光电摄像法的介绍

引言

随着棒、线材轧制技术的不断改进，轧制速度也越来越快，棒材最高轧速达18～36m/s，线材轧速达60～120m/s。高速行进的被测物在行进中的抖动（轴向运动）和扭动（径向运动）对测量设备提出了很高的要求：测量（轮廓取样）时间必须足够短，否则在测量期间，被测物运动位移过大，将造成过大的测量误差。轧制工艺的不断改进要求对轧材“咬入”——进入轧机（头部）及“退出”——离开轧机（尾部）状况有更详细的资料。希望能获得同一时刻，同一截面各轴向的测量数据，以便于轧制工艺分析。

原理

测量轮廓尺寸的基础是测量各个方向的投影尺寸。对于某一方向的投影尺寸测量简称外径或宽度测量。国内外非接触外径测量技术主要有激光扫描法及光电摄像法两大类。今天主要讲的是光电摄像法。

光电摄像法

由光学系统形成一束连续（不是扫描）的平行光束通过接收镜头在线阵CCD上形成遮挡阴影的电子图像，经图像处理求出遮挡此平行光束的阴影区所对应的物体投影尺寸。

这种测量方法的优点是无机械运动部件，不存在磨损造成的误差。它是用电子摄像拍同一时刻物体遮挡光束阴影。一般摄像速度远大于激光扫描的速度，所以横向抖动的误差远小于激光扫描法。

棒材测径仪的测量频率可达500Hz，甚至更高。采用专门的高速电子快门拍摄，这对准确测量高速运动物体的外轮廓尺寸是十分必要的。

光电摄像法与激光扫描法相比，动态测量精度高，使用寿命长是其主要优点。但其缺点为体积重量均比激光扫描测径仪大，信号处理复杂。由于仪器基本原理是测量物体投影宽度，所以不仅可测量物体外径也可测量宽度。利用光电测量头的不同组合可测量不同范围的直径或宽度。

棒材测径仪采用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时可以全面完成线棒材的截面轮廓尺寸的测量。当N≥8时，这种测量方式的体制可靠性、稳定性是最优的。

光电成像发对光源、镜头、检测元件(光电管、CCD)等都要求机械相对位置稳定不变，否则难以保证测量精度。8轴测径光源采用我们的专有技术，其光源寿命比卤素灯长10倍以上。8轴测径的光电系统都有加固设计。对于过钢的高温、粉尘、水气影响均有水冷、吹扫、隔离等防护设计予以克服。

本文由保定市蓝鹏测控科技有限公司编写

审核编辑：何安