测宽仪检测宽度不稳定性原因分析与改进

路永霞

（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县 056404）

测宽仪检测宽度不稳定性原因分析与改进

路永霞

（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县 056404）

叙述了测宽仪在天铁热轧1750mm轧线测宽仪的应用过程。对影响测宽仪宽度信号不稳定的标定精度不准、污染度高、带钢温度低、工作环境温度高等因素进行了分析，并针对性地提出了改进措施。改进后，避免了测宽仪因现场环境而产生的无检测信号和信号失真现象，提高了设备运行率，保障了生产的顺利进行。

测宽仪；摄像头；检测信号；红外辐射光；改进

1 引言

天铁热轧板有限公司1 750mm轧线于2007年8月建成投产，在其自动化控制过程中，测宽仪作为现场检测元件，通过硬线将实时测量值和状态传送给一级TCS系统。目前，天铁热轧板有限公司共配置了一台侧宽仪，测宽仪主要是测量板坯实际宽度，通过数据检测处理功能将板坯数据传动到轧线二级控制系统。二级系统通过板坯模型控制计算将板坯的实际宽度与设定宽度进行宽度计算，并将计算结果传输到一级控制系统，从而准确控制减宽量，从而达到准确控制板坯宽度的目的。测宽仪宽度测量的稳定决定了各个系统的稳定运行。由于现场的环境污染严重，使测宽仪不能正常工作，经常发生无检测信号和信号失真事故现象。通过对无检测信号和信号失真事故原因进行分析后，对其提出了改进措施。改进后，避免了测宽仪因现场环境而产生的无检测信号和信号失真事故的出现，提高了设备运行率，保障了生产的顺利进行。

2 测宽仪工作的原理

测宽仪扫描器坐在扫描器支架上，喷嘴装在辊到上方3～5 m处。扫描器内装两个线阵CCD摄像头，它观察横过辊道的一条窄条（与轧机中心线成90°），信号处理能决定带钢的宽度、中心线偏移和边缘的高度，用两个线阵CCD的摄像头扫描带钢，摄像头靠检测带钢和背景的差别定位带钢边缘，边缘位置的水平和垂直坐标都可以用三角原理精确的计算，边缘间的距离就是带钢宽度。三角计算是用一个定义测量几何的算法来进行的，结合标定时决定的常数，获得最高的可能的精度，为了精确测量，定义摄像头到测量区域的关系式中的常数必须准确。测宽仪宽度稳定测量的实现取决于以下几方面：

（1）标定宽度测量的标准偏差值小于0.2，精度优于±0.4 mm（对于1 550mm视野）。

（2）测宽仪扫描仪检测镜头盖玻璃外部曝露在细小的油、潮气和脏物中，必须保证干净。

（3）扫描仪检测视窗范围内保证无氧化铁皮、反射光、蒸气产生的光干扰，达到测宽仪检测带钢真实的边缘位置。

（4）测宽仪检测带钢温度必须在600～1 300℃。

（5）测宽仪工作环境温度不得超过65℃。

测宽仪就是基于本体处于健康状态，其他各项符合条件时进行稳定检测的，其中任何一项不满足条件都是造成无检测信号和信号失真的原因。

3 不稳定性原因分析与改进措施

3.1 标定精度低

3.1.1 原因分析

在生产过程中，测宽仪检测区域所对的关键辊因长时间工作有磨损或损坏，使关键辊和轧辊平台轴线角度发生变化，轧机中心线定位因此也发生变化；另外，测宽仪本体因长时间受震动及磨损的影响发生变化，使扫描仪摄像头焦距不准和扫描仪平台位置发生变化。从而使测宽仪设定数据与现场工程规定条件不符，精度降低，出现检测数据偏差过大，输出冷宽度不准确。因此标定精度是影响测量精准的重要因素之一。

3.1.2 改进措施

当遇到关键辊被磨损或损毁，必须要求维修和更换时，通过实时监控画面对测宽仪系统工作检查，观察数据是否有效，否则将进行更正设定数据，精度校准。首先进行对测宽仪底座与辊面距离的测量，调节测宽仪平台达到范围（2 622±50）mm值内。然后利用测宽仪标定器作为基准，定位轧机中心线，调试摄像头焦距，使各项数据在标定范围内，从而达到标准精度范围。同时，在维护过程中要求每月一次对测宽仪进行标定校准，有效地避免了测量曲线效果差的现象。

3.2 污染度高

3.2.1 原因分析

测宽仪的摄像镜头需要保持清洁。这项工作由安装在充气室下方的喷嘴提供高压压缩空气，产生连续向下的气流进行吹扫来完成。当吹扫气压达到0.4～0.7 MPa时，总会出现压缩空气网管与气室接头脱落现象，因此吹扫工作只能以较小的气流进行。这样的后果是，不能保持摄像头窗口的清洁，同时摄像头到带钢之间的光学路径未能远离灰尘和雾气，直接导致摄像头不能正常接收带钢红外辐射光，造成信号失真，输出冷宽度不准确。

