取预设波形的激光， 将所述激光整形成为矩形光斑； 获取所述矩形光斑， 将所述矩形光斑形成高速扫描光斑； 获取所述高速扫描光斑， 将所述高速扫描光斑变换为线性扫描光束， 经出射窗口垂直 照射至在线移动的被 检测金属带表面上进行激光 光斑的线性扫描。 3.根据权利要求2所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法， 其特征在于： 激光 扫描照射过程中， 将所述激光调制形成预设波形的激光， 包括步骤： 获取被检测金属带两边 缘宽度信息和纵切条带宽度位置信息， 将所述金属带两边缘宽度信息和纵切条带宽度位置 信息与获取 的描光斑扫描位置的运动信息进行时空匹配， 生成激光调制信号， 以实时调制 激光扫描能量。 4.根据权利要求3所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法， 其特征在于： 将所 述金属带两边缘宽度信息和纵切条带宽度位置信息与获取的描光斑扫描位置的运动信息 进行时空匹配， 包括 步骤： 获取所述金属带两边缘宽度信 息和纵切条带宽度位置信 息， 结合激光扫描点位置时序 特性， 基于时间换 空间的原理进 行匹配， 产生激光功 率调制信号， 即当光斑落在金属带实体 上则对应调制信号为低电平时， 激光通过产生亮光斑； 当光斑落在金属带实体外部则对应 调制信号 为高电平时， 产生暗光斑。 5.根据权利要求1所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法， 其特征在于： 光纤 光子激光接 收过程中， 获取透过所述金属带上针孔的激光线， 经柱面接 收光学物镜会聚耦 合后由光纤光子 激光接收单 元转换为针孔 光电信号， 包括 步骤： 获取针孔的激光线， 由柱面接收光学物镜将激光线会聚耦合， 成像于光纤接收转换单 元的入射端面， 光纤接收转换 单元将获取的光信号经分布排列的光纤转换输出； 获取过滤后且与激光扫描光斑对应波长的激光， 高灵敏光子接收器使沿被检测金属带 长度方向的长矩形视场与高灵敏光子接收器的圆形光敏面有效匹配， 将激光信号转换形成 电信号， 经高速实时处 理， 获得针孔 光电信号。 6.根据权利要求1所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法， 其特征在于： 获取 实时检测的所述金属带针孔的动态信息， 采取在线处 理措施， 包括 步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115236084 A 2获取针孔光电信号， 依据光电信号的幅度尺寸信息及预设要求进行等级分类； 实时获 取针孔大小尺寸信息及位置信息， 并在线动态显示、 报警和 检测报表生成， 其中， 对针孔位 置信息和大小信息采用动态运行图的方式实时显示， 依据预设的严重程度等级进 行不同程 度的报警。 7.一种基于激光扫描的金属带针孔在线检测系统， 安装在金属带生产机组机架上， 其 特征在于， 用于执行权利要求1至6任一项所述基于激光扫描的金属带针孔在线检测方法， 包括分别对应置于被检测金属带两侧的激光扫描照射装置、 光纤光子激光接 收装置， 及与 所述激光扫描照射装置、 所述 光纤光子 激光接收装置控制连接的针孔仪管控计算机； 所述激光扫描照 射装置包括至少一个激光扫描照射单元、 激光出射光学窗口及与 所述 激光出射光学窗口的周边连接进 行一体化封装的照射器箱体， 且所述激光出射光学窗口与 所述金属带相邻； 其中， 一个所述激光扫描照射单元包括朝向所述激光出射光学窗口依次排列的用于发 射激光光束的稳频激光器、 对所述激光进行能量调制的激光调制器、 将调制后的激光光束 整形变为预设光斑的激光光斑整形器、 将所述光斑变成高速扫描光束的激光扫描器、 将所 述高速扫描光束变换为线性扫描光束的线性变换光学单元； 还包括对所述稳频激光器供电 并进行稳频控制的激光控制器、 供 给激光调制器激光调制信号的信号 生成单元； 所述光纤光子激光接收装置包括依次排列的与 所述金属带相邻的接收器光学窗口、 将 激光光线汇 聚成像的柱面接 收光学物镜、 至少一个光纤光子激光接 收单元、 信号处理器及 与所述接收器光学窗口 的周边连接进行一体化封装的接收器箱体； 其中， 一个所述光纤光子激光接收单元包括固连为一体的用于接收成像的光纤接收转 换单元、 用于接收过滤后的预设波长的激光并转化为电信号的高灵敏光子接收器及 插入两 者之间用于过滤掉多余环境光的窄带滤光片， 所述窄带滤光片的中心波长与所述稳频激光 器的工作波长相匹配。 8.根据权利要求7所述的基于激光扫描的金属带针孔在线检测系统， 其特征在于， 所述 激光扫描照射单元与所述光纤光子激光接收单元均为模块化设计， 且所述激光扫描照射单 元与所述光纤光子激光接收单元的数量相同， 均与所述金属带的宽度H相匹配， 使 得所述激 光扫描照射装置的有效照射宽度之和与所述光纤光子激光接 收装置的有效接 收视场之和 相同且不小于所述金属带的宽度； 且所述激光出射光学窗口的有效通光长度 尺寸不小于所 述激光扫描照射单元总数的有效照射宽度之和,所述接收器光学窗口的有效通光尺寸长度 不小于所述 光纤光子 激光接收单 元总数的有效接收视场之和。 9.根据权利要求8所述基于激光扫描的金属带针孔在线检测系统， 其特征在于， 所述线 性变换光学单元使扫描器扫出的扇形照射光变成平行照射光， 并与所述金属带表面法线平 行， 使得线性扫描光束经激光出射 光学窗口平行 出射后垂直照射在所述金属带的表面上。 10.根据权利要求7所述基于激光扫描的金属带针孔在线检测系统， 其特征在于， 所述 信号处理器与所述针孔仪管控计算机连接以输送所述金属带上的针孔的大小及X向、 Y向的 位置信息； 所述激光调制 信号生成单元与所述针孔仪管控计算机连接以接收所述金属带宽 度信息和纵切信息 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115236084 A 3