引言
隨著棒, 線材軋制技術的不斷改進, 軋制速度也越來越快, 棒材最高軋速達18~ 36m/s, 線材軋速達60~ 120m/s. 高速行進的被測物在行進中的抖動 (軸向運動) 和扭動 (徑向運動) 對測量設備提出了很高的要求: 測量 (輪廓取樣) 時間必須足夠短, 否則在測量期間, 被測物運動位移過大, 將造成過大的測量誤差. 軋制工藝的不斷改進要求對軋材 '咬入' ——進入軋機 (頭部) 及 '退出' ——離開軋機 (尾部) 狀況有更詳細的資料. 希望能獲得同一時刻, 同一截面各軸向的測量數據, 以便於軋制工藝分析.
原理
測量輪廓尺寸的基礎是測量各個方向的投影尺寸. 對於某一方向的投影尺寸測量簡稱外徑或寬度測量. 國內外非接觸外徑測量技術主要有雷射掃描法及光電攝像法兩大類. 今天主要講的是光電攝像法.
光電攝像法
由光學系統形成一束連續 (不是掃描) 的平行光束通過接收鏡頭線上陣CCD上形成遮擋陰影的電子映像, 經映像處理求出遮擋此平行光束的陰影區所對應的物體投影尺寸.
這種測量方法的優點是無機械運動部件, 不存在磨損造成的誤差. 它是用電子攝像拍同一時刻物體遮擋光束陰影. 一般攝像速度遠大於雷射掃描的速度, 所以橫向抖動的誤差遠小於雷射掃描法.
棒材測徑儀的測量頻率可達500Hz, 甚至更高. 採用專門的高速電子快門拍攝, 這對準確測量高速運動物體的外輪廓尺寸是十分必要的.
光電攝像法與雷射掃描法相比, 動態測量精度高, 使用壽命長是其主要優點. 但其缺點為體積重量均比雷射掃描測徑儀大, 訊號處理複雜. 由於 儀器 基本原理是測量物體投影寬度, 所以不僅可測量物體外徑也可測量寬度. 利用光電測量頭的不同組合可測量不同範圍的直徑或寬度.
棒材測徑儀採用多測頭固定測量方式將N個平行光測徑儀排布在同一個截面上, 測量軌跡形成外切2×N邊形. 隨N的增加測量軌跡就逼近為完整的圓截面投影, 當N≥8時基本實現完整的圓截面測量.
這種方式的最大優點是可以在同一時刻完成同一截面的測量. 當N≥8時可以全面完成線棒材的截面輪廓尺寸的測量. 當N≥8時, 這種測量方式的體制可靠性, 穩定性是最優的.
光電成像發對光源, 鏡頭, 檢測元件(光電管, CCD)等都要求機械相對位置穩定不變, 否則難以保證測量精度. 8軸測徑光源採用我們的專有技術, 其光源壽命比鹵素燈長10倍以上. 8軸測徑的光電系統都有加固設計. 對於過鋼的高溫, 粉塵, 水氣影響均有水冷, 吹掃, 隔離等防護設計予以克服.
本文由 保定市藍鵬測控科技有限公司 編寫
