专利名称：热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热轧钢板降温冷缩过程中的膨胀率检测技术，更具体 地说，涉及一种热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置。
背景技术：
热轧宽度的精度控制是热轧产品的 一 个重要质量指标。热轧生产中， 不仅要求关注测量设备的静态精度，更重要的是要求保证轧制过程中动态 测量数据的可靠性和准确性。热轧宽度的精确自动检测与控制，需要不同 的钢种化学成分的热膨胀曲线模型，在此过程中，不仅要在无氧化的环境 中缓慢升温测量不同钢种热膨胀曲线，还需要考虑实际生产中，在正常的 氧化环境中急冷状态下测量钢板冷缩曲线的变化情况，用测量的结果修正 不同的钢种膨胀曲线实际生产状态下的模型参数。
目前，功能较为完善的基于热膨胀测定的智能检测应用系统尚属空白， 而较为常见的测量热膨胀系数的设备为推杆式膨胀仪，其通过被测试样在 无氧化的环境中缓慢升温，通过其推杆与试样接触，使用示差法测量原理 进行测量膨胀位移，因此需要保证被测试样表面不能存在氧化物，否则易 影响检测结构。但是，由于实际的钢板热轧生产过程是一个急速降温的冷 缩过程，并且在敞开环境下，板坯表面也存在一定的氧化过程，因此，采 用该膨胀仪进行膨胀率测量，并不能真实反映实际热轧钢板降温急冷过程 中膨胀(收缩)量的测量，从而无法有效对钢板热轧宽度进行精确自动检 测与控制。

实用新型内容
针对现有技术中存在的上述缺点，本实用新型的目的是提供 一 种热轧 钢板冷缩过程的膨胀率测量装置，该测量装置能够在模拟热轧钢板急速降
3温以及氧化环境下进行动态膨胀率的测量。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案
该热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置包括支架、取像部件、测温部 件和计算机，支架上端设有升降平台，下方设有试样安装板；取像部件包 括摄像机，固定在升降平台上；摄像机、测温部件分别与计算机电连接。
所述的试样安装板上表面设有一中心定位顶针以及两个相互垂直设置 的边部定位块。
所述的摄像机一端设有增距镜，增距镜一端连有一微距镜头。
所述的摄像机外部还设有一保护罩，保护罩内设有摄像机固定板，保 护罩底端开有摄像孔，摄像孔内安装有耐高温光学玻璃，保护罩一侧固定 在所述的升降平台上。
所述的取像部件还包括为摄像机提供光照的光源。
所述的测温部件为红外线测温仪。
在上述技术方案中，本实用新型的热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装 置包括支架、取像部件、测温部件和计算机，支架上端设有升降平台，下 方设有试样安装板；取像部件包括摄像机，固定在升降平台上；摄像机、 测温部件分别与计算机电连接。该测量装置将加热后的试样设于试样安装 板上进行模拟降温冷缩过程，通过摄像机对试样边缘区域的冷缩状态进行 小视场实时成像并输入计算机，同时通过红外线测温仪对试样进行实时测 温，最后通过计算机进行膨胀率计算，从而能够真实反映热轧钢板在急速 降温以及氧化环境下的动态膨胀率，为热轧钢板宽度的精确自动检测与控 制提供有利依据。


图1是本实用新型的热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置的结构示意
图2是本实用新型的测量装置的试样安装板的结构示意图； 图3是本实用新型的测量装置的摄像机的结构示意图； 图4是图2的D部放大示意图。
具体实施方式

