ACCUSPEED手册

1、KELKACCUSPEED 激光测速仪ASD2100A培训资料 v1.02005年8月目 录1 概述22 ACCUSPEED工作原理22.1 ACCUSPEED如何工作22.2 产品描述32.3 系统特性43 光头43.1光头部件4光学部件5光头套63.2 光头标定63.3 光头电缆64 电子单元74.1电子单元显示器和控制开关9速度和长度窗口9系统状态指示灯104.2电子单元连接104.3电源入口单元114.4激光控制114.5远程激光控制盘114.6外部接口114.7 信号处理125 系统配置126 操作126.1测速仪上电126.2诊断自检136.3故障诊断选项156.4测速仪停电156

2、.5 ACCUSPEED标定确认166.6 标定调节-UAP167 维护167.1清洁光学窗口167.2 更换光头备件177.3 更换光头电缆187.4 更换电子单元187.5 检查和维护计划181 概述KELK C965C飞剪优化剪切系统使用2个激光测速仪，型号为ASD2100A。LV1安装在R2轧机出口处，距R2中心线587818307708mm，偏离轧制中心线150mm（在传动侧）。LV2安装在飞剪入口处，距飞剪中心线105049856035mm，位于轧制中心线上。ACCUSPEED测量范围速度：0.0142m/s长度：015000m精度：±0.025%（100mm景深），&#

3、177;0.05%（200mm景深）安装高度：2100mm（距辊面）2130mm景深：200mm注：上述精度只有在对准参数满足要求并且光头温度控制到±2.5（在540范围内）。2 ACCUSPEED工作原理KELK ACCUSPEED激光测速仪是一种非接触式光学传感器，用于测量运动材料的速度。该激光测速仪使用从干涉图（由相交的激光束产生）上发出的散射光来检测材料的速度。同样的原理可用来精确测量穿过测量区的材料长度。2.1 ACCUSPEED如何工作ACCUSPEED 瞄准两个相干的激光束，使得它们在距光头的一个已知距离上相交。相交的光束产生一个亮暗条交替的三维干涉图，如图2.1所示。

4、干涉图存在的区域形成了测量区。图2.1 ACCUSPEED ASD2100工作原理如果材料在测量区出现，干涉图在材料表面产生一个亮暗线交替的条纹图。当材料穿过测量区移动时，条纹图上的光从材料的粗糙表面散射出来。光头中的光电探测器采集散射光并输出一个和接收到的光强度成正比的信号。输出信号的每个周期对应于材料移动的距离（等于一个条纹间距）。光电检测器调制信号直接和材料速度以及条纹图的间距成正比。条纹图的间距只和激光波长（l）、角度（a）（二者都是测量仪激光的光学特性）相关。穿过测量区的材料长度通过对条纹间隔数进行计数来决定，等于光电探测器信号中的周期计数值。图2.2是测速仪测量原理示意图。实际上，

5、标定测速仪比较方便，而不需精确测量a和 l。标定在厂家进行，每个光头的标定数据都已保存好。图2.2光电检测器输出信号示意图2.2 产品描述ACCUSPEED系统包含下列主要部件：l 光头组件l 电子单元l 光头电缆l 光头延长电缆l 接线箱系统构成如图2.3所示。图2.3 ACCUSPEED ASD2100基本系统2.3 系统特性系统包含一个基于Windows的软件包用户访问程序（UAP），用于配置和监控测速仪的性能。同时使用一种命令行语言ACCUSPEED通讯语言（ACL）用于和测速仪通讯。UAP和ACL与ACCUSPEED的通讯均通过RS232串行连接。虽然数据可以使用UAP或ACL通过串

6、行连接进行传输，但是系统还提供了其它接口用于捕获测速仪数据。可使用下列可选接口进行数据采集或显示：l 面板显示l 并行输出l 模拟量输出l 积分（速度）输出接口选项在手册第7章“接口选项”中有说明。同时，一些继电器输出和输出信号用于连接工厂控制系统。3 光头光头有两个主要功能。第一：产生、分割并控制激光束以在运动材料表面产生一个明晰的条纹图。第二：光头包含一个光电检测器用于采集材料表面的散射光，并将其转换成可解析出速度和长度数据的光信号。3.1光头部件下列部件构成了光头构件。l 光学构件l 水冷套图3.1是光头部件示意图图3.1 光头部件图3.1.1光学部件激光光学部件包括激光二极管和相关的用

