一種帶鋼浪高在線測量裝置的製作方法
2023-07-14 11:55:01
本實用新型涉及鋼板軋制技術領域，特別涉及一種帶鋼浪高在線測量裝置。
背景技術：
鍍鋅成品板型不良問題突出，為此冷軋部制定了嚴格的板型檢查制度,但由於來料的不可控、鍍鋅產線的設備調整能力有限、缺乏有效的定量檢測和記錄設備等原因，鍍鋅成品的板型不良問題沒有根本解決。在此背景下開發一套簡易的在線實時監測並記錄板型數據的裝置就顯得尤為重要。
帶鋼翹曲浪形的檢測分為接觸測內應力式和非接觸測波高兩類設備,前者測量精度高但價格高昂維護難度大,後者為非接觸的無損測量,且結構簡單.在線板型測量需排除帶鋼的翹曲浪形在張應力作用下的變形行為導致數據失真,根據北科大張清東教授利用有限元分析對張應力引起板形變化的定量分析的結論表明,張應力小於15MPa時使用測波高式板形檢測設備較為合適。
現有技術中非接觸測板型波高檢查裝置檢測數據結果誤差較大，不能滿足浪高檢測的需求。
技術實現要素：
本申請提供的一種帶鋼浪高在線測量裝置，解決了或部分解決了現有技術中非接觸測板型波高檢查裝置檢測數據結果誤差較大，不能滿足浪高檢測的需求的技術問題，實現了提供一套簡易的在線實時監測並記錄板型數據的裝置，提高板形浪高檢測精度和命中率的技術效果。
本申請提供了一種帶鋼浪高在線測量裝置，包括：
滑軌，設置在所述帶鋼的上方；
雷射測距儀，與所述滑軌滑動連接；所述雷射測距儀檢測所述帶鋼與所述雷射測距儀的間距值；
控制模塊，與所述雷射測距儀連接，以接收所述雷射測距儀發送的間距值，將設定時間內的最大所述間距值與最小所述間距值做差值運算獲得間距差值，所述間距差值為所述帶鋼的浪高。
作為優選，所述滑軌的兩端通過支架固定在軋制產線中，所述支架固定在混凝土結構或鋼結構大梁上；
所述滑軌垂直所述帶鋼的輸送方向。
作為優選，所述滑軌位於所述軋制產線中間距最小的兩個張力輥之間。
作為優選，所述雷射測距儀包括：
雷射發生器，用於發射光束到所述帶鋼表面，產生光斑；
入射光透鏡，固定在所述雷射發生器的前端；
成像透鏡，用於所述光斑成像；
位敏探測器，設置在所述成像透鏡的後端，獲取光斑像的位置信息；
信號處理單元，與所述位敏探測器連接，根據所述位置信息測算出所述帶鋼與所述雷射測距儀的間距值。
作為優選，所述光束與所述帶鋼表面的夾角為90±5°。
作為優選，所述控制模塊與所述信號處理單元連接，以接收所述間距值。
作為優選，所述軋制產線中所述帶鋼的傳輸速度為4m/s；
所述雷射測距儀的採樣頻率大於8KHZ。
作為優選，所述控制模塊包括：
浪高計算單元，將1秒內的最大所述間距值與最小所述間距值做差值運算獲得所述間距差值；
存儲顯示單元，用於存儲並顯示所述間距差值；
報警提示單元，通過所述間距差值與設定值進行比較，發出警報信息。
作為優選，當所述間距差值大於2mm時，所述報警提示單元發出語音警報。
作為優選，所述控制模塊為軋制產線中的工控機；
所述存儲顯示單元為所述工控機中的調試工具軟體平臺；
所述調試工具軟體平臺生成所述間距差值的實時曲線，同時生成所述間距差值的離線存儲文件。
本申請中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
