科學也可以如此靠近

幾種用於鋼板表面質量及幾何尺寸檢測設備的研發與應用


2018年6月30日07時 今日科學 藍鵬測控
藍鵬測控

摘要:本文主要介紹了幾種用於鋼板表面質量及幾何尺寸檢測設備,從探傷、寬度、厚度、長度等檢測方面都做出了介紹。

關鍵詞:鋼板;鋼板質量;測寬儀;

引言

鋼板是平板狀,矩形的,可直接軋制或由寬鋼帶剪切而成。鋼板按厚度分,薄鋼板<4毫米(最薄0.2毫米),厚鋼板4~60毫米,特厚鋼板60~115毫米。鋼板按軋制分,分熱軋的和冷軋的。

薄板的寬度為500~1500毫米;厚的寬度為600~3000毫米。薄板按鋼種分,有普通鋼、優質鋼、合金鋼、彈簧鋼、不鏽鋼、工具鋼、耐熱鋼、軸承鋼、矽鋼和工業純鐵薄板等;按專業用途分,有油桶用板、搪瓷用板、防彈用板等;按表面塗鍍層分,有鍍鋅薄板、鍍錫薄板、鍍鉛薄板、塑料複合鋼板等。

厚鋼板的鋼種大體上和薄鋼板相同。在品各方面,除了橋樑鋼板、鍋爐鋼板、汽車製造鋼板、壓力容器鋼板和多層高壓容器鋼板等品種純屬厚板外,有些品種的鋼板如汽車大梁鋼板(厚2.5~10毫米)、花紋鋼板(厚2.5~8毫米)、不鏽鋼板、耐熱鋼板等品種是同薄板交叉的。

鋼板的寬度、厚度等均是需要檢測的一項重點尺寸,然而不僅需要測量鋼板的寬度、厚度值,其長度值及表面質量也是一大重要檢測項目。

1、寬度檢測

寬度檢測主要以光電檢測與圖像檢測為主,均可對鋼板的寬度尺寸進行檢測。

1.1、光電測寬

由引言部分介紹可以看出,鋼板的寬度尺寸通常都比較大,並且大部分生產企業生產的規格不止一種,因此如何在覆蓋所有檢測範圍的同時,進行鋼板寬度的檢測是需要考慮的問題。光電測寬儀採用間距可筒雙鏡筒測頭,從而實現超寬板材,多種規格鋼板的寬度檢測。

1.1.1、測量原理

圖中2個發射鏡頭內設置有LED點光源,點光源發出的光通過透鏡變成平行光束分別射向2個接收鏡頭。通過接收鏡頭內的透鏡使平行光束在光電轉換元件CCD晶片上成像(註:一個發射鏡頭和一個接收鏡頭組成一組光電測頭)。當被測物通過2束平行光構成的視場時,在光電轉換元件的像上就會出現虛擬的陰影,設其寬度分別為L1、L2。經過對光電轉換元件發出的電信號處理和計算可以得出L1、L2所對應的尺寸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。

在實際應用中,測頭的凈間距C是用固定長度的標準尺校準得出的尺寸,當測頭間距改變後計入間距改變量即可進行不同規格的寬度測量。

1.1.2、組成及連接方式

測寬儀系統是集光學、機械、電子電路、通訊和計算機軟體技術為一身的成套設備。整套系統主要由探測頭、數字控制單元、安裝框架、數據伺服器、人機介面、大LED顯示屏等幾部分構成,系統的整體組成見下圖。

整個系統中由探測頭和安裝框架組成的測寬儀本體安裝在爐子入口跳動輥前。大LED顯示屏懸掛在測寬儀現場便於人員觀察的部位。數字控制單元、數據伺服器和人機介面集成在主控機櫃內,主控機櫃安放在控制室。測寬儀與主控機櫃間由一根三芯電源線和一根光纜連接,測寬儀的供、斷電由主控機櫃通過電源線實現,測寬儀的數據信號通過光纜傳輸到主控機櫃。大LED顯示屏的電源同樣從主控機櫃引出,顯示屏的供、斷電與主控機櫃的啟、停同步,顯示屏的顯示數據由主控機櫃通過光纜向顯示屏發送。

1.1.3、光電測寬儀總結

上面介紹的即為光電測寬儀的典型結構,可應用於鋼板寬度尺寸的在線檢測,根據測量範圍、測量精度、所需功能等進行定製,光電測寬儀可以顯示實時寬度值,寬度波動曲線等多種信息,對超差數據進行報警,存儲歷史數據。

1.2、圖像法檢測

圖像法檢測是利用工業相機進行拍攝,通過處理,即可得到寬度尺寸,同時是可以監控過鋼過程的寬度測量設備。實時拍攝的圖片顯示於軟體系統上。

1.2.1、基本測量法

為了拍攝出清晰的測量基準線,在鋼板上方設置一個線形雷射器,雷射器發出的雷射與鋼板寬度方向平行。如下圖所示。這樣,工業相機拍攝到的鋼板圖像上雷射束照射的部位將會有一條清晰的亮線,根據這條亮線所占用的像素數即可得到鋼板的寬度尺寸。對於熱軋鋼板來說,可以採用熱軋鋼板的自發光,從而不需採用線性雷射器,也能對熱軋鋼板進行寬度在線檢測。

