1概况
激光测速仪是一种以激光为测量手段的非接触式测量系统，广泛应用于各种工业场合，它可测速度的范围广、测量精度高、重复性好，可以用来测量移动物体的速度和长度。沙钢5M宽厚板的切头剪、定尺剪均安装了德国Polytec激光测速仪，用来测量在线钢板长度。
2激光测速仪组成及原理简述
2.1激光测速仪组成
POLYTEC激光测速仪主要由LSV-6200数据处理器、LSV-065激光发射器、LSV-026传感器支架护套、LSV-029适配器以及专用电缆LSV-CIE-110、LSV-CID10组成。LSV-065激光发射器将采集到的信号通过LSV-CIE-110、LSV-CID10专用电缆传送到LSV-6200数据处理器，数据处理器将传感器发送来的信号转换为速度或长度值，送剪机一级自动化控制系统并显示在人机界面上，连接示意图如图1。
图1
2.2激光测速仪原理
在激光测速仪传感器内部，从半导体激光器中发出的激光被分割为两束激光，两条激光光束以一定的角度ψ，在被测物体的表面相交成一个点，并形成光波的干涉现象，它们在被测物体表面上形成相等间隔的明亮条纹和暗条纹。被测物体表面的反射光的一部分被接收器透镜汇聚，通过影像探测器转换为电子信号。经过控制器处理，输出一个速度值。长度是通过测量的实时速度积分计算出来的。由于干涉条纹的间隔只依赖于激光束的相交角度ψ和被固定的半导体激光器的波长λ，所以测量精度不会受到环境的影响。现场物体的抖动、跳动也不会对检测精度造成影响。原理示意，如图2。
图2
3故障现象描述
自2014年3月14日开始，切头剪激光测速仪在班中使用过程中，LSV-6200数据处理器上多次出现“Laser is Off”故障报警提示，安装于现场的LSV-065激光发射器光源闪烁，导致长度无法测量，影响钢板剪切。
4故障分析和检查
通过查阅相关资料，得知此报错信息表明LSV-065光源发射器与LSV-6200数据处理器无法建立数据通讯。
4.1分析和排查
4.1.1内外部电源故障因素
检查确认LSV-065光源发射器上的开关一直处于打开状态，LSV-6200数据处理器上的钥匙开关的状态是否处于EMMISION位置。结合激光测速仪光源打开控制流程原理，逐一排查切头剪HMI画面按钮、切头剪PLC系统至激光测速仪系统“Material Present”、“Data Valid”等I/O点信号、精整区域警停信号与激光测速仪电源控制柜内的窜接以及检查激光测速仪的开启和关闭继电控制线路，均未发现异常。
4.1.2现场温度环境的影响
怀疑测量的钢板上的表面温度超过了50度，导致光源发射器保护性地关闭，但后来跟踪后发现，钢板表面的实际温度在20-30度以内，满足激光测速仪系统的正常运行条件。
4.1.3LSV-6200数据处理器上的电压参数设置
在LSV-065激光发射器与LSV-6200数据处理器之间的专用信号电缆LSV-CIE-110使用年限已久，怀疑电缆抗干扰能力下降，导致通讯传输错误。后经查资料发现，为了中和激光发射器到数据处理器之间连接电缆的电压降，则必须相应地重置可变操作电压ΔU3，以此确保信号电缆输送过程中工作电压与所提供的电缆长度相适应，操作电压ΔU3的调节位置在LSV-6200数据处理器的背面，如图3。我们现场使用的这段电缆长度为80米，根据设计标准要求，若信号电缆长度在60-110米之间，操作电压ΔU3应调节至9V，后检查调至9V，但故障仍未消除。
图3
4.1.4LSV-CIE-110线缆的检查判断
分析认为由于LSV-6200数据处理器与LSV-065光源发射器之间的电缆在110米以内，且两者之间经过了一只LSV-029适配器作为信号电缆的分线连接，两组电缆通过适配器内部的PCB板进行对联，如图4所示。长期的现场震动或者油污有可能也会对信号电缆造成一定影响。而且我们还认为，信号电缆有接近30多芯，且每一芯电缆都有作用，其中就有几芯电缆是作为控制激光光源打开或者关闭的信号线缆，因此，一定要确保电缆没有出现划伤、破裂等问题。但后通过校准现场电缆，以及检查适配器内部PCB上各个端子的接线阻值均未发现异常。
图4
4.1.5LSV-CID-10线缆的检查判断
考虑LSV-065激光发射器接头电缆部位的这个位置相比较脆弱（如图5），在震动较大的工作环境下，容易发生折弯以及松动，于是我们打开激光发射器检查测速仪线缆，并对其与航空插头进行校线，未发现异常。
图5
4.1.6测速仪系统软件控制问题
通过带串口通讯的笔记本电脑，连接LSV-6200数据处理器，打开LSV-6000测速仪调试软件，通过勾选General选项下的“Enable Laser”、“Open Shutter”、“Auto shutdown”、“Auto Restar”控制激光的打开与关闭、快门的打开与关闭、复位激光测速仪，如图6。勾选时，现场激光处于打开状态，取消勾选时，现场激光被关闭，在尝试反复的勾选与取消时，查看测头是否激光受到控制，通过软件测试，现场测头激光光源受控。
图6
4.1.7激光发射器光源问题
拿A4纸挡住激光测速仪光源发射器激光光束，可以看到四个红色可见光斑，但发现其中两个光斑出现雾状，光源发生衰减，如图7。此光源自2016年12月份投运以来至发生故障已使用8年时间，长时间工作以后，光源发射器功率下降，导致激光光束品质下降，后更换新的LSV-065光源发射器后，故障排查，正常使用。
图7
5结束语
通过本次故障处理，分析认为激光发射器除了光源本身使用寿命时间外，其本身的光路保养以及生产现场环境条件也是影响光源衰减的一个因素。为此，在目前现场较恶劣的条件下，作为设备维护者，我们平时更应该加强维护激光发射器的冷却水以及空气吹扫装置，确保传感器光学器件的冷却和清洁，以此保证传感器和带钢之间的空气质量，从而提高测量设备的运行稳定和精度。光源维护基本可以总结成三个字“光”、“水”、“气”。根据每个现场的情况自定义测试快换窗口周期，采用棉布不掉毛不划伤玻璃的布料或者专用镜头纸，对光源镜头进行擦拭维护。现场的光源工作温度确保在45℃以下，当光源内部温度传感器检测温度达到50℃时，光源自动关闭，当温度降到45℃时自动打开，从而保护激光二极管。为此，最好保证光源工作在40℃以下，现场的水冷装置的水流量保证4-8升每分钟，水温30℃以下。现场的压缩空气要求1-2立方每分钟，这样才能保证延伸筒内部气压大于外部气压，从而防止灰尘的污染物进入延伸筒，延迟快换窗口的维护周期。
参考文献
[1] Laser Surface Vibrometer Hardware Manual[M].德国：POLYTEC GmbH，2004.第25-32页.
[2] 沈熊.激光多普勒测速技术及应用[M].北京：清华大学出版社，2005.第9页-第16页.
