激光測厚儀的故障頻發原因分析及改進

張洪霆

（南京鋼鐵股份有限公司線帶廠,江蘇南京210035）

激光測厚儀的故障頻發原因分析及改進

張洪霆

（南京鋼鐵股份有限公司線帶廠,江蘇南京210035）

對造成南京鋼鐵公司線帶廠激光測厚儀故障頻發的原因進行了分析，制定了相應的改進措施，并對實施后的效果進行了驗證。

激光測厚儀;測量車;窗片

1 前言

南京鋼鐵股份有限公司線帶廠激光測厚儀安裝在精軋出口的三角區域，用來在線實時檢測熱軋鋼帶成品厚度尺寸，其運行的穩定性和測量的準確性直接影響成品鋼帶的厚度尺寸指標，并可減少成品檢驗測量時間，降低成品檢驗工的工作強度，提高作業率。

2 激光測厚儀簡介

激光測厚儀主要由U型測量車、計算機控制終端、遠端顯示器、動力控制箱、LED顯示器、標校尺等部分組成,見圖1。其工作原理是基于三角測量的原理。左右兩組激光發射系統將光斑分別投射到鋼板的左右表面。接收系統將照射光斑的散射光成像于光電轉換器件CCD上。計算機根據轉換后的電信號計算出鋼板左右表面的實時位置，然后將左右表面位置求差值即可測量的鋼板瞬時厚度測量值。

圖1 激光測厚儀結構圖

3 激光測厚儀故障分析及解決方案

3.1 激光測厚儀故障分析

激光測厚儀由于安裝在成品軋機機架后，其工作環境惡劣，溫度高、水汽大，且測量導槽處安裝的自由輥的潤滑油經常飛濺到測量窗片上，遮擋測量光路，造成故障頻發。此外，為防止鋼帶成品劃傷，激光測厚儀處的導槽已加寬至110 mm，遠超出測厚儀的設計要求40 mm，導致鋼帶接近導槽兩側時無法測量，造成了大量漏檢。

3.2 激光測厚儀改進方案

3.2.1 改進測量車及導槽結構

將測量車距高溫導槽的距離從單側200 mm增加到400 mm，既降低測量車的溫度，又避免了鋼帶在導槽內運行時甩出的冷卻水飛濺到窗片上影響測量；將測量點處導槽寬度由110 mm減小到40 mm，減少鋼帶在導槽中偏擺、竄動引起的測量誤差；此外，改進后測厚儀處只開了一個測量孔，未將導槽切斷，因此不需要安裝自由輥，避免了自由輥潤滑油飛濺到測量窗片上造成的故障，改造前后見圖2。

圖2 測量車及導槽改進對比圖

3.2.2 改進測量窗片結構

將信號接收窗安裝到測量車的上半部，與導槽成45°傾角，且信號發射窗和信號接收窗均安裝防護罩,見圖3所示，不僅可以防止冷卻水飛濺到測量窗片上影響測量，而且可以消除雜散背景光對測量的影響。

圖3 測量窗片改進對比圖

3.2.3 改進信號發射及采集裝置

將測量激光器升級為405 nm短波長藍光低噪聲激光器，充分過濾背景光的影響；優化信號采集系統，采用自動跟蹤曝光控制系統,防電磁干擾設計；鏡頭改用定焦純鋁設計,熱穩定性能好，防振性能好，見圖4。

圖4 信號發射及采集裝置改進對比圖

3.2.4 改進標校平臺

原上垂式標校平臺需放置在導槽上進行標校，由于導槽上表面不平整，造成標校尺定位時間長，水平度較差，不僅正常標校需30 min，而且標校精度差；改進后采用平移式標校平臺，兩端固定在測量車上，標校尺從測量孔中穿過，易定位，不僅標校時間僅需5 min，而且標校準確性高,見圖5。

圖5 標校平臺改進對比圖

3.2.5 改進冷卻方式

改進前僅采用水冷和風冷，冷卻效果差，夏季測量裝置表面溫度達到70～80℃，造成測量裝置因溫度過高而不測量，故障頻發；改進后增加渦流風管降溫，可在輸入冷空氣的同時將測量裝置內熱空氣抽出，夏季測量車溫度降至30～40℃，冷卻效果好，避免了測量裝置高溫帶來的故障，見圖6。

圖6 冷卻方式改進圖

4 結束語

從2013年7月對激光測厚儀實施了以上改進后系統運行穩定，至2014年7月未發生一起故障，測量精度從改進前的±0.11 mm提高至±0.03 mm。使軋鋼工和成品檢驗工可以通過測厚儀實時監控鋼帶厚度尺寸波動的情況，減少了鋼帶厚度尺寸出格的風險，有助于提高產品質量，獲得更高的市場占有率。

Analysis and Improvement of Frequent Failures of Laser Thickness Gauge

Zhang Hongting
(The Wire Rod and Strip Mill of Nanjing Iron and Steel Co.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu 210035,China)

The causes of frequent failures of the laser thickness gauge at the wire rod and strip mill of Nanjing Steel were analyzed,corresponding improvement measures were drawn up and implementation effect of the measures was shown.

laser thickness gauge;measurement trolley;window piece

TG665

B

1006-6764（2015）03-0064-03

201412-11

張洪霆（1976-），女，大學本科學歷，工程師，現從事計算機及儀表技術管理工作。