如何在高温、粉尘等恶劣环境下，利用激光位移传感器实现带钢回路亚毫米级张力与位置精准控制？【钢铁自动化】

1. 基于带钢回路的基本结构与技术要求

在钢铁生产线上，带钢回路是一个非常关键的环节，它就像生产线上的一个“缓冲器”或者“蓄水池”。想象一下，带钢就像一条不停流动的河流，从上游（比如开卷机或上一道工序）流向下游（比如退火炉、镀锌线或卷取机）。由于上下游设备的运行速度可能存在微小差异，直接连接会导致带钢瞬间拉断或堆积。为了解决这个问题，我们在中间设计了一个可调节的“S”形或“U”形悬垂段，这就是带钢回路。

这个回路通常由多组导向辊组成，带钢在重力或辅助机构的作用下形成一个自由悬垂的弧形区域。通过调整这些导向辊或收放卷的速度，我们可以改变回路的长度或高度，从而平衡上下游的速度差异，确保带钢在生产过程中始终保持一个稳定的张力，不至于被拉断，也不会因为松弛而出现皱褶、刮伤甚至堆积。

对带钢回路进行精确张力与位置控制，有几个核心的技术要求：

• 稳定张力：带钢的张力直接影响产品的平整度和质量。张力过大可能导致带钢变薄、变形甚至断裂；张力过小则可能造成带钢松弛、跑偏，影响后续工序的稳定性和产品尺寸精度。我们希望张力能像经验丰富的老司机开车一样，平稳输出，没有急加速和急刹车。

• 精确位置：回路的垂直位置（通常指最低点或最高点相对于基准的高度）必须在允许的范围内波动。位置太高或太低都可能导致带钢与设备接触产生刮伤，甚至脱离轨道。这就要求我们像控制电梯一样，能让它准确地停在指定楼层。

• 快速响应：由于生产线速度很快，带钢的状态变化也很快，所以控制系统必须能对位置和张力变化做出即时反应，才能有效纠正偏差，避免累积错误。

2. 针对带钢回路的相关技术标准简介

针对带钢回路的控制，虽然没有一个单一的国际标准专门涵盖所有监测参数，但在实际应用中，我们主要关注以下几个关键参数的定义和评价方法，这些都与生产质量和效率息息相关：

• 带钢回路位置：

  • 定义：通常指的是带钢在自由悬垂段的最低点或最高点相对于某个固定参考点（比如地面、设备基座或某个辊轴中心线）的垂直距离。

  • 评价方法：通过传感器实时测量这个垂直距离，然后与预设的目标位置进行比较，计算出实际位置与目标位置之间的偏差。例如，我们设定回路最低点应该在距离地面2米的位置，如果传感器测到是2.01米或1.99米，那么就有1厘米的偏差。控制系统会根据这个偏差来调整设备，使带钢回到目标位置。

• 带钢张力：

  • 定义：带钢横截面上所承受的拉力大小。这个力直接决定了带钢在生产过程中是“拉紧”还是“放松”的状态。

  • 评价方法：在带钢回路控制中，张力通常不是直接由激光位移传感器测量的，而是通过测量与张力直接相关的 Dancer 辊（张力辊）的位置来间接推算。Dancer 辊就像一个可移动的平衡秤，带钢张力变化会引起Dancer辊位置的移动。我们通过激光位移传感器精确测量Dancer辊的位置变化，再结合Dancer辊的结构和配重等参数，就能计算出带钢的实时张力。此外，也可以通过安装在张力辊上的称重传感器（如压头传感器）直接测量作用力，但激光位移传感器在回路控制中更多是用于位置监测来辅助张力控制。

• 带钢平整度：

  • 定义：指带钢表面在横向或纵向上没有波浪、鼓包、翘曲等形变缺陷的程度。

  • 评价方法：虽然激光位移传感器可以直接测量某个点的高度，但要全面评价平整度，通常需要多点或阵列式的激光位移传感器在带钢横向进行扫描，获取多个点的垂直位置数据。通过分析这些数据，比如计算不同位置的高度差，可以判断带钢是否平整，是否存在波浪边、瓢曲等问题。

