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无缝钢管的在线测厚测径技术研发

2019-03-02   来源:   点击数:79次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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   中国无缝管网社会各界报道:作为建筑保温防水一体化材料,聚氨酯硬泡打破了传统建材功能单一——防水的不保温、保温的不防水,防水层一旦出现渗漏保温层随即失去保温功能的通。与其他单功能保温或防水材料相比,聚氨酯硬泡具有明显的优势:
  
  聚氨酯硬泡具有一材多用的功能,同时具备保温、防水、隔音、吸振等诸多功能。
  
  保温性能卓越,是目前国内所有建材中导热系数 (≤0.024)、热阻值的保温材料,导热系数仅为EPS发泡聚苯板的一半。
  
  聚氨酯硬泡体连续致密的表皮和近于100%的高强度互联壁闭孔,具有理想的不透水性。采用喷涂法施工达到防水保温层连续无接缝,形成无缝屋盖和整体外墙保温壳体,防水抗渗性能优异。
  
  无缝钢管应用广泛,对其厚度及直径测量则是生产中急需解决的难题,然而人工检测无缝钢管厚度和外径的缺点是显而易见的,除劳动强度大、模式属于抽检、检测点一般不超过2个、检测准确性保证程度低外,就是人工检测只能等到钢管在冷床上运行一段时间以后才能进行测量,待测量结果反馈操作工处,已经生产出了多条与测量结果相同的钢管,其滞后性相当明显,因此,研发无缝钢管在线测厚、测径系统非常重要。
  
  1、在线测厚测径系统技术方案
  
  无缝钢管在线测厚、测径系统总体布局见图1。
  
  系统主要由以下部分组成:一是γ射线测厚仪,由电离室、放射源及放大电路构成,用于测量管材厚度;二是双CCD测径仪,由两套光学线阵CCD镜头(内置DSP单片机)以及背景光源构成,用于检测管材的外径;三是水制冷循环系统,用于现场测量设备(包括电离室、放射源及CCD镜头等)的冷却;四是气路处理系统,用于现场测量设备吹扫及开关放射源;五是中心站主机柜,包括测量主机系统、系统电源及接线;六是数据库服务器,建立历史数据数据库,完成数据的储存、查询、统计、显示及打印等功能;七是终端机,完成远程测量画面显示及参数设定等。
  
  2、在线测厚测径系统工艺路线
  
  系统集管材测厚单元、管材测径单元于一体,完成管材生产线多用途测量,同时可以提供反馈信号,以实现轧制生产线的闭环控制。
  
  2.1、γ射线测厚仅
  
  2.1.1、测量原理
  
  放射源和电离室上下相对排列,被测物在二者之间通过。射线穿透被测物,有部分射线被吸,未被吸收的部分射到电离室,使其中的气体电离,产生电流。该电流经微电流放大器放大为电压信号,再转变为隔离的0mA~20mA电流信号传送至主机。测量原理见图2。
  
  根据理论推导,管材厚度与其他因素有如下关系:
  
  T=(1/μ)·Ln(V0/V) (1)
  
  式中,T是厚度;μ是材料密度;V0是零点电压(即无测量物时的电压值);V是测量电压(即有测量物时的电压值);Ln代表自然对数。
  
  中国无缝管网社会各界报道:在实际使用中,为了确保γ射线测厚仪的测量精度,需对式(1)进行吸收修正、密度修正、溫度修正和实际标定修正;同时,由于管材与板材几何形状的不同,还必须进行外径修正、位置偏心修正等。修正后的式(1)变为式(2):
  
  由此可见,厚度与测量信号间并非呈严格的指数关系。而且 由于管材相比板材几何结构的特殊性,决定了管材测厚的复杂性要高于板材测厚。
  
  采用工业控制计算机,配以高性能的数据采集处理卡,组成智能化的测厚仪器。软件以Winxp操作系统作为平台,利用 Access建立一个小型数据库,用于保存各种标定参数表及生产过程的历史数据。以此为基础,系统可以实现查表模式反映厚度值, 即用一组数据可模拟任何形状的曲线,从而自动完成测量过程中的各种修正运算,提高测量精度在生产实践中通过枳累大量的经验数据,得到各种条件下的标定曲线,再通过数据库管理系统,存储多种工艺条件下、各种材质管材的标定参数表,使测厚仪能够适用于各种生产条件下、不同种类管材的在线自动化测量。
  
  2.1.2、信号处理单元
  
  显见,按式(3)算法计算电压平均值,只要取足够小的△t值,就能达到连续测量的效果;只要取足够大的k值,就可以达到延长测量时间、减少统计误差的目的。
  
  2.2、双线阵CCD测径仪
  
  2.2.1、立体视觉测量原理
  
  由于单个CCD在成像时存在“近大远小”,单靠摄入的图像 无法知道被测物的距离,因此管子的位置变化会造成较大的测量误差。本项目拟采用2个CCD镜头对管材同时进行测量,2个 CCD就像人的双眼,可以形成立体视觉,这样就可以得到足够的信息判断被测管子位置变化,从而修正基于管子位置变化所引起的几何误差,修正和消除距离变化对测量的影响。
  
  理想光学系统的成像公式:
  
  (1) 成像的几何关系。
  
  2.2.2、CCD信号采集与处理工作原理
  
  将DSP(数字信号处理器)置于测量头中,利用DSP的快速 运算能力完成数据采集和数据处理,直接计算出外径值,因而具有更短的响应时间和更快的处理速度。信号采集与处理的工作原理见图4。
  
  2.3、背景光源
  
  对于被测管材温度可能达不到800℃,或者管材边缘出现黑 边的情况,不能直接利用被测物自身的红外辐射进行测量,为了保证测量精度,必须用背景光源。由于测径仪的采样速度很高,所以对于背景光源的要求较高,一般采用2~3根超亮日光灯管和高频电子镇流器,以消除闪烁现象。
  
  2.4、应用软件
  
  应用软件将管材的厚度值、外径值以曲线和数字的形式在同一个画面显示。同时,测量数据保存在服务器数据库中。数据内容包括:每根钢管的生产时间、批号、序号、厚度与外径的平均值、最大值、最小值以及厚度与外径的测量曲线。
  
  中国无缝管网社会各界报道:由于一根钢管的厚度、外径曲线包含上千个点,这些数据都存储在数据库中可在日后查询。为了加快查询速度,将钢管的基本数据和曲线的详细数据分开,分别存储在两个数据库中。
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