RDMS激光测径仪在棒、线、管材尺寸测量中的应用

    德国LAP公司的RDMS激光测径仪是专门用于棒、线、管材的热态及冷态在线非接触实时测量。提供两种基本类型:RDMS900及RDMS180,可以测量最大Φ80 mm和Φ160 mm的棒、线、管材的外径尺寸。RDMS测径仪采用激光高速扫描,全数字处理技术,提供1μm的分辨率和可靠的测量。

    1　RDMS系统测量原理

    LAP-RDMS采用半导体激光高速扫描、阴影遮挡光电检测。将发射器(半导体激光器)和接收器(光电检测器)处在不同的分离小屋里,确保激光微测量单元获得最大清晰度,同时把热辐射对测量仪器的影响降到最低。

    每个微测量单元包括一个单一激光源、旋转多棱镜、发射透镜、接收透镜及光电检测器。半导体激光器发射的红色激光束,经过旋转镜的旋转反射到发射透镜上。由于旋转反射作用,使得单色激光束以一定的速率扫描过整个发射透镜,经过透镜折射成平行光束,以225 m/s的速度扫过测量物体。没有被测量物体遮挡的激光束直接经过接收透镜投射到光电检测器上,形成电势;而被检测物体遮挡的光线则没有投射到光电检测器上,无电势形成;从而在光电检测器上形成明暗不同的区域,即明-暗-明,而这之间的时间长度即为所测量物体一个轴向的直径尺寸。测量原理如图1。

    在实际应用中,RDMS提供4～6轴的测量,因此可以得到整个断面的尺寸和形状。同时激光扫描频率为400次/s,足以应付最高达120 m/s的轧制速度;由于采用全数字处理(DSP)技术,使得系统的精度和响应大幅度提高,可以每个300 mm给出一个完整的断面。正是由于扫描频率高、响应时间短,保证在实际测量过程中不受轧制过程的振动、冲击和测量材料的偏心和抖动的影响,提供达1μm的分辨率。

    2　RDMS测量系统及显示方式

    2.1　测量系统

    RDMS测量系统采用紧凑的一体化抗环境干扰系统设计,测量高速轧制过程中棒、线、管材的外径尺寸,提供直观的断面尺寸和形状显示。系统采用全数字处理技术,在测量框架内完成检测信号的处理,并将其变换成高分辨率的数字信号传输到PC控制柜,分析、组合、显示、传输到上位机。

    系统由四个主要部分组成,包括4～6组激光微测量单元的测量框架;空气吹扫冷却装置;显示、控制、通讯终端、校正。

    2.1.1　测量框架

    测量框架采用全退火钢结构焊接,以获得最大限度的稳定性。各激光微测量单元通过连接统一供电,连接器位于框架的边缘,所有的电线都在框架里面。通过152 mm管连接,冷空气吹入架内,清洁传感器窗口,避免热压的影响。图2为测量轴示意图。