引言
随着棒, 线材轧制技术的不断改进, 轧制速度也越来越快, 棒材最高轧速达18~ 36m/s, 线材轧速达60~ 120m/s. 高速行进的被测物在行进中的抖动 (轴向运动) 和扭动 (径向运动) 对测量设备提出了很高的要求: 测量 (轮廓取样) 时间必须足够短, 否则在测量期间, 被测物运动位移过大, 将造成过大的测量误差. 轧制工艺的不断改进要求对轧材 '咬入' ——进入轧机 (头部) 及 '退出' ——离开轧机 (尾部) 状况有更详细的资料. 希望能获得同一时刻, 同一截面各轴向的测量数据, 以便于轧制工艺分析.
原理
测量轮廓尺寸的基础是测量各个方向的投影尺寸. 对于某一方向的投影尺寸测量简称外径或宽度测量. 国内外非接触外径测量技术主要有激光扫描法及光电摄像法两大类. 今天主要讲的是光电摄像法.
光电摄像法
由光学系统形成一束连续 (不是扫描) 的平行光束通过接收镜头在线阵CCD上形成遮挡阴影的电子图像, 经图像处理求出遮挡此平行光束的阴影区所对应的物体投影尺寸.
这种测量方法的优点是无机械运动部件, 不存在磨损造成的误差. 它是用电子摄像拍同一时刻物体遮挡光束阴影. 一般摄像速度远大于激光扫描的速度, 所以横向抖动的误差远小于激光扫描法.
棒材测径仪的测量频率可达500Hz, 甚至更高. 采用专门的高速电子快门拍摄, 这对准确测量高速运动物体的外轮廓尺寸是十分必要的.
光电摄像法与激光扫描法相比, 动态测量精度高, 使用寿命长是其主要优点. 但其缺点为体积重量均比激光扫描测径仪大, 信号处理复杂. 由于 仪器 基本原理是测量物体投影宽度, 所以不仅可测量物体外径也可测量宽度. 利用光电测量头的不同组合可测量不同范围的直径或宽度.
棒材测径仪采用多测头固定测量方式将N个平行光测径仪排布在同一个截面上, 测量轨迹形成外切2×N边形. 随N的增加测量轨迹就逼近为完整的圆截面投影, 当N≥8时基本实现完整的圆截面测量.
这种方式的最大优点是可以在同一时刻完成同一截面的测量. 当N≥8时可以全面完成线棒材的截面轮廓尺寸的测量. 当N≥8时, 这种测量方式的体制可靠性, 稳定性是最优的.
光电成像发对光源, 镜头, 检测元件(光电管, CCD)等都要求机械相对位置稳定不变, 否则难以保证测量精度. 8轴测径光源采用我们的专有技术, 其光源寿命比卤素灯长10倍以上. 8轴测径的光电系统都有加固设计. 对于过钢的高温, 粉尘, 水气影响均有水冷, 吹扫, 隔离等防护设计予以克服.
本文由 保定市蓝鹏测控科技有限公司 编写