7、于产生，聚焦和控制激光束的光学器材。光学部件还包含光电探测器及相关的电子元件以析取并传输包含速度信息的信号。光学部件室是完全密封的不包含用户可维护的任何部件。整个光学部件装在一个充满浓缩干燥氮气的容器内。如果单元需要修理，必须送往厂家维修。激光二极管激光器从一个固态激光二极管中产生一个单束激光。该激光束然后经由聚焦和分光和仔细的波形控制产生两束等强度的光束。激光束被瞄准到在距离光头2100mm的设定距离处的材料表面上相交。光电探测器光电探测器是一个雪崩光电二极管，它输出和接收到的光成正比的信号。光电探测器电路包含一个自动增益控制系统，使其能够测量具有宽反射比材料的速度。自动增益的特性使得系统对

8、材料的反射率的变化很不敏感。热电冷却器热电冷却器（TEC）用于维持激光二极管和光电二极管的恒定工作温度。激光二极管和光电二极管安装在支架上，由TEC维持其恒定温度。激光二极管和光电二极管工作所产生的热量由TEC将其传到光学元件室的周围。过多的热量被光学元件室周围的冷却剂带走。在激光二极管上电前，冷却支架必须已经达到工作温度。3.1.2光头套光学部件安装在密封的双层不锈钢套中。这个不锈钢套用作光学元件室的水冷套。该水冷套并不能将光头维持在一个恒定温度，而是驱散热量以维持光头的安全工作温度范围。光头实际的温度由传感器监控。如果温度超过设定门槛，激光二极管将停电直到正常温度范围达到。如果光头中的环境

9、温度上升到超过工作范围，TEC也许不能维持激光二极管和光电二极管的工作温度。如果环境温度在040之间，光头可以无冷却水工作，但必须充满水，最好是防冻液，以提供和环境的热交换。如果工作在超过40的环境温度下，冷却水必须满足温度540，流量4LPM7PSI的要求。3.2 光头标定到货的测速仪在厂家已经过标定，无需额外的标定。光头的对准对ACCUSPEED的精确运行是至关重要的。如果光头没有精确对准，速度和长度读数产生和偏离角度有关的误差。因此，UAP具有一个标定调整的功能，用于数字化地调整速度和长度测量值。参见第6章“操作”。每个光头的厂家标定数据包括：l 标定系数l 温度补偿表每个标定系数是一个

10、常数，用于将光学信号频率转换成速度。标定只和光头的激光特性有关。标定的精度取决于厂家的经验，光头的安装对其没有影响。温度补偿表也取决于厂家的经验。该表定义了光头的工作温度是如何影响速度测量值的。因为光头的温度会影响速度测量值，所以温度补偿的必须的。在040的工作温度范围内，速度读数随着温度轻微地变化。工作时，光头中的电路提供光头温度的精确读数。该温度读数和温度补偿表一起用于修正测速仪的热漂移。注意：减少速度随光头温度变化量的一个方法是保持冷却水温度恒定。KELK可以提供一个加热冷却器用于保持冷却水温度恒定。标定数据保存在每个光头中。标定和温度补偿数据和每个光头保存在一起意味着光头和电子单元的互

11、换性，而无需重新标定。3.3 光头电缆图3.3 光头电缆图3.4 光头延长电缆特氟龙4 电子单元电子单元实现ACCUSPEED测速仪的处理功能。其工作可分为三个部分的功能：l 光头供电和激光控制l 信号处理l 外部接口图4.1 电子单元的功能框图图4.1 电子单元功能框图图4.2 电子单元前面板及后面板4.1电子单元显示器和控制开关电子单元控制开关和显示器，如图4.2所示，包括：l 主电源开关在后面板上l 按键操作的光头电源控制开关，有OFF，STANDBY和ON三个位置l 速度显示，指示灯显示单位（m/s，ft/s）l 长度显示，指示灯显示单位（m/s，ft/s）l 光头状态LED（激光开，