3. 实时监测/检测技术方法

（1）市面上各种相关技术方案

在工业生产中，尤其是在对精度和实时性要求较高的带钢回路控制中，非接触式测量技术是首选。以下介绍几种主流的激光位移测量技术：

激光三角测量法

想象你在一个固定点举着一个激光笔，照射到前方的一个可移动的物体上。当物体向前或向后移动时，激光笔投射到物体上的光点虽然还在物体上，但如果你从另一个固定角度用一个接收器去“看”这个光点在物体上反射回来的光线，你会发现随着物体距离的改变，反射光线进入接收器的角度会变，导致光点落在接收器（比如一个位置敏感探测器或CMOS传感器）上的位置也随之变化。激光三角测量就是利用这个巧妙的几何关系来计算距离的。

• 具体工作原理和物理基础： 激光三角测量法传感器内部通常包含一个激光发射器（如激光二极管）、一个发射透镜、一个接收透镜和一个位置敏感探测器（PSD或CMOS）。工作时，激光发射器发出一束集中的激光，经过发射透镜后，以一个已知的角度照射到被测物体表面，形成一个光斑。物体表面反射回来的激光，经过接收透镜的聚焦，投射到位置敏感探测器上。

  当被测物体与传感器之间的距离发生变化时，由于几何三角关系，反射光斑在探测器上的位置也会随之移动。探测器将光斑的位置信息转换成电信号输出。例如，在一个简化的二维模型中，我们可以建立以下几何关系：

  假设激光发射点和接收透镜中心之间的距离为基线长度 L。 激光束以固定角度 theta_E 照射到物体表面。 反射光束以角度 theta_R 进入接收透镜，并落在探测器上。 通过探测器上光斑位置的移动 delta_x，结合接收透镜的焦距 f，以及传感器的几何参数，就可以计算出被测物体与传感器之间的距离 D。

  一个简化的距离计算公式（当接收器与激光器轴线平行，且光斑在探测器上偏移量与距离成反比关系时）： D = (L * f) / (delta_x + f * tan(theta_E)) 其中，D 是测量距离，L 是基线长度，f 是接收透镜焦距，delta_x 是光斑在探测器上的位移，theta_E 是激光发射角度。实际传感器内部会通过更复杂的算法和校准曲线来精确计算。

• 核心性能参数的典型范围：

  • 测量范围：从几毫米到几米甚至十几米不等，这取决于传感器的具体型号和光学设计。

  • 精度：激光测量精度一般为±0.02mm~±0.1mm，优质系统可达±0.015mm。

  • 响应时间：非常快，通常在毫秒级别（如5毫秒），适合高速动态测量。

  • 采样速率：从几百赫兹到几十千赫兹不等。

• 技术方案的优缺点：

  • 优点：

    • 非接触测量：对带钢无损伤，适用于高速运动和高温物体。

    • 响应速度快：能够实时捕捉带钢位置的快速变化，满足动态控制需求。

    • 测量范围广：适用于带钢回路这种需要较大测量空间的场合。

    • 可在恶劣环境使用：通过强化设计，如高防护等级外壳、空气吹扫或水冷系统，可在钢铁厂高温、多尘的环境中稳定工作。

    • 成本相对较低：相较于一些超高精度的测量方法，其综合成本更具优势。

  • 缺点：

    • 受表面特性影响：被测物体的表面颜色、粗糙度、反射率等会影响测量精度和稳定性。例如，镜面反射或透明物体可能导致测量困难或失真。

    • 安装角度敏感：传感器的安装角度对测量结果有一定影响，需要仔细校准。

    • 精度上限：在需要达到纳米级甚至亚纳米级精度的超精密测量场景中，可能不如干涉测量法。

• 适用场景、局限性和成本考量： 非常适合钢铁行业的带钢回路位置和张力控制、厚度测量、宽度测量、卷径测量等。其快速响应和适应恶劣环境的特点使其成为这类应用的理想选择。主要的局限在于对极光滑或透明表面的测量挑战，以及在极高精度领域的表现。相对而言，激光三角测量传感器的单位成本处于中等偏低水平，易于集成和维护，整体拥有成本效益高。

