CN102247982B - 智能轧制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轧钢设备，具体讲就是轧机及控制系统。本系统在所述粗轧机组、中轧机组及精轧机组中的至少在精轧机组处设置测径装置，测径装置设置在精轧机组的入口或出口端；测径装置为设置在机箱内的由驱动机构驱动其转动的转动底盘上有供棒线材物料通过的通孔，光源固定在通孔旁侧的转动底盘的盘面上，光源提供平行光束指向通孔中部通过的待测棒线材物料上，转动底盘的盘面上还设置有CCD摄像头，CCD摄像头接受局部被待测棒线材物料遮挡的平行光束后成像，CCD摄像头摄取的图像信息传输至信号处理控制器；信号处理控制器输出控制信号至轧机实施压下或轴向调节动作。本发明能够完成轧机远程自动操作和在线轧件及产品尺寸的自动检测，实现全线闭环自动调整轧件及产品尺寸精度。

Description

智能轧制系统
技术领域
本发明涉及轧钢设备，具体讲就是轧机及控制系统。
背景技术
现有技术中线棒材的加工，多是采用轧机轧制而成的。而轧机就其结构来分一般可分为牌坊式机架、悬臂式机架或由型材焊接为牌坊式机架，轧辊间距的调节和控制直接导致待轧制产品的尺寸，待轧制产品的尺寸精度又依赖轧机机架和轧辊的整体刚性、轧辊的精度和选材。目前，无论牌坊式机架、悬臂式机架的轧机中，以牌坊式机架立式安装为例，其上下方向的变形较大、难以控制，因为下轴承座均是采用螺栓类部件固定在牌坊式机架的底部支座上，上轴承座的压下装置通常是设置在上部横梁上，这样轧制时，牌坊式机架位于底部支座和上部横梁之间的立柱在其整个长度范围内均受拉力而伸长变形，其变形伸长量大；对于悬臂式机架而言，其立柱的变形情况基本类似。这就是说，轧机机架的刚度不足，再加之其它部件的变形，累计后的误差就很大，难以满足轧制季度要求。
鉴于现有技术中的轧机自身结构所限，其无法实现在线压下和轴向调节动作，因此，所轧制产品的尺寸是在堆料区待冷却到常温时进行人工测量的，这样不仅工作量大，而且即使所轧制产品的尺寸有超差情况也无法挽回。
发明内容
本发明的目的就是提供一种智能轧制系统，实现在线辊间距和或轴向调节，实现轧制自动化控制，提高产品质量、保证尺寸精度和表面质量的稳定性和精度。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种智能轧制系统，包括：
A、粗轧机组、中轧机组及精轧机组；
B、所述粗轧机组、中轧机组及精轧机组中至少在精轧机组处设置测径装置，测径装置设置在精轧机组的入口或出口端，优选方案是所述的测径装置设置在精轧机组的入口端和出口端；
C、所述的测径装置包括供棒线材物料通过的通孔，所述通孔设置在机箱（20）内的底盘上，底盘由驱动机构驱动其转动，光源固定在通孔旁侧的转动底盘的盘面上，所述光源提供平行光束指向通孔中部通过的待测棒线材物料上，转动底盘的盘面上还设置有CCD摄像头，CCD摄像头接受局部被待测棒线材物料遮挡的平行光束后成像，CCD摄像头摄取的图像信息传输至信号处理控制器；
D、信号处理控制器输出控制信号至轧机实施压下或轴向调节动作。
由上述技术方案可知，实现在线压下或轴向调节，可以彻底避免人工干预，提高系统的自动化程度，提高生产率。只有这样才会体现自动化系统的优越性，提升竞争力。本发明可以独立使用也可以在传统的棒线材轧制线改造时使用，按粗轧、中轧、精轧分区采用具有自动完成轧机远程自动操作和轧机组间采用在线轧件及产品尺寸的检测，实现全线闭环自动调整轧件及产品尺寸精度，实现螺纹钢在线生产过程中，按照国家标准范围内负差率控制精确度在1%（绝对值）范围内；实现圆钢在线生产过程中，按照国家标准最高级别公差和不圆度控制精度提高300%。
