超高精度應自動化測徑儀檢測原理

在鋼鐵工業生產中，傳統的圓鋼測徑方法有很多，如利用尺寸工具抽樣檢測、電磁式接觸測量等。用尺寸工具測量，精度不夠且速度很慢；用電磁式測量是接觸式測量，測量比較麻煩且精度和速度也難以得到保證。CCD電荷耦 合器件廣泛應用于圖像掃描、非接觸式尺寸檢測、位移測 定條形碼讀出等光電探測和光電成像領域。具有自掃描、 精度高、靈敏度高、光譜響應量寬等優點。CCD非接觸式圓鋼光電自動化測徑儀是一種基于CCD光電檢測技術的非接觸式圓鋼專用自動化測徑裝置，它具有非接觸、速度 快、精度高、自動測量等優點，可以在光線暗、高溫、高速等惡劣條件下，在生產線上動態無損地實時監控圓鋼線徑的微小變化，具有較高的實用價值。

    1、測量原理

發射鏡頭內置一個點光源，點光源發出的光通過透鏡系統（即鏡片組）后形成準直平行光視場。準直平行光直接射向接收鏡頭，經過接收鏡頭內的透鏡系統后聚焦，通過位于焦點位置的光闌小孔后在CCD芯片上成像。當視場中通過被測物時，被測物遮擋的部位將在CCD上出現一個邊界清晰的陰影。CCD芯片是測頭部件中的光電轉換元件，它可以將接收到的光信號轉換成電信號。電信號由信號采集電路接收、放大，再進行數字化處理后向上位機傳輸。

CCD的行同步脈沖FC和標準脈沖SP與輸出信號U。的關系如圖2（a）所示、放入工件后，在行同步脈沖FC 中間的U。波形部分時段變成了低電平，低電平的寬度隨工件直徑尺寸線性變化，如圖（2b）所示。在每個行脈沖FC周期內對U。進行信號處理，為后續的脈沖計數做好準備。

    2、測頭構成

由于圓鋼生產中，其截面并非正圓，因此不圓度也是其一項重要檢測項目，為了實現更高性能的檢測，自動化測徑儀以八組光電測頭實現圓鋼直徑尺寸的全方位檢測。自動化測徑儀是測量一個同一截面八個方向上的線徑尺寸，并且由于生產中的圓鋼伴隨著扭動，使得測徑儀可全方位的檢測圓鋼的截面信息，并得到橢圓度信息，及截面圖信息，基本可以反映軋材的真實截面尺寸，截面圖可以清晰的看到圓鋼同一截面的生產狀態，測頭的分布方式與其測量的截面尺寸方向如下圖所示。

    3、軟件系統

測徑儀配備專業研發的軟件系統，根據線材種類不同，測量系統分為"圓鋼測量系統"和"螺紋鋼測量系統"兩種。本文主要介紹的是圓鋼測量系統。

在線顯示方式

（1） 棒材的斷面部分描述由八軸的當前測量值決定。相同的窗體以數字形式顯示當前測量值。超差時，所對應的窗體數字將變為紅色。

（2）顯示同一截面的最大直徑、最小直徑、平均直徑、橢圓度，超差同樣數字變為紅色。

（3）截面圖：顯示同一截面的狀態，兩個紅色線之間則為正常，超過則為不合格，截面圖可清晰的看出棒材的截面狀態。

（4） 趨勢圖：以時間軸為單位，可以查看整根棒材的不同時刻的狀態，對整根棒材進行把握。

（5） 波動圖：以時間軸為單位，分別顯示八個測量方向上棒材生產的波動狀態，并可對任一時刻相應的直徑狀況進行觀察。

（6） 缺陷圖：可以觀察到八路測量值的超差類型，在軋制現場可以十分形象、及時地得到棒材的軋制缺陷分布，特別是軋材的頭尾缺陷特征，及其延續的長度，從而適度地調整軋制的工藝配置。

（7） 存儲數據的全屏顯示：可長期存儲歷史數據，時間長達一年以上，可將歷史數據以Excel表格形式導出。

（8） 在主界面可以顯示所測棒材型號、標稱直徑值、允許正公差、允許負公差、熱膨脹系數、電路板溫度等信息。

結語

自動化測徑儀為軋鋼廠提高產品產量、質量和自動化水平提供可能。自動化測徑儀采用多軸進行測量，使其可檢測同一截面的尺寸，同時無旋轉部件，提高了使用壽命及減少已損壞部件，自動化測徑儀的使用為軋鋼廠帶來了檢測便利的同時，提升廠家的自動化水平，并對產品的質量進行了精準監測。