一种电容式螺纹钢线径在线测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电容式螺纹钢线径在线测量系统，属于螺纹钢线径在线测量技术领域。本实用新型专利技术的圆筒件呈两端开口的中空筒状结构，螺纹钢从圆筒件的中心轴线位置穿过，从圆筒件一端的端部引出第一电容极；集电环设置于轧机的出口处，并与螺纹钢相接触，从集电环引出第二电容极，圆筒件和螺纹钢组成圆柱形电容器；上述的第一电容极和第二电容极接入电容测量模块，电容测量模块依次与滤波模块、数据运算模块、数据显示模块相连接。本实用新型专利技术相比激光扫描法和光电摄像法等技术，结构简单，而且经济，容易实现高精度在线测量螺纹钢的直径。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及螺纹钢线径在线测量
，更具体地说，涉及一种电容式螺纹钢线径在线测量系统。
技术介绍
目前，在我国冶金工业中，螺纹钢生产厂大部分仍采用在螺纹钢轧制离线后，在热态下由工人用卡尺测量，这种方法是随机抽取测量，其测量精确度不高、速度慢、劳动强度大，且不能实时检测，无法及时调整更换轧机轧辊，一旦发现超差则已有大批钢材成为次品 或废品，停机时间也严重影响着生产效率的提高。随着棒材轧制技术不断改进，离线测量线径早就无法满足工业需要。同时，为了满足客户需要，降低成本，目前螺纹钢生产厂大部分采取负公差轧制，为了进一步提高成材率，就必须实现对轧件的连续在线检测。目前，很多关于棒材线径非接触式在线测量的研究在不断地深入，在《冶金管理》杂志2004年第11期“线、棒材及螺纹钢截面形状在线测量技术综合评述”一文中总结性地介绍了当前棒材线径在线测量技术大体可分为激光扫描法和光电摄像法。激光扫描法由马达带动在发射透镜焦点上的旋转棱镜将激光束反射到发射透镜上形成一平行扫描的光带，被测物的直径(或宽度)在此光带上遮挡平行扫描光束，将遮挡时间乘平行光带的扫描速度就可求出被测物的外径(或宽度)，但是该方法动态性能差。光电摄像法由光学系统形成一束连续的平行光通过接收镜头在线阵上形成遮挡阴影的电子图像，经图象处理求出遮挡此平行光束的阴影区所对应的物体投影尺寸，该方法对拍摄速度要求高，同时对图像处理的要求极高。中国专利申请号200420072685. 2，申请日为2004年6月30日，专利技术创造名称为二氧化铀芯块直径在线测量系统，该申请案采用激光测量仪测量二氧化铀芯块的直径。中国专利申请号98111592. 6，专利技术创造名称为一种自动在线测径的方法及其装置，该申请案也采用平行激光光束照射技术实现测径。中国专利申请号00238166. 4，专利技术创造名称为高速运动物体的断面尺寸测量装置，该申请案CCD摄像机技术测量端面尺寸。中国专利申请号200910070820. 7，专利技术创造名称为抗振动大尺寸直径精密在线测量方法，该申请案也采用CCD相机技术测量钢管直径。此外，中国专利申请号200410009187. 8，申请日为2004年6月9日，专利技术创造名称为螺纹钢三参数在线测量系统，该申请案由测量纵肋高度的线阵CCD测量仪，测量内径、横肋高的光电瞄准式光学投影仪和计算机控制系统组成，光电瞄准式光学投影仪和线阵CCD测径仪是两个独立的测量系统，分别在螺纹钢的两个相互垂直的方向上测量，两者共用一个测量头，两个方向的测量信号同时输入计算机控制系统，计算机控制系统经数据处理后输出测量结果。该申请案虽然实现了在线测量螺纹钢的内径、纵肋及横肋高度三参数，但是采用的是CCD测量仪和光电瞄准式光学投影仪技术，由于螺纹钢轧制速度很高，导致高速运动的螺纹钢形成流线，要同时在线测量螺纹钢的内径、纵肋及横肋三个参数，对拍摄速度要求极高，同时对图像处理的要求也极高，导致检测成本大幅度增大，不适合实际生产使用。中国专利申请号200620018691. 9，申请日为2006年3月31日，专利技术创造名称为带肋钢筋特征尺寸测量仪，该申请案包括6 14组单轴向平行光测径仪、箱体、高斜支架、低斜支架，6 14组单轴向平行光测径仪是间隔交错排放，分为与轴向成±10° 70°夹角的A、B两组，6 14组单轴向平行光测径仪的接收镜头、发射镜头分别由固定于箱体的低斜支架或高斜支架固定。该申请案虽然能够直接测量得到内径及横肋外径，但是其结构复杂，采用的是单轴向平行光测径仪，生产及运行维护成本高。综上所述，现有技术中对螺纹钢线径测量技术主要集中在激光扫描法和光电摄像法，这些方法在一定程度上能够实现线径的在线测量，但是其结构复杂，测量图像的处理要求极高，导致测量成本大，设备维护成本增加，不能适应高速轧制的需要，在实际的生产使用过程中并未得到普遍的应用。