附图说明
图1是本发明的控制原理图；
图2是测径装置的控制原理框图；
图3是PC机的控制原理框图。
具体实施方式
轧线的基本布局为：（1）粗轧机组为5～7架次，轧机规格根据产品及坯料的要求为Φ750、Φ650、Φ550、Φ450系列规格的轧机；（2）中轧机组为6～8架次轧机规格根据产品及坯料的要求为Φ450、Φ350系列规格的轧机；（3）精轧机组10为6～8架次轧机规格根据产品及坯料的要求为Φ350、Φ300、Φ250系列规格的轧机，精轧机组10可选用本申请的在先申请提供的智能轧机，轧机的上轧辊上连有油缸压下机构，油缸的控制油路部分的控制信号来自本本发明中的信号处理控制器输出控制信号。在每一组末架机架后采用产品尺寸检测设备，对轧制过程中的轧件尺寸进行检测，通过检测设备检测后的尺寸反馈到控制系统，由控制系统完成对轧机的远程智能自动控制。
以下详细说明。
如图1、2所示，智能轧制系统包括粗轧机组、中轧机组及精轧机组10；所述粗轧机组、中轧机组及精轧机组中至少在精轧机组10处设置测径装置，测径装置设置在精轧机组的入口或出口端；所述的测径装置包括供棒线材物料通过的通孔，所述通孔设置在机箱（20）内的底盘上，底盘由驱动机构驱动其转动，光源固定在通孔旁侧的转动底盘的盘面上，所述光源提供平行光束指向通孔中部通过的待测棒线材物料上，转动底盘的盘面上还设置有CCD摄像头，CCD摄像头接受局部被待测棒线材物料遮挡的平行光束后成像，CCD摄像头摄取的图像信息传输至信号处理控制器；信号处理控制器输出控制信号至轧机实施压下或轴向调节动作。
所述的测径装置设置在精轧机组的入口端和出口端，所述的CCD摄像头为对称布置的两个，即CCD摄像头一30a、CCD摄像头二30b，测径装置也称测径仪，本申请人的在先申请已具体公开了相关技术方案，此处不再赘述，所述的CCD摄像头一30a、CCD摄像头二30b采集到的图像数据分别传输至发射模块一40a、发射模块二40b；信号处理控制器包括信号处理模块60、综合控制板70、PC机80，信号处理模块60经由接收模块50接收发射模块一40a、发射模块二40b传输的图像数据并实施处理。
CCD相机即CCD摄像头一30a、CCD摄像头二30b在信号处理模块60的控制之下将拍摄的图像数据送入发射模块一40a、发射模块二40b，发射模块一40a、发射模块二40b对接收的图像数据以串行方式转发给接收模块50，接收模块50接收发射模块一40a、发射模块二40b的数据，将验证后的数据交由信号处理模块60进行处理，处理后的数据送给PC80做进一步的分析处理，如统计的方面计算。此外，综合控制板70也在信号处理模块60的控制下将测径装置的光源、温度、气压等状态信息上报给PC机分析显示。两路CCD摄像头一30a、CCD摄像头二30b并行输出的信号线有56个，而导电环传输的信号线只有17个，这是因为导电环传输的信号线越少越有利于减少测径仪的轴向尺寸，通过发射模块一40a、发射模块二40b的并/串转换功能把56路并行数据转换为17路串行数据输送给接收模块50，这样在确保信号有效、可靠传递的同时减少了设备尺寸。
所述的信号处理模块60选用FPGA高速信号处理模块，可以迅速地完成图像数据的预处理、存储缓冲、计算并得出物料的直径尺寸，由于图像数据巨大，每周600个点的测量值，所以采用FPGA高速信号处理模块就不需要笨重的连接电缆了，这样极有利于减少成本和缆线布置。