由於採用了在軋制產線上合理布置滑軌和雷射測距儀，雷射測距儀在滑軌上滑移，能準確的連續測量帶鋼寬度方向上任意一點與雷射測距儀的間距值，通過設置與雷射測距儀連接的控制模塊，使監控人員實時在線獲取每個採樣周期內的間距值，並生成帶鋼的浪高數據。這樣，有效解決了現有技術中非接觸測板型波高檢查裝置檢測數據結果誤差較大，不能滿足浪高檢測的需求的技術問題，實現了提供一套簡易的在線實時監測並記錄板型數據的裝置，提高板形浪高檢測精度和命中率的技術效果。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例提供的帶鋼浪高在線測量裝置的結構示圖；
圖2為圖1中雷射測距儀的結構示圖；
圖3為本實用新型實施例提供的帶鋼浪高在線測量裝置的實時數據監測曲線圖。
(圖示中各標號代表的部件依次為：1帶鋼、2滑軌、3雷射測距儀、4控制模塊、5雷射發生器、6入射光透鏡、7成像透鏡、8位敏探測器、9信號處理單元、10支架)
具體實施方式
本申請實施例提供的一種帶鋼浪高在線測量裝置，解決了或部分解決了現有技術中非接觸測板型波高檢查裝置檢測數據結果誤差較大，不能滿足浪高檢測的需求的技術問題，通過在軋制產線上合理布置滑軌和雷射測距儀，使雷射測距儀能在滑軌上滑移，同時設置與雷射測距儀連接的控制模塊，實現了提供一套簡易的在線實時監測並記錄板型數據的裝置，提高板形浪高檢測精度和命中率的技術效果。
參見附圖1，本申請實施例提供了一種帶鋼浪高在線測量裝置，包括：滑軌2、雷射測距儀3及控制模塊4。滑軌2設置在帶鋼1的上方。雷射測距儀3與滑軌2滑動連接。雷射測距儀3以設定的採樣頻率檢測帶鋼1與雷射測距儀3的間距值。控制模塊4與雷射測距儀3連接，以接收間距值，將設定時間內的最大間距值與最小間距值做差值運算獲得間距差值，間距差值為帶鋼1的浪高。
其中，手動移動滑軌2可以連續在線測量帶鋼1寬度方向上任意一點與雷射測距儀3的間距值，參見附圖3，將運行中的帶鋼1的浪形剖面看做一個正弦曲線某一時刻讀到雷射測距儀3距離波谷的距離H，另一時刻讀到距離波谷的距離h，浪高h1＝H-h。
進一步的，滑軌2的兩端通過支架10固定在軋制產線中，支架10固定在混凝土結構或鋼結構大梁上；滑軌2垂直帶鋼1的輸送方向。雷射測距儀3本身的精度很高，但如果滑軌2支架10固定在平臺隔板和欄杆上，會成為引起浪高數據失真的擾動因素，此情況下，支架10的強度不夠，在受外力情況下震動導致雷射測距儀3與帶鋼1的距離發生變化。因此，將滑軌2的支架10固定在混凝土結構或者強度比較高的鋼結構大梁上，減小震動引起的雷射測距儀3的跳動導致雷射測距儀3和帶鋼1之間的距離發生變化，減小測量誤差。
進一步的，滑軌2位於軋制產線中間距最小的兩個張力輥之間。在軋制產線起停車的升降速過程中，張力波動導致帶鋼1抖動會引起距離變化，因此，在安裝雷射測距儀3時，選在兩個距離最近的兩個張力輥之間，避免帶鋼1本身抖動帶來的測量誤差，同時優化該段張力控制精度，減小升降速過程中帶鋼1的抖動。
參見附圖2，進一步的，雷射測距儀包括：雷射發生器5、入射光透鏡6、成像透鏡7、位敏探測器8及信號處理單元9。雷射發生器5用於發射光束到帶鋼1表面，產生光斑；光束與帶鋼1表面的夾角為90±5°，能提高間距值的測量精度。入射光透鏡6固定在雷射發生器5的前端；成像透鏡7用於光斑成像；位敏探測器8設置在成像透鏡6的後端，獲取光斑像的位置信息；信號處理單元9與位敏探測器8連接，根據位置信息測算出帶鋼1與雷射測距儀3的間距值。
其中，雷射測距儀3是採用三角法實現物體位移的非接觸測量，其原理是：用一束雷射以某一角度聚焦在被測物體表面，然後從另一角度對物體表面上的雷射光斑進行成像，物體表面雷射照射點的位置不同，所接受散射或反射光線的角度也不同，用CCD或PSD(位敏探測器8)，測出光斑像的位置，即可算出雷射測距儀3與被測物體之間的距離。
