韶钢钢板厚度在线测量系统开发及应用

韶钢钢板厚度在线测量系统的开发及应用

摘要：为了有效监控钢板同板差指标，满足船板认证中对于钢板平均厚度不小于0mm的要求，宝钢集团韶关钢铁有限公司中厚板生产中采用了钢板厚度在线测量系统，本文介绍了测量原理、设备及特点，并进行了测厚系统的精度试验。

关键词：厚度测量；ccd摄像机；测量精度

一、前言

近年来，随着中厚板市场竞争的日益激烈、新产品的研制以及高附加值效益品种的开发，如船体用结构钢板、大型输油管道用钢、容器及桥梁用钢板等高强度、高精度产品，都对中厚板的厚度精度要求很高，特别是国际船级社协会（iacs）关于船体结构用钢板平均厚度或最小厚度须不小于公称厚度的要求，更是需要提供准确的板型曲线图。因此，在中厚板生产过程中，必须开发应用钢板在线测厚系统，达到实时监控产品厚度的要求。

宝钢集团韶关钢铁有限公司（以下简称“韶钢”）新上线四套钢板厚度在线测量系统，这四套系统是根据韶钢中厚钢板精整生产线的技术要求和现场实际情况，在不改动原有设备和精整工艺的基础上，利用光学测量的原理，采用多台ccd固体摄像机摄影图像测量与激光技术，将钢板的厚度图像输入计算机，计算其最大厚度、最小厚度和平均厚度。

二、钢板测厚系统测量原理

1.基本结构

在定尺剪出口后方安装宽4500mm，长350mm，高1200mm的金属机架，在机架测厚横跨辊道的上方和下方对称安装5组测厚ccd激光位移传感器组合，沿宽度方向分布的五条厚度测厚轨迹线，上下对称测量钢板的厚度。宽度在1500mm～3200mm之间的钢板测量分别测量3、4、5条轨迹线。

如图1所示，应用高精度激光位移测量与精密测距技术完成钢板测厚的测量。

图1 钢板测厚仪测厚原理

d激光位移传感器工作原理

测量系统厚度测量采用激光三角位移测量与ccd摄影测量的技术来完成对钢板厚度的实时在线测量，原理如图2所示。

图2 激光三角位移测量原理

ccd①和ccd②的距离h3是由机械结构决定，是激光束①-1测得的h11和激光束②-1测得的h21的和，进行了精密标定。由激光束①-2测得的h1，由激光束②-2测得的h2，钢板的厚度h=h3-h1-h2。单台测厚ccd激光位移传感器分辨率为0.001mm，单向测量精度为0.010mm，

厚度测量精度=± =±0.014mm<±0.020mm

3.数据处理

获取的钢板厚度数据通过数据电缆传输至测厚计算机内的数据

采集卡完成数据的a/d转换。计算机将钢板厚度数据自动进行几何尺寸的测量、规划，计算出钢板的最大、最小、平均厚度。

三、测量精度检验及实物板比对检验

1.测厚系统的测量精度的检验

用规格为5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm标准量块，对测厚系统进行测量，所测值达到如下精度：

厚度测量精度（中误差）≤±0.02mm

厚度测量最大允许误差≤±0.052mm

2.钢板动态实际测量精度比对检验

挑选表面质量良好的钢板30块，每块重复动态测量10次，得到30×10组数据，所测得的30组同一钢板10次测量的厚度的重复测量值达到如下精度：

钢板厚度重复测量精度（中误差）≤±0.01mm，合格率99.7% 四、结束语

韶钢钢板在线测厚系统系统采用激光三角位移测量与ccd摄影测量的技术，能够在线精确测定钢板的厚度尺寸，满足生产厂对钢板厚度控制的需求，也有利于产品在市场上的精深推广，可为企业创造显著的经济效益和品牌信誉度。在现有框架基础上，未来可继续投入测长、测宽子系统，实现完整的钢板板型控制。