引言
鋼板的長度, 寬度都關係著其質量指標, 為保證鋼板生產的質量控制, 需要在鋼板軋制過程中對其頻寬進行線上監測, 以利於提高產品的寬度性能指標. 作為鋼板軋機基礎自動化功能一個重要組成部分, 測長測寬儀對鋼板寬度檢測起到重要作用.
1, 長度測量原理
鋼板測長測寬儀測量鋼板長度時, 採用對工業相機拍攝的可視化映像進行映像處理的方法測量. 測量時為了拍攝出清晰的測量基準線, 在鋼板上方設置一個線性雷射器, 雷射器發出的雷射與鋼板長度方向平行. 當鋼板的端面處於相機視野之內時, 工業相機拍攝到的線形雷射束的映像將是一個帶有拐點的亮帶, 如下圖所示. 處理時取亮帶的拐點為鋼板長度的邊界, 通過兩個邊界之間包含的像素數量即可計算出鋼板的長度尺寸.
上述方法是鋼板處於1個相機視野之內的測量方法, 本方案測量的鋼板長度較大, 用1個相機測量精度太低. 因此採用兩個相機分別安裝在鋼板前後兩端進行測量, 其測量原理如圖2所示. 圖2中兩個相機的視野和視野之間的盲區構成整個測量區域覆蓋鋼板的長度範圍. 當鋼板進入兩個相機的視野範圍後, 可測出鋼板在相機視野中的長度L1, L2, 再加上盲區的長度L0即為鋼板長度L, 即: L= L0+ L1+L2. 測長儀的測量精度與工業相機的解析度和視野範圍有關, 當單個相機的範圍為1000mm, 選用510萬像素的工業相機測量, 單個相機的測量精度為±0.8mm. 2個相機的疊加精度為±1.6mm. 工業相機的拍攝速度為10~ 15幀/秒, 所以測量頻率為10~ 15次/秒.
2, 寬度測量原理
鋼板測長測寬儀利用雙鏡筒光電測頭對鋼板的寬度進行測量. 雙鏡筒光電測頭是由兩組發射鏡頭和兩組接收鏡頭組成的利用LED潔淨光源和CCD成像法進行幾何尺寸測量的測頭. 其基本測量原理如下圖所示:
圖中2個發射鏡頭內設置有LED點光源, 點光源發出的光通過透鏡變成平行光束分別射向2個接收鏡頭. 通過接收鏡頭內的透鏡使平行光束在光電轉換元件CCD晶片上成像當被測物通過2束平行光構成的視場時, 在光電轉換元件的像上就會出現虛擬的陰影, 設其寬度分別為L1, L2. 經過對光電轉換元件發出的電訊號處理和計算可以得出L1, L2所對應的尺寸B1, B2, B1加B2再加上兩個鏡頭之間的淨間距C即可得出被測物的寬度尺寸A.
3, 設備組成及結構
整套設備測長單元, 測寬單元和控制櫃等幾大部分. 具體有: 相機控制箱 (箱內裝有工業相機和直線導軌滑台) 2套, 線形雷射器2個, 寬度測量測頭2組, 安裝支架, 控制櫃, 工控機, 顯示器和聲光報警器等, 設備的組成及整體結構見下圖.
上圖中, 前後兩個相機控制箱和線性雷射器為設備的長度測量單元. 控制箱內直線導軌滑台, 工業相機和線性雷射器支架安裝在滑台上. 測量時應保證前後兩套相機之間的距離與鋼板的長度尺寸相等, 當鋼板的長度規格變化時可通過步進電機調整滑台的距離至需要的尺寸. 步進電機的調整通過程序按距離設定, 調整完成後不需要重新校準即可正常測量.
寬度測量的兩個測頭安裝在安裝支架上, 其中靠近帶擋邊一側的測頭固定式安裝. 另一側的測頭安裝在直線導軌滑台上, 當鋼板的寬度尺寸變化時, 可通過步進電機驅動滑台調整測頭至需要的位置. 步進電機的調整通過程序按距離設定, 調整完成後不需要重新校準即可正常測量.
測寬測頭帶有板邊直線度檢測功能, 其檢測方法是利用鋼板兩端在晶片上的成像位置擬合一條直線, 當鋼板的板邊有彎曲時, 其他位置的板邊成像位置將偏離該直線. 測量每張鋼板, 系統將記錄一個最大的偏離距離.
長度測量單元和寬度測量單元採集到的原始數據和映像, 均通過通訊系統傳輸至工控機進行處理計算, 測量結果將在顯示器和現場LED顯示屏上直接顯示. 當測量數據超過設定的公差範圍時, 控制系統將控制聲光報警器進行聲光報警.
結語
測長測寬儀的使用為板材類產品的檢測帶來了巨大的便利, 測長測寬儀為線上檢測設備, 可即時顯示長度測量值, 寬度測量值以及長度, 寬度的標準值, 正負公差等, 每張板測量完成後顯示板邊最大弓形高度尺寸, 並可擬合長度, 寬度變化波動曲線, 為鋼板軋制及檢測帶來巨大的便利.
本文由保定市藍鵬測控科技有限公司編寫
