激光测厚仪的故障频发原因分析及改进

张洪霆

（南京钢铁股份有限公司线带厂,江苏南京210035）

激光测厚仪的故障频发原因分析及改进

张洪霆

（南京钢铁股份有限公司线带厂,江苏南京210035）

对造成南京钢铁公司线带厂激光测厚仪故障频发的原因进行了分析，制定了相应的改进措施，并对实施后的效果进行了验证。

激光测厚仪;测量车;窗片

1 前言

南京钢铁股份有限公司线带厂激光测厚仪安装在精轧出口的三角区域，用来在线实时检测热轧钢带成品厚度尺寸，其运行的稳定性和测量的准确性直接影响成品钢带的厚度尺寸指标，并可减少成品检验测量时间，降低成品检验工的工作强度，提高作业率。

2 激光测厚仪简介

激光测厚仪主要由U型测量车、计算机控制终端、远端显示器、动力控制箱、LED显示器、标校尺等部分组成,见图1。其工作原理是基于三角测量的原理。左右两组激光发射系统将光斑分别投射到钢板的左右表面。接收系统将照射光斑的散射光成像于光电转换器件CCD上。计算机根据转换后的电信号计算出钢板左右表面的实时位置，然后将左右表面位置求差值即可测量的钢板瞬时厚度测量值。

图1 激光测厚仪结构图

3 激光测厚仪故障分析及解决方案

3.1 激光测厚仪故障分析

激光测厚仪由于安装在成品轧机机架后，其工作环境恶劣，温度高、水汽大，且测量导槽处安装的自由辊的润滑油经常飞溅到测量窗片上，遮挡测量光路，造成故障频发。此外，为防止钢带成品划伤，激光测厚仪处的导槽已加宽至110 mm，远超出测厚仪的设计要求40 mm，导致钢带接近导槽两侧时无法测量，造成了大量漏检。

3.2 激光测厚仪改进方案

3.2.1 改进测量车及导槽结构

将测量车距高温导槽的距离从单侧200 mm增加到400 mm，既降低测量车的温度，又避免了钢带在导槽内运行时甩出的冷却水飞溅到窗片上影响测量；将测量点处导槽宽度由110 mm减小到40 mm，减少钢带在导槽中偏摆、窜动引起的测量误差；此外，改进后测厚仪处只开了一个测量孔，未将导槽切断，因此不需要安装自由辊，避免了自由辊润滑油飞溅到测量窗片上造成的故障，改造前后见图2。

图2 测量车及导槽改进对比图

3.2.2 改进测量窗片结构

将信号接收窗安装到测量车的上半部，与导槽成45°倾角，且信号发射窗和信号接收窗均安装防护罩,见图3所示，不仅可以防止冷却水飞溅到测量窗片上影响测量，而且可以消除杂散背景光对测量的影响。

图3 测量窗片改进对比图

3.2.3 改进信号发射及采集装置

将测量激光器升级为405 nm短波长蓝光低噪声激光器，充分过滤背景光的影响；优化信号采集系统，采用自动跟踪曝光控制系统,防电磁干扰设计；镜头改用定焦纯铝设计,热稳定性能好，防振性能好，见图4。

图4 信号发射及采集装置改进对比图

3.2.4 改进标校平台

原上垂式标校平台需放置在导槽上进行标校，由于导槽上表面不平整，造成标校尺定位时间长，水平度较差，不仅正常标校需30 min，而且标校精度差；改进后采用平移式标校平台，两端固定在测量车上，标校尺从测量孔中穿过，易定位，不仅标校时间仅需5 min，而且标校准确性高,见图5。

图5 标校平台改进对比图

3.2.5 改进冷却方式

改进前仅采用水冷和风冷，冷却效果差，夏季测量装置表面温度达到70～80℃，造成测量装置因温度过高而不测量，故障频发；改进后增加涡流风管降温，可在输入冷空气的同时将测量装置内热空气抽出，夏季测量车温度降至30～40℃，冷却效果好，避免了测量装置高温带来的故障，见图6。

图6 冷却方式改进图

4 结束语

从2013年7月对激光测厚仪实施了以上改进后系统运行稳定，至2014年7月未发生一起故障，测量精度从改进前的±0.11 mm提高至±0.03 mm。使轧钢工和成品检验工可以通过测厚仪实时监控钢带厚度尺寸波动的情况，减少了钢带厚度尺寸出格的风险，有助于提高产品质量，获得更高的市场占有率。

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

张洪霆（1976-），女，大学本科学历，工程师，现从事计算机及仪表技术管理工作。