對於薄寬規格帶鋼酸軋來料為碎邊浪，浪距比較小，這樣就要求測量裝置的信號採集和傳輸以及處理都需要很高的響應頻率。以浪距為5mm、速度為4m/s計算，帶鋼1運行過程中浪高的周期為：t＝s/v＝5mm/4mm/ms＝1.25×10-3s，H＝1/T＝1/1.25×10-3＝800HZ。根據採樣定理，當採樣頻率大於被測信號最大頻率的2倍時，就可以通過獲得的數據無失真的恢復被測信號，在工程上一般取到10倍，所以設置該在線測量裝置的採樣頻率大於8KHZ，絕對精度±0.1mm，量程大於50mm，以滿足測量要求。
進一步的，控制模塊4與信號處理單元9連接，以接收間距值。控制模塊4包括：浪高計算單元、存儲顯示單元及報警提示單元。浪高計算單元將1秒內的最大間距值與最小間距值做差值運算獲得間距差值。存儲顯示單元用於存儲並顯示間距差值。控制模塊4對採集到的數據進行處理實現可視化，以便於操作人員實時的觀察、記錄和調整參數，同時生成可存儲的離線文件實現數據的積累和綜合對比分析。
報警提示單元通過間距差值與設定值進行比較，發出警報信息，比較過程為，當間距差值大於2mm時，報警提示單元發出語音警報。其中，帶報警提示單元在軋制產線的升降速過程中不會觸發，避免頻繁報警給操作人員誤信號使報警失去意義。
進一步的，控制模塊4為軋制產線中的工控機，存儲顯示單元為工控機中的調試工具軟體平臺，調試工具軟體平臺生成間距差值的實時曲線，實時數據監測曲線參見附圖3，同時生成間距差值的離線存儲文件。
其中，工控機的調試工具軟體平臺將波峰與波谷的差值是1s內的最大值與最小值的差值顯示在畫面上，並且在每個採樣周期都刷新這個數據，這樣操作人員可以通過peak-peak實時讀到浪高數據。現有技術中調試工具軟體平臺設置peak-peak是記錄一次啟動雷射測距儀表到停止測量過程中的最大值和最小值的差，每次採樣後差值變大才會刷新，反之則不變。
作為一種優選的實施例，雷射測距儀3選用optoNCDT 2300-200雷射三角位移傳感器，採用全數位技術的DSP信號處理器，應用高精度、高密集的製造技術。其解析度最高可達到0.005％FSO，線性量程200mm；絕對誤差3μm，響應頻率50KHZ，測量輸出信號為模擬信號，支持RS232、RS422接口的數位訊號，傳輸方便快速，各項技術指標完全可以滿足測量需要，通過數字接口連接到工控機上，在調試工具的軟體平臺上可以生成實時曲線，參見附圖3，方便觀察，同時還可以生成csv格式離線存儲文件，可以利用Matlab軟體打開生成歷史數據曲線對數據進一步統計和分析。
本申請中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
由於採用了在軋制產線上合理布置滑軌2和雷射測距儀3，雷射測距儀3在滑軌2上滑移，能準確的連續測量帶鋼1寬度方向上任意一點與雷射測距儀3的間距值，通過設置與雷射測距儀3連接的控制模塊4，使監控人員實時在線獲取每個採樣周期內的間距值，並生成帶鋼1的浪高數據。這樣，有效解決了現有技術中非接觸測板型波高檢查裝置檢測數據結果誤差較大，不能滿足浪高檢測的需求的技術問題，實現了提供一套簡易的在線實時監測並記錄板型數據的裝置，提高板形浪高檢測精度和命中率的技術效果。
以上所述的具體實施方式，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。