激光照明板厚测量系统的研究

论文摘要

厚度是钢板轧制过程中检测的一个重要项目指标,它直接决定着轧制过程中轧辊辊缝值的设定。因此,必须实时在线测量钢板的厚度,以保护轧机确保轧制生产线的安全运行。本文对冶金工业中各种非接触实时在线板材厚度测量方法进行了分析比较,根据热轧钢板厂的现场环境条件,设计了一种激光倾斜照明光学成像法测量热轧钢板厚度的系统。本测量系统利用激光光束斜射到待测钢板侧面,用工业摄像机将被测钢板上的激光光带成像于CCD靶面上,基于成像光带的像高与被测钢板的厚度的物象关系,计算出被测钢板的厚度。系统采用倾斜成像,被测物面不垂直于光轴,物象不再满足线性关系;其次,被测钢板沿宽度方向的运动会出现不同程度的离焦成像。因此,设计分析系统成像光路得到物象函数关系是本文的重点,设计中采用了激光三角法测量钢板沿宽度方向的运动量,并对物面不垂直于光轴、离焦成像对测量结果的影响进行了分析修正。热轧板厂现场测量结果表明,在8～120mm厚的钢板测量范围内,测量偏差均在±0.5mm的范围之内,达到了系统测量的各项指标要求。与目前用于热轧生产线的其它非接触实时在线厚度测量方法相比较,该测量方法不仅大大减小了热辐射的影响,而且安装方便、可靠性高,在工业现场测量中有一定的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究背景
• 1.2 工业生产线非接触测厚方法综述
• 1.3 激光测厚法研究综述
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 2 系统总体设计及关键部件选型
• 2.1 测量系统的总体设计
• 2.2 关键部件的选型
• 2.3 本章小结
• 3 系统成像光路设计与分析
• 3.1 成像系统景深计算分析
• 3.2 系统成像光路计算分析
• 3.3 本章小结
• 4 图像处理与分析
• 4.1 图像采集与预处理
• 4.2 图像特征位置计算
• 4.3 本章小结
• 5 系统标定及测量结果
• 5.1 系统标定
• 5.2 测量结果分析及信号输出
• 5.3 本章小结
• 6 总结及展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士期间发表的学术论文
• 附录2 激光测厚装置的内部结构图
• 附录3 激光测厚装置的前板面图