WG2000测宽仪在热轧1250mm生产中的应用

□郭长利

河北省迁安轧一钢铁集团有限公司使用的WG2000测宽仪是由大连亚泰华有限公司研制开发的国产测宽仪，采用了当今最先进的立体视觉测量原理和高速数字信号处理技术，可以在各种复杂恶劣的现场条件下，实现钢板宽度的高精度、高可靠性测量，可用于生产中的宽度自动控制。WG2000热轧测宽仪采用红外热辐射方式，无需背光源就可以正常测量实现免维护运行。WG2000测宽仪主要用于轧制过程中，板材、带材及板坯宽度的实时非接触检测，可提供宽度绝对值、宽度偏差值、中心位置等信息，实现轧制宽度的自动控制，有利于提高产品的宽度性能指标。也可用于卷取侧导板的控制和头尾的优化减切控制由于测量精度高、性能稳定、性价比高及良好的业绩，目前已在国内20多条轧线上得到广泛应用，受到用户的一致好评。

一、WG2000型测宽仪工作原理

(一)采用立体视觉原理。采用两个CCD线阵摄像机利用立体视觉原理，从不同的角度同时拍摄钢板的两个边缘，再利用红外光电检测技术对辊道上的钢板进行在线测量，这样可以得到足够的信息判断被测带钢的距离，修正和消除距离变化对测量的影响。以及消除钢板翘起、倾斜、跑偏对测量的影响。

(二)采用先进的数字信号采集和处理技术(DSP)。采用了最先进的全数字信号采集和处理技术(DSP)，硬件和软件专为测宽仪设计，其功能强、结构简洁、便于维护。解决了现场复杂信号的高速数据处理、宽测量范围的高精度测量中的光学相差处理、无背光源的红外热辐射方式测宽等三个关键技术问题。

二、WG2000型测宽仪技术指标

测量精度:±0.03%(动态)，±0.02%(静态);测量范围:100～3500mm;扫描频率:50～1250次/秒;数据输出频率:100～200次/秒(5～10ms);带钢温度:0～1300℃(红外热辐射型);允许最大跳起(或倾斜两边高差):450mm;允许跑偏范围:在整个辊道范围内。

三、WG2000型测宽仪系统构成

系统主要组成:测头、防护箱、安装平台、引风通道、标定器、测头调试装置、测头接线柜、测宽仪主机、操作台显示终端、模拟量显示输出模块。

(一)测头、镜头防护箱及防震支架。测宽仪的关键部件:两个5000多像素的CCD线阵摄像机，空间分辨率高，安装在测头箱内。测头是WG2000测宽仪的核心部件，测头安装在被测钢板的正上方，测头的下面开有两个窗口，装在测头内的两个摄像机通过这个窗口对带钢进行测量;测头内装有两个5000多像素线阵CCD摄像机，并通过调节架安装在一块微晶玻璃板上;由于微晶玻璃的热膨胀系数非常小，使两个摄象机之间的几何尺寸非常稳定;每个调节架上有5个调节顶丝，用来微调CCD摄像头的位置和方向;两个CCD摄象机通过电缆连接到视频信号采集和处理机上。测头箱内装有风扇和水冷换热器，使测头内保持恒温。测头箱下部为镜头防护装置滤光片，减少光学镜头的污染。测头放置在防震支架上，可以防止外部震动对测量的影响。

(二)数字信号处理系统。数字信号处理系统是测宽仪的核心，实现测宽数据的高速处理，安装在测头箱内。此系统同时采集两路CCD摄像机的输出信号，分析光强分布数据并完成数据处理，计算被测钢板的宽度信息;测量结果由带有光电隔离的RS422通讯接口，经两根屏蔽双绞线电缆送给测宽仪主机的工控机;此系统采用了最先进的数字信号采集和处理技术(DSP)，可以14位的精度同时采集两路视频信号，运算速度可达1.5亿次，硬件和软件专为测宽仪设计，其功能强、结构简洁、便于维护。

(三)测宽仪主机。主机安装在仪表室或操作室，通过通讯电缆与测头连接，完成以下功能:获得和显示测头状态信息、计算宽度偏差、显示宽度偏差曲线、存储和检索测量结果，接收来自上位计算机提供的钢卷号和宽度设定值。

(四)标定器。标定器用于对测宽仪进行标定，标定器上的标准板有多个通光窗口，内部有可调模拟光源，可以模拟不同温度和不同宽度的钢板。标定时将标定器放置在辊道上，启动自动标定功能就可完成系统标定，确定并保存系统参数。通过标定，可自动确定测宽仪的系统参数，校正光学系统的非线性。

(五)输出模块。显示输出接口模块直接连接在测头的RS422通讯发送接口，可用于宽度偏差的记录或用于控制其他设备。

四、WG2000测宽仪软件系统功能

(一)显示功能。钢板宽度偏差曲线、跑偏(中心位置)曲线、两边缘位置曲线(形状)、钢板跳起高度、温度分布曲线等。

(二)历史数据记录和查阅功能。可将钢板的编号、设定宽度和宽度曲线等数据记录存盘，并可随时查阅历史记录，可连续保存数年。

(三)通讯功能。与其他计算机通讯，可选择以太网、Profitbus、CAN、RS422等接口，接收钢板设定信息，发送测宽仪测量结果和运行状态。

(四)多种输入出接口。标准4～20mA、0～±5V、0～±10V或开关量信号，供控制和记录用。

(五)标定功能。利用标定器可对系统进行自动标定以及校准。

(六)具有强大的自诊断功能。出现故障时自动进行故障检测，给出相应的报警信息，提高了设备的维护性。

五、结语

工厂于2006年由大连理工大学研制的三台WG2000热轧测宽仪分别安装在1250mm热轧带钢生产线的粗轧机后、精轧机F7出口和卷取机前，用于生产中带钢宽度检测。此设备测量精度高，用于生产中宽度自动控制，而且利用热轧红外辐射实现不用背景光源检测，大大减少了设备维护量，WG2000测宽仪在迁安轧一钢铁公司1250 mm热轧厂得到了很好的应用。从投入运行到现在9年的时间里，运行情况良好，各项指标达到了设计要求，满足了现场的工艺需要，取得了良好的经济效益。

［1］何社阳，黄晓东，何奎，张丽敏.基于CCD技术的钢板测宽仪［J］.制造技术与机床，2007

［2］王庆有.CCD应用技术［M］.天津:天津大学出版社，2000