论文部分内容阅读
[摘要]kelk测宽仪是邯钢CSP生产线精轧机出口带钢在线检测设备之一，能够测量轧制带钢的宽度、宽度偏差、中心线偏差等。在其运行期间也出现了不少故障率。根据多年的现场经验，对该设备的概况和在CSP的使用情况进行了总结。
[关键词]C965A型 扫描器 边缘处理器
中图分类号：TH7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1010144－01
一、引言
邯钢CSP生产线在精轧机出口设计安装了KELK宽度仪、IMS厚度/凸度仪、PSYSTEM平直度仪等，其中KELK宽度仪用于测量F6出口板带宽度、宽度偏差、中心线偏差等，该设备具有测量精度高、响应时间短、运行稳定、功能强大等优点，但是在多年的运行过程中，也出现过不少问题，对这些问题进行总结，有助于对设备进行更好的维护。
二、工作原理
C965A型宽度仪的两个摄像头聚焦在辊道上的一点，提供双眼景象，能够在带钢跳动和倾斜的情况下精确测量带钢宽度。带钢的每个边缘都被两个摄像头扫描，并且通过三角计算精确地运算出边缘垂直位置和水平位置。仪表只用0.8到8ms的时间完成测量，并在信号传出之前对信号进行滤波处理。边缘定位、三角运算和滤波这三个中心功能使仪表能够精确去“看”和测量带钢。扫描器探测到热带钢(700℃到1250℃)发出的红外线，在其亮度从低亮度突然跳到高亮度的那一点，就是带钢的边缘。为了检测这个边缘，摄像头通过一条狭窄的1×2048个像素横向扫过带钢，产生接近位置的模拟光的读数，一个像素一个读数。这些信号被转换成数字信号提供给边缘判定电路，它检查邻近像素量值的变化。电路“看到”的不是明显、确定的高低亮度边缘，而是一段几个像素的中等亮度“灰色”值。仪表的外部环境造成了光学干扰，这将减弱带钢边缘的分辨率。带钢的氧化铁皮，反射、边缘锯齿、侧移、带钢温度梯度以及蒸汽都会影响亮度，造成边缘模糊。边缘判定电路首先对每个摄像头隔离出边缘的区域，计算两个大致的边缘，接着，每个边缘定位于最近的像素，以内差值替换到最近1/16像素。接着，以内差值替换的边缘位置被从扫描器传送到电子装置，以提供给三角运算和带宽、宽度偏差和中心线偏差的计算。
三、系统基本构成
（一）扫描器及扫描器电源。扫描器包括两个电子摄像头和一个电路板，这些都安装在一个防震的密封金属箱内。扫描器内安装了水冷热交换装置和两个电风扇，并且安装在带钢上方满足一定视场范围，一个带电源的激光器和光学系统安装在扫描器横梁上用于辅助扫描器的调整。扫描器电源安装在距离扫描器10m范围内容易接触到的地方。
（二）充气室。扫描器安装在金属的充气室上，并用铰链将其固定以便于扫描器可以向上倾斜，以便清洁摄像头窗口。这个充气室的目的就是在摄像头保护镜周围提供一个静态正压空气区域，以防止灰尘落在它们上面。
（三）电子单元。电子单元是一个落地式安装的，防尘防飞溅的仪表柜，内部安装了主处理器，内、外部接口电路，端子板，外围设备和组合电源。一个彩色显示器，一个键盘和一个鼠标。
（四）标定器。标定器由一个带马达驱动可以在水平附近摆动的横梁、红外线灯、一个带有方孔的盖板、一个扫描器支架组成。用于对宽度仪的校准。
四、C965A型宽度仪在邯钢CSP生产线的故障分析
（一）带钢太短（黄色）故障。出现这个信息意味着一个虚假的带钢在视场中被触发了，引起原因：一般为飞起的氧化铁皮、蒸汽，水或氧化物临时阻塞了视场。解决方法为：检查扫描仪喷嘴气流；清洁镜头盖玻璃；如果这个信息仍频繁出现，仪表可能需要校准和标定了。
（二）扫描仪DC电源关（红色）故障。扫描仪内的辅助接口电路板监视+5V、+15V和-15V电源。当它们中的一个或多个电源过高或过低时，显示“扫描仪DC电源关闭”。电子单元内的逻辑输入电路监测这个继电器触点，若电路有问题时也会输出这个信号。引起原因：扫描仪稳压器故障；扫描仪电源故障；扫描仪辅助接口电路板故障；电缆松动或损坏；XF1保险块内保险丝烧断；#5槽内逻辑输入模块故障；#3槽内继电器驱动模块故障；I/O基板故障。
（三）扫描仪过热（红色）故障。扫描仪的温度传感器位于扫描仪辅助接口板，同时它还用作空气流传感器。扫描仪内的温度传感器绑在电源电阻上，比内部实际温度高25℃。它可以测量扫描仪内部温度和监测气流温度，如果内部温度超过75℃或风扇停转，都会显示报警信息，并关闭电源以保护内部元件，风扇电源仍保留，保证空气继续循环。引起原因：冷却水无水流或水流小；冷却水温度太高；扫描仪电源故障；风扇故障；电缆松动或者损坏；辅助接口电路板故障；#5槽内的模拟输入模块故障；I/O电路板故障。