12、光头电源，过热）l 系统状态LED（系统准备，有钢信号，数据有效）4.1.1速度和长度窗口速度和长度窗口以固定小数点的格式显示数据，每秒中刷新4次。每个窗口以公制或英制单位（取决于配置）最多能够显示8位数字。ACCUSPEED的测速范围是0.0142m/s。速度窗口以小数点后4位的格式显示。单次最大累计长度为15000m。长度能显示小数点后3位数。当错误出现时，速度和长度窗口也用于显示错误信息。当错误发生时，“ERROR”显示在速度窗口中，错误代码显示在长度窗口中。关于错误信息的描述参见第6章“操作”4.1.2系统状态指示灯在电子单元的前面板上有6个系统状态指示灯用于指示测速仪状态。表4.1列

13、出了每个状态指示灯的含义：表4.1电子单元状态指示灯光头状态Laser On在激光正式上电前至少亮5秒钟。激光上电后常亮。安全指示灯及光头LASER ON灯的状态与其一样。Head Power表明光头是否上电。光头如要处于上电状态，钥匙开关必须在On或Standby位置。光头电源状态和远程连锁状态是独立的。Overheat如果光头中的温度达到过热设定值，过热指示灯亮，激光会立即熄灭，当正常工作温度恢复时，激光重新上电，测速仪重新开始工作。如果光头温度超出正常范围但仍低于过热设定值，过热指示灯将闪烁，但不会引起激光熄灭，仅是警告可能马上会过热。系统状态Material in View当ACCUS

14、PEED检测到材料出现在测量区时亮。参见第5章“系统操作和配置”的材料检测的描述System Ready当测速仪准备测量时亮。系统起动时，只有当诊断自检成功完成而且激光上电后，系统准备好灯才亮。如果测量仪被切换到Standby方式（钥匙开关在Standby位置，或远程连锁开），系统准备好灯一直亮。Data Valid当速度和长度数据有效时亮。当长度累计值被认为是准确时保持亮，直到检测不到材料。如果由于信号质量丧失，长度变得可疑，数据有效指示灯灭。4.2电子单元连接电子单元的电源为120VAC或230VAC。电源入口有一个保险块，给每种电源提供保护。电子单元后面板有5个电缆连接器。如表4.2所示

15、：表4.2 电子单元电缆连接安全灯用户提供，安装于距光头2m范围内。并行数据96针并行接口连接器。参见第7章接口选项。RS2329针RS232 DCE连接器用于使用PC和ACCUSPEED通讯。参见第7章接口选项。系统I/O系统I/O输入包括5个继电器输出，2个数字量输入，模拟量输出和远程连锁。系统I/O口通过25芯扁平电缆连接到端子块，通过端子块连到工厂控制系统。参见参见第7章接口选项中关于系统I/O信号的说明。光头37针D型连接器，连接到光头。参见第3章“光头”。可选接口用于带积分输出（测速仪输出）的系统。如果配置积分输出，该口是一个9针D型母插座。4.3电源入口单元电源入口单元提供了测速

16、仪需要的所有电源（包括光头电源）。需要120或230VAC电源在电子单元背后连到电源入口单元。电源入口单元中的保险块可以设定以和主电压相匹配。参考安装和维护手册中关于选择电子单元供电电压的说明。4.4激光控制有两种控制可决定激光二极管的工作状态，电子单元前面板上的钥匙开关和接在端子上的远程连锁。钥匙开关控制送往光头和激光二极管的电压。当连锁Disable时远程连锁立即熄灭激光。如果远程连锁Disable，激光不能上电。钥匙开关光头电源和激光的运行受控于钥匙开关。钥匙开关有三个位置：Key Switch ON 激光开Key Switch OFF 激光关光头电源关Key Switch STANDB

17、Y激光关光头电源开仅当钥匙开关在On的位置而且远程连锁Enable时，激光才上电。如果光头状态是准备状态，Laser On指示灯（警示灯和光头灯）亮。至少5秒延时后激光上电。当钥匙开关ON，远程连锁Enable，光头不过热时激光保持On。将钥匙开关转到Standby位置会激光熄灭。此时光头仍有电，但光束衰减继电器得电而熄灭激光二极管。如果开关从Standby位置转到On位置，5秒延时后激光上电（如果连锁Enable的话）。在OFF位置，光头电源全部关。只有在OFF或Standby位置，钥匙才能拔出，如果钥匙被拔出，开关不能转到ON位置，激光不能上电。同样，如果远程连锁Disable，激光也不能

