0 前言

板(ban)(ban)帶(dai)(dai)鋼軋制(zhi)(zhi)過程中,板(ban)(ban)帶(dai)(dai)材厚(hou)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)測(ce)量(liang)是工藝過程中的(de)(de)(de)重要環(huan)節,它(ta)對指(zhi)導操作(zuo)控制(zhi)(zhi)、保(bao)證(zheng)產品質量(liang)等(deng)起(qi)到重要的(de)(de)(de)作(zuo)用。隨著(zhu)AGG系統在板(ban)(ban)帶(dai)(dai)軋機(ji)上(shang)的(de)(de)(de)普(pu)遍應用，板(ban)(ban)帶(dai)(dai)材的(de)(de)(de)縱向厚(hou)度(du)(du)(du)精(jing)度(du)(du)(du)擁有了顯(xian)著(zhu)提高；而板(ban)(ban)帶(dai)(dai)材的(de)(de)(de)橫向厚(hou)度(du)(du)(du)問(wen)題卻日益突(tu)出，板(ban)(ban)帶(dai)(dai)軋制(zhi)(zhi)時，冷熱(re)軋板(ban)(ban)來料（或成品厚(hou)度(du)(du)(du)）、局部高點、凸度(du)(du)(du)、楔(xie)形(xing)等(deng)幾何(he)參數直接(jie)影響產品*終質量(liang)。目前(qian)現(xian)場離(li)(li)線測(ce)量(liang)這幾項指(zhi)標，主(zhu)要依靠千分(fen)尺手工測(ce)量(liang)，效率低、誤差大、并且無法實(shi)現(xian)連續(xu)測(ce)量(liang)，經常(chang)導致關鍵(jian)特征點被遺漏。因此，開發一(yi)種能快速、準確離(li)(li)線測(ce)量(liang)板(ban)(ban)厚(hou)凸度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)儀器(qi)具有非常(chang)重要的(de)(de)(de)現(xian)實(shi)意義。

1 板凸度測(ce)量的國內外現狀

從20世紀60年(nian)代，國(guo)外一些研究(jiu)機構就(jiu)已經開始進入板帶(dai)凸度儀的開發(fa)研究(jiu)工作，美國(guo)DMC公(gong)司（現美國(guo)熱(re)電瑞美測量公(gong)司）、德國(guo)IMS公(gong)司等都(dou)相繼開發(fa)出了各(ge)自的系列產品，已經在板帶(dai)鋼中擁有了廣(guang)泛應用，取得(de)了顯著的經濟效益。我國在板(ban)帶(dai)凸度測量(liang)方面的(de)研究起步(bu)較晚，相對比較落后(hou)。國內鋼鐵企(qi)業板(ban)帶(dai)鋼軋(ya)機上配(pei)置的(de)板(ban)凸度儀幾(ji)乎完全依賴(lai)進口，現(xian)場(chang)離線測量(liang)主要依靠(kao)千分尺(chi)手工(gong)測量(liang)，經常導致(zhi)關(guan)鍵特(te)征點(dian)被遺(yi)漏(lou)，不(bu)利于板(ban)帶(dai)材(cai)的(de)尺(chi)寸(cun)參(can)數精準(zhun)控制和(he)檢測，進而影響(xiang)產品(pin)市場(chang)綜(zong)合(he)競爭力。

本文提供一種便攜智能板厚凸度測量儀，是在本單位（商丘魁斗計量測控有限公司）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、有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(tu)度(du)主(zhu)要技(ji)術參數

測量范圍(wei)：測量長度(du)0-2000mm（根據(ju)用戶要(yao)求≤10m）

厚度：0.5-10mm（根據(ju)用戶(hu)要求可設計0.5-50mm）

儀(yi)器分度值：0.001mm                                    

示值誤(wu)差：＜0.003mm

測(ce)量步(bu)距：1-100mm可根據需(xu)要設置(zhi)

