引言

隨著棒、線材軋制技術(shù)的不斷改進(jìn)，軋制速度也越來(lái)越快，棒材最高軋速達(dá)18～36m/s，線材軋速達(dá)60～120m/s。高速行進(jìn)的被測(cè)物在行進(jìn)中的抖動(dòng)（軸向運(yùn)動(dòng)）和扭動(dòng)（徑向運(yùn)動(dòng)）對(duì)測(cè)量設(shè)備提出了很高的要求：測(cè)量（輪廓取樣）時(shí)間必須足夠短，否則在測(cè)量期間，被測(cè)物運(yùn)動(dòng)位移過(guò)大，將造成過(guò)大的測(cè)量誤差。軋制工藝的不斷改進(jìn)要求對(duì)軋材“咬入”——進(jìn)入軋機(jī)（頭部）及“退出”——離開軋機(jī)（尾部）狀況有更詳細(xì)的資料。希望能獲得同一時(shí)刻，同一截面各軸向的測(cè)量數(shù)據(jù)，以便于軋制工藝分析。

原理

測(cè)量輪廓尺寸的基礎(chǔ)是測(cè)量各個(gè)方向的投影尺寸。對(duì)于某一方向的投影尺寸測(cè)量簡(jiǎn)稱外徑或?qū)挾葴y(cè)量。國(guó)內(nèi)外非接觸外徑測(cè)量技術(shù)主要有激光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(xué)系統(tǒng)形成一束連續(xù)（不是掃描）的平行光束通過(guò)接收鏡頭在線陣CCD上形成遮擋陰影的電子圖像，經(jīng)圖像處理求出遮擋此平行光束的陰影區(qū)所對(duì)應(yīng)的物體投影尺寸。

這種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，不存在磨損造成的誤差。它是用電子攝像拍同一時(shí)刻物體遮擋光束陰影。一般攝像速度遠(yuǎn)大于激光掃描的速度，所以橫向抖動(dòng)的誤差遠(yuǎn)小于激光掃描法。

棒材測(cè)徑儀的測(cè)量頻率可達(dá)500Hz，甚至更高。采用專門的高速電子快門拍攝，這對(duì)準(zhǔn)確測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)物體的外輪廓尺寸是十分必要的。

光電攝像法與激光掃描法相比，動(dòng)態(tài)測(cè)量精度高，使用壽命長(zhǎng)是其主要優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)為體積重量均比激光掃描測(cè)徑儀大，信號(hào)處理復(fù)雜。由于儀器基本原理是測(cè)量物體投影寬度，所以不僅可測(cè)量物體外徑也可測(cè)量寬度。利用光電測(cè)量頭的不同組合可測(cè)量不同范圍的直徑或?qū)挾取?/p>

棒材測(cè)徑儀采用多測(cè)頭固定測(cè)量方式將N個(gè)平行光測(cè)徑儀排布在同一個(gè)截面上，測(cè)量軌跡形成外切2×N邊形。隨N的增加測(cè)量軌跡就逼近為完整的圓截面投影，當(dāng)N≥8時(shí)基本實(shí)現(xiàn)完整的圓截面測(cè)量。

這種方式的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在同一時(shí)刻完成同一截面的測(cè)量。當(dāng)N≥8時(shí)可以全面完成線棒材的截面輪廓尺寸的測(cè)量。當(dāng)N≥8時(shí)，這種測(cè)量方式的體制可靠性、穩(wěn)定性是最優(yōu)的。

光電成像發(fā)對(duì)光源、鏡頭、檢測(cè)元件(光電管、CCD)等都要求機(jī)械相對(duì)位置穩(wěn)定不變，否則難以保證測(cè)量精度。8軸測(cè)徑光源采用我們的專有技術(shù)，其光源壽命比鹵素?zé)糸L(zhǎng)10倍以上。8軸測(cè)徑的光電系統(tǒng)都有加固設(shè)計(jì)。對(duì)于過(guò)鋼的高溫、粉塵、水氣影響均有水冷、吹掃、隔離等防護(hù)設(shè)計(jì)予以克服。

本文由保定市藍(lán)鵬測(cè)控科技有限公司編寫

審核編輯：何安