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激光测速仪在宽厚板定尺剪长度测量中的运用
邱芳
【期刊名称】《传感器世界》
【年(卷),期】2014(0)5
【摘要】在宽厚板剪切工艺中,对钢板长度的准确测量有助于进行准确的长度控制,以提高成材率、降低成本、提高产品竞争力.在莱钢宽厚板生产线上,主要采用激光测速仪来完成钢板长度的测量.本文介绍了激光测速仪的工作原理及控制功能.该设备测量精度高,具有自校准功能,自该设备使用以来取得了良好的效果.
【总页数】3页(P43-45)
【作者】邱芳
【作者单位】莱芜钢铁集团自动化部,山东莱芜271104
【正文语种】中文
【中图分类】TP29
【相关文献】
1.激光测速仪在中厚板厂定尺剪切系统中的应用 [J], 李波;
2.宽厚板定尺剪长度测量的自动控制 [J], 邱芳;桑森;高黎黎
3.激光测速仪在宽厚板轧机后测长的运用 [J], 赵亮;钟闻
4.激光测速仪在八钢中厚板定尺剪机组中的运用 [J], 孙迪峰
5.首钢宽厚板生产线定尺剪长度测量中激光测速设备应用 [J], 马小英
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激光位移传感器测厚方案
1.测量原理和计算方法
在被测体上方和下方各安装一个激光位移传感器，被测体厚度t=L-(A+B)。
其中，L是两个传感器之间距离，A是上面传感器到被测体之间距离，B是下面传感器到
被测体之间距离。
检测方式：可以单点，多点，扫描
2、在线测厚安装和性能要求
1）每对位移传感器发射光线要同轴，被测的板材上表面和下表面最好在位移传感器的量程中点位置附近。
2）两个传感器每次测量要求同时，保证每次测量在同一个位置。
3）为了保证检测精度，检测点前后需要放置压紧装置，防止板材翘曲扭动带来检测误差
型号lds-30
参考零点zero=80mm
测量范围±15mm
分辨率0.001mm
精度±0.01mm
说明：上述设备误差为传感器自身系统误差，具体检测误差根据现场工况检测确定。
激光位移传感器冲压机运动行程高精度测量，就选英国真尚有冲压机是一种重要的制造工具，用于通过对金属、塑料和橡胶等各种材料的成型、塑形和切割来生产各种各样的产品。
在汽车、航空航天、电子和消费品制造等行业，冲压机尤为关键，主要用来生产金属板部件，如面板、支架和框架，以及制造复杂的电子部件和连接器。
例如，在汽车行业，冲压机被用来生产车身面板、底盘部件和发动机部件。
在航空航天领域，冲压机被用来制造要求高精度和严格质量控制的机身和发动机部件。
在电子和消费品领域，制造商则依靠冲压机来制造连接器、开关和其他日常设备（如智能手机和电脑）中的部件、电器、工具等。
冲压机的行程是指在一个周期内，冲压机的运动部件（如滑块或滑块）所走过的距离。
从质量控制、工艺优化以及维护角度来说，精确的冲程测量都必不可少。
在质量控制上，确保冲程一致并在规定的公差范围内，有助于保持成品的尺寸精度和完整性。
冲程测量的偏差会导致零件的缺陷和随后在操作过程中的失败。
在工艺优化上，测量冲程可以使操作者能够微调压力机的设置以获得最佳性能，通过调整速度、力和位置等参数可以最大限度地减少浪费，缩短生产时间，并最大限度地提高产量。
在维护上，定期测量冲程可以帮助识别机械问题或印刷机部件的磨损，以免导致更严重的问题或昂贵的停机时间。
测量压力机运动行程的传统方法，如机械或光学技术，已被证明不太准确，而且更容易因环境条件、磨损和人工干预而出现错误。
因此，人们对采用先进的传感技术来解决这些挑战的兴趣越来越大。
英国真尚有激光位移传感器ZLDS11X系列由于其精度、速度和非接触性，已经成为测量压力机行程的有效解决方案。
英国真尚有激光位移传感器ZLDS11X系列使用激光束将一个光点投射到移动的压力机部件表面，然后通过CCD阵列捕捉反射回的光线，最终根据反射光点的位置计算其与压力机部件之间的距离，提供高度精确（±1μm的分辨率，±3μm的线性度）和实时的位移测量，即使是死角周围的行程也可准确测量。
激光位移传感器在精密测厚中的应用
激光三角漫反射位移用于测厚有显然优点：
·十分小的测量光斑，是点光面积，如真尚有公司ZLDS10X系列光斑面积约1mm，它比面积型非接触、电涡流传感器，对被测风光积几乎无要求，适合测量十分小面积尺寸厚度；
·较远的测量范围起始间距。
它比非接触电容、电涡流传感器起始间距大无数，如真尚有公司ZLDS100激光位移传感器测量量程100mm，测量间距可以达到1000mm。
这样传感器可以远离被测体，免受碰坏，及被测体热辐射影响；
·有很大的测量范围，如真尚有公司ZLDS101激光位移传感器量程达2000mm，这是其它传感器很难做到的；
·与被测体材料无关，即金属非金属体，非透亮有漫反射条件表面都能测。
和其它传感器测厚一样，要实现精密测厚需要注重以下条件，否则再好的传感器也测不准：
1、用单激光位移传感器测厚
被测体放在测量平台上，测量出传感器到平台表面距离，然后再测出
传感器到被测体表面间距，经计算后测出厚度。
要求被测体与测量平
台之间无气隙，被测体无翘起。
这些严格要求惟独在离线状况实现。
2、双激光传感器测厚
