一种扫描式铸轧板带凸度检测方法

　　0引言

　　板凸度是衡量板带质量的重要指标。板凸度由板材的横向厚度分布获得,而且通过板凸度和板形之间的关系,可以反映板材的板形状况。合理的板凸度以及良好的板形不仅是板材的需要,而且是轧制过程保持稳定连续生产的需要。定量地检测板凸度是研究板凸度、板形问题和实现板凸度、板形自动控制的前提条件。铸轧是一种特殊的材料制备工艺侧,它将传统铝带成形工艺中的铸造和热轧融为一体,大大缩短了生产流程,现已成为铝带坯生产的主要生产方式。

　　铸轧板形控制的实质是控制出口带材的横截面形状,使其满足板带平直度条件(等比凸度轧制条件),即在板形控制系统中以出口带材的广义凸度作为闭环反馈控制的输人量,并由实测广义凸度值和目标凸度值之间的偏差来决定板控执行机构调节量的大小。为此,需要检测板带的横向厚度分布。板凸度检测主要采用的是测距式检测技术。

　　激光位移法是最常见的激光测距方法之一。激光位移法板凸度检测通常沿带材宽度方向设置3台以上激光位移传感器,通过固定测量各测量点的位移跳动,实现板凸度的检测。采用这种单束激光位移法测量板凸度的方案具有结构简单的特点。但是,由于其测量的基面是固定的,在实际生产过程中,被测板材在运动中的上下跳动会被错误地当作板材浪形记录下来,导致板凸度测量误差。另外,被测板材宽度变化范围也较大,为了获得较高精度的板凸度检测,就需要在宽度方向上布置多台激光位移传感器,以获得尽可能多的测点,这样,无疑会增加板凸度检测系统的成本,而且对板材宽度的适应性也不好。

　　为此,本文设计了基于双束激光差动测量方法的扫描式激光板凸度检测装置。该装置利用无基面的差动测量解决板材的跳动问题,采用扫描测量代替多点测量,从而降低了成本并获得了更高的精度。

　　1铸轧板凸度检测原理

　　1.1基于双束激光的差动厚度测量方法

　　要获得板带的板凸度信息,首先要检测板带各个点的厚度;要检测板材的厚度就必须实现位移的测量。激光三角法是一种常用的位移检测方法。如图1所示,激光三角位移检测系统由激光光源和接收器(PSD或CCD)两部分组成。激光器发出的光经透镜L1会聚照射在被测带材表面的点O,其散射光由透镜峨接收会聚到线形光电组件(CCD)上的点O',O与O'点共扼。当被测带材表面相对激光器发生位移H,而使物光点偏离零点。,像光点S也将产生位移而偏离光电组件的零点O'。由几何关系可推得

　　实际应用中,采用将光学发射、接收系统集成在一起的集成化的激光三角法位移传感器。本系统中的传感器采用最新的CCD元件,频响达到10kH:,同时分辨率可达到满量程的0.005%。