激光測厚儀的故障頻發(fā)原因分析及改進(jìn)

張洪霆

（南京鋼鐵股份有限公司線帶廠,江蘇南京210035）

激光測厚儀的故障頻發(fā)原因分析及改進(jìn)

張洪霆

（南京鋼鐵股份有限公司線帶廠,江蘇南京210035）

對造成南京鋼鐵公司線帶廠激光測厚儀故障頻發(fā)的原因進(jìn)行了分析，制定了相應(yīng)的改進(jìn)措施，并對實施后的效果進(jìn)行了驗證。

激光測厚儀;測量車;窗片

1 前言

南京鋼鐵股份有限公司線帶廠激光測厚儀安裝在精軋出口的三角區(qū)域，用來在線實時檢測熱軋鋼帶成品厚度尺寸，其運行的穩(wěn)定性和測量的準(zhǔn)確性直接影響成品鋼帶的厚度尺寸指標(biāo)，并可減少成品檢驗測量時間，降低成品檢驗工的工作強(qiáng)度，提高作業(yè)率。

2 激光測厚儀簡介

激光測厚儀主要由U型測量車、計算機(jī)控制終端、遠(yuǎn)端顯示器、動力控制箱、LED顯示器、標(biāo)校尺等部分組成,見圖1。其工作原理是基于三角測量的原理。左右兩組激光發(fā)射系統(tǒng)將光斑分別投射到鋼板的左右表面。接收系統(tǒng)將照射光斑的散射光成像于光電轉(zhuǎn)換器件CCD上。計算機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)換后的電信號計算出鋼板左右表面的實時位置，然后將左右表面位置求差值即可測量的鋼板瞬時厚度測量值。

圖1 激光測厚儀結(jié)構(gòu)圖

3 激光測厚儀故障分析及解決方案

3.1 激光測厚儀故障分析

激光測厚儀由于安裝在成品軋機(jī)機(jī)架后，其工作環(huán)境惡劣，溫度高、水汽大，且測量導(dǎo)槽處安裝的自由輥的潤滑油經(jīng)常飛濺到測量窗片上，遮擋測量光路，造成故障頻發(fā)。此外，為防止鋼帶成品劃傷，激光測厚儀處的導(dǎo)槽已加寬至110 mm，遠(yuǎn)超出測厚儀的設(shè)計要求40 mm，導(dǎo)致鋼帶接近導(dǎo)槽兩側(cè)時無法測量，造成了大量漏檢。

3.2 激光測厚儀改進(jìn)方案

3.2.1 改進(jìn)測量車及導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)

將測量車距高溫導(dǎo)槽的距離從單側(cè)200 mm增加到400 mm，既降低測量車的溫度，又避免了鋼帶在導(dǎo)槽內(nèi)運行時甩出的冷卻水飛濺到窗片上影響測量；將測量點處導(dǎo)槽寬度由110 mm減小到40 mm，減少鋼帶在導(dǎo)槽中偏擺、竄動引起的測量誤差；此外，改進(jìn)后測厚儀處只開了一個測量孔，未將導(dǎo)槽切斷，因此不需要安裝自由輥，避免了自由輥潤滑油飛濺到測量窗片上造成的故障，改造前后見圖2。

圖2 測量車及導(dǎo)槽改進(jìn)對比圖

3.2.2 改進(jìn)測量窗片結(jié)構(gòu)

將信號接收窗安裝到測量車的上半部，與導(dǎo)槽成45°傾角，且信號發(fā)射窗和信號接收窗均安裝防護(hù)罩,見圖3所示，不僅可以防止冷卻水飛濺到測量窗片上影響測量，而且可以消除雜散背景光對測量的影響。

圖3 測量窗片改進(jìn)對比圖

3.2.3 改進(jìn)信號發(fā)射及采集裝置

將測量激光器升級為405 nm短波長藍(lán)光低噪聲激光器，充分過濾背景光的影響；優(yōu)化信號采集系統(tǒng)，采用自動跟蹤曝光控制系統(tǒng),防電磁干擾設(shè)計；鏡頭改用定焦純鋁設(shè)計,熱穩(wěn)定性能好，防振性能好，見圖4。

圖4 信號發(fā)射及采集裝置改進(jìn)對比圖

3.2.4 改進(jìn)標(biāo)校平臺

原上垂式標(biāo)校平臺需放置在導(dǎo)槽上進(jìn)行標(biāo)校，由于導(dǎo)槽上表面不平整，造成標(biāo)校尺定位時間長，水平度較差，不僅正常標(biāo)校需30 min，而且標(biāo)校精度差；改進(jìn)后采用平移式標(biāo)校平臺，兩端固定在測量車上，標(biāo)校尺從測量孔中穿過，易定位，不僅標(biāo)校時間僅需5 min，而且標(biāo)校準(zhǔn)確性高,見圖5。

圖5 標(biāo)校平臺改進(jìn)對比圖

3.2.5 改進(jìn)冷卻方式

改進(jìn)前僅采用水冷和風(fēng)冷，冷卻效果差，夏季測量裝置表面溫度達(dá)到70～80℃，造成測量裝置因溫度過高而不測量，故障頻發(fā)；改進(jìn)后增加渦流風(fēng)管降溫，可在輸入冷空氣的同時將測量裝置內(nèi)熱空氣抽出，夏季測量車溫度降至30～40℃，冷卻效果好，避免了測量裝置高溫帶來的故障，見圖6。

圖6 冷卻方式改進(jìn)圖

4 結(jié)束語

從2013年7月對激光測厚儀實施了以上改進(jìn)后系統(tǒng)運行穩(wěn)定，至2014年7月未發(fā)生一起故障，測量精度從改進(jìn)前的±0.11 mm提高至±0.03 mm。使軋鋼工和成品檢驗工可以通過測厚儀實時監(jiān)控鋼帶厚度尺寸波動的情況，減少了鋼帶厚度尺寸出格的風(fēng)險，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得更高的市場占有率。

Analysis and Improvement of Frequent Failures of Laser Thickness Gauge

Zhang Hongting
(The Wire Rod and Strip Mill of Nanjing Iron and Steel Co.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu 210035,China)

The causes of frequent failures of the laser thickness gauge at the wire rod and strip mill of Nanjing Steel were analyzed,corresponding improvement measures were drawn up and implementation effect of the measures was shown.

laser thickness gauge;measurement trolley;window piece

TG665

B

1006-6764（2015）03-0064-03

201412-11

張洪霆（1976-），女，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事計算機(jī)及儀表技術(shù)管理工作。