激光测厚仪的工作原理

在轧制中厚板生产过程中，通常采用人工用千分尺卡量的方法来测量轧后板材厚度。用人工卡量方式测量板厚，存在着测量精度差，测量点少(每块钢板只测量一个点)，测量速度慢等缺点。在恶劣的现场环境下，操作人员用此法测量时劳动强度大，危险性高，生产效率受到很大的影响。多年来，虽然实施过很多其它方法，如机械测量法，微量元素放射性测量法等，但都不十分理想，不是测量精度太低，就是对环境及人身造成危害，所以就都弃之不用。

激光测厚仪的设计，充分考虑到现场的各种环境因素。为了减少温度对机体长度的影响，使用了铁铸造件做机壳利用石英玻璃窗片，保护窗口内部件(主要是光学仪器)以及把测量车体做成“C”型，并使之能在轨道上移动，以利于维护检修。另外，为滤除背景杂波信号在接收镜头前加装滤光镜片。

激光测厚仪是近年来开发出的高科技实用型设备。是用于热轧生产线上实时在线式连续测量成材厚度的非接触式测量设备。它有效地改善了工作环境，具有测量准确、精度高、实用性好安全可靠、无辐射、非接触式测量等人工测量及其它测量方法无法比拟的优点，并为轧制钢材厚度控制提供了准确的信息，从而提高了生产效率和产品质量，降低了劳动强度。

激光测厚仪使用两年多以来，具不完全统计，因扳厚误差造成的废品率下降了50%以上，创经济效益近千万元，受到各级部门和工作人员的肯定与赞赏。

激光测厚仪的构造和工作原理

由于激光测厚仪是很多高新技术的结合，所以其构造及原理与其它测量仅也有较大的区别。

激光测厚仅是采用激光作为尺度测量手段，充分利用激光单色性好高亮度、方向性强、抗干扰性强等优点，达到精密测量的目的。

该套测厚仪设备主要由两部分组成：一部分是激光的发射接收(采样)、信号转换处理、时钟及驱动等;另一部分是数据处理，即计算机对采集到的数据信号进行综合处理且输出相关的内容。

激光测厚仪的激光发射接收光学系统、信号转换及处理、时钟和驱动电路等部分的光机电设备，安装在一辆测量车上，在外型上激光测厚车呈“C”型，它直接安装在轧制线边上，由电动机驱动在轨道上运动。这样，测量时可进入到轧制线(辊道的ZX线附近)，停轧未测量或检修时，可驶离轧制线(辊道)，并不影响其它设备的正常运行。

激光测厚车上的激光器射出的激光束，在反射后通过光束压缩器，形成一束垂直于被测平面(标准平面)的激光束。因为激光管中发射出来的光束为高斯光束，其能量为正态分布，存在着发散度的问题。其光束只在某一点上能量密度Zda，而其他的部分能量是发散的。为此必须加装一台压缩镜，以提高其在一定长度范围(测量区)内的能量密度，使测量区内的采样在不同厚度钢板的检测中误差Z小。

从压缩器出来的光束，在测量区内其光束的直径≤1.5mm。此激光束被被测物体表面形成表面位置信号，经光点光学成像系统及背景光的滤除后，被接收系统送到内部光电转换器件CCD及外围电路上，形成光电信号CCD是一种能够将光信号转换成电信号的光敏器件。CCD接收到光信号后就能把光信号转换成电信号，再供后面的电路处理。信号在比较切割进行电平整形后，传送到计算机。

以上所述只是一个激光系统的工作原理，激光测厚仪是两个激光系统，工作原理是相同的但两组激光系统组成上下合一的测厚仪时，工作方式会发生一些变化。因为被测钢板表面凹凸不平，还存在弯曲现象，另外，钢板运动时还会上下跳动，这就会造成被测平面(0平面)并不是恒定平面，为动态0平面，如果采用通常的测Z方法就会带来很大的误差。为了克服这一缺陷，就在激光测厚仪上采用动态0平面测量法，这就是需要两套激光系统的原因。

激光测厚仪存在的问题及解决方法

在激光测厚仪实际运用过程中，虽然受到好评，但却因为现场环境恶劣，温差大，温度高，粉尘多，给设备的运行、维护带来很多不便，出现了不少的问题。

激光测厚仪在线测量钢板时，虽是非接触式测量，但到底是距被测钢板约500mm，在被测钢板表面温度500～1000"C的辐射下，测量车体的温度迅速上升。这样就危及到测量车内系统的运行安全和测量精度车上原装有冷却装置，但终不理想。在现场，我们跨辊道做了一个水套，以防辐射热，并设置温度补偿措施，以提高精度。

在气温较低的日子里，必须增加对测厚仪的检查次数，特别是光学系统。否则在测厚车内，时高时低的温度会使水气在光学镜面结露，至于接收不到采样信号，影响了测量。

钢板上的冷却水也会在蒸发之前落到接收窗和发射窗上，覆盖住窗口，无法进行测量。为此，必须用风吹走落向窗口的水。我们在测厚车旁加装了一台风机，以达到目的。

灰尘是无处不在的，特别是现场还存在着金属屑飘浮在空气中，这对测量仪来说是一个大敌。为解决好这个矛盾，我们制作了一个轴向风筒，罩在窗口上，测厚仪在使用时，接通高压风，不仅能把灰尘、金属屑吹走，而且对于其他一些小的杂物和水珠也能拒之于窗外。

高压电源在冬天寒冷的季节或是激光管用长了，会出现激光管不能起辉的故障，这对只能靠提高激光管的启辉电压来解决，可以用降低电阻值来做到。

结语

激光测厚仪是一种具有高新科技的产品。由于激光测厚仪的使用，使得因板厚误差产生的废钢率下降了50%～70%，每年获效益近千万元，同时降低了劳动强度，改善了生产环境，并得到各级工作人员的好评，为走效益型之路打下了良好基础。