冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法

2023-06-26 15:09:41 1

專利名稱：冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法
技術領域：
本發明涉及冷軋帶鋼領域，尤其涉及一種冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處
理方法。
背景技術：
在冷軋帶鋼產品的技術質量考核中，板形質量是最重要的技術指標之一。傳統的冷軋帶鋼板形控制主要以板形預設定控制為主，沒有實現先進的板形在線閉環控制，成為制約產品板形質量提高的瓶頸。為了提高冷軋帶鋼的板形質量，越來越多的冷軋帶鋼生產企業開始增加板形測量裝置來在線檢測帶鋼出口板形，再將目標板形與測量板形之間的偏差傳送給板形控制系統，在線實時計算各板形調控機構的調節量以達到改善板形質量的目的。板形測量裝置形式多種多樣，按其是否與帶鋼接觸可分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式板形儀與非接觸式板形儀相比具有測量精度高、測量信號可靠、抗幹擾能力強等優點，由於冷軋生產中要求板形測量裝置具有較高的測量精度和可靠性，因此各冷軋帶鋼生產企業通常會選擇接觸式板形儀作為板形測量裝置。接觸式板形儀型號一旦選定，其物理尺寸是不變的。另一方面，冷軋企業所生產的產品規格是受市場訂單的影響而經常變化的。不斷變化的產品規格，使帶鋼寬度和板形測量輥有效測量寬度大小經常不能一致。更糟糕的是，冷軋帶鋼在軋制過程中會發生跑偏現象，而板形測量輥中心線相對於軋機中心線也存在偏移。這種情況下，即使是同一規格帶鋼，由於帶鋼跑偏以及測量輥中心位置偏移的發生，其在板形測量輥上的覆蓋狀況也會發生改變。帶鋼在板形測量輥上的覆蓋狀況最終會影響到板形儀有效測量區域沿寬度方向上的分布和大小。板形測量值的最終用戶是板形控制系統，因此它需要滿足板形控制系統對板形測量的要求。對於某一規格的冷軋帶鋼，板形控制系統會沿帶鋼寬度方向取一組特殊點作為板形特徵點(通常情況下板形特徵點的個數要小於板形儀有效測量區域的個數，因此可以稱之為對板形測量信號的降階處理)，用有限個板形特徵點的板形值來表示帶鋼沿寬度方向上的板形值。在板形控制系統投入運行時，它需要實時獲得這些板形特徵點的板形值來在線計算各板形調控機構的調節量。但是，實際帶鋼生產過程中會存在帶鋼寬度與板形儀測量輥寬度大小不一致、冷軋過程中帶鋼跑偏以及測量輥中心位置偏移等不利因素；另外， 已有的板形信號降階處理方法沒有很好的匹配板形儀有效測量區域中心點與板形特徵點之間的位置關係。因此，如果不考慮這些不利因素而直接將板形儀測量信號進行傳統的降階處理後傳送給板形控制系統，所得到的由板形特徵點表示的板形值與帶鋼實際板形值之間會存在較大偏差，嚴重違背了板形控制系統對板形測量值有較高精度要求的基本原則。冷軋板形控制技術一直為國外公司所壟斷而導致進口冷軋板形控制系統價格昂貴，即使高價進口後由於不掌握核心技術在產品變規格後不能保證系統良好運行，因此進行冷軋板形控制核心技術的國產化研發勢在必行。
基於以上事實，研發具有在線自動計算功能的冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法，克服帶鋼寬度與板形儀測量輥寬度大小不一致、冷軋過程中帶鋼跑偏以及測量輥中心位置偏移等不利因素，為板形控制系統提供高精度的板形測量信號，適應冷軋板形控制系統的技術要求，最終提高冷軋帶鋼板形質量，是非常重要的。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法，該處理方法考慮了冷軋帶鋼生產中會經常遇到的帶鋼寬度與板形儀測量輥寬度大小不一致、冷軋過程中帶鋼跑偏以及測量輥中心位置偏移等不利因素，準確確定了板形儀有效測量區域中心點的位置坐標，可以自動匹配好板形儀有效測量區域中心點與板形特徵點之間的位置關係，最終插值計算出高精度的各板形特徵點處的板形值。為實現高精度的板形閉環控制提供了必需的前提條件。