一种紫外光带钢针孔检测仪嫁接系统及配套LED光源的制作方法

一种紫外光带钢针孔检测仪嫁接系统及配套led光源
技术领域
1.本发明涉及属于电子信息技术及仪器仪表领域，具体涉及一种紫外光带钢针孔检测仪嫁接系统及配套led光源。


背景技术：

2.紫外光带钢针孔检测仪嫁接系统是一种由紫外光照射到运动带钢上检测带钢针孔质量缺陷的设备。一般由紫外光源、光感检测单元、运算主控单元组成，目前在国内冷轧带钢制造企业广泛应用。且主流型号多为海外厂商垄断。光源备件昂贵且寿命有限，若依照市场一般规律，想要更换led光源系统必须需更换整机，对工厂生产成本控制及生产进度上会产生不小的影响。
3.现有的进口紫外光带钢针孔检测仪普遍采用卤素紫外灯管作为光源、这种形式的光源存在下列不足之处：
4.①
使用寿命短，平均寿命500-800小时，随时可能更换,稳定性极差，灯管成本大于等于10元/小时。
5.②
耗电量高，能效低。仅有20％左右的电能转换为紫外光，大部分能量都转化为热量被消耗.不仅浪费了能源，还造成了设备散热的困难。
6.③
安全稳定性差，700-800vac高压驱动，时刻面临危险。产生大量臭氧，含汞,高发热。因高负载容易使主驱动电路产生过流故障。使驱动电路经常面临损坏，且作为进口备件，维护更换成本极高且配件耗材到货周期极长。严重影响企业正常生产及质量管理工作。
7.而紫外led(light emitting diode)技术是一种新型成熟的发光技术。led照明因具有节能、环保、体积小、长寿命的特点而有着广阔的应用前景。
8.①
超长使用寿命：具体芯片厂家实验室数据为结温50度时约10万小时，结温75度时5万小时，结温100度时1万小时，每差10度光衰差一倍，温度越低寿命越长，传统卤素灯，使用时间一般为800小时，所以紫外led高频光源是传统卤素灯的几十倍。市面大多led灯的结温一般在100度左右，使用寿命一般在5000小时
‑‑‑
10000小时左右，也可达卤素灯的5倍以上。
9.②
耗电量低能效高：本紫外led高频光源采用24vdc驱动单块最大电流限制在1a。正常使用状态下电流在200ma，也就是满载功率仅4.8-24w。正常紫外发光功率在70％—95％之间，与卤素灯比较也有明显节能效果。综合节能可达90％以上。
10.③
安全稳定性高，可控性强：直流24v驱动，控制电路直流5v。都为人体安全电压范围。且不产生臭氧。无汞，低发热。因为低压直流驱动且将原进口驱动控制板的负载基本降低至空载水平，且无感性负载。从而基本杜绝了电流过载和电磁干扰对进口电气系统的损坏。且紫外led随电流变化强度连续可变，且闪烁频率随pwm信号值随时调整。卤素灯有最低运行功率，功率阶梯加减受变压器线圈限制，不可能连续可调。


