多轴测量方法的测径仪

热轧钢材直径的在线动态检测，需要考虑到生产带来的环境因素及热轧钢材自身的因素带来的困难，如：钢材轧制过程中的强烈振动，以及钢材外表氧化物、现场强电磁场和光、热等因素对检测工作的扰骚。同时，钢材所需要了解到的也不仅仅是外径值，还包括椭圆度、断面形状等信息。

截面轮廓形状测量方法比较棒、线材的截面轮廓形状可用三种方法获取。

原理说明

摆动测量方法

用单(或双)轴测径仪绕被测棒、线材的轴旋转180°(或90°)即可得到圆周的全部投影。由于往复摆动时，光机系统每摆一次都受到一次机械冲击，为了降低冲击力，摆动速度必须尽量慢。目前较快的测一截面要3～6s，换向的停顿还有一段时间延迟。

这对于轧速达100m/s的高线，即测量螺旋截面的螺距长达300～600m，在其中的轴向缺陷将被大量漏测，更无法实现“头”“尾”段的缺陷、工艺参量的检测。它只适用于轴向速度很慢的生产线作外径轮廓测量，而不适用于快速运动物体的外形测量。

旋转测径方法

它避开了摆动法往返回摆的冲击力的限制，连续围绕被测物旋转，目前最高转速可达200r/min，测量截面6.6个/s。测量头旋转必须保持光学结构的稳定性，否则由于机械惯量的作用力，长期旋转会造成光学测量值的变化。这种方法只能测出螺旋截面尺寸，无法得到同截面尺寸。当线速达100m/s时螺旋截面的螺距达15m。这种方式的机械系统比摆动方式寿命长(没有每次摆动的冲击)。但因测头连续旋转，电信号、测头电源都要通过“滑环”传递。电滑环的动接触要经过电刷磨擦传递，这种连接不可避免地存在打火、电烧蚀，并造成滑环的接触故障，它是影响系统可靠性的重要因素；另外长期旋转也会影响光学系统的稳定性。

这种方式比前一种方式的轮廓测量能力强，测量速度快，基本可完成主要要求，但测量的只能是螺旋截面尺寸。另外这种方式的滑环及光源故障率较高，维护工作量大。

多测头固定测量方式

将N个平行光测径仪排布在同一个截面上，测量轨迹形成外切2×N边形。随N的增加测量轨迹就逼近为完整的圆截面投影，当N≥8时基本实现完整的圆截面测量，这种方式的最大优点是可以在同一时刻完成同一截面的测量。当N≥8时可以全面完成断面形状的测量。当N≥8时，这种测量方式的体制可靠性、稳定性是非常好的。

测量断面形状轨迹

测量截面的轨迹测量截面轨迹如图所示，按轧速100m/s计算。

(a)为摆动测量截面轨迹，摆动一次测量的螺旋截面斜长为300～600m。每次克服惯性的回摆转，测量截面的轨迹即连续螺旋斜面。

(b)没有图(a)的静止间隔，此螺旋间距为100m/6.6次=15m。

图(c)为8轴向测量截面的轨迹，它与图(a)，(b)的不同点是所测轨迹为同一时刻同一截面，截面是等距:(100m/s)/(660次/s)=0.15m，所以图3(c)的实时性最好。并且为同一截面的尺寸。

结语

多轴测量方法的测径仪更适合做断面形状的测量，既能得到所需的外径尺寸，还可得到完整的断面形状，配有专业的测量软件，能显示测量的截面轮廓、外径值、椭圆度等多种信息。

本文由保定市蓝鹏测控科技有限公司编写

审核编辑：何安