本發明解決其技術問題採用以下的技術方案本發明提供的冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法，具體是根據冷軋帶鋼的產品規格和後續板形控制算法對板形信號的要求來確定沿帶鋼寬度方向上板形特徵點的數目和位置坐標；考慮冷軋帶鋼生產中會經常遇到的帶鋼寬度與板形儀測量輥寬度大小不一致、冷軋過程中帶鋼跑偏以及測量輥中心位置偏移等不利因素，準確確定了板形儀有效測量區域中心點的位置坐標，可以自動匹配好板形儀有效測量區域中心點與板形特徵點之間的位置關係，最終插值計算出高精度的各板形特徵點處的板形值，為實現高精度的板形閉環控制提供了必需的前提條件。本發明提供的冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法在解決其技術問題時採用的技術方案包括以下步驟1.確定板形儀有效測量區域中心點及其對應的在帶鋼寬度方向上的位置坐標根據冷軋帶鋼的產品規格和後續板形控制算法對板形信號的要求來確定沿帶鋼寬度方向上板形特徵點的數目和位置坐標。產品規格提供了帶鋼的寬度信息，後續板形控制算法對板形測量系統所能提供的板形測量值的數目和歸一化相對位置坐標提出了要求。先假設帶鋼寬度為Lmm，後續板形控制算法在計算時需要板形測量系統提供m個板形測量值，而且這m個板形測量值的歸一化相對位置坐標向量為[X1 X2 Λ ι]，這裡有0 < X1 < X2 < A < Xffl^1 < Xffl < I0於是，可以確定沿帶鋼寬度方向上板形特徵點的數目為 m個，且其沿帶鋼寬度方向從操作側到傳動側的位置坐標計算公式為Ly1 y2 A ym] = [Lx1 Lx2 A LxJ,然後假設Δ為帶鋼跑偏量，δ為板形儀測量輥中心位置偏差量，且均以偏向操作側為正，偏向傳動側為負。板形儀測量輥寬測量區域寬度為wb，窄測量區域寬度為WS，以板形儀測量輥中心線為基準其左右兩側各有Nb個寬測量區域，其餘為窄測量區域。在對邊部覆蓋長度進行有效性檢驗時，對於板形儀測量輥寬測量區域時的臨界值為Bi，窄測量區域時的臨界值為B2。通過分析實際生產中各個物理量之間的關係，可以將本步驟的計算分為以下四種情況1)當 + lA-qsMx—時，帶鋼寬度方向上的兩端均落在板形儀的寬測量區域內。此時以板形儀測量輥中心線為基準，靠近操作側的板形儀測量輥受帶鋼覆蓋的寬測量區域個數為nfl = ceil\-，
y wb J式中，ceil(·)為取整函數，函數運算規則為取值為大於自變量的最小的整數。而靠近傳動側的板形儀測量輥受帶鋼覆蓋的寬測量區域個數為 nfr = ceili八 + <^ 1。
\ wb J靠近操作側且受帶鋼覆蓋的最外側測量區域的帶鋼覆蓋長度為widthleft = ^· + Α-δ-(nfl-\)xwb。靠近傳動側且受帶鋼覆蓋的最外側測量區域的帶鋼覆蓋長度為widthright = ^--Α + δ - {nfr -\)xwb。對邊部覆蓋長度進行有效性檢驗，若大於臨界值則該邊部測量區域測量值有效， 否則捨棄它；繼而確定有效測量區域對應的在帶鋼寬度方向上的位置坐標a)若widthleft > Bl和widthright > Bl同時成立，最外側兩個帶鋼不完全覆蓋區域測量值均有效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft/2,ζ (2) = widthleft+wb/2,。z(i) = z(i-l)+wb,3 彡 i 彡 nfl+nfr-1ζ (nfl+nfr) = ζ (nfl+nfr-1)+wb/2+widthright/2,b)若widthleft Bl同時成立，靠近操作側的帶鋼不完全覆蓋區域測量值無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-Ι個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft+wb/2,ζ (i) =z (i-1) +wb，2 彡 i 彡 nfl+nfr-2。ζ (nfl+nfr-1) = ζ (nfl+nfr-2)+wb/2+widthright/2,c)若widthleft > Bl和widthright < Bl同時成立，靠近傳動側的帶鋼不完全覆蓋區域測量值無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-Ι個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft/2,ζ (2) = widthleft+wb/2,。ζ (i) =z (i-1) +wb，3 彡 i 彡 nfl+nfr-1d)若widthleftS Bl和widthrightS Bl同時成立，最外側兩個帶鋼不完全覆蓋區域測量值均無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-2個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為
