鋼筋米重離線自動檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用

胡陽

(山鋼股份萊蕪分公司棒材廠,山東濟南 271104)

1 概況

1.1 生產(chǎn)工藝簡介

棒材連軋生產(chǎn)線一般包括加熱爐、連軋機組、飛剪、冷床、成品剪切機、收集平臺、打捆機等設(shè)備。工藝流程為：連鑄坯加熱、粗軋六連軋、1#飛剪切頭、中軋四連軋、2#飛剪切尾、精軋七連軋、3#飛剪分段、冷床冷卻、800 t 冷剪分段、收集分捆、打捆包裝、收集碼垛、檢驗入庫等環(huán)節(jié),見圖1。

圖1 棒材廠二軋車間工藝流程圖

1.2 項目實施前狀況

鋼筋米重檢測為軋后取樣檢測，即在冷床上截取60～80 cm 長度不等的鋼筋，用無齒鋸修磨斷面，再放到專用臺秤測重，然后用鋼卷尺測量長度，用實測重量（kg）除以長度（m）得到實際米重，按公式計算鋼筋米重偏差，偏差值=（實測米重-理論米重）/理論米重×100%，在國標(biāo)允許范圍內(nèi)則合格，若超出范圍或不是理想范圍，則通知軋鋼工對料型進行調(diào)整，直到符合要求為止。測量調(diào)整流程如圖2所示。

圖2 鋼筋米重測量調(diào)整流程圖

項目實施前，人工測量勞動強度大，測量誤差大，用時較長，從取樣到通知軋鋼工調(diào)整要15 min左右，當(dāng)出現(xiàn)料型波動時，無法在第一時間得到解決，造成鋼筋米重超標(biāo)，金屬消耗較高，影響成材率的提升。為縮短調(diào)整時間，提高成材率，決定研發(fā)一種鋼筋米重離線自動檢測設(shè)備。

2 技術(shù)原理

2.1 重量測量

鋼筋米重離線自動檢測設(shè)備內(nèi)置電子臺秤，型號為JWE（I）-15K，稱量范圍0～15 kg，精度0.5 g，帶數(shù)據(jù)外傳接口。臺秤上設(shè)置放鋼托架，放鋼托架外引部分設(shè)計成斜放式，便于取放。

2.2 長度測量

長度測量采用CCD 視覺技術(shù)，選用XF-5MDT008X280 型雙遠(yuǎn)心視覺系統(tǒng)，面陣相機為HJCE050-30GM，平行面光源LRD-F120100。面陣相機攝下的圖像幅面小，像素分布密，像素間距離小，因而測定值精度高。投影圖像傳輸至圖像處理裝置，由圖像處理裝置運用數(shù)字圖像處理技術(shù)，計算出樣件兩端面與對應(yīng)量規(guī)兩測量面之間的距離值。測量樣件的兩個斷面，斷面全局平行測量，斷面測量為全局平均值，去掉了小的毛刺的干擾。專門研制的測量控制系統(tǒng)，具有高速處理單元，工作穩(wěn)定、精確，抗干擾能力強，樣件斷面也不需要用角磨機打磨后使用（圖3）。

圖3 鋼筋端面測量控制

2.3 功能集成

將各部件整合,設(shè)計模型如圖4 所示。工控機1選用I5型電腦主機，置于下方箱體內(nèi)；觸摸顯示屏2為J170-CB1型，可選擇預(yù)置的米重計算及采集專用程序，內(nèi)設(shè)各規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)米重，也可以人工錄入特殊規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)米重，如韓標(biāo)、美標(biāo)等國外標(biāo)準(zhǔn)；試樣長度由平行面光源4 和面陣相機5 采用CCD 視覺技術(shù)測量；試樣重量由帶有放鋼托架6的電子臺秤測量；相關(guān)數(shù)據(jù)由計算機自動采集，并將測量結(jié)果顯示于顯示屏3 上。米重測試儀通過集成控制電路，連接生產(chǎn)管理系統(tǒng)自動獲取或人工輸入軋?zhí)?，通過計算后在顯示屏讀取。

圖4 米重測試儀模型

2.4 數(shù)據(jù)傳輸

鋼筋米重離線檢測處距軋機直線距離超過100 m，廠房上部有行車通行，地面設(shè)備管溝復(fù)雜，若采用有線傳輸，布線長度要200 m 以上，而且多在高溫區(qū)，施工難度較大。經(jīng)反復(fù)論證，借鑒比較成熟的Wi-Fi數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。其原理是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過無線集線器、無線網(wǎng)橋天線和網(wǎng)卡等設(shè)備，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。它將用戶發(fā)出的信息，轉(zhuǎn)換為微波信號，實現(xiàn)無線局域網(wǎng)的各種功能。軋機調(diào)整處設(shè)置顯示屏，軋鋼工第一時間即可獲取鋼筋重量偏差數(shù)據(jù)，及時對軋機料型做出調(diào)整。

質(zhì)量檢查站、車間工藝組電腦終端可以安裝網(wǎng)卡及專用APP，第一時間獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，也可將數(shù)據(jù)導(dǎo)出、匯總，便于分析。

3 技術(shù)創(chuàng)新點

3.1 測量精準(zhǔn)便捷

取代過去用鋼卷尺人工測量記錄的原始方式，采用兩個CCD 視覺技術(shù)，測量樣件的兩個斷面，長度測量采用斷面全局平行測量方案，斷面測量為全局平均值，去掉了小的毛刺的干擾，專門研制的測量控制系統(tǒng)，具有高速處理單元，工作穩(wěn)定、精確，抗干擾能力強，是專為棒材軋鋼現(xiàn)場使用而研發(fā)的設(shè)備，工人的易用性高，不需要太復(fù)雜的操作。樣件斷面也不需要用角磨機打磨后使用，具有長度測量自動糾偏功能。

3.2 功能高度集成

該技術(shù)集成了鋼筋試樣自動長度測量、稱重、米重?fù)Q算、偏差計算、爐號跟蹤、數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)?項功能為一體，具有占地面積小、易操作等特點。同時具備數(shù)據(jù)儲存、分析功能，為米重控制及考核提供了歷史數(shù)據(jù)，為產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性提供了基礎(chǔ)保障。

3.3 遠(yuǎn)程無線傳輸

采用Wi-Fi 無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，不受現(xiàn)場環(huán)境限制，所有信息可第一時間傳輸?shù)綌?shù)據(jù)用戶。

4 應(yīng)用效果

該技術(shù)具備以下功能。

（1）自動測量鋼筋米重、重量偏差，并分組顯示。

（2）自動獲取生產(chǎn)管理系統(tǒng)中軋?zhí)?、裝爐支數(shù)等信息。

（3）測量數(shù)據(jù)保存數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)檢索及導(dǎo)出。

（4）測量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)信息實時顯示到遠(yuǎn)端大屏幕。

（5）長度、重量測量可進行校正。

（6）可檢測不同規(guī)格產(chǎn)品，并快速進行規(guī)格切換。

（7）適應(yīng)長時間連續(xù)工作環(huán)境。

鋼筋米重離線自動檢測技術(shù)的應(yīng)用，在消除人工測量誤差的同時，鋼筋米重測量時間縮短至5 min 以內(nèi)，遠(yuǎn)程傳輸至軋線顯示屏后，為料型調(diào)整提供參考，提高了調(diào)整效率，對成材率的提升起到了一定的促進作用。