靜止無功補(bǔ)償器核心技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用參與情況

摘要：本文主要介紹了一種應(yīng)用于鋼管管端內(nèi)徑、外徑、不圓度及壁厚檢測的設(shè)備，其用于管端測管端是否合格。

目前，鋼管作為一種多功能的經(jīng)濟(jì)斷面鋼材，在國民經(jīng)濟(jì)各部分中的應(yīng)用愈來愈廣泛。在鋼管生產(chǎn)中，隨著國內(nèi)外管道建設(shè)“大口徑、厚壁、高鋼級”的趨勢，大口徑鋼管的生產(chǎn)比重占得越來越大。作為鋼管端部重要的參數(shù)指標(biāo)，大口徑鋼管管端的直徑、不圓度及壁厚在保證管道施工進(jìn)度和質(zhì)量方面具有重要意義。

隨著管道現(xiàn)場焊接施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，對鋼管管徑的要求也不斷提高，特別是對管端，其內(nèi)外徑和管端不圓度的要求極為嚴(yán)格。管端的質(zhì)量關(guān)系著兩個鋼管間是否能夠?qū)映晒肮艿赖陌踩阅?，承受壓力大，容易發(fā)生泄露、爆炸等事故并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。由于生產(chǎn)工藝的限制，內(nèi)外徑不合格的鋼管依然存在。為了篩選出合格的鋼管，同時嚴(yán)格監(jiān)控大口徑鋼管的生產(chǎn)質(zhì)量，有必要對大口徑鋼管管端的內(nèi)徑、外徑、不圓度、壁厚進(jìn)行檢測。

人工測量測量數(shù)據(jù)少，測量不夠精準(zhǔn)，為此研發(fā)生產(chǎn)了自動在線測量管端尺寸的測量儀，可以測量得到鋼管管端的內(nèi)徑、外徑、不圓度、壁厚等多種信息。保證鋼管管端的質(zhì)量。

激光測厚儀由上、下兩個對射的激光測頭組成，其基本測量原理如圖3“測量原理圖”所示。圖中激光測頭1和激光測頭2以固定間距A相對布置，工作時激光測頭1發(fā)射一束激光照射被測物的下表面，下表面光斑的漫反射光再返回到激光測頭1內(nèi)的C-MOS芯片上，通過對C-MOS芯片上光斑的位置分析和計算，可以得到激光測頭1到被測物下表面的實際距離B1；同理可以得到激光測頭2到被測物上表面的距離B2。用兩個測頭之間的間距A減去兩個測頭到被測物上下表面的距離B1、B2即可得到被測物的厚度H。

激光三角法的測量精度高，分辨力高，但是其探測范圍有限，而且得到的結(jié)果是一個相對位移變化，要得到絕對距離需要對結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定。

管端激光測厚儀由壁厚測量裝置、主控機(jī)柜（內(nèi)裝控制電路、通訊設(shè)備和工控機(jī)）、液晶顯示器、聲光報警裝置、LED顯示屏等組成。

管端激光測厚儀系統(tǒng)利用旋轉(zhuǎn)裝置帶動激光位移傳感器沿管端旋轉(zhuǎn)，測量整個圓周截面的內(nèi)徑和外徑及壁厚的尺寸，適應(yīng)不同尺寸鋼管管端檢測的需要。并配合升降臺對探頭位置進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同尺寸鋼管管端檢測的需要，同時測頭之間的距離可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同壁厚的鋼管管端的檢測。此裝置的主要誤差是由旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的中軸線和鋼管的中軸線不能完全重合引入的，即測距探頭旋轉(zhuǎn)時圍繞的中軸線不同于待測鋼管的中軸線，但這種誤差可以利用數(shù)據(jù)處理算法來消除。