光谱共焦测量法

这种技术就像一个带有“颜色筛选器”的智能手电筒。它不是只用一种颜色的光，而是发射全彩的白光。当这些白光通过一个特殊的透镜时，不同颜色的光（也就是不同波长的光）会在不同的距离上聚焦。传感器通过一个微小的针孔，只让那些恰好聚焦在被测物体表面的特定颜色的光通过并被接收。通过分析反射回来的光是哪种颜色，传感器就能精确地知道物体离它有多远。

• 具体工作原理和物理基础： 光谱共焦传感器发射一个宽光谱（白光）的光束。该光束通过一个特殊的色散物镜，这个物镜具有色差特性，使得不同波长的光在空间中的不同深度聚焦。当光束照射到被测物体表面时，只有与该表面距离相对应的特定波长的光才能被完美聚焦在表面上。这束聚焦的光反射回来，并穿过一个共焦针孔，该针孔位于接收光路的焦点处。只有焦点处的反射光才能通过针孔到达光谱仪或探测器。光谱仪分析接收到的光波长，由于距离与波长之间存在预先标定的映射关系，即可高精度地确定物体表面的距离。 其基本原理可表示为：D = f(lambda_peak)，其中 D 是测量距离，lambda_peak 是探测器接收到的光谱峰值波长。

• 核心性能参数的典型范围：

  • 测量范围：通常较小，从几百微米到几十毫米。

  • 分辨率：极高，可达纳米级甚至亚纳米级。

  • 采样速率：从几百赫兹到几十千赫兹。

• 技术方案的优缺点：

  • 优点：极高的垂直分辨率和横向分辨率；对物体表面颜色、材质、粗糙度变化不敏感；能够测量透明或半透明材料的厚度及多层结构；抗环境光干扰能力强。

  • 缺点：测量范围相对有限；成本较高；对传感器与被测物体之间的对中要求较高。

• 适用场景、局限性和成本考量： 广泛应用于半导体、玻璃、医疗器械、精密电子元件等对微观形貌、多层结构或透明材料有极高精度要求的检测。在钢铁行业，如果需要对带钢的表面涂层厚度、极其精密的平整度或一些特殊材料的微观缺陷进行检测，光谱共焦是一种理想选择。但其有限的测量范围和高昂的成本可能不适合大范围的带钢回路位置控制。

白光干涉测量法

白光干涉测量法就像是利用光波的“指纹”来精确测量距离。传感器将一束白光分成两束，一束去照被测物体，另一束去照一个内部的参考镜。当这两束反射回来的光重新汇合时，如果它们的路径长度（光程）几乎完全相等，就会产生最亮、最清晰的干涉条纹。通过精确地移动传感器或参考镜，找到最亮条纹出现的位置，就能以纳米级的精度计算出物体表面的三维形状和距离。

• 具体工作原理和物理基础： 白光干涉测量通常基于Michelson干涉仪原理。它利用宽带白光源（如卤素灯或LED）发出光，通过分束器将光分为两束：一束作为测量光照射到被测物体表面，另一束作为参考光照射到内置的参考镜。两束光反射后，再次通过分束器汇合。当测量光路和参考光路的光程差接近零时，由于白光具有较低的相干性长度，会在探测器上产生具有明显包络线的干涉条纹。通过对其中一个臂进行Z轴扫描（即移动传感器或参考镜），并分析干涉条纹的相位和包络线峰值，可以精确计算出物体表面每个点的三维高度信息。 其核心是寻找最大干涉条纹对比度（或包络线峰值）的位置，对应于光程差为零，从而确定距离或高度。