在被测体上方和下方各安装一个激光位移传感器，被测体厚度D=C-
（A+B）。
其中，C是两个传感器之间距离，A是上面传感器到被测体
之间距离，B是下面传感器到被测体之间距离。
图中：SMR是指传感器量程起始间距，MR是指传感器量程。
在线厚度测量用这种办法优点是可消退被测体振动对测量结果的影响。
但同时对传感器安装和性能有要求。
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ZLDS113检测机床主轴热变形
应用前景：
目前,国内外用来测量机床主轴热变形的方法主要有:一维球列法、球柄测量法(DBB)和电容测微仪测量法等。
由于一维球列法、球柄测量法(DBB)都采用接触式测量方式,在测量过程中会产生接触变形和热变形,因此,这两种测量方法都会影响测量的精度。
采用激光位移传感器可以很好的解决上述问题。
精密激光位移传感器ZLDS113采用新型设计，结构紧凑、小巧轻便。
有更高的性能指标：1μm的分辨率，3μm的线性度。
ZLDS113激光位移传感器拥有同步测厚功能，不需要额外的控制器和校准设备，可直接将两台传感器连接起来组成测厚系统。
应用方案：
将两个ZLDS113激光位移传感器分别安置在与机床x、y方向平行的位置,通过调整激光的方向和感应范围,通过软件读取主轴与传感器之间距离的变化情况，可以很好的测量主轴的径向热变形。
激光位移传感器操作手册V3.0目录第1章：产品概要......................................................................... 1-11.1 包装内容 ......................................................................................... 1-11.2 各部件名称及功能........................................................................... 1-21.3 安装................................................................................................. 1-3 第2章：设定与测量 ..................................................................... 2-1 第3章：软件操作......................................................................... 3-13.1 通信设置 ......................................................................................... 3-13.2 位置读取与归零设定 ....................................................................... 3-2 第4章：通讯指令......................................................................... 4-14.1 通讯参数列表 .................................................................................. 4-14.2 通讯协议 ......................................................................................... 4-4 第5章：产品规格......................................................................... 5-1 第6章：安全注意事项.................................................................. 6-1 第7章：保固 ................................................................................ 7-1版本更新历程激光位移计操作手册V3.0版本更新历程版本更新日期V1.0 第一版发行2018/09/03V2.0 新增「反应速度设定」与「中值滤波器设定」功能说明与通讯地址设定方式。
更多信息请上网查询
L-GAGE ® LH
LH系列高精度激光位移(及测厚)传感器
LH系列为一款基于三角测量法的高精度激光位移传感器。
可高速，非接触，及可靠地测量各种目标物如：金属, 木材, 陶瓷, 纸张和上漆目标物。
其1024像素CMOS线性光学组件可克服以往PSD激光位移传感器因为颜色变化和材料不同而过多影响其测量精度。
• 超高精度，坚固外壳 • 一体式的激光位移传感器 • 精密集束的红色激光光癍