壁厚測量裝置主要由機(jī)座、滑臺、升降板、主軸箱、主軸以及測頭支架和激光測頭等組成。機(jī)座上裝有導(dǎo)軌和絲杠，通過行走電機(jī)驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動可帶動滑臺移動以便將激光測頭伸入或拉出被測鋼管?；_上裝有導(dǎo)軌和絲杠，手動轉(zhuǎn)動絲杠可使升降板帶動測頭上下移動以調(diào)節(jié)主軸和測頭支架的中心高度，調(diào)節(jié)時以主軸中心高度與鋼管中心高度一致為準(zhǔn)。兩組測頭支架成180°相對于主軸對稱分布，測量時主軸做180°正反向交替旋轉(zhuǎn)，即可測得整個圓周上的厚度尺寸。

鋼管生產(chǎn)過程中，管徑型號經(jīng)常發(fā)生切換。為了方便不同管徑鋼管的自動化測量，在轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)面上安裝了調(diào)整絲杠調(diào)整測頭之間的距離。鋼管測量時固定在支架上，管徑不同時，除了旋轉(zhuǎn)半徑發(fā)生變化，鋼管中軸線的中心高也不同，所以增加了一個底座升降臺來調(diào)整轉(zhuǎn)臺中軸線的高度，保證轉(zhuǎn)臺中軸線與鋼管中軸線基本一致。

底座上的大型平移臺帶動管端激光測厚儀的測量整體前后移動，可以根據(jù)需要調(diào)整測量管端截面與鋼管端面的距離，同時整體向后移動，使探頭遠(yuǎn)離鋼管，方便鋼管移動到生產(chǎn)線上下一個工位。

管端激光測厚儀的主軸轉(zhuǎn)速為30 r/min，其行走速度分為兩種，一是快速進(jìn)退速度為80mm/s，二是檢測時行走速度25mm/s。這些數(shù)據(jù)是可以進(jìn)行定制的。

管端激光測厚儀安裝在生產(chǎn)線上時，需要安裝一定的輔機(jī)設(shè)備。鋼管管端測量系統(tǒng)在生產(chǎn)線上工作時，需要保證鋼管中軸線位置固定，以確保鋼管在激光位移傳感器的工作范圍內(nèi)，以及管端對齊。因為一根鋼管有兩個管端需要測量，所以需要同時安裝兩套測量系統(tǒng)。為了在生產(chǎn)線上配合使用，需要安裝一定的輔機(jī)設(shè)備。

管端激光測厚儀是專為鋼管管端檢測研發(fā)的產(chǎn)品，對管端尺寸進(jìn)行精確測量，可檢測距管端50～500mm范圍內(nèi)的尺寸，檢測到合格位置后檢測停止，并通過打標(biāo)機(jī)在鋼管外表面打出寬度約2mm，長度約50mm的白色線段，切割后的鋼管質(zhì)量在鋼管國標(biāo)公差范圍內(nèi)，對超出設(shè)定范圍的鋼管報警提示，由現(xiàn)場人員決定是否放行。

管端激光測厚儀的使用為鋼管管端的監(jiān)測及標(biāo)記設(shè)備，可以有效的實現(xiàn)鋼管管端內(nèi)徑、外徑、不圓度即壁厚尺寸的檢測，超差時進(jìn)行自動報警，能有效的實現(xiàn)高精度的尺寸檢測，為鋼管管端質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。

看完本篇文章對鋼管管端的內(nèi)徑、外徑、壁厚的測量你有什么想法或者建議，盡管在文章下方留言。小編定竭盡所能與大家交流共享信息和經(jīng)驗。需要測量寬度、長度、厚度、外徑的自動測量設(shè)備，均可在下方留言。

本文由保定市藍(lán)鵬測控科技有限公司編寫

小編公眾號：gh_7003a9192a4d

摘要： 本文主要介紹了應(yīng)用于鋼板的CCD光電在線測寬儀的研發(fā)與應(yīng)用，并從測寬儀的原理、結(jié)構(gòu)組成等多方面進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：鋼板；測寬儀；CCD；