1.2.2、圖像法長寬檢測

利用鋼板自身發出的光和紅外線輻射熱進行測量。測量時把工業相機的長度方向與鋼板的長度方向調整平行,當鋼板處於相機的視野時,相機拍攝的圖像如圖所示。測量軟體通過灰度值可以選取鋼板長度和寬度方向的邊界,並根據邊界的位置量取鋼板的最大長度、最小長度和最大寬度、最小寬度。

由於鋼板在軋制和輸送過程中存在彎曲和跳動現象,而工業相機在拍攝圖像時有

「近大遠小」的特性,且分析單獨的1個圖像無法確定鋼板與相機的距離。所以,用1個工業相機不能實現對鋼板的精確測量。為實現精確測量,本方案將採用工業相機成對設置的方法對鋼板進行立體測量。兩個相機從不同的角度對鋼板同時進行測量,如圖所示。兩個相機就象人的雙眼,可以形成立體視覺,這樣就可以得到足夠的信息判斷被測物的距離,修正和消除距離變化對測量的影響。

2、厚度檢測

厚度檢測採用雷射檢測原理製成,可以進行在線檢測,雷射測厚儀具有精度高,且無輻射危險的優勢。

2.1、測量原理

雷射測頭1和雷射測頭2以固定間距A相對布置,工作時雷射測頭1發射一束雷射照射被測物的下表面,下表面光斑的漫反射光再返回到雷射測頭1內的CCD晶片上,通過對CCD晶片上光斑的位置分析和計算,可以得到雷射測頭1到被測物下表面的實際距離B1;同理可以得到雷射測頭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。測量原理圖入下圖所示。

2.2、測厚儀結構

測厚儀主要由底座、導軌、車輪、C形架、上下雷射測頭、控制箱和報警單元等部分組成。其各部分的功能如下所述:

測厚儀的底座、導軌及車輪、C形架是測厚儀的支撐結構件。底座與基礎固定,底座上面焊接簡易導軌。C形架下部裝有4個車輪,推動C形架在底座上滑動可以調整測量點的測量位置或使C形架退出測量位置進行維護。測厚儀的測量由上、下兩個雷射測頭完成,雷射測頭測得的原始數據傳輸到控制箱進行處理、計算。控制箱內裝有雷射測頭的驅動器、同步電路、報警控制電路等電路系統。控制箱的斜面上設置一個液晶顯示屏,測量結果直接在顯示屏上顯示。

另外,如果被測板材的板面較寬,可以在C形架上增加測量點進行多點測量。多點測量時控制盒上既顯示每個測量點的實時厚度,又顯示幾個測量點厚度的加權平均值。對板材的加工工藝有很直觀的監控作用。當測量點的數量在3個以上時,控制盒將不能滿足控制、計算要求,需要採用控制櫃和工控機完成測厚儀的控制、計算功能,測量結果將在與控制櫃連接的顯示器上顯示。

2.2.3、測厚總結

雷射測厚儀可以採用接觸式測頭,也可採用非接觸式的測頭進行鋼板的在線檢測,其軟體系統可以顯示實時厚度值及厚度波動曲線,並可檢測厚度值,超差實時報警,數據存儲,是高精度的厚度檢測設備,掃描式檢測(橫向覆蓋式測量)及多點測量的測量方式,滿足鋼板的厚度尺寸檢測。下圖為雷射測厚儀的軟體顯示圖。

3、長度測量

3.1、基本檢測方法

長度檢測採用圖像處理技術,是利用計算機來處理、分析和理解視覺信息的一項技術。它是伴隨著計算機硬體、圖像獲取設備、顯示設備的不斷改進和各種高性能工作站的出現而蓬勃發展起來的技術。圖像處理技術的數學模型主要有正交模型、統計模型、預測模型等。本方案長度測量設備是在正交模型下,利用圖像的像素數進行尺寸測量的典型應用。可以實時顯示鋼管軋制過程中的圖像、鋼管長度值、鋼管重量等。在產品規格參數中填入鋼管的外徑、壁厚和密度數據後,系統將根據測得的長度就計算出鋼管的重量。下圖為長度測量軟體系統。

4、鋼板探傷

超聲探傷在受檢鋼板前發射超聲波,若鋼板中存在缺陷,那麼超聲波會因為缺陷發生反射、折射或變形波形,通過記錄這些變化分析缺陷的類型及其形態。

由於超聲波本身能量高、穿透性能好,且鋼板本身較為平滑,因此超聲波常用於檢測鋼板中的夾雜、縮孔、氣泡、裂紋等缺陷。

結語

鋼板的表面質量及幾何尺寸檢測,可以通過以上的方法進行檢測,通過測量儀器的使用,有效的提升鋼板的質量,為其進行高精度檢測,為企業帶來便利的同時,也提升品質。

看完本篇文章對鋼板的測量你有什麼想法或者建議,儘管在文章下方留言。小編定竭盡所能與大家交流共享信息和經驗。需要測量寬度、長度、厚度、外徑的自動測量設備,均可在下方留言。

本文由保定市藍鵬測控科技有限公司編寫

小編公眾號:gh_7003a9192a4d


延伸閱讀

存在20億年前的核反應堆,到底是史前文明還是外星

熵增和熵減的共同趨勢決定了人類認知必然會在基因信

日本宇航局發現「月洞」,安家月球不是夢

幾十年來沒有人見過這隻動物的真面目,比大熊貓還珍

接近光速飛行 你將會看到這6個神奇現象


熱門內容

友善連結



APP