引言
钢板的长度, 宽度都关系着其质量指标, 为保证钢板生产的质量控制, 需要在钢板轧制过程中对其带宽进行在线监测, 以利于提高产品的宽度性能指标. 作为钢板轧机基础自动化功能一个重要组成部分, 测长测宽仪对钢板宽度检测起到重要作用.
1, 长度测量原理
钢板测长测宽仪测量钢板长度时, 采用对工业相机拍摄的可视化图像进行图像处理的方法测量. 测量时为了拍摄出清晰的测量基准线, 在钢板上方设置一个线性激光器, 激光器发出的激光与钢板长度方向平行. 当钢板的端面处于相机视野之内时, 工业相机拍摄到的线形激光束的图像将是一个带有拐点的亮带, 如下图所示. 处理时取亮带的拐点为钢板长度的边界, 通过两个边界之间包含的像素数量即可计算出钢板的长度尺寸.
上述方法是钢板处于1个相机视野之内的测量方法, 本方案测量的钢板长度较大, 用1个相机测量精度太低. 因此采用两个相机分别安装在钢板前后两端进行测量, 其测量原理如图2所示. 图2中两个相机的视野和视野之间的盲区构成整个测量区域覆盖钢板的长度范围. 当钢板进入两个相机的视野范围后, 可测出钢板在相机视野中的长度L1, L2, 再加上盲区的长度L0即为钢板长度L, 即: L= L0+ L1+L2. 测长仪的测量精度与工业相机的分辨率和视野范围有关, 当单个相机的范围为1000mm, 选用510万像素的工业相机测量, 单个相机的测量精度为±0.8mm. 2个相机的叠加精度为±1.6mm. 工业相机的拍摄速度为10~ 15帧/秒, 所以测量频率为10~ 15次/秒.
2, 宽度测量原理
钢板测长测宽仪利用双镜筒光电测头对钢板的宽度进行测量. 双镜筒光电测头是由两组发射镜头和两组接收镜头组成的利用LED洁净光源和CCD成像法进行几何尺寸测量的测头. 其基本测量原理如下图所示:
图中2个发射镜头内设置有LED点光源, 点光源发出的光通过透镜变成平行光束分别射向2个接收镜头. 通过接收镜头内的透镜使平行光束在光电转换元件CCD芯片上成像当被测物通过2束平行光构成的视场时, 在光电转换元件的像上就会出现虚拟的阴影, 设其宽度分别为L1, L2. 经过对光电转换元件发出的电信号处理和计算可以得出L1, L2所对应的尺寸B1, B2, B1加B2再加上两个镜头之间的净间距C即可得出被测物的宽度尺寸A.
3, 设备组成及结构
整套设备测长单元, 测宽单元和控制柜等几大部分. 具体有: 相机控制箱 (箱内装有工业相机和直线导轨滑台) 2套, 线形激光器2个, 宽度测量测头2组, 安装支架, 控制柜, 工控机, 显示器和声光报警器等, 设备的组成及整体结构见下图.
上图中, 前后两个相机控制箱和线性激光器为设备的长度测量单元. 控制箱内直线导轨滑台, 工业相机和线性激光器支架安装在滑台上. 测量时应保证前后两套相机之间的距离与钢板的长度尺寸相等, 当钢板的长度规格变化时可通过步进电机调整滑台的距离至需要的尺寸. 步进电机的调整通过程序按距离设定, 调整完成后不需要重新校准即可正常测量.
宽度测量的两个测头安装在安装支架上, 其中靠近带挡边一侧的测头固定式安装. 另一侧的测头安装在直线导轨滑台上, 当钢板的宽度尺寸变化时, 可通过步进电机驱动滑台调整测头至需要的位置. 步进电机的调整通过程序按距离设定, 调整完成后不需要重新校准即可正常测量.
测宽测头带有板边直线度检测功能, 其检测方法是利用钢板两端在芯片上的成像位置拟合一条直线, 当钢板的板边有弯曲时, 其他位置的板边成像位置将偏离该直线. 测量每张钢板, 系统将记录一个最大的偏离距离.
长度测量单元和宽度测量单元采集到的原始数据和图像, 均通过通讯系统传输至工控机进行处理计算, 测量结果将在显示器和现场LED显示屏上直接显示. 当测量数据超过设定的公差范围时, 控制系统将控制声光报警器进行声光报警.
结语
测长测宽仪的使用为板材类产品的检测带来了巨大的便利, 测长测宽仪为在线检测设备, 可实时显示长度测量值, 宽度测量值以及长度, 宽度的标准值, 正负公差等, 每张板测量完成后显示板边最大弓形高度尺寸, 并可拟合长度, 宽度变化波动曲线, 为钢板轧制及检测带来巨大的便利.
本文由保定市蓝鹏测控科技有限公司编写