z(l) = widthleft+wb/2,。ζ (i) =z (i-1) +wb，2 彡 i 彡 nfl+nfr-權利要求
1.一種冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法，其特徵在於根據冷軋帶鋼的產品規格和後續板形控制算法對板形信號的要求來確定沿帶鋼寬度方向上板形特徵點的數目和位置坐標；考慮冷軋帶鋼生產中會經常遇到的帶鋼寬度與板形儀測量輥寬度大小不一致、冷軋過程中帶鋼跑偏以及測量輥中心位置偏移等不利因素，準確確定了板形儀有效測量區域中心點的位置坐標，可以自動匹配好板形儀有效測量區域中心點與板形特徵點之間的位置關係，最終插值計算出高精度的各板形特徵點處的板形值，為實現高精度的板形閉環控制提供了必需的前提條件。
2.根據權利要求1所述的冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法，其特徵是採用包括以下步驟的方法(1)確定板形儀有效測量區域中心點及其對應的在帶鋼寬度方向上的位置坐標 先假設帶鋼寬度為Lmm，後續板形控制算法在計算時需要板形測量系統提供m個板形測量值，而且這m個板形測量值的歸一化相對位置坐標向量為[Xl x2 Λ ι]，這裡有0<Xl < X2 < A < Xffl^1 <xffl< 1 ；於是，沿帶鋼寬度方向從操作側到傳動側的位置坐標計算公式為[yi y2 Λ ym] = [Lx1 Lx2 A LxJ,然後假設△為帶鋼跑偏量，S為板形儀測量輥中心位置偏差量，且均以偏向操作側為正，偏向傳動側為負；板形儀測量輥寬測量區域寬度為wb，窄測量區域寬度為WS，以板形儀測量輥中心線為基準其左右兩側各有Nb個寬測量區域，其餘為窄測量區域；在對邊部覆蓋長度進行有效性檢驗時，對於板形儀測量輥寬測量區域時的臨界值為Bi，窄測量區域時的臨界值為B2 ；通過分析實際生產中各個物理量之間的關係，按下述方法確定所述位置坐標1)當| +時，帶鋼寬度方向上的兩端均落在板形儀的寬測量區域內，此時以板形儀測量輥中心線為基準，靠近操作側的板形儀測量輥受帶鋼覆蓋的寬測量區域個數為
3.根據權利要求2所述的冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法，其特徵是步驟1)中，按照下述步驟確定有效測量區域對應的在帶鋼寬度方向上的位置坐標a)若widthleft > Bl和widthright > Bl同時成立，最外側兩個帶鋼不完全覆蓋區域測量值均有效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft/2,ζ(2) = widthleft+wb/2,ζ (i) =z (i-1) +wb，3 彡 i 彡 nfl+nfr-1ζ (nfl+nfr) = ζ (nfl+nfr-1)+wb/2+widthright/2,b)若widthleftSBl和widthright > Bl同時成立，靠近操作側的帶鋼不完全覆蓋區域測量值無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-Ι個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft+wb/2,ζ (i) =z (i-1) +wb，2 ≤ i ≤ nfl+nfr-2；ζ (nfl+nfr-1) = ζ (nfl+nfr-2)+wb/2+widthright/2,c)若widthleft> Bl和widthrightS Bl同時成立，靠近傳動側的帶鋼不完全覆蓋區域測量值無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-Ι個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft/2,ζ(2) = widthleft+wb/2,；ζ (i) =z (i-1) +wb，3 ≤ i ≤ nfl+nfr-1d)若widthleftSBl和widthrightS