• 核心性能参数的典型范围：

  • 垂直分辨率：极高，通常低于0.1纳米。

  • 横向分辨率：高，通常在亚微米级。

  • 最大测量范围：从几百微米到几十毫米。

• 技术方案的优缺点：

  • 优点：卓越的纳米级测量精度和可重复性；能够测量从超光滑到粗糙的各种表面形貌；提供详细的三维数据。

  • 缺点：测量速度相对较慢，多用于离线检测或实验室环境；对环境振动敏感；系统成本极高；不适合高速在线连续测量。

• 适用场景、局限性和成本考量： 主要应用于微电子、医疗器械、先进制造、材料科学等对表面质量和形貌有纳米级极致精度要求的领域，例如精密涂层厚度、粗糙度、微结构分析。在钢铁行业，它主要用于研发或对最终产品进行高精度的实验室级质量分析，不适合用于生产线上的带钢回路实时控制。高昂的设备成本是其主要考量因素。

结构光三维测量法

结构光测量就像给物体穿上一件“格纹外套”，然后用两只眼睛（摄像头）从不同角度去看它。传感器会向被测物体表面投射一些已知图案（比如条纹、网格）。当这些图案投射到有起伏的物体表面时，就会发生变形。两个或多个高分辨率摄像头会同步捕捉这些变形的图案。通过分析这些变形的图案，结合预设的图案信息和摄像头的位置，计算机就能精确地计算出物体表面上每个点的三维坐标，从而构建出物体的完整三维模型。

• 具体工作原理和物理基础： 结构光三维测量系统通常由一个投影仪和至少一个（通常是两个）摄像头组成。投影仪向被测物体表面投射一系列已知图案（如正弦光栅、编码图案）。当这些图案投射到具有三维形貌的物体表面时，会因物体表面的起伏而发生变形。一个或多个摄像头从不同角度同步捕捉这些变形后的图像。 通过三角测量原理，结合投影图案的编码信息（如相位信息、灰度信息），以及多摄像头之间的相对位置标定，软件可以计算出物体表面上每个像素点的三维坐标 (X, Y, Z)，从而快速获得被测物体的全场三维点云数据。蓝色LED光源常用于提高精度和抗环境光干扰能力。

• 核心性能参数的典型范围：

  • 测量精度：通常在几十微米到几百微米，高精度型号可达10微米以内。

  • 点间距：从几微米到几毫米，取决于测量体积和分辨率模式。

  • 测量速度：单次扫描时间通常在几秒钟以内，可实现快速全场测量。

• 技术方案的优缺点：

  • 优点：能够快速捕捉物体表面的全场三维数据；对复杂几何形状适应性强；自动化程度高；非接触测量。

  • 缺点：受环境光影响较大（尽管蓝色光源有所改善）；对镜面或透明表面测量存在挑战；系统成本相对较高；通常获取的是静态三维数据，不适合超高速连续运动的实时单点位移测量。

• 适用场景、局限性和成本考量： 广泛应用于汽车制造、航空航天、模具制造、产品质量控制、逆向工程、尺寸检测等领域。在钢铁行业，结构光三维测量可用于成品钢板的整体平整度检测、尺寸检查、变形分析等，尤其是在需要获取整个表面三维形貌数据的环节。但对于带钢回路的单点高频实时位移控制，结构光技术因其全场测量特性，其实时性可能不如激光三角测量。

（2）市场主流品牌/产品对比

以下是结构化表面精密距离测量领域的几个国际主流厂商及其产品特点，它们在钢铁行业的应用中各有所长：

• 日本基恩士 采用的技术：激光三角测量法 日本基恩士在全球工业自动化和检测领域拥有领先地位，其激光位移传感器以超高的采样速度和分辨率著称。例如其LK-G5000系列，能够提供0.002 μm的重复精度和高达392 kHz的采样速度。这意味着它能以极快的速度、极高的精细度捕捉物体的微小位移。这种产品特别适用于需要对高速运动物体进行精密在线批量检测的场景，即使面对粗糙或具有镜面反射特性的表面，也能提供稳定的测量结果。在钢铁行业，它常用于对带钢的精确位置、速度同步或微小尺寸进行高频、高精度的实时监测。