测宽仪在带钢周围的暗背景下，通过观察热带钢发射的红外辐射光来检测和定位带钢边缘。但在生产过程中，热带钢本身升起的热空气闪光与测宽仪检测的有效范围内红外辐射光几乎接近，从而减弱了测宽仪对带钢边缘的分辨能力，造成检测信号失真。

3.2.2 改进措施

改造输送高压空气的管路接头。改造之前，吹扫气提供端是软橡胶管，接收端是短而光的金属管，当它们连接时无足够的反向摩擦力，即使用卡扣加固也不能提供正常的工作气压。对此，我们用带有较宽反向螺纹的钢管替代接收端原有的金属管，大大增强了连接牢固度，保证吹扫气流的强度，避免因气压过小使摄像头窗口的清洁度差，以及摄像头到带钢之间的光学路径灰尘和雾气大，为测宽仪的测量稳定性提供保障。

在正对测宽仪检测区域的侧导板上加装侧喷气枪，有效地将升起的热空气闪光分流在检测区域的两边，从而大幅度降低了此现象引起的信号失真，改善了控制系统的准确性。

3.3 带钢温度低

3.3.1 原因分析

为保证带钢质量和保护轧机，在粗轧入口安装有高压除磷水和轧辊表面降温冷却水，在快节奏生产过程中，快速行进的带钢从除磷箱穿出时，带钢表面大量的水附带前进，水表面温度不超过100℃，低于测宽仪红外感应阀值，当水附着在带钢表面经过测宽仪时，会使测宽仪突然检失，造成信号闪断。另外，高压除磷水在寒冷的冬天会因遇到高温带钢而迅速产生浓密的水雾，其温度远低于测宽仪的红外感应阈值，且水雾浓度不均衡。测宽仪检测区域被笼罩在浓密的水雾中，其检测数据输出断断续续，造成信号闪断。

3.3.2 改进措施

在高压除磷水入口处加装反冲积水管，在高压除磷箱口上加装密实的挡水链。当带钢进入或者出来时，带钢表面附带的冷却水就被锁在反冲水之前，并沿辊缝流入冲渣沟中或挡水链之后，有效避免了带钢表面附带冷却水现象。同时在测宽仪平台下方靠近高压水除磷箱的侧导板上加装挡水气板，见图1，有效地阻挡了热带钢通过高压除磷箱时产生的水雾，避免了测宽仪信号闪断现象。

3.4 工作环境温度高

3.4.1 原因分析

图1 挡水汽板示意图

由于工艺要求，测宽仪本体必须安装在轧辊的垂直上方，而它的检测处理单元的工作环境温度不得超过65℃，所以摄像头和所有的数据处理电气部分都装在坚固的隔热密封的箱子内，并且配备冷却系统。当冷却系统出现故障时，测宽仪会因高温而启动自身热保护，自动断电，从而无信号输出，造成摄像头不投用。在快节奏生产过程中，由于长期处在高温烘烤的状态，即使冷却系统正常工作，测宽仪也会经常出现因环境温度超过65℃，而启动热保护自动断电，造成测宽仪摄像头不投用现象。

3.4.2 改进措施

高频率定时对测宽仪的冷却系统进行检查维护，保证冷却水气正常工作，避免摄像头热保护，提升测宽仪运行效率。同时在测宽仪平台地板下方加装距底板高约300mm的隔热保护板，防止因快节奏生产带钢烘烤测宽仪本体引起的热保护。

4 改进后的效果

通过对测宽仪检测宽度不稳定性原因进行分析与改进后，避免了测宽仪因现场环境而产生的无检测信号和信号失真事故的出现，提高了设备运行率，保障了生产的顺利进行。

5 结束语

在天铁热轧自动化生产过程中，测宽仪作为第一检测元件，直接决定了一级TCS控制轧钢系统的稳定性。通过对标定精度低、污染度高、带钢温度低，工作环境温度高的原因分析，采取相应的精度校准、清洁光学路径、加装反冲积水管和挡水气板、维护冷却系统和加装隔热保护板等措施，避免了测宽仪因现场环境而产生的无检测信号和信号失真事故的出现，提高了设备运行率和轧钢自动化系统控制的稳定性。

[1] 李登超.参数检测与自动控制[M].北京：冶金工业出版社，2004.

Cause Analysis and Improvement of Instable Width Detection by Width Gauge

LU Yong-xia

(Tiantie Group Hot Rolling Plate Company Limited,She County,Hebei Province056404,China)

The paper describes the application process of width gauge to 1 750mm Tiantie hot rolling line.Analysis was made on factors of poor calibration precision,serious pollution,low strip temperature and high temperature at working environment,which affected width measuring signals.Well-targeted improvement measures were put forward and taken.Afterwards,the phenomena of no detection signal and signal distortion at width gauge caused by filed environment were prevented.Thus,equipment running rate was improved and smooth production ensured.

width gauge;camera;detection signal;infrared radiation;improvement

2013-02-04

2013-03-04

路永霞（1982—），女，内蒙古鄂尔多斯人，主要从事冶金仪器控制技术管理工作，E-mail：luyongxia168@163.com。

（编辑 潘娜）