技术实现要素：

11.本发明提供一种紫外光带钢针孔检测仪嫁接系统及配套led光源，优化了传统带钢针孔检测系统卤素紫外光源的各种缺点，且结构简单实用，成本低，易于推广。
12.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
13.一种紫外光带钢针孔检测仪嫁接系统及配套led光源，包括现有技术中相互连接的针孔检测单元和针孔检测控制器，还包括主控制器、隔离降压嫁接信号捕捉单元、模拟高频信号短接模块、led恒流源、频闪驱动功率模块以及紫外led高频光源；
14.所述主控制器通过隔离降压嫁接信号捕捉单元、模拟高频信号短接模块与针孔检测控制器连接，通过led恒流源、频闪驱动功率模块与紫外led高频光源连接。
15.作为上述方案的优选，所述主控制器包括单片机、与单片机连接的高频隔离电路、三端稳压电路、开关电源模块、通讯接口、信号接入端口及输出端口，用于在接收到隔离降压嫁接信号捕捉单元发送的启动信号并经分析处理后输出led光源启动信号至紫外led高频光源。
16.作为上述方案的优选，所述单片机内设有ht1621blcd集成驱动芯片及n76e003at208位微控制器芯片。
17.作为上述方案的优选，所述主控制器上设有lcd显示屏、键盘、光源故障显示灯。
18.作为上述方案的优选，所述隔离降压嫁接信号捕捉单元包括依次连接的电阻阵列、降压电路、二极管整流电路、光电耦合隔离信号转换电路，用于监测针孔检测控制器电路，捕捉高压驱动电压，经降压与整流后得到直流脉冲信号发送至主控制器并由主控制器记录捕捉在线启动信号并分析信号特征。
19.作为上述方案的优选，所述模拟高频信号短接模块包括单片机单元及周边输入输出接口，用于短接针孔检测控制器中关于光源状态的监控反馈信号。
20.作为上述方案的优选，所述led恒流源包括led阵列、用于驱动led阵列的芯片，芯片采用连续电感电流导通模式的led恒流电源管理芯片。
21.作为上述方案的优选，所述频闪驱动功率模块包括模拟调光电路及pwm调光电路，能够根据主控制器发出的任意pwm信号调节紫外led高频光源的闪烁频率及亮度。
22.作为上述方案的优选，所述紫外led高频光源包括电路基板、紫外led灯珠，五块紫外led灯珠阵列分布并采用表面smt及插件dip混合焊接方式固定在电路基板上，电路基板采用双层玻纤板，电路基板上设有电源/信号接口及电源并联接口。
23.作为上述方案的优选，所述电路基板上设置光感检测传感器。
24.由于具有上述结构，本发明的有益效果在于：
25.本技术利用光电耦合隔离等成熟电子技术将本装置嫁接在进口原装仪器上，并利用led等技术替代卤素光源，克服了原装仪器高温高压及光源寿命短能效低且价格高等缺点。具有低温、低压、低负载、无臭氧、无干扰、可控性强造价低等显著优点，且结构简单实用，成本低，易于推广。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
27.图1为本发明的整体结构示意图；
28.图2为本发明主控制器的结构示意图；
29.图3为本发明紫外led高频光源的结构示意图；
30.图4为本发明的电路原理框图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.如图1至图4所示，本实施例提供一种紫外光带钢针孔检测仪嫁接系统及配套led光源，包括现有技术中相互连接的针孔检测单元7和针孔检测控制器8，其具体结构及其连接关系不再赘述。还包括主控制器1、隔离降压嫁接信号捕捉单元2、模拟高频信号短接模块3、led恒流源4、频闪驱动功率模块5以及紫外led高频光源6。所述主控制器1通过隔离降压嫁接信号捕捉单元2、模拟高频信号短接模块3与针孔检测控制器8连接，通过led恒流源4、频闪驱动功率模块5与紫外led高频光源6连接。具体地，隔离降压嫁接信号捕捉单元2、模拟高频信号短接模块3通过电缆分别连接针孔检测控制器8和主控制器1之间。led恒流源4、频闪驱动功率模块5以及紫外led高频光源6安装在原卤素光源仓安装位上。此三者通过直插接口方式互相连接并分别通过电缆与主控制器1相连。针孔检测单元7和紫外led高频光源6分别安装在冷轧带钢10带钢针孔11的两侧。
33.其中：
34.所述主控制器1安装在原设备(进口原装设备)附近便于固定和接线的位置，用于接收所有外部输入信号集中运算处理后发送输出逻辑信号至外部驱动及负载光源单元。在接受针孔检测系统发出的启动信号后做出相应判断并即时发出处理后的启动信号至光源单元使光源单元在针孔检测系统预定的频率及启动时间点上同步发出高频闪烁紫外光。从而完美模拟原进口卤素紫外灯管闪烁频率及启动时间点，从而与连续生产线带钢速度/长度计算基准保持同步。不至于存在相位差从而导致信号错误或启动时间点延迟而使带钢长度计算出现延迟