• 英国真尚有 采用的技术：激光三角测量法 英国真尚有的ZLDS116激光位移传感器采用光学三角测量原理，其亮点在于能够适应恶劣的工业环境。ZLDS116传感器的测量范围广，最大测量距离可达10m，测量范围可达8m，适合钢铁行业中带钢回路等需要较大测量空间的场合。其精度最高可优于0.08%（取决于测量范围），响应时间仅为5毫秒，能够快速捕捉带钢位置的动态变化。ZLDS116根据型号不同，最高可测量1300°C的被测物，并采用IP66级铸铝外壳和空气净化系统，使其适合钢铁厂高温、粉尘弥漫的恶劣环境。此外，它还提供模拟量、RS485、Profibus DP等多种输出方式，方便与现有工业控制系统集成，是带钢回路张力与位置控制的可靠选择。

• 德国微米特 采用的技术：光谱共焦测量法 德国微米特作为全球领先的传感器专家，其光谱共焦传感器以高分辨率和对不同反射率表面的强适应性而著称。例如chroNomic C400/C500系列，分辨率可达0.015 μm，采样速率最高可达 6 kHz。这种技术对物体的颜色、材质或粗糙度变化不敏感，尤其擅长测量透明或半透明材料的厚度、多层结构以及具有高斜率的表面。在钢铁行业中，如果需要对带钢的表面涂层厚度、极其精密的平整度或一些特殊处理的微观表面形貌进行在线检测，德国微米特的光谱共焦传感器能够提供独特的、纳米级精度的解决方案。

• 德国布鲁克 采用的技术：白光干涉测量法 德国布鲁克在表面形貌和计量领域是全球领先的供应商。其ContourX光学轮廓仪系列产品运用白光干涉测量法，提供卓越的纳米级测量精度，垂直分辨率可以低于0.01 nm。这类系统主要用于实验室级或生产线旁的高精度离线分析，对超光滑或微结构表面进行三维形貌、粗糙度等的极致检测。虽然其测量速度通常不是为高速在线连续控制设计，但在钢铁行业中，当需要对特定高附加值产品（如精密合金带）的表面质量进行科研级或最高精度分析时，德国布鲁克的产品提供了标准化的精密测量解决方案。

• 德国高特 采用的技术：结构光三维测量法 德国高特是三维计量领域的领导者，其ATOS ScanBox BPS系列采用结构光三维测量技术。它通过向物体表面投射已知图案，并由高分辨率摄像头捕获变形图案，从而快速、精确地获取物体表面的全场三维点云数据。该系列产品的测量精度可达0.01 mm，并能实现几秒内完成单次扫描的快速全场测量。在钢铁行业，如果需要对带钢的整体形状、平整度或是否存在较大变形进行快速全面的三维检测，尤其是在一些成型或精加工环节，德国高特的结构光方案能够提供高效且高精度的三维尺寸和缺陷检测解决方案。

（3）选择设备/传感器时需要重点关注的技术指标及选型建议

选择合适的激光位移传感器进行带钢回路控制，需要像挑选赛车零件一样，仔细评估每个指标，确保它能适应严苛的比赛环境并发挥出最佳性能。

• 测量范围：

  • 实际意义：传感器能测量的最大距离和最小距离之间的跨度。对于带钢回路，这个范围决定了传感器能覆盖带钢摆动的上下限空间。如果范围太小，带钢稍微超出预设的正常摆动区间就可能测不到；而范围过大则可能牺牲测量精度。

  • 选型建议：根据生产线设计，带钢回路允许的垂直摆动距离通常在几米范围内。选择时应留有足够的余量，例如，如果回路可能在3米范围内摆动，建议选用测量范围至少3米甚至更长的传感器，以确保覆盖所有工况。

