在軋制中厚板生產(chǎn)過程中,通常采用人工用千分尺卡量的方法來測量軋后板材厚度。用人工卡量方式測量板厚,存在著測量精度差,測量點少(每塊鋼板只測量一個點),測量速度慢等缺點。在惡劣的現(xiàn)場環(huán)境下,操作人員用此法測量時勞動強度大,危險性高,生產(chǎn)效率受到很大的影響。多年來,雖然實施過很多其它方法,如機械測量法,微量元素放射性測量法等,但都不十分理想,不是測量精度太低,就是對環(huán)境及人身造成危害,所以就都棄之不用。
激光測厚儀的設(shè)計,充分考慮到現(xiàn)場的各種環(huán)境因素。為了減少溫度對機體長度的影響,使用了鐵鑄造件做機殼利用石英玻璃窗片,保護窗口內(nèi)部件(主要是光學儀器)以及把測量車體做成“C”型,并使之能在軌道上移動,以利于維護檢修。另外,為濾除背景雜波信號在接收鏡頭前加裝濾光鏡片。
激光測厚儀是近年來開發(fā)出的高科技實用型設(shè)備。是用于熱軋生產(chǎn)線上實時在線式連續(xù)測量成材厚度的非接觸式測量設(shè)備。它有效地改善了工作環(huán)境,具有測量準確、精度高、實用性好安全可靠、無輻射、非接觸式測量等人工測量及其它測量方法無法比擬的優(yōu)點,并為軋制鋼材厚度控制提供了準確的信息,從而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低了勞動強度。
激光測厚儀使用兩年多以來,具不完全統(tǒng)計,因扳厚誤差造成的廢品率下降了50%以上,創(chuàng)經(jīng)濟效益近千萬元,受到各級部門和工作人員的肯定與贊賞。
由于激光測厚儀是很多高新技術(shù)的結(jié)合,所以其構(gòu)造及原理與其它測量僅也有較大的區(qū)別。
激光測厚僅是采用激光作為尺度測量手段,充分利用激光單色性好高亮度、方向性強、抗干擾性強等優(yōu)點,達到精密測量的目的。
該套測厚儀設(shè)備主要由兩部分組成:一部分是激光的發(fā)射接收(采樣)、信號轉(zhuǎn)換處理、時鐘及驅(qū)動等;另一部分是數(shù)據(jù)處理,即計算機對采集到的數(shù)據(jù)信號進行綜合處理且輸出相關(guān)的內(nèi)容。
激光測厚儀的激光發(fā)射接收光學系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)換及處理、時鐘和驅(qū)動電路等部分的光機電設(shè)備,安裝在一輛測量車上,在外型上激光測厚車呈“C”型,它直接安裝在軋制線邊上,由電動機驅(qū)動在軌道上運動。這樣,測量時可進入到軋制線(輥道的中心線附近),停軋未測量或檢修時,可駛離軋制線(輥道),并不影響其它設(shè)備的正常運行。
激光測厚車上的激光器射出的激光束,在反射后通過光束壓縮器,形成一束垂直于被測平面(標準平面)的激光束。因為激光管中發(fā)射出來的光束為高斯光束,其能量為正態(tài)分布,存在著發(fā)散度的問題。其光束只在某一點上能量密度最大,而其他的部分能量是發(fā)散的。為此必須加裝一臺壓縮鏡,以提高其在一定長度范圍(測量區(qū))內(nèi)的能量密度,使測量區(qū)內(nèi)的采樣在不同厚度鋼板的檢測中誤差最小。
從壓縮器出來的光束,在測量區(qū)內(nèi)其光束的直徑≤1.5mm。此激光束被被測物體表面形成表面位置信號,經(jīng)光點光學成像系統(tǒng)及背景光的濾除后,被接收系統(tǒng)送到內(nèi)部光電轉(zhuǎn)換器件CCD及外圍電路上,形成光電信號CCD是一種能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換成電信號的光敏器件。CCD接收到光信號后就能把光信號轉(zhuǎn)換成電信號,再供后面的電路處理。信號在比較切割進行電平整形后,傳送到計算機。
以上所述只是一個激光系統(tǒng)的工作原理,激光測厚儀是兩個激光系統(tǒng),工作原理是相同的但兩組激光系統(tǒng)組成上下合一的測厚儀時,工作方式會發(fā)生一些變化。因為被測鋼板表面凹凸不平,還存在彎曲現(xiàn)象,另外,鋼板運動時還會上下跳動,這就會造成被測平面(0平面)并不是恒定平面,為動態(tài)0平面,如果采用通常的測最方法就會帶來很大的誤差。為了克服這一缺陷,就在激光測厚儀上采用動態(tài)0平面測量法,這就是需要兩套激光系統(tǒng)的原因。
在激光測厚儀實際運用過程中,雖然受到好評,但卻因為現(xiàn)場環(huán)境惡劣,溫差大,溫度高,粉塵多,給設(shè)備的運行、維護帶來很多不便,出現(xiàn)了不少的問題。
激光測厚儀在線測量鋼板時,雖是非接觸式測量,但到底是距被測鋼板約500mm,在被測鋼板表面溫度500~1000"C的輻射下,測量車體的溫度迅速上升。這樣就危及到測量車內(nèi)系統(tǒng)的運行安全和測量精度車上原裝有冷卻裝置,但終不理想。在現(xiàn)場,我們跨輥道做了一個水套,以防輻射熱,并設(shè)置溫度補償措施,以提高精度。
在氣溫較低的日子里,必須增加對測厚儀的檢查次數(shù),特別是光學系統(tǒng)。否則在測厚車內(nèi),時高時低的溫度會使水氣在光學鏡面結(jié)露,至于接收不到采樣信號,影響了測量。
鋼板上的冷卻水也會在蒸發(fā)之前落到接收窗和發(fā)射窗上,覆蓋住窗口,無法進行測量。為此,必須用風吹走落向窗口的水。我們在測厚車旁加裝了一臺風機,以達到目的。
灰塵是無處不在的,特別是現(xiàn)場還存在著金屬屑飄浮在空氣中,這對測量儀來說是一個大敵。為解決好這個矛盾,我們制作了一個軸向風筒,罩在窗口上,測厚儀在使用時,接通高壓風,不僅能把灰塵、金屬屑吹走,而且對于其他一些小的雜物和水珠也能拒之于窗外。
高壓電源在冬天寒冷的季節(jié)或是激光管用長了,會出現(xiàn)激光管不能起輝的故障,這對只能靠提高激光管的啟輝電壓來解決,可以用降低電阻值來做到。
激光測厚儀是一種具有高新科技的產(chǎn)品。由于激光測厚儀的使用,使得因板厚誤差產(chǎn)生的廢鋼率下降了50%~70%,每年獲效益近千萬元,同時降低了勞動強度,改善了生產(chǎn)環(huán)境,并得到各級工作人員的好評,為走效益型之路打下了良好基礎(chǔ)。