Bl同時成立，最外側兩個帶鋼不完全覆蓋區域測量值均無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-2個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為e)若widthleft^ Bl和widthright ^ Bl同時成立，最外側兩個帶鋼不完全覆蓋區域測量值均無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-2個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft+wb/2,Z (i) =Z (i-1) +wb，2 ≤ i ≤nfl+nfr-2
4.根據權利要求2所述的冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法，其特徵是步驟2)中，按照下述步驟確定有效測量區域對應的在帶鋼寬度方向上的位置坐標a)若widthleft>B2和widthright > Bl同時成立，最外側兩個帶鋼不完全覆蓋區域測量值均有效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft/2,ζ(2) = widthleft+ws/2,z(i) = z(i-l)+ws,3 ( i ( nfl-Nb,ζ (nfl-Nb+l) = ζ (nfl-Nb) +ws/2+wb/2,z(i) = z(i-l)+wb, nfl-Nb+2 ≤i ≤ nfl+nfr-1 ζ (nfl+nfr) = ζ (nfl+nfr-1)+wb/2+widthright/2,b)若widthleft和widthright > Bl同時成立，靠近操作側的帶鋼不完全覆蓋區域測量值無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-Ι個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為ζ ⑴=widthleft+ws/2,z(i) = z(i-l)+ws，2 ≤ i ≤ nfl-Nb-l，ζ (nfl-Nb) = ζ (nfl-Nb-l) +ws/2+wb/2,；z(i) = z(i-l)+wb, nfl-Nb+l 彡 i 彡 nfl+nfr-2 ζ (nfl+nfr-1) = ζ (nfl+nfr-2)+wb/2+widthright/2,c)若widthleft>B2和widthrightS Bl同時成立，靠近傳動側的帶鋼不完全覆蓋區域測量值無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-Ι個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft/2, ζ(2) = widthleft+ws/2,z(i) = z(i-l)+ws，3 彡 i 彡 nfl-Nb，；ζ (nfl-Nb+l) = ζ (nfl-Nb) +ws/2+wb/2,z(i) = z(i-l)+wb, nfl-Nb+2 彡 i 彡 nfl+nfr-1d)若widthleft和widthrightS Bl同時成立，最外側兩個帶鋼不完全覆蓋區域測量值均無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-2個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為ζ ⑴=widthleft+ws/2,z(i) = z(i-l)+ws,2 彡 i 彡 nfI-Nb-I,ζ (nfl-Nb) = ζ (nfl-Nb-l) +ws/2+wb/2,z(i) = z(i-l)+wb, nfl-Nb+l 彡 i 彡 nfl+nfr-2