重量：6kg

3 儀器的(de)設計與實現

3.1 機械部分設(she)計

　　　　　　 　　　　圖(tu)1  測量儀器的主(zhu)視圖                 　　 　　　      　　圖(tu)2   測量儀器(qi)的左視剖面圖

3.2 嵌入式系統硬(ying)件(jian)設(she)計

便(bian)攜式(shi)板(ban)厚凸(tu)度(du)(du)測(ce)量儀(yi)配置有專用嵌入式(shi)系統，使得該儀(yi)器具有“可人機(ji)對話”、“輸(shu)入被測(ce)板(ban)帶各(ge)種(zhong)(zhong)參數(shu)(shu)”、“自(zi)動采集被測(ce)板(ban)帶厚度(du)(du)和(he)長度(du)(du)數(shu)(shu)據”、“自(zi)動處(chu)理數(shu)(shu)據并生成曲線”、“自(zi)動存儲測(ce)量結果”和(he)“傳輸(shu)和(he)顯示(shi)各(ge)種(zhong)(zhong)數(shu)(shu)據及曲線”的功能。

由于外圍控(kong)制電(dian)路(lu)(lu)比較復雜，我們把其分為主控(kong)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)和測(ce)(ce)(ce)量模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)，分別由SAMSUNG的(de)(de)(de)(de)EXYNOS4412芯(xin)片和AVR芯(xin)片控(kong)制。主控(kong)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)主要負責人機交互功能以提(ti)供直觀(guan)的(de)(de)(de)(de)操作界面(mian)、負責實測(ce)(ce)(ce)數(shu)據(ju)的(de)(de)(de)(de)管理和顯示(shi)、負責提(ti)供管理配置功能；測(ce)(ce)(ce)量模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)主要負責采(cai)集測(ce)(ce)(ce)長接口電(dian)路(lu)(lu)的(de)(de)(de)(de)脈沖信號和經過16位AD芯(xin)片轉(zhuan)換的(de)(de)(de)(de)2路(lu)(lu)位移傳感器(qi)(qi)接口電(dian)路(lu)(lu)的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)，并把處理后的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)先緩存到外部SRAM存儲器(qi)(qi)中(zhong)，*終的(de)(de)(de)(de)實測(ce)(ce)(ce)數(shu)據(ju)發送(song)給主控(kong)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)；為了開發過程中(zhong)調試(shi)方便(bian)，主控(kong)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)和測(ce)(ce)(ce)量模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)都預留用于調試(shi)的(de)(de)(de)(de)外部串行接口。嵌入式(shi)系統硬件原理框圖如圖3所示(shi)：

                         　　　    圖3  嵌入式系(xi)統硬件原理框圖

3.3 嵌入式系統軟件(jian)設計

嵌入式系(xi)統(tong)軟(ruan)件設(she)計主(zhu)要(yao)(yao)包括(kuo)驅(qu)動(dong)層、通信(xin)層和應用層的(de)(de)(de)設(she)計；驅(qu)動(dong)層是開(kai)發(fa)模(mo)(mo)塊(kuai)相應設(she)備的(de)(de)(de)驅(qu)動(dong)程(cheng)序，包括(kuo)LCD驅(qu)動(dong)、鍵盤驅(qu)動(dong)、AD芯片(pian)驅(qu)動(dong)、USB驅(qu)動(dong)等；通信(xin)層主(zhu)要(yao)(yao)完成(cheng)主(zhu)控(kong)模(mo)(mo)塊(kuai)和測量(liang)模(mo)(mo)塊(kuai)之間的(de)(de)(de)通信(xin)，它們**滿足(zu)測量(liang)通信(xin)協議(yi)；應用層主(zhu)要(yao)(yao)完成(cheng)儀器(qi)的(de)(de)(de)工作流程(cheng)及對應的(de)(de)(de)LCD顯(xian)示和傳感器(qi)數據(ju)采集處理，軟(ruan)件總體流程(cheng)圖(tu)如圖(tu)4所(suo)示：