18、上电。远程连锁远程连锁激活光束衰减继电器使得激光失电，而不会影响光头电源状态。余略。4.5远程激光控制盘略。4.6外部接口电子单元配备了通讯处理器来连接测速仪和工厂控制系统和计算机。和工厂控制系统有几种可选的通讯方式选项，参见第5章“系统操作和配置”。任何支持RS232接口的计算机都可以使用ACCUSPEED通讯语言和测速仪进行通讯。用户访问程序（UAP）是基于Windows的软件包用于配置和监视测速仪性能。UAP软件在第8章“用户软件”说明。ACCUSPEED通讯语言在附录“ACL命令”中描述。4.7 信号处理将来自光头的光电转换器的光学信号转换为速度和长度测量值的信号处理在第5章“系统操作

19、和配置”中说明。下列功能处理模块的信号处理见图4.1所示：l 模拟信号调理l DSP组l 微控制器5 系统配置略。6 操作经过安装和正确配置后，ACCUSPEED测速仪需要很少的操作员输入操作。除了测速仪上电操作，运行ACCUSPEED无需任何其它操作。光头也无需操作。维护工作也非常有限，这在维护章节中说明。6.1测速仪上电测速仪受控于电子单元的钥匙开关。远程连锁开关如果处于Disable状态将激活光头中的光束衰减继电器，这将停用激光而和钥匙开关的设定无关。测速仪上电有下列几个步骤：1） 确认光头现场无人。2） 关闭远程连锁3） 打开电子单元后面板上的主电源。注意：打开主电源开关将使得系统微控

20、制器复位，导致ACCUSPEED进入自检诊断程序。参见下面的自检章节。4） 将钥匙开关转到On的位置。图6.1是ACCUSPEED上电的流程图。图6.1起动流程图6.2诊断自检当电子单元上电时，微控制器被复位。当主电源上电或电子单元后的复位按钮按下时，复位将发生。钥匙开关不会引起微控制器复位。复位时，微控制器开始执行自检诊断程序，只有自检诊断成功测速仪才能工作。自检状态显示于电子单元的速度和长度窗口中。自检将完成下面的诊断程序：l 测试系统微控制器l 确认RAM的完整性l 检查EEPROMl 测试DSP回路l 光头温度l 检查光头准备信号信息：自检过程中，信息SELF TESTING 将出现在

21、电子单元显示窗口中。如果测试成功，信息“0000”显示在速度和长度窗口中。如果发现错误，“Error”将显示在速度窗口中，对应的错误代码显示在长度窗口中。表6.1列出了可能出现在电子单元上以显示自检状态的信息。表6.1自检诊断信息信息含义速度窗口长度窗口SELFTESTING正在自检ERROR1检查FF时，内存测试失败ERROR2检查0时，内存测试失败ERROR3检测到数据线有问题（单比特清除测试）ERROR4检测到数据线有问题（单比特置位测试）ERROR5检测到地址线有问题（单比特置位测试）ERROR6检测到地址线有问题（单比特清除测试组F或组2）ERROR7检测到地址线有问题（单比特清除测

22、试组3）ERROR11DSP电路有故障ERROR12电子单元配置无效ERROR14找不到光头配置ERROR15光头未准备好，光头准备好信号未发出ERROR16光头环境温度超过过热温度设定值ERROR23EPROM有问题00000000自检诊断成功即使光头准备好信号没有发出，自检也可能成功。此时，信息“0000”“0000”出现，随后立即出现ERROR 15（光头准备好信号未发出）信息。这是因为激光二极管或光电二极管未达到正常工作的温度范围所致。光头准备好信号不会发出直到激光二极管和光电二极管达到正常工作温度。参考图6.1。当光头受电时，在光头准备好信号发出前也许有一个短的延时直到激光二极管和光