測寬儀可以測量鋼板的實際寬度，實時監(jiān)測寬度尺寸，及時超差報警提示，提高寬度控制精度。測寬儀可以測量中間坯寬度，作為同規(guī)格板坯生產(chǎn)的參考，在粗軋區(qū)域內(nèi)經(jīng)過轉(zhuǎn)鋼及往返多個道次的軋制，要求控制中間坯寬度，使之盡可能地接近軋制目標(biāo)寬度和粗軋目標(biāo)厚度，粗軋后不再對寬度進(jìn)行調(diào)整，因此，粗軋區(qū)域的寬度控制就顯得尤為重要。根據(jù)中厚板生產(chǎn)現(xiàn)場，鋼板在精軋階段的自然寬展非常小，完成粗軋軋制的中間壞寬度十分接近精軋軋完時的鋼板寬度。

軋機(jī)為軋輥水平布置的雙機(jī)架四輥可逆軋機(jī)，分粗軋和精軋，無立輥，其生產(chǎn)線示意圖如圖所示。正常生產(chǎn)時，粗軋控制鋼板的寬度，精軋控制鋼板的板型和厚度。板坯PDI( Prime Dala Input)絕大部分以額定尺寸錄入，部分錄入人工卡量尺寸數(shù)值。為獲取板坯開軋前的實際寬度和袓軋軋后中間坯的寬度（接近精軋軋完后寬度），將 CCD測寬儀安裝在粗軋機(jī)前距轉(zhuǎn)鋼輥道 2m處。

測寬儀采用雙鏡筒光電測頭測量，雙鏡筒光電測頭是由兩組發(fā)射鏡頭和兩組接收鏡頭組成的利用LED潔凈光源和CCD成像法進(jìn)行幾何尺寸測量的測頭。其基本測量原理如下圖所示：

圖中2個發(fā)射鏡頭內(nèi)設(shè)置有LED點光源，點光源發(fā)出的光通過透鏡變成平行光束分別射向2個接收鏡頭。通過接收鏡頭內(nèi)的透鏡使平行光束在光電轉(zhuǎn)換元件CCD芯片上成像（注：一個發(fā)射鏡頭和一個接收鏡頭組成一組光電測頭）。當(dāng)被測物通過2束平行光構(gòu)成的視場時，在光電轉(zhuǎn)換元件的像上就會出現(xiàn)虛擬的陰影，設(shè)其寬度分別為L1、L2。經(jīng)過對光電轉(zhuǎn)換元件發(fā)出的電信號處理和計算可以得出L1、L2所對應(yīng)的尺寸B1、B2，B1加B2再加上兩個鏡頭之間的凈間距C即可得出被測物的寬度尺寸A。

寬度測量設(shè)備主要由以下幾部分組成：2組光電測頭、測頭安裝架、控制柜、工控機(jī)、顯示器、聲光報警器等。

3.1、光電測頭

每組光電測頭均由發(fā)射鏡頭、接收鏡頭、CCD、信號采集計算系統(tǒng)組成。每組發(fā)射鏡頭和接收鏡頭都是一套完整的物方遠(yuǎn)心光路系統(tǒng)。所謂物方遠(yuǎn)心光路系統(tǒng)是指將被測物放置在遠(yuǎn)心光路（即平行光視場）中進(jìn)行成像并進(jìn)行尺寸測量的光學(xué)系統(tǒng)。物方遠(yuǎn)心光路系統(tǒng)用于測量的優(yōu)點主要有兩個：一是成像邊界清晰，便于信號的捕捉和處理；二是被測物在沿平行光視場的軸向或徑向移動時，成像的大小都沒有變化，有利于提高測量精度。

CCD成像技術(shù)，CCD是電荷耦合器件（Charge Coupled Devices，簡稱CCD）成像檢測的基本原理是，被測物通過光學(xué)系統(tǒng)以一定的比例成像于CCD光敏區(qū)上，CCD的視頻輸出經(jīng)圖像采集卡采樣，量化形成具有一定灰度級分布的離散數(shù)字圖像，優(yōu)于圖像上的每個像素點都與被測物表面的區(qū)域一一對應(yīng)，反映了位置的光強(qiáng)信息，所以可以通過數(shù)字圖像處理，將結(jié)果換算后得到被測的實際情況。

