【精品】轧钢论文稿.doc

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1、【精品】轧钢论文稿　　棒、线材在线测径技术综合评述作者:陈炳生(天津市兆瑞测控技术有限公司)刘宝瑛(天津市激光技术研究所)(作者:陈炳生男　　(1940)教授级高工,一直从事军工及工业测量技术及产业化工作,享受政府特殊津贴的专家.)摘要本文对金属棒线材轧制过程在线测径（外形轮廓）的五项主要需求，两种主要测径方法三类轮廓测量技术的特点应用条件进行分析与综合。　　最后对使用者如何选用相关技术提出建议。　　1线棒材测径有哪些要求随着线、棒材轧制技术不断改进，轧制速度也越来越快，棒材最高轧速达（18—36）m/s；高线轧速达（60—120）m/s。　　高速行进的被测物在行进中的抖动（轴向运动

2、）和扭动（径向运动）对测量提出了很高的要求。　　轧制工艺的不断改进要求对轧材“咬入”——进入轧机（头部）及“退出”——离开轧机（尾部）状况希望有更详细的资料。　　对轧材在轧制过程的运动状况有更具体的了解。　　根据生产工艺和产品质量要求对测径的功能要求概括为以下5项　　（1）轧材行进速度>100m/s，抖动>10mm/s，（1—10）Hz。　　（2）截面形状缺陷特别是“辊缝面”形成的凸起缺陷——俗称“耳朵”有较好的测量判别能力。　　（3）轧材的“头”、“尾”十几米的形状变化对分析轧制工艺十分重要，必须详细记录，特别是更换品种时对工艺分析十分有用。　　（4）同一根轧材各个方向前后波动量对

3、了解轧辊磨损及压下状况十分有用，对轧制中的“打滑”判别十分必要。　　（5）需要有一个放大的各方向外径的偏差图。　　不仅有利于监视轧材辊缝面、轧制面及“耳朵”的出现，而且可监视轧材的扭摆状况。　　2.两种可用的测径方法2.1原理国内外非接触外径测量技术主要有激光扫描法及光电摄相法两大类。　　其特点分述如下　　（1）激光扫描法基本工作原理如图1所示。　　图1激光扫描法原理由马达带动在发射透镜焦点上的旋转棱镜将激光束反射到发射透镜上经过此凸透镜形成一平行扫描的光带。　　被测物的直径（或宽度）在此光带上遮挡平行扫描光束，将遮挡时间乘平行光带的扫描速度就可求出被测物的外径（宽度）。　　这种方法

4、的优点是静态精度可以作到?m级，体积可作得很小。　　但主要缺点是动态特性差。　　因为这种靠电机旋转的机械扫描国际上最高速度约400次/秒。　　一般仅几十次/秒。　　若被测物横向抖动光束遮挡时间将会被压缩或扩展,这样就会引入较大的动态误差。　　30mm的测量范围每秒扫400次，对于10mm/(1/10秒)的振动将产生0.25mm的误差。　　若每秒一次振动10mm也产生0.025mm误差。　　所以对于高速生产线很难满足在线动态测量误差要求。　　另外因转镜长期处于高速旋转状态（50——60转/秒），轴的磨损会造成反射光束的变化,测量误差随使用时间延长将而增大。　　有的连续工作两年就因误差过

5、大而要更换核心部件——扫描装置，维修费用过高。　　（2）光电摄相法基本工作原理如图2所示。　　图2光电摄像法原理由光学系统形成一束平行光通过接收镜头在线阵CCD上形成电子图像。　　经图象处理求出遮挡此平行光束对应的物体外形尺寸。　　这种测量方法的优点是无机械运动部件。　　不存在磨损造成的误差。　　它是用电子摄像拍同一时刻物体遮挡光束阴影。　　所以横向抖动的误差远小于激光扫描法。　　拍摄速度可达一千幅/秒，甚至更高。　　采用专门的高速电子快门拍摄时间可达万分之一秒，这对清晰地测量高速运动物体的外轮廓尺寸十分必要！两种方法比较汇总于表一是否测同断面测量元件是否要运动信号处理每次测量时间装

6、调精度要求动态测量误差使用寿命外形尺寸激光扫描摄像光源否要简单>s1/400高大短小平行是不要复杂≤s1/666一般小长大2.2动态误差估算动态测量误差的估算条件园钢径向抖动频率≤10次/秒振幅≤10m。　　（1）激光扫描法最快的扫速为400次/秒；测量范围（过钢管内径≤30mm）;激光扫速=30mm/(1/400)秒=12000mm/秒;振动速度=10mm/(1/10)秒=100mm/秒;引入误差=（振动速度/激光扫描速度）*30mm=(100/12000)30=0.25mm　　（2）光电摄像法每次外径测量引入误差=振动速度×快门时间=100mm/s×10-4秒=0.01mm。　　

7、我们公司的电子快门是万分之一秒,(10-4秒),国外最快仅为四千分之一秒.结论通过以上估算可见，最快的激光扫描由于同样振动条件引入的误差是电子摄像的10——25倍！3截面轮廓形状测量方法比较线、棒材的截面轮廓形状可用三种方法测量。　　现对其原理特点分述如下3.1原理说明3.1.1摆动测量方法用单（或双）轴测径仪绕被测棒、线材的轴转180?(或90?)即可得到园周的全部投影。　　由于往复摆动时光机系统每摆一次都受到一次机械冲击，为了降低冲击力，摆动速度就必须