23、电二极管达到正常工作温度。6.3故障诊断选项自检期间，如果某个错误信息出现在电子单元显示窗口，参考表6.2中的可能原因及纠正方法。表6.2 自检诊断错误信息纠正措施信息原因纠正措施ERROR 23电子单元存储器l 电子单元复位l 与KELK联系ERROR 102电子单元RAM存储器错误l 电子单元复位l 与KELK联系ERROR 12电子单元EEPROMl 电子单元复位l 重装缺省配置l 与KELK联系ERROR 14光头光头电缆l 电子单元复位l 检查光头电缆连接器l 重装缺省配置l 与KELK联系ERROR 11电子单元DSP电路l 电子单元复位l 与KELK联系ERROR 16光头冷却水

24、l 电子单元复位l 检查冷却水温度<40l 检查冷却水流量l 与KELK联系ERROR 15激光二极管和光电二极管温度l 等待温度（几分钟）l 电子单元复位l 与KELK联系6.4测速仪停电测速仪停电也是一个简单操作，在电子单元上完成。短期停电如果是短期停电，可以关闭激光，但是光头电源保持上电以维持工作温度。这通过激活光束衰减继电器使得激光熄灭来完成。如果要对测速仪进行短期停电：1) 将钥匙开关转到STANDBY位置或者DISABLE远程连锁光束衰减继电器使得激光熄灭，警示灯关闭。注意：当光束衰减继电器得电时系统准备好信号保持ON。要重新起动激光只需将远程连锁置ENABLE，并将钥匙开关

25、打到ON的位置即可。5秒延时后激光上电。警告：短期停电期间要保证压缩空气和冷却水开，否则会导致光头过热，或者光学窗口变脏。长期停电要长时间停电：1) 将钥匙打到OFF位置。这会关闭光头电源。2) 关闭主电源3) 激活远程连锁4) 关闭光头冷却水。（注意：如果现场温度很低，冷却水可能结冰，排空水套中的冷却水，防止损坏光头）5) 关闭光头压缩空气6) 将光头窗口封/盖起来，防止弄脏窗口。参见安装和维护手册。6.5 ACCUSPEED标定确认略。6.6 标定调节-UAP略。7 维护ACCUSPEED测速仪在安装完后需要的维护工作极少。光头无用户可维修的部件，如需修理必须返回厂家。电子单元也无用户可修

26、理的部件，如需修理必须返回厂家。光头电缆及延长电缆都是不可维修的，任何电缆的损坏请更换新电缆。系统主要的维护要求是保持光头外窗口清洁。注意：窗口上有防反射镀层。如果镀层受损将降低测速仪的性能。7.1清洁光学窗口可用于擦窗口的材料包括：l 压缩空气（干燥的净气）l 有机溶剂（异丙醇，丙酮或己烷）擦窗口的操作步骤：1） 将电子单元上的钥匙开关置OFF或STANDY位置并拔出钥匙，或者Disable并锁上远程连锁。2） 关闭喷嘴的压缩空气。3） 松开压缩空气喷嘴的4个固定螺丝，将其转到一边。参见图2.14） 使用蘸有异丙醇的镜头擦，从中心向边缘方向清洁窗口。注意：如果窗口有大颗粒的灰尘或其它污物，使

27、用干燥的气（干燥的净氮气）吹掉它。不要使用标准压缩空气。使用镜头纸擦大颗粒灰尘会划伤窗口表面。5） 恢复喷嘴，打开压缩空气。6） Enable远程连锁。7） 确认光头现场无人后，插入钥匙开关转到ON的位置。图7.1清洁光学窗口7.2 更换光头备件1） 将电子单元上的钥匙开关打到OFF位置，取出钥匙。2） 关闭喷嘴压缩空气。拆下空气喷嘴的接头.3） 拆下冷却水供水和排水接头4） 拆下光头侧的光头电缆5） 将光头吊在起重设备上，在起吊前必须有人扶着。光头约重43Kg（当水套注满水时）。6） 拆下将光头固定在安装盘上的6个固定螺丝，使用起重设备将其吊到一个干净干燥的地方维护。清除表面污物。7） 如果光头备件不包含压缩空气喷嘴，则需拆下旧光头上的压缩空气喷嘴。松开固定压缩空气喷嘴的4个螺丝及转轴。拆下压缩空气喷嘴。8） 清洁光头窗口。参见“清洁光学窗口”章节。盖上金属盖保护光头窗口。光头打包（原包装）返回KELK维修。9） 从备件上拆下光学窗口金属保护盖。清洁光头窗