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深度解析——棒材測徑儀的測量系統

知識百科

       引言鋼材直徑是一項重要的技術指標 。 在軋制過程中， 必須對直徑進行測量與監控， 才能保證成品符合要求 。 近代高速軋機的軋鋼速度， 已高至120米/秒 。 鋼材在軋機出口處的溫度， 仍保持在1000℃左右 。

深度解析——棒材測徑儀的測量系統

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采用傳統的冷卻后手工測量的方法， 不僅勞動強度大， 而且信息反饋慢， 因而直接影響鋼材的質量與經濟效益 。 采用非接觸的光學測量原理， 配以CCD作為快速傳感器， 使高精度線材直徑測量， 以及輪廓缺陷的在線檢測得以實現 。
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棒材測徑儀由光電測量頭和工控機處理系統兩大部份組成 。 被測高速線材經過光電測量頭給出光電信號， 經工控機處理系統給出被測鋼材直徑和輪廓圖像， 可在線監控鋼材直徑和輪廓形狀的變化 。
光電測量頭采用LED燈作為光源， 經擴束準直后照明被測物體， 再經線陣CCD接收， 并由CCD自掃描產生光電脈沖進行計數 。 當被測鋼材在中間通過時， 部分CCD單元被鋼材陰影遮去， 僅在被光均勻照明的光敏區域， 有對應位數的脈沖信號輸出 。 由此， 鋼管的外徑尺寸即可通過分析計算得到 。
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測量精確度是測徑儀最基本的技術指標， 為了達到±0.02mm的高精度， 必須從各方面給予保證 。
由于鋼材在高速前進的同時， 伴隨著上下及左右二維空間的劇烈振動， 會給物鏡像帶來放大誤差 。 若對被測鋼材施以遠心照明， 投影物鏡采用專門設計的遠心光學系統， 此時， 即使鋼材跳動位置處于物鏡景深的極限位置， 使鋼材像稍為模糊， 但模糊像的中心位置在CCD上的投影是和正確調焦時的投影像處在同一位置上 。 照明準直物鏡的設計， 必須可保證CCD探測器能得到足夠的光強和均勻的照明 。 為此， 選取焦距長， 相對孔徑大， 像差嚴格校正的雙分離物鏡是必要的 。 投影成像物鏡的設計， 要控制好各項像差 。 由于工件的跳動， 成像位置不一定通過透鏡中心， 因而對畸變的控制尤須嚴格 。 物鏡要有足夠長的工作距離， 避免熱幅射對光學系統以及CCD的損害 。
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考慮到實際檢測的尺寸及精度要求， 必須選擇多位數、高質量的CCD作為攝像傳感器 。 選取的CCD應具有高分辨率、高的轉換效率， 并能承受較高的工作溫度 。
棒材測徑儀在測量過程中， 光學系統及固態接收器結構穩定 。 高溫被測件的熱輻射不僅會損壞光學系統， 而且隨著溫度增高， 會使CCD輸出的暗電流變大， 嚴重時甚至不能正常工作 。 因此， 除了隔熱和濾光外， 采用風冷水冷相結合的方式進行冷卻防塵 。
結語
【深度解析——棒材測徑儀的測量系統】棒材測徑儀是高精度的外徑測量設備， 光學系統、電路系統、工控機系統、冷卻防塵系統、報警系統、軟件系統等都經過了嚴格的設計， 從而實現高質量、連續的外徑測量， 并給予工作人員各種所需數據 。