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摄影测量技术
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DX热轧钢板几何尺寸在线测量系统

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

      该系统应用于温度在750—1200℃的钢板(钢坯)的尺寸测量。根据钢板(板坯)生产现场的实际情况,在不改动原有生产设备的基础上,运用图像处理、数 字图像测量技术,采用非接触式的测量方式,通过多台安装在厂房顶棚的CCD摄像机在钢板(板坯)生产线上形成一个连续的测量场,利用钢板(钢坯)自身发光 的特点,实时获取钢板(板坯)的光学图像,并将光学图像依次转换为电子图像、数字图像后输入计算机,经计算机进一步图像处理即可获得钢板(板坯)边缘轮廓 在实际物方空间对应的坐标,从而完成对钢板(板坯)三维尺寸的测量、规划,计算出钢板(板坯)的长度、宽度、厚度以及钢板形状。这些数据和图形可直接显示 给操作人员,亦可通过车间工业以太网为相关的工艺设备(过程)提供数据支持。

 

      三个子系统(测长、测宽、测厚)通过精确标定构成一个统一的三维尺寸/板形测量系统,完全达到所要求的测量精度(宽度优于4mm、长度优于8mm)。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,据有最大的冗余性。


适用范围

  本系统适用于连铸坯测长引导切割、连铸机测长测宽测厚、初轧机展宽纵轧测宽、精轧机测长测宽测厚板型等。


技术参数

1. 待测钢板

温度:750—1200℃

尺寸:宽度:1600—5000mm; 长度:1600—27000mm; 厚度:6—8mm

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±4mm; 长度±8mm; 厚度:±0.05mm

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

  1. 精度高:数据准确可靠,误差小;

  2. 功能全:动态连续在线测量,自动显示、存储和分析,无劳动强度;

  3. 智能化:采用CCD最新技术,三维图像全方位控制产品质量。


经济效益分析

    “钢板几何尺寸在线测量系统”在热轧工序中能起到非常重要的作用。由于钢板一旦成型将很难有大的改变,因此实时获得钢板的三维尺寸(板廓),及时对钢板形状进行修正显得尤为重要。相对一般轧机只能对钢板的宽度或厚度进行单一控制而言,该系统能最大限度地提高正品率和成材率,而且对生产计划的顺利完成提供一定的保障。

  正是因为在生产过程中,轧机手能准确地掌握如镰刀弯、最大成才尺寸、同板差等关键板形数据,所以此工序可将成材率提高0.7%以上。以年产量100万吨的生产线为例,此系统每年能带来1400万以上的效益。


成功案例

序号

使用单位

时间

项目名称

简介

1

邯郸钢铁公司中板厂

2006年

热轧板几何尺寸在线测量系统

该系统应用于温度在750—1200℃的钢板长宽尺寸测量。根据钢板生产现场的实际情况,在不改动原有生产设备的基础上,运用图像处理、数字图像测量技术,采用非接触式的测量方式,通过多台安装在厂房顶棚的CCD摄像机在钢板生产线上形成一个连续的测量场,利用钢板自身发光的特点,实时获取钢板的光学图像,并将光学图像依次转换为电子图像、数字图像后输入计算机,经计算机进一步图像处理即可获得钢板边缘轮廓在实际物方空间对应的坐标,从而完成对钢板二维尺寸的测量、规划,计算出钢板的长度、宽度以及钢板形状。

2

南京钢铁公司中板厂

2007年

热轧板几何尺寸在线测量系统

3

舞阳钢铁公司中板厂

2008年

热轧板几何尺寸在线测量系统

4

普阳钢铁公司中板厂

2011年

热轧板几何尺寸在线测量系统

5

济南钢铁公司中板厂

2012年

热轧板几何尺寸在线测量系统

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