引言

鋼材直徑是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。在軋制過程中，必須對直徑進(jìn)行測量與監(jiān)控，才能保證成品符合要求。近代高速軋機(jī)的軋鋼速度，已高至120米/秒。鋼材在軋機(jī)出口處的溫度，仍保持在1000℃左右。

采用傳統(tǒng)的冷卻后手工測量的方法，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且信息反饋慢，因而直接影響鋼材的質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益。采用非接觸的光學(xué)測量原理，配以CCD作為快速傳感器，使高精度線材直徑測量，以及輪廓缺陷的在線檢測得以實(shí)現(xiàn)。

棒材測徑儀由光電測量頭和工控機(jī)處理系統(tǒng)兩大部份組成。被測高速線材經(jīng)過光電測量頭給出光電信號(hào)，經(jīng)工控機(jī)處理系統(tǒng)給出被測鋼材直徑和輪廓圖像，可在線監(jiān)控鋼材直徑和輪廓形狀的變化。

光電測量頭采用LED燈作為光源，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后照明被測物體，再經(jīng)線陣CCD接收，并由CCD自掃描產(chǎn)生光電脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)被測鋼材在中間通過時(shí)，部分CCD單元被鋼材陰影遮去，僅在被光均勻照明的光敏區(qū)域，有對應(yīng)位數(shù)的脈沖信號(hào)輸出。由此，鋼管的外徑尺寸即可通過分析計(jì)算得到。

測量精確度是測徑儀最基本的技術(shù)指標(biāo)，為了達(dá)到±0.02mm的高精度，必須從各方面給予保證。

由于鋼材在高速前進(jìn)的同時(shí)，伴隨著上下及左右二維空間的劇烈振動(dòng)，會(huì)給物鏡像帶來放大誤差。若對被測鋼材施以遠(yuǎn)心照明，投影物鏡采用專門設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，此時(shí)，即使鋼材跳動(dòng)位置處于物鏡景深的極限位置，使鋼材像稍為模糊，但模糊像的中心位置在CCD上的投影是和正確調(diào)焦時(shí)的投影像處在同一位置上。 照明準(zhǔn)直物鏡的設(shè)計(jì)，必須可保證CCD探測器能得到足夠的光強(qiáng)和均勻的照明。為此，選取焦距長，相對孔徑大，像差嚴(yán)格校正的雙分離物鏡是必要的。投影成像物鏡的設(shè)計(jì)，要控制好各項(xiàng)像差。由于工件的跳動(dòng)，成像位置不一定通過透鏡中心，因而對畸變的控制尤須嚴(yán)格。物鏡要有足夠長的工作距離，避免熱幅射對光學(xué)系統(tǒng)以及CCD的損害。

考慮到實(shí)際檢測的尺寸及精度要求，必須選擇多位數(shù)、高質(zhì)量的CCD作為攝像傳感器。選取的CCD應(yīng)具有高分辨率、高的轉(zhuǎn)換效率，并能承受較高的工作溫度。

棒材測徑儀在測量過程中，光學(xué)系統(tǒng)及固態(tài)接收器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。高溫被測件的熱輻射不僅會(huì)損壞光學(xué)系統(tǒng)，而且隨著溫度增高，會(huì)使CCD輸出的暗電流變大，嚴(yán)重時(shí)甚至不能正常工作。因此，除了隔熱和濾光外，采用風(fēng)冷水冷相結(jié)合的方式進(jìn)行冷卻防塵。

結(jié)語

棒材測徑儀是高精度的外徑測量設(shè)備，光學(xué)系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、工控機(jī)系統(tǒng)、冷卻防塵系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等都經(jīng)過了嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、連續(xù)的外徑測量，并給予工作人員各種所需數(shù)據(jù)。

本文由保定市藍(lán)鵬測控科技有限公司編寫

審核編輯 黃昊宇