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深度解析——棒材测径仪的测量系统

2018-07-21 08:33
蓝鹏测控
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引言

钢材直径是一项重要的技术指标。在轧制过程中,必须对直径进行测量与监控,才能保证成品符合要求。近代高速轧机的轧钢速度,已高至120米/秒。钢材在轧机出口处的温度,仍保持在1000℃左右。

深度解析——棒材测径仪的测量系统

采用传统的冷却后手工测量的方法,不仅劳动强度大,而且信息反馈慢,因而直接影响钢材的质量与经济效益。采用非接触的光学测量原理,配以CCD作为快速传感器,使高精度线材直径测量,以及轮廓缺陷的在线检测得以实现。

深度解析——棒材测径仪的测量系统

棒材测径仪由光电测量头和工控机处理系统两大部份组成。被测高速线材经过光电测量头给出光电信号,经工控机处理系统给出被测钢材直径和轮廓图像,可在线监控钢材直径和轮廓形状的变化。

光电测量头采用LED灯作为光源,经扩束准直后照明被测物体,再经线阵CCD接收,并由CCD自扫描产生光电脉冲进行计数。当被测钢材在中间通过时,部分CCD单元被钢材阴影遮去,仅在被光均匀照明的光敏区域,有对应位数的脉冲信号输出。由此,钢管的外径尺寸即可通过分析计算得到。

深度解析——棒材测径仪的测量系统

测量精确度是测径仪最基本的技术指标,为了达到±0.02mm的高精度,必须从各方面给予保证。

由于钢材在高速前进的同时,伴随着上下及左右二维空间的剧烈振动,会给物镜像带来放大误差。若对被测钢材施以远心照明,投影物镜采用专门设计的远心光学系统,此时,即使钢材跳动位置处于物镜景深的极限位置,使钢材像稍为模糊,但模糊像的中心位置在CCD上的投影是和正确调焦时的投影像处在同一位置上。 照明准直物镜的设计,必须可保证CCD探测器能得到足够的光强和均匀的照明。为此,选取焦距长,相对孔径大,像差严格校正的双分离物镜是必要的。投影成像物镜的设计,要控制好各项像差。由于工件的跳动,成像位置不一定通过透镜中心,因而对畸变的控制尤须严格。物镜要有足够长的工作距离,避免热幅射对光学系统以及CCD的损害。

深度解析——棒材测径仪的测量系统

考虑到实际检测的尺寸及精度要求,必须选择多位数、高质量的CCD作为摄像传感器。选取的CCD应具有高分辨率、高的转换效率,并能承受较高的工作温度。

棒材测径仪在测量过程中,光学系统及固态接收器结构稳定。高温被测件的热辐射不仅会损坏光学系统,而且随着温度增高,会使CCD输出的暗电流变大,严重时甚至不能正常工作。因此,除了隔热和滤光外,采用风冷水冷相结合的方式进行冷却防尘。

结语

棒材测径仪是高精度的外径测量设备,光学系统、电路系统、工控机系统、冷却防尘系统、报警系统、软件系统等都经过了严格的设计,从而实现高质量、连续的外径测量,并给予工作人员各种所需数据。

本文由保定市蓝鹏测控科技有限公司编写

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