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1、梅山科技2009年第6期20生产实践激光炉衬测厚过程中的准确度保证措施黄燕(梅山钢铁公司设备部南京210039)摘要:激光炉衬测厚等激光测形类测量过程,具有测量要求高、仪器精密、操作复杂、准确度难以验证等特点,所以往往无法提供其准确度能够满足规定要求的证据。以LR2000激光炉衬测厚仪为例,从计量角度介绍了其系统组成,剖析了激光测形原理及影响测量准确的4个主要因素,相应提出了4条准确度保证措施并进行了测量误差估算举例。最后根据使用经验指出:只要注意测量过程控制,激光测形完全能够做到准确、可靠。关键词:激光测形;炉衬测厚;准确度Guara
2、nteeingMeasuresoftheAccuracyDuringtheProcessofThicknessMeasurementofFurnaceLiningbyUseofLaserHuangYan(EquipmentDepartmentofMeishanIron&SteelCo.,Nanjing210039)Keywords:lasermeasurementforming;measurementofliningthickness;accuracy激光测形作为一门新兴非接触式测量技术,1LR2000炉衬测厚仪的系统组成(见图1)目前已得到
3、非常广泛的应用。例如:被用于直线度、垂直度、平行度和平直度的精密测量,旋转轴中心定位、轴向和径向跳动测量,轧辊形状测量,料面形状测量和炉衬测厚等,解决了运动或高温物体无法接触测量,以及常规测量手段准确度不高等问题,带来了使用便利和经济效益。但同时,由于相关校准手段开发滞后,人们无法确切知道此类测量的准确度,所以仍存在难以验证其能否图1LR2000系统组成简化示意图满足测量要求的问题。笔者认为,在现有技术条件下,通过测量过程为实现炉衬测厚目的,LR2000的主要组成部要素分析和控制,就可以估算整体测量误差,并保件如下:证测量结果的准确、可靠。此观点
4、在2009-02梅1)激光测量头包括激光发射和接收光学3钢3200m高炉开炉装料测量技术协议讨论过系统、光纤、瞄准激光和光学望远镜等;程中与相关技术人员,以及北京科技大学高征铠2)扫描驱动马达含水平和垂直方向角度老师进行了探讨,并达成共识。由于炉衬测厚相编码器、伺服电机等;对复杂并具有代表性,所以笔者在此谨以芬兰珉3)距离测量单元含脉冲发射、时间测量以泰克公司LR2000DeltaCCS型激光炉衬测厚仪为及距离计算用电子控制电路等;例展开分析,旨在与更多的同行探讨,并帮助使用4)控制计算机安装有测量系统运行软件,者更好地保证测量准确性。并能
5、够实现与扫描马达电子驱动系统和距离测量黄燕激光炉衬测厚过程中的准确度保证措施21单元间的通讯;量表面上各点与基准点间的距离、相对坐标或角5)其他外围配套部件如电源、热防护罩、度,就可间接得到被测量表面上各点间的相对位操作手柄等。置,从而得到被测量表面形状。所有部件安装在一个酷似行李车的小推车2.3厚度测量上,整个测量仪高1.8~2.0m(屏蔽罩打开时),激光炉衬测厚无法直接测得厚度,必须通过宽0.67m,深0.6m。2次表面形状测量结果间的相互比较而间接获得,其厚度测量原理见图3。将本次测得形状与2测量原理参考基准面形状相比较就得到即
6、时(本次)炉衬LR2000在计算机控制下,由马达驱动对被测厚度测量值,将本次测得形状与初始炉役时测得量面扫描,扫描时测量头发射并接收被测量面反的形状或前次测得的形状相比较就得到即时(或射回来的激光束,以获得被测量表面上各点相对本次)炉衬侵蚀量,以指导护炉。于测量点的距离和角度信息,最后经计算机处理得到被测量表面形状及炉衬厚度。以上过程可分为3个阶段:第1阶段测得从测量点到被测量对象上某个点间的距离及角度(或坐标)信息;第2阶段扫描测得从测量点到被测量对象上各点间的距离和角度信息,并经处理得到被测量表面形状;第3阶段将测得的表面形状与参考基准或前次测
7、量数据相比较,从而得到炉衬厚度或侵蚀量测量值。2.1激光测距目前,激光测距仪有脉冲式和相位式2种,其中脉冲式比较常用。LR2000采用脉冲式的飞行时间(TOF)法测量,即测距仪发射出的激光经被测量目标反射后图3激光炉衬厚度测量原理示意图其一部分又被测距仪接收,测距仪记录激光往返的时间,光速与往返时间乘积的一半,就是测距仪与3影响测量准确度的要因被测量目标之间的距离。如式(1)和图2所示。在测量人员已充分培训并掌握正确测量方法CT以及测量环境良好的前提下,通过以上系统组成L=(1)2及原理分析,笔者认为影响炉衬测厚准确度的主式(1)中:L为测距
8、仪至被测量目标点的距离;C要因素还有:激光测距、倾角测量、测量仪定位和为光速(约300000km/s);T为激光脉冲从测距
