一、 系统概述

　　HR-cj0603测径仪是我公司针对管材及棒材而开发的检测设备。该设备利用CCD成像技术检测管材及棒材的外径。显示器以数字和曲线的方式实时显示测量结果。同时大型LED数码管显示器可在现场实时显示测量值。此外，工控机还具有数据库、局域网通信以及输出各种控制信号的功能。图1为包钢180轧管厂使用我公司研制的双线阵CCD测径仪的现场实拍照片。

图1

　　二、 HR-cj0603-2双线阵CCD测径仪

　　采用两个CCD镜头在同一平面成90度角并垂直于轧制方向的布置方式，对被测物可形成立体视角，这有助于修正基于管子位置变化所引起的几何误差。系统结构图，如图2。平面示意图，如图3。

图2

图3

　　三、 HR-cj0603-4四线阵CCD测径仪

　　采用四个CCD镜头在同一平面成45度角并垂直于轧制方向的布置方式，其中CCD1和CCD2为一组，CCD3和CCD4为另一组，每组CCD均对被测钢管形成立体视角，这有助于修正基于管子位置变化所引起的几何误差。同时由于测量点数的增加可以提供被测物外径椭圆度的参考数据。系统结构图，如图4。系统平面示意图，如图5。

图4

图5

　　四、 系统简介

　　(一) 测量原理

　　基于光学成像原理，当被测物通过时，在线阵CCD芯片的窗上成像。CCD将各像元电压信号顺序输出，经A/D转换，再经计算处理，即可确定被测物直径。

　　(二) 测径仪的构成

　　1、 摄像头箱

　　包括：镜头，线阵CCD芯片，FPGA(现场可编程门阵列)，电源，冷却水套(可选项)。

　　采用日本东芝的TCD1705D线阵CCD芯片。具有7450有效像敏单元的线阵CCD传感器。像敏单元尺寸为4.7μm x 4.7μm x 4.7μm 。

　　驱动电路采用采用ALTERA最新推出的CycloneII代FPGA(现场可编程门阵列)完成CCD的驱动、A/D转换接口以及大量数据的快速处理。由于FPGA是基于硬件并行处理的工作方式，提高对信号产生以及信号处理的速度。CCD的驱动频率为10MHz，配以转换频率达40MHz的AD转换芯片。

　　2、 背景光源箱

　　水冷却，内装高亮度荧光灯管。采用专用的供电方式，消除了闪烁和50Hz干扰，使背景光强度稳定。箱体前面是耐高温防火磨砂玻璃。玻璃外有喷淋水管，可冲掉污物，减少人员维护量。

　　3、 工控机

　　工控机采用台湾研华工业控制计算机。工控机软件实现温度补偿、实时外径显示、曲线绘制、历史数据的储存和查询等功能。同时它还通过DI/DO接口输出各种控制信号。

　　(三) 主要特点

　　1、测径仪结构设计简单，现场只有摄像头箱和背景光源箱，通过一根七芯带屏蔽信号电缆(包括电源及RS-422通信信号)与工控机联系。安装调试方便。

　　2、由于采用高速FPGA处理器，采样速度快。

　　4、具有实时自动调整曝光时间的功能，可以减小现场灰尘、雾气的影响。

　　(四)主要性能指标

　　●　测量精度：静态<±0.2mm，动态<±0.3mm

　　　●　传感器：线阵CCD

　　●　测量方式：当被测物表面温度超过800℃时，可利用被测物本身发射的红外光，否则需增加背景光源。

　　●　被测物温度：20-1400℃

　　●　 测量范围：50-1500mm

　　●　 曝光时间：最小0.6ms

　　●　 摄像头与主机接口方式：RS-422串行通信

　　●　 冷却方式：水冷

　　●　 摄像头与主机距离：≤1200m

　　●　 电源AC 220V±10%，50 Hz

　　五、 软件画面

　　以包头钢铁集团180轧管厂测径为例，画面可根据用户要就编制。

　　1、测量画面

　　2、调试画面