如图1所示，信号处理控制器中的PC机80传输信号至主控制器90中的第一控制器91，主控制器90中的第二控制器92接收设备状态信号并输出控制信号控制设备动作，第二控制器92接收的具体信号有冷却水、轴承温度、电机转速等，主控制器90中的第三控制器93输出信号控制轧机压下动作，就是第三控制器93用于控制轧机的压下动作，当然也可以输出信号控制轧机的轴向调节。
PC机80包括三个功能模块，其一是接收测径数据模块81、原始数据显示模块82、参数计算模块83、数据保存模块84，其二是接收状态数据模块85、显示状态数据模块86、实时报警模块87，其三是控制模块88。
接收测径数据模块81接收信号处理模块60的直径原始数据，即棒材尺寸的测量数据；原始数据显示模块82根据原始数据，在软件中实时图形化显示棒材尺寸；棒材参数计算模块83根据原始数据，通过算法计算出不同型号的棒材的各个典型参数；数据保存模块84把接收得到的相机数据全部保存入数据库。
接收状态数据模块85接收综合控制板的状态数据，状态数据包括环境温度，水压、气压、水流量、出水口水温、入水口水温等参数；显示状态数据模块86数字显示每次接收到的各个状态数据；实时报警模块87对接收到的状态数据进行边界判断，对异常状态参数通过软件界面报警灯进行报警。
控制模块88软件通过界面设置，发送电机，相机，以及传感器控制参数至信号处理板。

Claims (4)

1.一种智能轧制系统，包括：
A、粗轧机组、中轧机组及精轧机组（10）；
B、所述粗轧机组、中轧机组及精轧机组中至少在精轧机组处设置测径装置，测径装置设置在精轧机组的入口或出口端；
C、所述的测径装置包括供棒线材物料通过的通孔、光源、CCD摄像头，所述通孔设置在机箱（20）内的底盘上，底盘由驱动机构驱动其转动，光源固定在通孔旁侧的转动底盘的盘面上，所述光源提供平行光束指向通孔中部通过的待测棒线材物料上，转动底盘的盘面上还设置有CCD摄像头，CCD摄像头接受局部被待测棒线材物料遮挡的平行光束后成像，CCD摄像头摄取的图像信息传输至信号处理控制器；
D、信号处理控制器输出控制信号至轧机实施压下或轴向调节动作。
2.根据权利要求1所述的智能轧制系统，其特征在于：所述的测径装置设置在精轧机组的入口端和出口端，所述的CCD摄像头为对称布置的两个，即CCD摄像头一（30a）、CCD摄像头二（30b），所述的CCD摄像头一（30a）、CCD摄像头二（30b）采集到的图像数据分别传输至发射模块一（40a）、发射模块二（40b）；信号处理控制器包括信号处理模块（60）、综合控制板（70）、PC机（80），信号处理模块（60）选用FPGA高速信号处理模块，信号处理模块（60）经由接收模块（50）发射模块一（40a）、发射模块二（40b）传输的图像数据并实施处理。
3.根据权利要求2所述的智能轧制系统，其特征在于：信号处理控制器中的PC机（80）传输信号至主控制器（90）中的第一控制器（91），主控制器（90）中的第二控制器（92）接收设备状态信号并输出控制信号控制设备动作，主控制器（90）中的第三控制器（93）输出信号控制轧机压下动作。
4.根据权利要求3所述的智能轧制系统，其特征在于：综合控制板传输状态信号至PC机（80），PC机（80）包括三个功能模块，其一是接收测径数据模块（81）、原始数据显示模块（82）、参数计算模块（83）、数据保存模块（84），其二是接收状态数据模块（85）、显示状态数据模块（86）、实时报警模块（87），其三是控制模块（88）。
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