以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。 首先，对本实用新型的测量装置的设计思想进行简单说明。图像测量 技术是近年来测量领域中迅速发展起来的新型技术，它以现代光学为基础， 融光、计算机图像学、机、电、算等科学技术为一体，广泛应用于几何尺 寸测量、精密复杂零件的微尺寸测量和外观检测，航空遥感测量，以及光 波干涉图、应力应变场状态分布图等许多技术领域中。然而在钢铁工业中， 图像测量技术目前还尚未被广泛使用。图像测量就是在测量被测对象时， 把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用的测量方法，其目的就 是从图像中提取有用的信号，通过处理被测图像的边缘而获得物体的几何 参数。而本实用新型的测量装置就是釆用了对试样的边缘成像并计算从而 来测量其膨胀(收缩)率，从而用于观察与测量热轧板坯降温过程中的宽 度收缩变化。
由于钢板试样在整个温度范围内的尺寸变化非常小，如果釆用对整个 试样进行观察的方法，那么图像分辨率很低，无法保证测量精度。因此本 实用新型的测量装置釆用中心对称原理，使试样的中心自动定位在试样安 装板上，在图像中试样一个边缘的变化量就可以确定为该边缘与中心点之 间的钢板膨胀变化量，这样只要利用较小的视场进行检测，就可以获得非 常高的分辨率。
请参阅图l所示，本实用新型的热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置
lO包括支架ll、取像部件、测温部件13和计算机14,支架ll上端设有 升降平台111,可沿支架11进行上下升降，支架11下方设有耐高温材料 的试样安装板112，用于安装试样l。取像部件包括摄像机121,固定在升 降平台lll上；摄像机121、测温部件13分别与计算机14电连接。请结 合图2所示，试样安装板112上表面设有一中心定位顶针113以及两个相 互垂直设置的边部定位块114,边部定位块114为试样1安装提供准确的 限位，即使视场很小，也可使试样1的检测端A快速准确地放置在观测的 视场中，中心定位顶针113用于建立试样l安装的基准点，使得整个试样 1的重量几乎全部落在中心定位顶针113上，而在试样1边缘只有少量的压力，当试样l冷却收缩时，边缘的动摩擦力远小于中心的最大静摩擦力，
这样试样l就被锁定在该中心位置(即为图2中的0点)，并且试样l还 可通过中心定位顶针113以及边部定位块114进行快速安装定位。请结合 图3所示，上述的摄像机,121选用CCD摄像机为较佳，并且摄像机121 一端设有增距镜122，增距镜122 —端连有一微距镜头123。摄像机121 外部还设有一保护罩124，保护罩124内设有摄像机固定板125,保护罩 124底端开有摄像孔126,摄像孔126内安装有耐高温光学玻璃，保护罩 124—侧固定在升降平台lll上，可随升降平台111 一起升降，从而调节 拍摄距离。取像部件还包括为摄像机121提供光照的光源127。光源127 可选用白炽灯，给出一定的光照条件，使试样1与背景有足够的反差，微 距放大镜头和增距镜122可以在比较近的距离对试样1进行放大，并在CCD 成像面形成一个清晰的实像，然后将图像通过CCD光电转换，最终成为数 字信号，通过接口将二维图像数据送到计算机14内部，形成灰度的二维阵 列(即原始图像)。而测温部件13选用红外线测温仪，可以实时地测量试 样1的温度，将结果通过接口送计算机14。计算机14可接收摄像机121 釆集的图像信号进行成像，计算试样l尺寸变化，同时接收温度信号，并 计算出试样l的膨胀率。
请结合图4所示，该测量装置IO的工作原理如下
首先，将被测试的试样l加工成固定的尺寸，通常为正方形，大约为 10cmX10cm大小；再将试样1放置在炉子中进行加热，使试样l达到足够 的温度；然后将取像部件以及测温部件13调整到位；然后再将试样l快速 放置在试样安装板112上，并快速完成定位；此时，通过CCD摄像机121 对试样1边角部分的冷缩进行实时拍摄成像，同时通过红外线测温仪对试 样l温度进行实时测量；最后，通过计算机14计算得出膨胀率，并进行数 据显示和记录。
上述具体的成像及计算原理为为了获得非常高分辨率，CCD摄像机 121只需对试样1的局部进行小视场成像，以图2的边角部(图2中的虛 线框D)为例，CCD摄像机121以A点为测量点，由于试样l在冷缩时以 中心为对称点，进行中心收缩，因此试样1中心0点到A点的冷缩变化量即为AA'(图2、图4中的l'是冷缩后的试样)，因此该试样l的膨胀(收 缩)率为
式中"为膨胀率；AO为A点到中心点O的长度；AA'为试样1冷缩 膨胀的变化量；"为冷缩过程的温度变化量。若试样AA'处表面存在氧化 物，则可通过选择成像中的其它观测点釆用类似方式进行测量。
本实用新型的测量装置10由于采用了非接触式的成像技术，并且在试 样l冷缩过程中进行实时测量，从而能够真实反映热轧钢板的冷缩膨胀率， 不但分辨率高、精确度好，而且由此获取的钢种冷缩曲线与标准的热膨胀 曲线相比误差很小，能够较好的满足了微观冷缩的观测要求，为后续的热 轧钢板宽度的精确自动检测与控制提供有利依据。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说 明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的 实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的 权利要求书范围内。
权利要求1.一种热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置，其特征在于该测量装置包括支架、取像部件、测温部件和计算机，支架上端设有升降平台，下方设有试样安装板；取像部件包括摄像机，固定在升降平台上；摄像机、测温部件分别与计算机电连接。
2. 如权利要求l所述的热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置，其特征 在于所述的试样安装板上表面设有一中心定位顶针以及两个相互垂直设置 的边部定位块。
3. 如权利要求l所述的热轧钢板冷縮过程的膨胀率测量装置，其特征 在于所述的摄像机一端设有增距镜，增距镜一端连有一微距镜头。
4. 如权利要求3所述的热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置，其特征 在于 所述的摄像机外部还设有一保护罩，保护罩内设有摄像机固定板，保 护罩底端开有摄像孔，摄像孔内安装有耐高温光学玻璃，保护罩一侧固定 在所述的升降平台上。
5. 如权利要求l所述的热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置，其特征 在于所述的取像部件还包括为摄像机提供光照的光源。
6. 如权利要求l所述的热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置，其特征 在于 '所述的测温部件为红外线测温仪。
专利摘要本实用新型公开了一种热轧钢板冷缩过程的膨胀率测量装置，该测量装置包括支架、取像部件、测温部件和计算机，支架上端设有升降平台，下方设有试样安装板；取像部件包括摄像机，固定在升降平台上；摄像机、测温部件分别与计算机电连接。该测量装置将加热后的试样设于试样安装板上进行模拟降温冷缩过程，通过摄像机对试样边缘区域的冷缩状态进行小视场实时成像并输入计算机，同时通过红外线测温仪对试样进行实时测温，最后通过计算机进行膨胀率计算，从而能够真实反映热轧钢板在急速降温以及氧化环境下的动态膨胀率，为热轧钢板宽度的精确自动检测与控制提供有利依据。
文档编号G01J5/00GK201378046SQ200920068758
公开日2010年1月6日 申请日期2009年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者勇 夏, 方志宏, 陆敏健 申请人:宝山钢铁股份有限公司