前言

板帶鋼軋制過程中,板帶材厚度的測量是生產工藝過程中的重要環節,它對指導操作控制、保證產品質量等起到重要的作用。隨著AGG系統在板帶軋機上的普遍應用，板帶材的縱向厚度精度得到了顯著提高；而板帶材的橫向厚度問題卻日益突出，板帶軋制時，冷熱軋板來料（或成品厚度）、局部高點、凸度、楔形等幾何參數直接影響產品zui終質量。目前現場離線測量這幾項指標，主要依靠千分尺手工測量，效率低、誤差大、并且無法實現連續測量，經常導致關鍵特征點被遺漏。因此，開發一種能快速、準確離線測量板厚凸度的儀器具有非常重要的現實意義。

1 板凸度測量的國內外現狀

從20世紀60年代，國外一些研究機構就已經開始進入板帶凸度儀的開發研究工作，美國DMC公司（現美國熱電瑞美測量公司）、德國IMS公司等都相繼開發出了各自的系列產品，已經在板帶鋼生產中得到了廣泛應用，取得了顯著的經濟效益。我國在板帶凸度測量方面的研究起步較晚，相對比較落后。國內鋼鐵企業板帶鋼軋機上配置的板凸度儀幾乎完全依賴進口，現場離線測量主要依靠千分尺手工測量，經常導致關鍵特征點被遺漏，不利于板帶材的尺寸參數精準控制和檢測，進而影響產品市場綜合競爭力。

本文提供一種便攜智能板厚凸度測量儀與首鋼技術研究院聯合開發的離線板厚凸度測量儀的基礎上，又經過多年與武漢鋼鐵股份有限公司的聯合研究與實踐而開發成功的。它可以實現快速、準確、高效離線檢測冷熱軋板來料（或成品厚度）、局部高點、凸度、楔形等幾何參數，并對測量結果進行智能化處理，可直接顯示被測板厚板凸度曲線，可大量存儲已測板材凸度的測量數據，也可將已測的板材數據通過U盤傳輸到上位計算機進行分析處理，為生產現場改善板帶產品的尺寸精度及優化控制工藝提供數據支持。

2 板厚凸度主要技術參數

測量范圍：測量長度0-2000mm（根據用戶要求≤10m）

厚度：0.5-10mm（根據用戶要求可設計0.5-50mm）

儀器分度值：0.001mm                                    

示值誤差：＜0.003mm

測量步距：1-100mm可根據需要設置

重量：6kg

3 儀器的設計與實現

3.1 機械部分設計

  圖1  測量儀器的主視圖                         圖2   測量儀器的左視剖面圖

3.2 嵌入式系統硬件設計

便攜式板厚凸度測量儀配置有嵌入式系統，使得該儀器具有“可人機對話”、“輸入被測板帶各種參數”、“自動采集被測板帶厚度和長度數據”、“自動處理數據并生成曲線”、“自動存儲測量結果”和“傳輸和顯示各種數據及曲線”的功能。

由于外圍控制電路比較復雜，我們把其分為主控模塊和測量模塊，分別由SAMSUNG的EXYNOS4412芯片和AVR芯片控制。主控模塊主要負責人機交互功能以提供直觀的操作界面、負責實測數據的管理和顯示、負責提供管理配置功能；測量模塊主要負責采集測長接口電路的脈沖信號和經過16位AD芯片轉換的2路位移傳感器接口電路的數據，并把處理后的數據先緩存到外部SRAM存儲器中，zui終的實測數據發送給主控模塊；為了開發過程中調試方便，主控模塊和測量模塊都預留用于調試的外部串行接口。嵌入式系統硬件原理框圖如圖3所示：

                              圖3  嵌入式系統硬件原理框圖

3.3 嵌入式系統軟件設計

嵌入式系統軟件設計主要包括驅動層、通信層和應用層的設計；驅動層是開發模塊相應設備的驅動程序，包括LCD驅動、鍵盤驅動、AD芯片驅動、USB驅動等；通信層主要完成主控模塊和測量模塊之間的通信，它們必須滿足測量通信協議；應用層主要完成儀器的工作流程及對應的LCD顯示和傳感器數據采集處理，軟件總體流程圖如圖4所示：

                        圖4 嵌入式系統應用層軟件總體流程圖

3.4 數據庫管理系統設計

該儀器配套有BHT-便攜板厚凸度測量儀數據管理系統，主要完成數據導入、數據管理功能；其中數據導入功能又分為U盤數據導入和備份數據導入，數據管理功能主要包括測量數據的查找、刪除，顯示測試曲線和打印測試曲線的功能。其數據管理系統功能圖如圖5所示：

                         圖5  數據管理系統功能圖

4 測量儀器的驗證

為了驗證板凸度測量儀的正確性與精度，把用該儀器測量得到的數據與高精度測量儀器逐點測得的數據進行比較，結果誤差＜0.003mm，完全達到板凸度測量系統要求的精度。為了考查該儀器的實用性，進行現場測量使用，實現了連續測量板材凸度數據的目標，且儀器攜帶方便易于操作，取得了較為滿意的效果。因此，我們認為該儀器可作為離線板凸度曲線測量的工具使用。

                         圖6    現場測量板厚板凸度及結果顯示

5 結束語

目前國內外的鋼鐵形勢都處在zui冰冷的嚴冬期，行業虧損和去產能化使鋼鐵企業間的競爭更為白熱化，如何在激烈的競爭中生存并立于不敗之地，是企業必須考慮的重中之重的問題。企業要生存，則必須在低成本下生產出優質的產品并被市場購買以實現利潤zui大化。

本文介紹的便攜智能板厚凸度測量儀經驗證，分辨率0.001mm，示值誤差＜0.003mm，可以滿足板帶鋼廠對板厚凸度數據曲線的測量。該儀器測量方式簡單，使用方便，環保安全，是一種極有推廣應用價值的便攜式的高精度測量儀器；對板帶鋼生產企業的軋制操作控制、保證產品質量和降低生產成本都具有重要的指導意義。