35.在本实施例中，所述主控制器1包括单片机、与单片机连接的高频隔离电路、三端稳压电路、开关电源模块、通讯接口、信号接入端口输出端口，用于在接收到隔离降压嫁接信号捕捉单元2发送的启动信号并经分析处理后输出led光源启动信号至紫外led高频光源6。单片机的输出端连接通讯接口，并通过通讯接口与驱动电路相连。
36.在本实施例中，所述单片机内设有ht1621blcd集成驱动芯片及n76e003at208位微控制器芯片。
37.在本实施例中，所述主控制器1上设有设置参数显示lcd屏13专门用于显示驱动脉冲信号特征，包括占空比，频率等相关技术设置参数、光源参数设置键盘14、光源故障显示灯12，隔离降压信号捕捉数据in(输入)接口15，模拟高频信号短接模块3out(输出)接口16，光源电源输出接口17，频闪驱动及故障信号反馈i/o(输入输出)接口18及总电源接口19。
38.所述隔离降压嫁接信号捕捉单元2包括依次连接的电阻阵列、降压电路、二极管整流电路、光电耦合隔离信号转换电路，用于监测进口原装针孔检测控制器8电路，并捕捉高
压驱动电压，经降压与整流后得到直流脉冲信号经隔离降压信号捕捉数据in(输入)接口15发送至本装置主控制器1并由本装置主控制器1单片机记录捕捉在线启动信号并分析信号特征。
39.所述模拟高频信号短接模块3包括单片机单元及周边输入输出接口，由主控制器1发送模拟信号经模拟高频信号短接模块out(输出)接口16连接到进口原装针孔检测控制器8，用于短接针孔检测控制器8中关于光源状态的监控反馈信号。因原装卤素紫外光源的驱动及检测方式不能完全移植至led光源，所以需要屏蔽原装机器光源检测单元，并满足机器不会因光源缺失而报错继而使整个控制流程中断报错。
40.所述led恒流源4包括led阵列、用于驱动led阵列的芯片，芯片采用连续电感电流导通模式的led恒流电源管理芯片，由主控制器1输出的24v电压经光源电源输出接口17连接。输入电压范围自6v-30v。输出电流可调。最大可达1.2a。用于点亮并驱动led光源。只因led是一个二极管，它的伏安特性具有负温度系数的特点。所以在温升过程中也会导致电流变化。本恒流源的作用就是限制因温升而导致的电流升高，从而保护led本身，使其长期稳定发光。
41.所述频闪驱动功率模块5包括模拟调光电路及pwm调光电路，与主控制器1输出的pwm信号经频闪驱动及故障信号反馈i/o(输入输出)接口18连接，能够根据主控制器1上的设置参数显示lcd屏13，光源参数设置键盘14设置的任意pwm信号调节紫外led高频光源6的闪烁频率及亮度，使led光源处于一个相对合理的功耗范围之内，延长led使用寿命。且也能宽范围调节从而合理对接针孔仪检测单元的接收光强度区间。
42.所述紫外led高频光源6包括电路基板、紫外led灯珠，五块紫外led灯珠阵列分布并采用表面smt及插件dip混合焊接方式固定在电路基板上，电路基板采用双层玻纤板，电路基板上设有电源/信号接口22/23及电源并联接口26。在本实施例中，所述电路基板上设置光感检测传感器24。接收led恒流源4及频闪驱动功率模块5的电源及驱动信号用于发射高频闪烁紫外光来照射待测带钢。其中光感检测传感器24，用于监测光源的点亮状态及亮度并通过经频闪驱动及故障信号反馈i/o(输入输出)接口18回传至主控制器1，并由光源故障显示灯12显示当前点亮状态。可判断光源是否正常点亮。若光源未正常点亮则光源故障显示灯12会显示红灯，且主控制器1会在几秒钟后关闭光源供电电路继而进入维护模式。工程维护人员则根据相关操作流程进行光源更换或故障排除。
43.上述结构的工作原理：
44.隔离降压嫁接信号捕捉单元2将针孔检测控制器8的高压驱动电压降压调制为低压信号并传至主控制器1由单片机发出相应高频闪烁脉冲信号传至led恒流源4及频闪驱动功率模块5并籍此驱动控制紫外led高频光源6进行同频闪烁，同时启动针孔检测单元7进行针孔检测，并将检测结构传输给针孔检测控制器8，同时模拟高频信号短接模块3短接针孔检测控制器8中关于光源状态的监控反馈信号，针孔检测控制器8将原装机器上相关监测反馈单元的信号与本机联通，从而不会出现兼容性故障报警，继而使自主紫外led高频光源6完美等效替代进口卤素紫外光源。
45.结合led在环保、寿命及能效上的巨大优势，且不用重新采购并安装新机器，在原有仪器基础上优化升级。且大幅降低了工厂的耗材使用成本。简单易行，便于实施。打破了长久以来此类设备海外厂家设置的技术壁垒。既保留了进口仪器设备的高精度检测系统，
又大幅降低了耗材使用成本。从此不必依赖长期进口价格昂贵的海外进口光源。易于推广。市场前景看好。
46.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。