激光測(cè)距儀在精煉鋼包車測(cè)量定位中的應(yīng)用

馬聰勇

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司， 河北 宣化 075100)）

激光是20 世紀(jì)60 年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，激光與普通光源有顯的區(qū)別，它利用受激發(fā)射原理和激光腔的濾波效應(yīng)，使所發(fā)光束具有一系列新的特點(diǎn)[1]。首先是激光具有小的光束發(fā)散角；其次是激光的單色性好，光的頻率越單一，單色性越好，在光譜上所占的區(qū)域越狹窄。普通燈源或太陽(yáng)光都是非單色性光；第三是激光的輸出功率雖然有限度,但光束細(xì)，所以功率密度很高，一般的激光亮度遠(yuǎn)比太陽(yáng)表面的亮度大。激光測(cè)距儀就是利用激光進(jìn)行測(cè)距的一種儀器。1961 年，第一臺(tái)軍用激光測(cè)距儀通過(guò)了美國(guó)軍方論證試驗(yàn)，此后激光測(cè)距儀很快就進(jìn)入了實(shí)用階段。近年來(lái)工業(yè)上也逐漸開始使用激光測(cè)距儀。國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了一批新型的具有測(cè)距快、體積小、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)的微型測(cè)距儀，廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控、礦山、港口等領(lǐng)域。

在冶金行業(yè)中，電極精煉爐是重要的煉鋼工序環(huán)節(jié)和設(shè)備，它通過(guò)三根石墨電極升溫，添加合金對(duì)鋼水成分進(jìn)行微調(diào)，具有均勻鋼水，提高鋼水純凈度的功能。在生產(chǎn)中，由鋼包車承接鋼包進(jìn)行精煉作業(yè)，鋼包車在生產(chǎn)過(guò)程中隨工序要求需不斷移動(dòng)到不同位置，如精煉位、喂絲位、吊包位等。在精煉過(guò)程中，對(duì)鋼包車的位置有較高要求，過(guò)去這些位置的確定采用近距離反射限位定位，由于精煉爐下方實(shí)際狀況環(huán)境惡劣，精煉過(guò)程中鋼花四濺，飛濺的鋼花極易使線路及限位起火，使之受到損壞，如線路產(chǎn)生短路、斷路，導(dǎo)致定位的失效和定位不準(zhǔn)確，使鋼包車不能在預(yù)定位置停止，從而發(fā)生溜車現(xiàn)象，導(dǎo)致車輛碰撞或車輛線纜拽脫事故的發(fā)生，影響精煉生產(chǎn)，甚至造成人員設(shè)備的傷害，因此采用測(cè)量準(zhǔn)確度高、維護(hù)較方便的激光測(cè)距儀。應(yīng)用激光測(cè)距儀后對(duì)鋼包車準(zhǔn)確定位提供了很大幫助。

1 激光測(cè)距儀測(cè)距基本原理

激光是一種顏色很純、能量高度集中、方向性很好的光，傳播速度為光速，激光測(cè)距儀是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器，激光測(cè)距儀由激光發(fā)射器、反射板、接收器、鐘頻振蕩器等組成。采用發(fā)射-反射-接受的工作模式，激光測(cè)距儀測(cè)距基本原理[2]是激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)發(fā)射出一束很細(xì)的激光，經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射并由光電元件接收，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，從而計(jì)算出從發(fā)射到目標(biāo)的距離。激光從發(fā)射到接受的時(shí)間與到被測(cè)對(duì)象表面的距離成正比，其表達(dá)式為：

式中：D 為激光發(fā)射到目標(biāo)的距離；C 為光在空氣中的傳播速度C=300 000 000 m/s；t 為激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間。

宣鋼精煉爐鋼包車距離測(cè)量定位采用德國(guó)SICK 激光測(cè)距儀，為可見(jiàn)的紅色光源，主要技術(shù)參數(shù)：參考電壓32 VDC；測(cè)量范圍：300 m；測(cè)量精度：2 mm；重復(fù)測(cè)量誤差0.5 mm；工作壽命：50 000 h；光束在反射板上呈現(xiàn)的最大直徑130 mm。

2 激光測(cè)距儀安裝調(diào)試注意事項(xiàng)

在實(shí)際安裝調(diào)試過(guò)程中，需要注意以下事項(xiàng)：

1）激光測(cè)距儀不能對(duì)準(zhǔn)人眼直接測(cè)量，防止激光對(duì)眼睛造成灼燒。

2）激光測(cè)距儀不具防水功能，所以需要注意防水，必須使連接的電纜向下，這樣雨水和冷凝水可以順著垂下的電纜滴下來(lái)。

3）激光器不具備防摔的功能，激光測(cè)距儀很容易摔壞發(fā)光器，所以激光測(cè)距儀要安裝緊固。

4）在鋼包車上垂直安裝激光反射板，并保證反射板上無(wú)灰塵聚集，且反射板要安裝緊固。

5）通過(guò)西門子DP 網(wǎng)絡(luò)將激光測(cè)距儀連入PLC控制網(wǎng)中，通過(guò)網(wǎng)橋進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)化。

6）在西門子程序中增加激光測(cè)距儀的程序段，并編寫程序，在線進(jìn)行調(diào)試。

3 激光測(cè)距儀的維護(hù)

1）經(jīng)常檢查儀器外觀，及時(shí)清除表面的灰塵、臟物。

2）清潔激光發(fā)射窗時(shí)應(yīng)使用柔軟的干布，嚴(yán)禁用硬物刻劃、磕碰，以免損壞光學(xué)性能。

3）激光測(cè)距儀為高精密儀器，使用中應(yīng)小心輕放，嚴(yán)禁擠壓或從高處跌落，以免損壞儀器。

4）線纜接頭處理是否規(guī)范，是否有松動(dòng)。

4 激光測(cè)距儀在應(yīng)用中常見(jiàn)故障

激光測(cè)距儀在宣鋼精煉爐鋼包車已應(yīng)用兩年，基本不需要維護(hù)，在使用過(guò)程中常見(jiàn)故障如下所述。

1）崗位人員不能從電腦畫面確認(rèn)鋼包車位置，可能原因是垂直安裝在鋼包車上的激光反射板掉落或者激光反射板表面集聚大量灰塵。需重新固定好反射板或者擦拭激光板上的灰塵。

2）發(fā)射的激光被其他物體擋住，不能照射到反光板上。需將遮擋物體移開。

5 結(jié)語(yǔ)

激光測(cè)距儀具有適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境和非接觸的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)成熟，測(cè)量精度大大提高，宣鋼精煉爐鋼包車測(cè)距定位通過(guò)將近距離反射限位改造為激光測(cè)距儀，不僅重量輕、體積小、安裝調(diào)整方便,而且工作穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng),杜絕了因?yàn)槎ㄎ皇≡斐傻能囕v碰撞和車輛線纜拽脫事故的發(fā)生，極大降低了精煉鋼包車的事故率，保證了精煉正常生產(chǎn)節(jié)奏和冶煉質(zhì)量。