线材测径仪的研究现状

  摘要：轧钢行业发张迅猛，测量技术更倾向于自动化的发展，为了跟上自动化的生产水平，其检测水平也在不断的提高，线材测径系统也在不断发展，本文主要介绍了线材测径设置的发展及研究现状，及更适应现代化自动化生产的线材测径仪是怎样的。

  关键词：线材；轧钢；测径；

  近十年来，轧钢生产的技术进步取得了长足发展。以计算机为核心的高技术的应用给轧制生产技术带来的了巨大的变革。金属变形力学发展到计算机与数值模拟相结合，大大地改变了轧制技术的研究方法；对板带材、型钢和钢管轧制的三维解析和模拟，提高了模型精度，有效地用于力能参数的变化、产品质量预报、工艺参数优化和设备设计：在判断变形过程是否可行或合理的方法上。计算机数值模拟已成功地替代了实验机物理模拟。并由几何形状预报和控制。深化到合金组织性能预报和控制。轧机的计算机控制由模型转向专家系统和人工智能控制，诸如加热炉控制和加热制度优化、动态辊缝调整、张力控制、相关控制的协调、故障诊断等。与此同时，高精度、多参数的在线综合检测技术与高响应速度的控制系统结合。保证了轧钢生产的高精度、高质量、高速度，使轧钢生产达到新的水平。

  对圆钢、高速线材、棒材、管材等圆形钢材，则需要对其外径尺寸进行实时监控。其外径检测技术也由传统的机械手工测量转变为自动化的检测。

  目前轧钢生产线都具有现代、自动化、高效化的特点，都配备了先进的自动化和计算机控制系统，提升了轧钢自动化的水平，这又促进了我国生产高档轧钢产品的能力得到了很大的提升。

  热轧线材现场条件十分，灰尘多、水汽大，电气干扰严重，加之线材本身温度高，行进速度快，信号不易取出，因此很难实现在线测径。另外，其截面为椭圆形，处于不断震动和扭动状态，要及时测出其长轴、短轴等尺寸、较之静态或冷态线材的测径要困难的多。

  2.1、卡尺抽样检测法

  人工卡尺抽样测径的方法，不仅工人劳动强度大，而且测量数据小，检测不及时，测量精度低，不能迅速调节轧机，致使线材尺寸超差，并且不能很好的检测出其长短轴及椭圆度的尺寸。

  2.2、摆动测量法

  用双轴测径仪绕被测物的轴旋转90°即可得到圆周的全部投影。由于往复摆动时光机系统每摆一次都受到一次机械冲击，因此摆动速度必须尽量慢，目前测以截面要3~6s，因此，它只适用于轴向速度很慢的物体的轮廓测量。

  2.3、旋转测量法

  测径仪连续围绕被测物旋转，单轴测径仪旋转360°即测出一个截面。这种方式比前一种方式的轮廓测量能力强，测量速度快，机械系统寿命长(因没有每次摆动的冲击)。但因测头连续旋转，电信号、测头电源要通过滑环传递，电滑环的动接触要经电刷摩擦传递，因此接触故障是影响系统可靠性的重要因素。另外长期旋转也影响光学系统的稳定性。这种方法只能测出螺旋截面尺寸，无法测同截面尺寸。

  2.4、八组测头测量法

  测径仪每台测径仪配置8组测头部件，8组测头的16个镜头在主盘体的圆周上均匀分布，所以轧材的每一个测量截面可以测量出均匀分布的8个方向的直径尺寸，基本可以反映轧材的真实截面尺寸。测头的分布方式与其测量的截面尺寸方向如图所示，图中01～08为发射镜头序号，11～18为接收镜头序号，D1～D8为各组测头在同一截面上所测量的尺寸。

  这种方法基本实现完整的圆截面测量。可以在同一时刻完成同一截面的测量。而且体质可靠性、稳定性最优。

  八组测头光电法测量的是被测物在同一时刻的同一截面，而不是摆动法和旋转法所测得的螺旋截面，螺旋测量时，各个截面是等间距的，其间距只有旋转法的1%，因此纵向盲区小。

  这三种测量方式均无横向盲区，摆动、旋转测量的径向(横截面)分辨率高，但统计测量误差大。八测头固定测量方式径向分辨率稍低，但因测量数据大，其统计误差反而小。3中测量方式实际径向有效分辨率相差不大，但动态特性八组测头测量方式最好，旋转法其次，摆动法最差。

  轧钢轧制现场灰尘多，水汽大，在有几十台电动机、天车和电焊机等严重干扰情况下，仪器工作正常。被测线材温度达到1000℃左右，行进速度快，且拌随着振动和扭动， 线材测径仪测量结果其精度达到了线材车间技术人员提出的设计指标。该测径仪较之其它同类产品具有下列显著优点：

  ① 从电路设计上解决了线材扭动问题。与日本全方位光电测径仪相比，去棹了绕线材轴旋转的光机装置，从而使整机可靠性高，造价低。

  ② 采用固体摄像器件（CCD)，与激光测径仪比较，不需要光学扫描机沟。

  ③ 自行设计了被测线材的位置判别电路。与其它测径仪相比，电路简单，精度高，无需精心调节。

  ④ 选用长焦距镜头，使光学部件和CCD 可以远离高温的被测线材。

  ⑤ 测径仪本体内有鼓风机送来的高压洁净冷风，实现冷却防尘，易于散热。

  ⑥ 光源采用长寿命LED灯作光源，大大延长了光源寿命。

  线材测径仪应用广泛，内置8组光电测头，可以对同一截面的8组直径尺寸特征进行测量，可以测出最大直径、最小直径、平均直径、椭圆度等信息，可以清晰直观的看出被测物的各个测量信息，主界面可以在线显示测量的截面图、产品的趋势图等信息，直观的显示8路测量的各项信息；主界面可以显示出产品型号、标准直径值、允许正公差、允许负公差、热膨胀系数、电路板温度的信息，为产品的测量提供依据，对比查看被测轧材的质量，波动界面可以显示出产品轧材的波动曲线图更能够直观的显示出轧材的信息。

  线材测径仪采用多种技术使得测径仪在轧钢行业中的恶略环境中进行测量，提高的检测质量的同时，降低工作人员的危险性。

  线材测径方法多种多样，从人工测量法、到摆动法、旋转法、多路测头测量法，发现多测头线材测径仪最适合应用于轧钢线材的在线检测，全方位检测，检测数据全面，全方位检测，直观明了揭示轧机在轧制过程中的关系。提供对产品的综合分析。更好的实现过程控制，且加快启动时间，实时提供测量数据。具有分析功能，缺陷图、分析图的显示，便于观察及改进生产方式。历史数据存储，可对轧机的整体轧制情况进行把握，并可随时查看历史数据。对错辊、耳子等缺陷进行实时检测。便于掌握和对轧机的调整，操作简单，节省成本和空间。

  本文由保定市编写

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