                    　　　  　 圖4 嵌(qian)入式(shi)系統應用層軟件(jian)總體流程圖

3.4 數據庫管(guan)理系統設(she)計

該儀器配套有BHT-便攜板厚凸度測量儀數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)管(guan)(guan)理(li)系統(tong)，主要完成(cheng)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)導(dao)入(ru)、數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)管(guan)(guan)理(li)功(gong)能(neng)；其中數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)導(dao)入(ru)功(gong)能(neng)又分(fen)為U盤數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)導(dao)入(ru)和(he)備份數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)導(dao)入(ru)，數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)管(guan)(guan)理(li)功(gong)能(neng)主要包括(kuo)測量數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)的查找、刪除，顯示測試(shi)曲(qu)線(xian)和(he)打印測試(shi)曲(qu)線(xian)的功(gong)能(neng)。其數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)管(guan)(guan)理(li)系統(tong)功(gong)能(neng)圖如圖5所示：

                        　　　　　　圖5  數據管理系統功能圖

4 測量(liang)儀器的驗證

為了驗證板凸度(du)(du)(du)(du)測量(liang)儀(yi)的正確性(xing)與精(jing)度(du)(du)(du)(du)，把用(yong)(yong)該(gai)儀(yi)器(qi)測量(liang)擁有的數(shu)據與高精(jing)度(du)(du)(du)(du)測量(liang)儀(yi)器(qi)逐點測得的數(shu)據進行比較，結果誤(wu)差(cha)＜0.003mm，完全達到板凸度(du)(du)(du)(du)測量(liang)系統要求的精(jing)度(du)(du)(du)(du)。為了考查該(gai)儀(yi)器(qi)的實(shi)用(yong)(yong)性(xing)，進行現場測量(liang)使用(yong)(yong)，實(shi)現了連續(xu)測量(liang)板材凸度(du)(du)(du)(du)數(shu)據的目標，且儀(yi)器(qi)攜帶(dai)方便易于操作(zuo)，取得了較為滿意的效果。因此(ci)，我(wo)們認為該(gai)儀(yi)器(qi)可作(zuo)為離線(xian)板凸度(du)(du)(du)(du)曲線(xian)測量(liang)的專用(yong)(yong)工具使用(yong)(yong)。

                     　　    圖6    現場測量板厚板凸(tu)度及結(jie)果顯示

5 結束語(yu)

目(mu)前國內外的鋼(gang)鐵形勢都處在(zai)*冰冷的嚴冬期，行業(ye)(ye)虧(kui)損和去產能化使鋼(gang)鐵企(qi)業(ye)(ye)間的競(jing)爭更為白(bai)熱化，如何在(zai)激烈的競(jing)爭中生存(cun)并立(li)于不敗(bai)之地，是企(qi)業(ye)(ye)**考慮的重中之重的問題。企(qi)業(ye)(ye)要生存(cun)，則(ze)**在(zai)低成本(ben)下出**的產品并被市場購買以實現(xian)利潤**化。

本(ben)文介紹的(de)便攜智能板(ban)(ban)厚(hou)凸(tu)度測(ce)量(liang)儀(yi)經驗證(zheng)，分辨率0.001mm，示值誤差＜0.003mm，可以滿(man)足板(ban)(ban)帶鋼(gang)廠對(dui)板(ban)(ban)厚(hou)凸(tu)度數據曲(qu)線的(de)測(ce)量(liang)。該儀(yi)器測(ce)量(liang)方式簡單，使用方便，環保**，是(shi)一種極有推廣應用價值的(de)便攜式的(de)高精度測(ce)量(liang)儀(yi)器；對(dui)板(ban)(ban)帶鋼(gang)企業的(de)軋制操作控制、保證(zheng)產品質量(liang)和(he)降低成(cheng)本(ben)都具有重(zhong)要的(de)指導意義(yi)。