（四）扫描仪无响应。当电子单元与扫描仪之间通讯有问题时，则显示此信息。数据经过下列路径从电子单元到扫描仪传输：数据链路（60860）到VME总线背面板的P2，通过26针的扁平电缆到数据链路端子板(60920)，再到上行链路电缆，扫描仪电源内部端子排，最后到扫描仪控制器（60970）。数据从扫描仪传输给电子单元时，从扫描仪控制器（60970）到下行电缆，到扫描仪电源内的端子排，到数据链路端子板，再通过26针的扁平电缆到VME总线背面板的P2，最后到数据链路（60860）。引起原因：扫描仪电压不足或断电；扫描仪控制器故障；下行电缆短路或断路；数据链路端子板故障；26针扁平电缆松动或者损坏；数据链路处理器故障。
（五）边缘处理器A或B无边缘（黄色）故障
如果带钢在视场中，而扫描仪控制器没有接收到有效的边缘信息，则发送信息代码给主处理器指示边缘处理器A或B无边缘。引起原因：摄像头盖玻璃脏；障碍物挡住了扫描仪视场；摄像头电缆松动或者损坏；边缘处理器（60960）损坏；A/D电路板坏（60950）；摄像头坏（19802）。
（六）仪器不测量。有带钢通过，仪器不显示“带钢在视场内”或不输出任何数据。引起原因：软件崩溃；镜头盖玻璃太脏；扫描仪视场被阻挡；扁平电缆松动或者损坏；边缘处理器（60960）故障；A/D电路板（60950）故障；镜头（19802）有故障。
五、结束语
热轧板带断面宽度如果控制不好，产生过大误差，将严重轧机立辊、导板等宽度控制设备的正常使用。AWC控制系统也需要精确的宽度反馈值，如果控制不好将严重影响后续冷轧的经济效益。因此，精确、稳定的宽度检测仪表对热轧板带起着非常重要的作用。使用和维护好宽度仪有助于提高测量精度、提升轧机的宽度控制能力，生产高精度板材。
参考文献：
[1]KELK Width Gauge User's Manual.
[2]西门子轧机功能描述.
作者简介：
王会战，男，汉族，邯钢连铸连轧厂，工程师；刘景波，男，汉族，邯钢连铸连轧厂，工程师；史延恩，男，汉族，邯钢连铸连轧厂，工程师。
[关键词]C965A型 扫描器 边缘处理器
中图分类号：TH7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1010144－01
一、引言
邯钢CSP生产线在精轧机出口设计安装了KELK宽度仪、IMS厚度/凸度仪、PSYSTEM平直度仪等，其中KELK宽度仪用于测量F6出口板带宽度、宽度偏差、中心线偏差等，该设备具有测量精度高、响应时间短、运行稳定、功能强大等优点，但是在多年的运行过程中，也出现过不少问题，对这些问题进行总结，有助于对设备进行更好的维护。
二、工作原理
C965A型宽度仪的两个摄像头聚焦在辊道上的一点，提供双眼景象，能够在带钢跳动和倾斜的情况下精确测量带钢宽度。带钢的每个边缘都被两个摄像头扫描，并且通过三角计算精确地运算出边缘垂直位置和水平位置。仪表只用0.8到8ms的时间完成测量，并在信号传出之前对信号进行滤波处理。边缘定位、三角运算和滤波这三个中心功能使仪表能够精确去“看”和测量带钢。扫描器探测到热带钢(700℃到1250℃)发出的红外线，在其亮度从低亮度突然跳到高亮度的那一点，就是带钢的边缘。为了检测这个边缘，摄像头通过一条狭窄的1×2048个像素横向扫过带钢，产生接近位置的模拟光的读数，一个像素一个读数。这些信号被转换成数字信号提供给边缘判定电路，它检查邻近像素量值的变化。电路“看到”的不是明显、确定的高低亮度边缘，而是一段几个像素的中等亮度“灰色”值。仪表的外部环境造成了光学干扰，这将减弱带钢边缘的分辨率。带钢的氧化铁皮，反射、边缘锯齿、侧移、带钢温度梯度以及蒸汽都会影响亮度，造成边缘模糊。边缘判定电路首先对每个摄像头隔离出边缘的区域，计算两个大致的边缘，接着，每个边缘定位于最近的像素，以内差值替换到最近1/16像素。接着，以内差值替换的边缘位置被从扫描器传送到电子装置，以提供给三角运算和带宽、宽度偏差和中心线偏差的计算。
三、系统基本构成