3.2、測頭安裝架

測頭安裝架采用全鑄鐵結(jié)構(gòu)，能夠有效的防止粉塵、水霧等進(jìn)入測寬儀內(nèi)部，損壞測寬儀。還具有固定作用，使得測寬儀良好運(yùn)行。

3.3、控制柜及工控機(jī)

主控機(jī)柜內(nèi)裝控制和輔助電路以及終端機(jī)，主要完成整機(jī)供電控制、信號轉(zhuǎn)接以及數(shù)據(jù)的處理、顯示等。

3.4、顯示器

可詳細(xì)顯示測量所得寬度值，數(shù)字顯示。共有三種顯示方式：1、測寬儀機(jī)體顯示；2、外接顯示屏顯示；3、工控機(jī)顯示。

3.5、聲光報警器

超差報警系統(tǒng)是在測量輸出值的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒別，分析出不合格的鋼板寬度，從而輸出一個報警信號。這樣，生產(chǎn)線上不再需要人工機(jī)械去分析和判斷產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，只需對報警信號進(jìn)行監(jiān)測就可確定鋼板是否合格。自動化程度提高，從而生產(chǎn)效率也大幅度提升。

超差報警系統(tǒng)主要特點是機(jī)械自動化。無需工作人員去計算判別，只需觀察是否報警。高效率，節(jié)省人力物力，提高生產(chǎn)品質(zhì)。

測寬儀出現(xiàn)超差報警后蜂鳴器將持續(xù)報警，紅色燈亮，顯示屏上顯示數(shù)據(jù)變?yōu)榧t色，多方位提醒人員對軋線進(jìn)行檢查和處理；如偶爾超差后數(shù)據(jù)恢復(fù)正常不需檢查軋線情況，可在軟件界面將超差報警關(guān)閉后再重新打開。

利用雙鏡筒光電測頭測量鋼板寬度時，2組光電測頭分別安裝在鋼板的兩側(cè)，2組測頭的中心距是校核后的固定尺寸。當(dāng)鋼板通過測頭的測量區(qū)時，鋼板邊沿在2組測頭的成像位置信號經(jīng)過采集電路采集后上傳到工控機(jī)進(jìn)行計算，即可得出鋼板的寬度尺寸。寬度尺寸將實時顯示在于工控機(jī)連接的顯示器上。

① 定期檢查測寬儀內(nèi)部壓縮空氣吹掃情況，避免無壓縮空氣造成。

② 冬季水汽凝結(jié)在測寬儀測頭的鏡片上，造成測量不準(zhǔn)，擦拭鏡頭即可。

③ 檢查輥道上鋼板位置，避免由于測寬儀掃描不到鋼板的邊緣而報故障，不測量或者測量結(jié)果為直線。

④ 認(rèn)真檢查儀表柜上的按鈕位置以及指示燈狀態(tài)是否正常。

① 測量和顯示功能

可測量、顯示鋼板寬度值、寬度波動曲線、歷史數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)。

② 數(shù)據(jù)記錄和歷史查詢功能

可將鋼板的測量信息等進(jìn)行記錄，并且記錄時間可長達(dá)1年，可隨時查閱歷史記錄，歷史記錄還可以作為出廠依據(jù)使用。

③ 通訊功能

可與上位機(jī)進(jìn)行通訊，多種通訊接口可選。

④ 修正功能

測量誤差過大時可自動或手動校準(zhǔn)。

⑤ 自我診斷功能

出現(xiàn)故障時，進(jìn)行聲光報警，根據(jù)不同的軋材可設(shè)置超差報警上下限。

⑥測量范圍調(diào)節(jié)功能

根據(jù)軋材的不同大小進(jìn)行測量范圍調(diào)節(jié)，同時可采用校準(zhǔn)量塊進(jìn)行精度校準(zhǔn)。

CCD光電測寬儀，可進(jìn)行無損在線檢測，應(yīng)用于鋼板、扁鋼、帶鋼、鋼帶、金屬板、鐵板、合金板等的寬度測量中。

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