技术实现思路
技术要解决的技术问题本技术的目的在于克服现有技术中螺纹钢的线径在线测量设备结构复杂，测径要求高，测径成本高的不足，提供一种电容式螺纹钢线径在线测量系统，通过本技术构建的电容式在线测量系统，能够实现螺纹钢线径的高精度在线测量，从而提高螺纹钢成材率，且结构简单，设备维护成本低。技术方案为达到上述目的，本技术提供的技术方案为本技术的一种电容式螺纹钢线径在线测量系统，包括圆筒件、集电环、电容测量模块、滤波模块、数据运算模块和数据显示模块，所述的圆筒件呈两端开口的中空筒状结构，螺纹钢从圆筒件的中心轴线位置穿过，从圆筒件一端的端部引出第一电容极；所述的集电环设置于轧机的出口处，并与螺纹钢相接触，从集电环引出第二电容极，所述的圆筒件和螺纹钢组成圆柱形电容器；上述的第一电容极和第二电容极接入电容测量模块，该电容测量模块用于测量圆柱形电容器的电容值，所述的电容测量模块、滤波模块、数据运算模块、数据显示模块依次连接。优选地，本技术的圆筒件为金属件，并位于轧机的出口处，该圆筒件的外壁直径为螺纹钢直径的3 10倍，该圆筒件的长度为5(Tl00cm。本技术中所称的螺纹钢的直径均指公称直径，公称直径范围为6 50mm，标准推荐的螺纹钢公称直径为6、8、10、12、16、18、20、22、25、32、40、50mm等规格。有益效果采用本技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果(I)本技术的一种电容式螺纹钢线径在线测量系统，减轻了劳动强度，提高了生产效率。目前螺纹钢生产厂大部分仍采用螺纹钢轧制离线后，在热态下由工人用卡尺测量，劳动强度很大，且不能实时检测，无法及时调整更换轧机轧辊，一旦发现超差则已有大批钢材成为次品或废品，停机时间也严重影响着生产效率的提高，因此本技术实现了在线测量螺纹钢线径，减轻了劳动强度，提高了生产效率；(2)本技术的一种电容式螺纹钢线径在线测量系统，通过在螺纹钢外部套设圆筒件的方式构成了第一电容极，并利用与集电环接触的螺纹钢作为第二电容极，巧妙地构建了一个圆柱形电容器，从而通过检测电容值的方式测量螺纹钢的直径，相比现有技术中的激光扫描法和光电摄像法等技术，结构简单，而且经济，容易实现高精度测量螺纹钢的直径；(3)本技术的一种电容式螺纹钢线径在线测量系统，其圆筒件的外壁直径为螺纹钢直径的3 10倍，圆筒件的长度为5(Tl00Cm，通过试验测试，该结构尺寸的圆筒件测量并计算获得的螺纹钢直径精度最高，且数据测量的稳定性好；(4)本技术的一种电容式螺纹钢线径在线测量系统，其数据处理部分通过构架标准数据库，并采用局部线性化、偏差估计运算的方法，巧妙地将螺纹钢的直径计算出来，能够准确实现在线测量；(5)本技术的一种电容式螺纹钢线径在线测量系统，通过数据运算处理得到 实际生产的螺纹钢直径和螺纹钢直径的偏差量，该方法可以减少螺纹钢的生产废品率，提高企业的生产效率和管理水平。附图说明图I为本技术的一种电容式螺纹钢线径在线测量系统的结构示意图；图2为本技术的一种电容式螺纹钢线径在线测量系统的检测方法中局部线性化计算的原理图。示意图中的标号说明1_轧机；2_螺纹钢；3_圆筒件；4_集电环；5_电容测量模块；6_滤波模块；7_数据运算模块；8_数据显示模块。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式螺纹钢线径在线测量系统，其特征在于：包括圆筒件（3）、集电环（4）、电容测量模块（5）、滤波模块（6）、数据运算模块（7）和数据显示模块（8），所述的圆筒件（3）呈两端开口的中空筒状结构，螺纹钢（2）从圆筒件（3）的中心轴线位置穿过，从圆筒件（3）一端的端部引出第一电容极；所述的集电环（4）设置于轧机（1）的出口处，并与螺纹钢（2）相接触，从集电环（4）引出第二电容极，所述的圆筒件（3）和螺纹钢（2）组成圆柱形电容器；上述的第一电容极和第二电容极接入电容测量模块（5），该电容测量模块（5）用于测量圆柱形电容器的电容值，所述的电容测量模块（5）、滤波模块（6）、数据运算模块（7）、数据显示模块（8）依次连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍铭，杨波，章家岩，冯旭刚，从宏寿，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：实用新型
国别省市：