（一）扫描器及扫描器电源。扫描器包括两个电子摄像头和一个电路板，这些都安装在一个防震的密封金属箱内。扫描器内安装了水冷热交换装置和两个电风扇，并且安装在带钢上方满足一定视场范围，一个带电源的激光器和光学系统安装在扫描器横梁上用于辅助扫描器的调整。扫描器电源安装在距离扫描器10m范围内容易接触到的地方。
（二）充气室。扫描器安装在金属的充气室上，并用铰链将其固定以便于扫描器可以向上倾斜，以便清洁摄像头窗口。这个充气室的目的就是在摄像头保护镜周围提供一个静态正压空气区域，以防止灰尘落在它们上面。
（三）电子单元。电子单元是一个落地式安装的，防尘防飞溅的仪表柜，内部安装了主处理器，内、外部接口电路，端子板，外围设备和组合电源。一个彩色显示器，一个键盘和一个鼠标。
（四）标定器。标定器由一个带马达驱动可以在水平附近摆动的横梁、红外线灯、一个带有方孔的盖板、一个扫描器支架组成。用于对宽度仪的校准。
四、C965A型宽度仪在邯钢CSP生产线的故障分析
（一）带钢太短（黄色）故障。出现这个信息意味着一个虚假的带钢在视场中被触发了，引起原因：一般为飞起的氧化铁皮、蒸汽，水或氧化物临时阻塞了视场。解决方法为：检查扫描仪喷嘴气流；清洁镜头盖玻璃；如果这个信息仍频繁出现，仪表可能需要校准和标定了。
（二）扫描仪DC电源关（红色）故障。扫描仪内的辅助接口电路板监视+5V、+15V和-15V电源。当它们中的一个或多个电源过高或过低时，显示“扫描仪DC电源关闭”。电子单元内的逻辑输入电路监测这个继电器触点，若电路有问题时也会输出这个信号。引起原因：扫描仪稳压器故障；扫描仪电源故障；扫描仪辅助接口电路板故障；电缆松动或损坏；XF1保险块内保险丝烧断；#5槽内逻辑输入模块故障；#3槽内继电器驱动模块故障；I/O基板故障。
（三）扫描仪过热（红色）故障。扫描仪的温度传感器位于扫描仪辅助接口板，同时它还用作空气流传感器。扫描仪内的温度传感器绑在电源电阻上，比内部实际温度高25℃。它可以测量扫描仪内部温度和监测气流温度，如果内部温度超过75℃或风扇停转，都会显示报警信息，并关闭电源以保护内部元件，风扇电源仍保留，保证空气继续循环。引起原因：冷却水无水流或水流小；冷却水温度太高；扫描仪电源故障；风扇故障；电缆松动或者损坏；辅助接口电路板故障；#5槽内的模拟输入模块故障；I/O电路板故障。
（四）扫描仪无响应。当电子单元与扫描仪之间通讯有问题时，则显示此信息。数据经过下列路径从电子单元到扫描仪传输：数据链路（60860）到VME总线背面板的P2，通过26针的扁平电缆到数据链路端子板(60920)，再到上行链路电缆，扫描仪电源内部端子排，最后到扫描仪控制器（60970）。数据从扫描仪传输给电子单元时，从扫描仪控制器（60970）到下行电缆，到扫描仪电源内的端子排，到数据链路端子板，再通过26针的扁平电缆到VME总线背面板的P2，最后到数据链路（60860）。引起原因：扫描仪电压不足或断电；扫描仪控制器故障；下行电缆短路或断路；数据链路端子板故障；26针扁平电缆松动或者损坏；数据链路处理器故障。
（五）边缘处理器A或B无边缘（黄色）故障
如果带钢在视场中，而扫描仪控制器没有接收到有效的边缘信息，则发送信息代码给主处理器指示边缘处理器A或B无边缘。引起原因：摄像头盖玻璃脏；障碍物挡住了扫描仪视场；摄像头电缆松动或者损坏；边缘处理器（60960）损坏；A/D电路板坏（60950）；摄像头坏（19802）。
（六）仪器不测量。有带钢通过，仪器不显示“带钢在视场内”或不输出任何数据。引起原因：软件崩溃；镜头盖玻璃太脏；扫描仪视场被阻挡；扁平电缆松动或者损坏；边缘处理器（60960）故障；A/D电路板（60950）故障；镜头（19802）有故障。
五、结束语
热轧板带断面宽度如果控制不好，产生过大误差，将严重轧机立辊、导板等宽度控制设备的正常使用。AWC控制系统也需要精确的宽度反馈值，如果控制不好将严重影响后续冷轧的经济效益。因此，精确、稳定的宽度检测仪表对热轧板带起着非常重要的作用。使用和维护好宽度仪有助于提高测量精度、提升轧机的宽度控制能力，生产高精度板材。
参考文献：
[1]KELK Width Gauge User's Manual.
[2]西门子轧机功能描述.
作者简介：
王会战，男，汉族，邯钢连铸连轧厂，工程师；刘景波，男，汉族，邯钢连铸连轧厂，工程师；史延恩，男，汉族，邯钢连铸连轧厂，工程师。