• 精确可靠地测量各种目标物金属, 木材, 陶瓷, 纸张和上漆目标物 • 非接触式激光精确测量用于检测移动目标物，热零件,加工工件， 粘性柔软物体 • 4-20 mA 模拟量输出 • 即插即用设置• 1024 像素 CMOS 线性图像接收器• 高级图像处理算法
• 能可靠测量黑色及反光物体 • 两台LH可自行同步作为测厚仪 • 无需外部控制器
• 精确的厚度测量而无需担心震动变化；如印刷机械中纸带颤动器纸 张厚度的测量
• 测厚数据可通过4-20 mA 或 RS-485 串口数据输出 •
IP67防护等级
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产品选型：
®
SMBLH1。
测高温激光位移传感器ZLDS114用于热轧钢板厚度测量
随着带钢轧制自动化水平和用户要求的提高，对生产过程中的检测水平和过程质量控制的要求也越来越高。
而在轧钢工业中，热轧过程是整个轧钢过程中的第一道轧制工艺，热轧质量的好坏尤其是厚度的均匀性，直接影响到以后冷轧的轧制质量和工艺。
如果能将热轧厚钢板的厚度控制在一定厚度范围内，不仅能节省原材料，而且对提高最后的冷轧成材质量以及冷轧速度都有着极其重要的作用。
现代的热轧生产正向着更大规模、更加自动化方向发展，所以要求能对热轧钢进行非接触式测量钢板的厚度并最终实现闭环控制（实时获取厚度动态变化值，及时进行轧制调整）。
由于热轧钢板温度很高，用在冷轧行业的接触测量技术就显得无能为力了，因此，先进的非接触式热轧钢板厚度测量对生产有着重要意义。
目前在冶金热轧行业中，对热轧钢板厚度进行在线非接触厚度测量的装置有γ射线测厚仪、激光测厚仪等设备。
其中γ射线测厚仪就是利用γ射线在穿透物质时会损失部分能量，所以物质越厚这种损失就越大,导致最后探测器探测到的信号也就越小（即γ射线强度随所穿透物质厚度增加而减少）这一规律进行热轧钢板厚度检测的。
今天我们分享的ZLDS114在线测热轧钢板厚度的方案就属于另外一种，也就是激光测厚仪。
针对每一个测量点采用上下2台激光三角反射法传感器进行对射检测。
激光原理的在线测厚仪无需接触被测物、检测精度高，并且精度与被测轧材材质等无关，适用于各种板材类的产品的厚度检测。
对射式测厚具体原理说明如下：激光位移传感器1和激光位移传感器2以固定间距A 相对布置，工作时激光位移传感器1发射一束激光照射被测物的下表面，下表面光斑的漫反射光在通过透镜系统返回到激光位移传感器1内的CCD芯片上，通过对CCD芯片上光斑的位置分析和计算，可以得到激光位移传感器1到被测物下表面的实际距离B1；同理可以得到激光位移传感器2到被测物上表面的距离B2。
用两个传感器之间的间距A减去两个传感器到被测物上下表面的距离B1、B2即可得到被测物的厚度H。
热轧生产线相对于其他板材来说，最大的不同点同时也是最大的难点那就是高温，这个高温有两层：第一层是被测板材处于高温状态，所以会有发红发光的现象，而被测物本身发出的红光很容易被激光传感器获取，从而影响到传感器的检测精度。
第二个点被测物周围的环境温度是高温，而激光传感器的工作温度基本都是室温，高温会损坏传感器内部的电子器件从而造成传感器损坏。
所以虽然激光对射式测厚是非常成熟的方案，但市面上绝大多数的激光位移传感器却都无法应用到热轧生产线上进行厚度或者宽度等尺寸的测量。
本文介绍的的方案测量模块选用的是英国真尚有的ZLDS114系列可测高温物体激光位移传感器。
该系列传感器专为高温物体检测研发（有三个不同级别的高温版本可选，最高可测2200℃的超高温物体），具有高抗干扰性、在强光环境下也能得到理想的测量效果等特性，广泛适用于石油、化工、冶金等行业。
同时它拥有同步测厚功能，能不借助额外控制器和校准设备，只需将2个高温传感器成对安装可构成测厚仪（能自动主从识别），实时进行在线厚度测量。
就拿在热轧生产线使用较多的ZLDS114-500-200这个量程来说，其主要性能有：工作环境条件：0-45℃，最大90%相对湿度（无冷凝）
厚度测量范围：厚度变化范围1000mm以内都可以
传感器最小安装距离：200mm
传感器分辨率：近端0.02mm，远端0.07mm
传感器线性度：±0.08mm~0.16mm
传感器温漂：±0.03%
传感器输出方式：模拟输出（4~20mA 或1~9V）+ 数字输出（RS232 或RS422）+网口（Ethernet）
也许您会有疑问，为什么其他品牌的激光位移传感器最多能测五六百度的被测物，而ZLDS114却可以测到2200℃这么高呢？这是因为市面上的激光位移传感器通常都是滤光片让指定波长的光滤过，所以假如被测物自身发出的光有同样波长的话，自然也会从滤光片进入从而被识别，这就会导致测高温物体时的误判。
而英国真尚有的ZLDS11X系列测高温激光位移传感器是先对发射光进行了编码的，后续接收到发射光之后也还要再进行解码，这个编码和解码的过程就过滤掉了高温物体本身的这个红光辐射，自然精度就有保障了。
而且针对超高温物体，激光光源也会从红光升级为蓝光光源。
而且因为ZLDS114本身就是为高温应用研发，所以它也配备了高温环境下应用的水冷保护壳以保护传感器。
冷却保护可可以让传感器四周环绕着5 个水室，这确保了非常有效的冷却和保护，并允许传感器在靠近炽热目标（如高温钢板）的地方正常运行。