• 精度和重复性：

  • 实际意义：

    • 精度：测量值与带钢真实位置之间的接近程度。精度高意味着传感器反馈的数据更“真”，控制器就能做出更精准的调整。

    • 重复性：多次测量同一静止目标时结果的一致性。重复性好意味着传感器测量稳定可靠，不会因偶然因素产生较大偏差，就像一位稳定的射手，每次都能命中靶心附近。

  • 选型建议：这是确保带钢张力与位置控制“准不准”的核心。在钢铁行业，带钢位置控制通常要求毫米级甚至亚毫米级的精度，以确保张力波动在允许范围内。建议选择精度优于0.1%量程，重复性指标优异的传感器，这有助于提高控制系统的稳定性。

• 响应时间/采样速率：

  • 实际意义：

    • 响应时间：传感器从接收到光信号到输出测量结果所需的时间。

    • 采样速率：单位时间内传感器采集和输出测量数据的次数。 带钢在高速生产线上运行，其位置和张力是持续动态变化的。如果传感器响应慢或采样率低，反馈给控制系统的信息就是滞后的，控制器调整就会不及时，导致控制效果变差，可能引起带钢跑偏、堆积甚至断裂。

  • 选型建议：钢铁带钢生产线速度快，对实时性要求高。建议选择响应时间在几毫秒以内，或采样速率在kHz级别（例如1000Hz以上）的传感器，以确保控制系统能够“跟得上”带钢的变化节奏。

• 抗环境干扰能力：

  • 实际意义：传感器在高温、粉尘、水汽、电磁干扰、振动等恶劣工业环境下的稳定工作能力。钢铁生产现场环境异常恶劣，普通传感器很容易损坏或测量失准。

  • 选型建议：务必选择防护等级高（如IP65/IP66及以上）、具有宽工作温度范围、配备空气吹扫或水冷系统（用于散热和防尘）、抗振动设计优良的传感器。这能大幅延长设备寿命，减少维护成本和停机时间。

• 输出方式：

  • 实际意义：传感器提供测量数据给上位控制系统（如PLC、DCS）的方式。这决定了传感器能否顺利地与生产线上的现有控制系统进行通信。

  • 选型建议：根据现有控制系统的接口类型选择匹配的输出方式。常见的有模拟量输出（4-20mA电流信号或0-10V电压信号，适用于远距离传输和抗干扰）、数字量输出（如RS485、Profibus DP、EtherCAT、Profinet等，适用于多点联网和高速数据传输）。

（4）实际应用中可能遇到的问题和相应解决建议

在钢铁行业的实际应用中，激光位移传感器虽然强大，但也可能遇到一些“水土不服”的问题。提前了解这些问题并准备好对策，能让你的生产线运行更顺畅。

• 问题1：高温环境下传感器测量读数不稳定或设备损坏。

  • 原因分析：带钢在生产线上经常经过退火炉、镀锌炉等高温区域，其辐射热量非常大，即使传感器不在火焰中心，长时间暴露在高温环境下也会导致内部电子元件过热，性能漂移，甚至永久性损坏。

  • 影响程度：轻则测量精度下降，控制失稳 सेशन；重则传感器失效，导致生产线停机，造成巨大经济损失。

  • 解决建议：

    • 事前预防：在选型时，优先选择本身就具备宽泛工作温度范围或可加装水冷/空气冷却配件的传感器。例如英国真尚有的ZLDS116激光位移传感器，标准工作温度为0至50°C，配备水冷系统后可达120°C。

    • 安装策略：尽量将传感器安装在远离高温辐射源的位置，或者在传感器周围加装耐高温的隔热罩。同时，利用压缩空气对传感器头部进行吹扫，既能降低传感器表面温度，又能起到防尘作用。

