从工作原理上来看,激光旋转式测径仪主要依赖于高速旋转的激光发射器和接收器。激光发射器发出的激光束经过透镜处理变成平行光,当工件挡住光束时,接收器会产生信号,通过光电传感器将这些信号传输到计算机处理器,从而得出所测量的直径值等参数。
而光电固定式测径仪则采用物方远心光路和CCD成像法进行在线尺寸检测,其核心部件是光电测头,由发射镜头和接收镜头组成。发射镜头内的点光源发出的光形成平行光视场,当被测物遮挡光线时,会在接收单元的CCD芯片上形成阴影,通过光电转换和数字化处理,可以计算出被测物的直径。
目前钢铁行业用于棒材、线材、管材直径的测量设备有以下几种方式:
1)光电固定式测径仪
2)激光固定式测径仪
3)光电旋转/摆动式测径仪
4)激光旋转/摆动式测径仪
1.光源对比
1)光电光源
测头部件是测径仪的核心部件,它的作用是将被测物在CCD芯片上清晰的成像,并采集、放大芯片输出的电信号。测头部件主要由发射镜头和接收镜头组成,其结构原理图如下图1所示:
图1光电测头测量原理
2)激光光源
激光测径仪的测量方式是通过激扫描的方式测量直径,激光传感器内置一个点激光,通过高速马达带动棱镜旋转,扫描测量区的被测物,再后端被光电接受器接受计算出被测物直径值。结构原理如下图2所示:
图2激光测头测量原理
3)光源对比
LED冷光源:1)环境适应性好,光衰小,更换成本低;
2)测量频率高,采集数据量大,数据分析准确;
3)固定光源,稳定性好,无旋转机构,使用寿命长。
激光光源: 1)环境适应性较差,光衰比LED光源强,更换成本较高;
2)测量频率低,采集数据量小;
3)高速马达带动,旋转部件有一定故障率,使用寿命较短。
2.固定与摆动式的对比
1)固定式
蓝鹏固定式测径仪配置8组测头部件;8组测头的16个镜头在主盘体的圆周上均匀分布,测头夹角为22.5°,所以轧材的每一个测量截面可以测量出均匀分布的8个方向的直径尺寸,通过每组测头2000HZ的高频测量,可得到螺纹钢的准确数据。测头布置形式见下图3。
图3测头分布及测量尺寸方向
图4固定式测量数据采集形式
2)旋转/摆动式
旋转/摆动的测量形式是指将测头固定在主盘上,主盘沿着轴向旋转或往复摆动,测头在主盘上以固定角度排布,在摆动或旋转时,可在被测物径向上进行覆盖式扫描,但在被测物轴向上也存在盲区,为保证设备稳定性,主盘的旋转速度不能太快,在被测物轴向上不能做到同一截面扫描一周。扫描的盲区如下图5所示:
图5旋转/摆动式测量数据采集形式
3)固定式与旋转式的对比
固定式测头:1)主盘稳定,无旋转机构,故障率低;
2)可实现被测物轴向上的覆盖扫描,但在被测物径向上有盲区(可通过增加测头数量来减小盲区)。
旋转式测头:1)主盘旋转/摆动,有旋转机构,故障率/维修维护成本稍高;
2)被测物轴向上有些许盲区(可通过加快旋转速度来减小盲区),但是可实现被测物径向上的覆盖扫描。
最后,从适用范围来看,激光测径仪和光电测径仪均可广泛应用于各种线材的生产线上,如钢丝、铜丝、铝丝、纤维等,其它应用领域包括电线电缆、光纤光缆、金属制品、塑料管材等,同时也可用于实验室、生产线制造厂等场景。