5.根據權利要求2所述的冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法，其特徵是步驟3)中，按照下述步驟確定有效測量區域對應的在帶鋼寬度方向上的位置坐標a)若widthleft> Bl和widthright > B2同時成立，最外側兩個帶鋼不完全覆蓋區域測量值均有效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft/2, ζ(2) = widthleft+wb/2, ζ ⑴=z (i-1) +wb，3 彡 i 彡 nfl+Nb, ζ (nfl+Nb+l) = ζ (nfl+Nb) +ws/2+wb/2, z(i) = z(i-l)+ws, nfl+Nb+2 ( i ( nfl+nfr-1 ζ (nfl+nfr) = ζ (nfl+nfr-1)+ws/2+widthright/2,b)若widthleftSBl和widthright >B2同時成立，靠近操作側的帶鋼不完全覆蓋區域測量值無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-Ι個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft+wb/2,z(i) = z(i-l)+wb,2 彡 i 彡 nfl+Nb-l,ζ (nfl+Nb) = ζ (nfl+Nb-l) +ws/2+wb/2,；z(i) = z(i-l)+ws, nfl+Nb+l 彡 i 彡 nfl+nfr-2ζ (nfl+nfr-1) = ζ (nfl+nfr-2)+ws/2+widthright/2,c)若widthleft> Bl和widthright 同時成立，靠近傳動側的帶鋼不完全覆蓋區域測量值無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-Ι個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft/2,ζ(2) = widthleft+wb/2,ζ (i) =z (i-1) +wb, 3 ^ i ^ nf 1+Nb,；ζ (nfl+Nb+l) = ζ (nfl+Nb) +ws/2+wb/2,z(i) = z(i-l)+ws, nfl+Nb+2 ( i ( nfl+nfr-1d)若widthleft ^ Bl和widthright ^ B2同時成立，最外側兩個帶鋼不完全覆蓋區域測量值均無效，因此板形儀有效測量區域為nfl+nfr-2個，它們在帶鋼寬度方向上的位置坐標為z(l) = widthleft+wb/2,z(i) = z(i-l)+wb,2 彡 i 彡 nfl+Nb-l,οZ (nfl+Nb) = Z (nfl+Nb-l) +ws/2+wb/2,z(i) = z(i-l)+ws, nfl+Nb+l 彡 i 彡 nfl+nfr-2
6.根據權利要求2所述的冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法，其特徵是步驟O)中，所述矩陣M的計算步驟包括步驟1 令i = 1和j = 1，獲取板形儀有效測量點ζ⑴和ζ (η)； 步驟2 比較yi與ζ (1)和ζ (η)的大小關係，若yi彡ζ (1)則令Mli = M2i = 1 ；若yi彡ζ (η) 則令 Mli = M2i = η ；步驟3 比較yi與ζ (j)和ζ (j+Ι)之間的大小關係，如果有yi ζ (j+1) 成立，則令j = j+1，直到得到的j使得z(j)彡Yi ^ ζ (j+1)成立；步驟4 在步驟3獲得滿足條件的j後給Mli和M2i賦值=Mli = j, M2i = j+1 ； 步驟5 令i = i+1 ；若有i彡m則轉至步驟2，否則，結束計算。
7.權利要求1至6中任一權利要求所述方法的用途，其特徵是該方法在提高冷軋帶鋼產品中的冷軋帶鋼板形的質量中的應用。
全文摘要
本發明涉及冷軋帶鋼板形測量信號測量值的降階處理方法，具體是根據冷軋帶鋼的產品規格和後續板形控制算法對板形信號的要求來確定沿帶鋼寬度方向上板形特徵點的數目和位置坐標；考慮冷軋帶鋼生產中會經常遇到的帶鋼寬度與板形儀測量輥寬度大小不一致、冷軋過程中帶鋼跑偏以及測量輥中心位置偏移等不利因素，準確確定了板形儀有效測量區域中心點的位置坐標，可以自動匹配好板形儀有效測量區域中心點與板形特徵點之間的位置關係，最終插值計算出高精度的各板形特徵點處的板形值，為實現高精度的板形閉環控制提供了必需的前提條件。本發明具有在線自動降階處理的功能，可以有效消除所述不利因素，為提高冷軋帶鋼板形質量打下基礎。
文檔編號B21B38/02GK102366764SQ20111026918
公開日2012年3月7日 申請日期2011年9月13日 優先權日2011年9月13日
發明者解相朋, 趙菁 申請人:中冶南方工程技術有限公司