• 问题2：生产现场粉尘、水汽重，导致测量光路受阻或镜头污染。

  • 原因分析：钢铁生产过程中会产生大量的金属粉尘、氧化铁皮和水蒸气，这些污染物极易附着在传感器镜头表面，影响激光的发射和接收。

  • 影响程度：激光束被阻挡或散射，反射信号强度减弱，导致测量信号丢失、读数跳变或不准确，影响控制系统的判断。

  • 解决建议：

    • 事前预防：选择防护等级高、自带或可外接空气净化/吹扫系统的传感器。例如英国真尚有的ZLDS116激光位移传感器，采用IP66级铸铝外壳，配备空气净化系统，能够适应恶劣环境。空气吹扫能持续在镜头前形成气帘，有效阻止粉尘和水汽附着。

    • 定期维护：制定严格的传感器镜头清洁制度，使用专业的镜头清洁剂和软布进行擦拭。考虑部署自动清洁装置，如定时气刀吹扫或配备可自动清洁的保护窗。

• 问题3：带钢表面反射特性不均，导致测量漂移或不准确。

  • 原因分析：带钢在生产过程中可能存在氧化皮、油污、颜色不均、粗糙度变化（如热轧黑皮与冷轧光面）等情况，这些都会导致激光在不同区域的反射强度和方向发生变化，使得传感器接收到的信号质量不稳定。

  • 影响程度：传感器输出的测量结果波动大，控制系统难以获取稳定的位置数据，进而影响张力控制的精度和稳定性。

  • 解决建议：

    • 选型阶段：选择对表面反射特性适应性强、具备动态范围调整功能或提供多种激光功率选项的传感器，以便根据表面情况调整。英国真尚有的ZLDS116激光位移传感器提供2mW、5mW和10mW三种激光功率选项，以适应不同的环境和目标温度。

    • 安装与配置：调整传感器的安装角度，避免激光直射造成镜面反射，尽可能确保漫反射。在条件允许下，可在测量区域优化照明条件，减少杂散光干扰。部分高级传感器支持多种材质的学习和补偿功能，应充分利用。

• 问题4：生产线振动大，影响传感器的稳定性。

  • 原因分析：轧机、辊道、传输带等大型设备的持续运转会产生机械振动，如果传感器本体或其支架没有妥善固定，这些振动会传递到传感器，导致其测量基准发生微小位移。

  • 影响程度：测量结果会叠加振动引起的噪声，产生不真实的波动，降低测量精度和控制效果。

  • 解决建议：

    • 安装阶段：将传感器安装在尽可能稳固的基座上，远离主要振动源。使用专业的减震支架或在安装接口处增加阻尼材料，有效隔离来自设备的振动。

    • 数据处理：在控制系统中加入滤波算法（如低通滤波、卡尔曼滤波），可以有效滤除由振动引起的周期性或高频噪声，从测量数据中提取出更稳定的真实位移信息。

4. 应用案例分享

• 带钢卷径测量：在开卷机和卷取机上，激光位移传感器实时监测钢卷的外径变化。这使得控制系统能够精确计算带钢的运行速度和剩余长度，从而优化收放卷的张力控制，减少带钢断裂和废料。

• 板形控制：在轧制和精整线上，通过部署多点激光位移传感器阵列，可以非接触式地检测带钢横截面的平整度，即时发现波浪边、瓢曲等缺陷。这些数据为调整轧制压力和板形矫直设备提供了关键依据，显著提高带钢的板形质量。

• 炉内带钢位置监控：在连续退火炉、镀锌炉等高温处理区域，耐高温激光位移传感器用于精确监测炉内带钢的垂直悬垂高度或路径。这确保了带钢在炉内稳定运行，避免了与炉壁的刮擦或因松弛导致的堆积，有效防止了生产事故。

• 飞剪定尺：在带钢剪切环节，高精度激光位移传感器可以实时测量高速运行带钢的累积长度。结合控制系统，可实现精确的定尺剪切，确保每段带钢的长度符合要求，从而提高材料利用率和产品规格的一致性。

在选择激光位移传感器时，需要综合考虑测量范围、精度、响应速度和环境适应性等因素。不同的品牌和产品在这些方面各有优势，用户应根据自身的实际应用需求和预算进行选择。