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摄影测量技术
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DX成品钢板三维尺寸测量系统

项目背景

      截止2009年底,国内拥有中厚板生产线(含炉卷)已超过90条,生产总量约9000万吨。由于产能严重过剩,市场的供求关系已发生了根本性变化,中厚板产品的市场竞争不仅难以避免,而且将愈来愈激烈。如何降低成本、提高企业的竞争能力,已是各中厚板企业及企业领导将要长期面临的课题。

      在装备水平、原料来源、技术发挥和管理控制等因素大体相当的条件下,要想提高企业及产品的竞争能力,几乎所有的生产厂家都将目光盯在提高中厚板的成材率上,这无疑是最佳的选择方向。事实上日本的新日铁大分厂早在1983年9月就到了96.2%的最高水平。从理论上讲,中厚板的成材率可以达到98%以上。随着近几年的技术改造和工艺调整,国内中厚板成材率的平均水平已经由2004年前的不足90%提高到了现在的91%左右。即我国中厚板的成材率还有7%左右的提高空间,但生产企业似乎再也找不到提高成材率的途径,目前大都处于无奈和一筹莫展之状态。

      点线科技携手武汉大学充分发挥空间信息获取和处理的独特优势,历经十余年,精心研发出基于CCD摄影测量、激光测距及计算机通讯等技术,为钢板生产线提供一套从板坯到成品的全线测控装置——“数字轧板测控系统”。该系统突破了传统的冶金专业技术解决思路,首次以系统的思想,全面、准确、实时地解决了多年困扰生产企业关于中厚板的尺寸和表面质量问题,是有效提高中厚板成材率的良好方法。

      一般而言,在中厚板的废次品中,尺寸不合格占50%,表面缺陷占25%,内部缺陷及力学性能不合格占10%,其他占15%。“数字轧板测控系统”有的放矢地描准了尺寸和表面的75%部分,通过对板坯体积测量、初轧或热轧的几何尺寸测量、精整剪指导剪切和测量、表面质量判别和分类等四个环节,高精度、无接触式地为流水线中的产品在线提供数据和图形,从而使产品在控制状态下形成,最终达到提高产品质量和经济效益的目的。


系统简介

     精整剪三维测控系统适用于中板生产线上精整工段的测量,它应用激光投影技术结合CCD摄影测量技术完成钢板测宽/测长/板形的测量,应用高精度激光位移测量与精密测距技术完成钢板测厚/板形的测量,最终指导或参与控制对成品钢板的精确剪切。

      该系统适用于温度在750℃以下,钢板(钢坯)呈黑色状态的尺寸测量。系统利用激光投影技术结合CCD摄影测量技术完成钢板长宽/板形的测量;利用高精度激光位移测量与精密测距技术完成钢板测厚/板形的测量。

系统测宽工作原理如下图所示,在绗架测宽后横跨安装测宽红色激光器组合,对斜下方沿辊道横向(钢板宽度方向)投射的红色激光束。在绗架测宽前横跨安装测宽CCD摄像机组合,对斜下方沿辊道横向(钢板宽度方向)获取宽度方向激光束和钢板的实时影像(25幅/秒)。4台摄像机的视场相互之间有10mm的重叠覆盖以保证无缝测量和平差处理。

     系统测长工作原理如下图所示,在绗架右侧纵梁安装测长绿色激光器组合,对斜下方沿辊道纵向(钢板长度方向)投射24米的绿色激光束。在绗架左侧纵梁安装测长CCD摄像机组合,对斜下方沿辊道纵向(钢板长度方向)获取激光束和钢板的实时影像(25幅/秒)。每台摄像机的视场相互之间有10mm的重叠覆盖以保证无缝测量和平差处理。

     系统测厚工作原理如下图所示,在绗架测厚横跨辊道的上方和下方对称安装五组测厚OD激光位移检测器组合,沿宽度方向均匀分布的五条厚度检测线,上下对称测量钢板的厚度/板形。宽度在3000mm以上的钢板可以检测5个方位的厚度/板形,宽度在3000mm以下的钢板至少可以检测3个方位的厚度/板形。

     三个子系统通过精确标定构成一个统一的钢板三维尺寸/板形测量系统,完全达到所要求的测量精度。优越之处在于三个子系统即可以单独运行,亦可以一起运行,不会因为某一个子系统损坏而影响另外两个子系统运行,具有最大的冗余性。


适用范围

本系统适用于钢板倍尺长度分段剪切测量/控制、成品钢板宽度测量/对中剪切/控制、成品钢板长度测量/引导剪切/控制、成品板长度/宽度/厚度/板型/三维测量等。


技术参数

1. 待测钢板

温度:50℃—300℃

尺寸:宽度:1600—5000mm; 长度:1600—27000mm; 厚度:6—80mm

运行速度:≦6m/s

2. 硬件设备

作业环境:温度:-15℃—60℃;强震动、多粉尘、强干扰、雾气

使用寿命:连续24小时可靠运行能力;光学器件保证可靠运行2年以上;

电气器件保证可靠运行1.5年以上

3. 测量控制

测量精度:宽度±2mm; 长度±4mm; 厚度:±0.02mm

数据显示:测量日期、班次;钢板序号、长、宽、厚测量值及曲线钢板板型

数据存储:最少存储6个月


系统特点

  三大子系统独立运行,高精度同步指导剪切,加速精整线流通,大幅提高金属收得率和成材率:

  1. 实时控制:1秒钟内做22次位置检测和数据测量,整个过程实时进行;

  2. 精确测量:使用二维面阵CCD摄像机,保证测量精度;

  3. 智能操作:全自动完成测量全过程,无须操作人员;

  4. 全方位数据显示:数据显示包括钢板几何板形数据与系统运行状态两大部分。


经济效益分析

    钢板的剪切精确与否直接影响到产品的质量、价格、售后服务和企业的竞争能力。然而在生产过程中,由于人工操作,工艺简单,不能准确给定下料尺寸,往往造成误差较大。不仅如此,因尺寸不准,出厂后常常出现改判、索赔、退货等现象。如何在生产过程中准确地提供剪切尺寸,从而控制和提高钢板的定尺标准,一直是钢铁企业非常关注的问题。对母板头尾及两边的切除,可影响成材率的理论值为6%,而精整剪切测量系统的长度误差<5mm、宽度误差<2mm,厚度误差<0.02mm,如果将国家标准的公差值充分利用,并将所得数据及时反馈剪切点,此系统对金属收得率的提高可在1%以上!以100万吨/年为例,按2000元/吨废钢计算,此系统每年至少产生2000万以上的效益。


成功案例

序号

使用单位

时间

项目名称

简介

1

南京钢铁公司宽厚板厂

2009年

成品钢板长宽厚在线测量系统

该系统适用于温度在750℃以下,钢板呈黑色状态的尺寸测量。系统利用激光投影技术结合CCD摄影测量技术完成钢板长宽/板形的测量;利用高精度激光位移测量与精密测距技术完成钢板测厚/板形的测量。

2

韶关钢铁公司中板厂

2011年

成品钢板厚度在线测量系统

该系统适用于温度在750℃以下,钢板呈黑色状态的尺寸测量。利用高精度激光位移测量与精密测距技术完成钢板测厚/板形的测量。

3

兴澄特钢中板厂

2013年

成品钢板长宽厚在线测量系统

该系统适用于温度在750℃以下,钢板呈黑色状态的尺寸测量。系统利用激光多普勒测量技术完成钢板长度的测量;系统利用激光投影技术结合CCD摄影测量技术完成钢板宽度的测量;利用高精度激光位移测量与精密测距技术完成钢板厚度的测量。

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