CN103353294A - 一种型钢不平度检测的装置及方法 - Google Patents

一种型钢不平度检测的装置及方法 Download PDF

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CN103353294A CN2013102859180A CN201310285918A CN103353294A CN 103353294 A CN103353294 A CN 103353294A CN 2013102859180 A CN2013102859180 A CN 2013102859180A CN 201310285918 A CN201310285918 A CN 201310285918A CN 103353294 A CN103353294 A CN 103353294A
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胡鹰
仇建平
黄庆学
王效岗
孙江涛
李雯琼
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Abstract

一种型钢不平度检测装置及方法，属于金属不平度检测技术领域，其特征是检测装置如图1所示，在型钢（4）沿其轴线移动方向上、在型钢（4）轴线方向的左、右和上方，分别按三排三列、每排每列各三台共安装九台测距仪，排间距为S。操作方法是九台测距仪分别在型钢（4）沿轴线方向运动过程中对其左、右、上方不同点进行垂直的测量，将测量数据上传到计算机，再根据校正算法实现对运动中的型钢（4）不平度的准确确定。优点是结构简单，造价低廉，运用可靠，实现了在动态情况下对型钢不平度的检测，达到了较高的测量精度。

Description

一种型钢不平度检测的装置及方法
技术领域
本发明属于型钢检测技术领域，具体涉及一种型钢不平度检测装置及方法。
背景技术
目前，国内外对型钢的不平度检测方法都是把型钢放置在一个平稳的状态下对其进行检测，而在实际生产中，型钢的在线检测，是型钢在输送辊道上运动状态下进行的，型钢的倾斜与波动对不平度的测量准确度产生了极大地影响。所以静态的型钢不平度检测技术已经无法满足型钢在输送辊道上动态状态下不平度检测精度的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种型钢在动态下不平度检测的装置及方法，可以实现型钢在动态下对不平度进行检测的要求。
本发明是这样实施的：其特征是对型钢不平度进行动态检测的装置如图1和图2所示，型钢4在输送辊道5上沿其轴线K向移动，在型钢4轴线的左、右和上方，分别并列安装有三排三列共九台测距仪，每排测距仪的排间距为S，左侧三台分别为左一、左二、左三测距仪1、1’、1’’，右侧三台分别为右一、右二、右三测距仪2、2’、2’’，上方三台分别为上一、上二、上三测距仪3、3’、3’’。
本发明操作步骤是：
第一步：如图3所示，以型钢上方安装的上一、上二、上三测距仪3、3’、3’’为例，设 A，B，C，D，E……是型钢上等距离的各点，各点间距等于测距仪的排间距S，设型钢4以速度V匀速在输送辊道5上前进的过程中，并列为一列的上一、上二、上三测距仪3、3’、3’’对各被测点A、B、C、D、E……进行重复测量，并按时间间隔T采集数据上传给计算机，则 T=S/V；
第二步：型钢4上方安装的上一、上二、上三测距仪3、3’、3’’测得的数据为型钢上各测量点到测距仪的垂直距离                                               
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE002
，但由于型钢在运输过程中的波动，
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE004
’ j不能反映型钢的真实不平度，这些数据需通过下述方法校正才能得到能准确反映型钢不平度的数据Xj；
第三步：如图4所示，图中表示的是在时间为T，2T,(n-1)T和nT时测得型钢4上的点在横坐标为j纵坐标为Xj的直角坐标系中的分布，j为型钢4长度方向上的标识，设三台测距仪在时间为T时测得的数据X1，X2，X3为基准数据，tan=
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE006
，时间为2T时测得的数据X’ 2，X3 ’，X’ 4，其中
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE008
和X2，X3 ’和X3分别为同一个点的数据，但由于型钢在运动过程中的波动可能使α1不等于α2，则两次测量数据不一样，需要将X’ 4的数据校正为基准数据X4以便对型钢不平度进行准确的判断。此时tan=
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE010
，tan（）=，tan（）=
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE014
，联立上式可求得基准状态下的数据：
              
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE016
=
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE018
同理，三台测距仪在时间为nT时测得的数据，，并且也知道基准数据
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE026
；需求得基准数据，联立方程：
tanαa=
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE030
 tanαb=
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE032
 tan（αa+β）=
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE034
 tan（αb+β）=
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE036
  其中β为型钢固有不平度，如图4所示，固有倾角不会随型钢的波动倾斜而改变，可得：
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE038
=
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE040
即型钢4运动不平稳过程中测得的数据
Figure 2013102859180100002DEST_PATH_IMAGE042
通过校正可得到其在基准状态应有的数据
Figure 3842DEST_PATH_IMAGE028
；同样的方法，可以测得型钢4左、右两侧的不平度。
本发明优点及积极效果是：
本发明结构简单，造价低廉，运用可靠，实现了在动态情况下对型钢不平度的检测，通过数据校正补偿了在测量过程中由于型钢输送产生倾斜与波动对不平度检测的准确度产生的影响，达到了较高的测量精度。
附图说明
图1为发明测试装置的图示。
图2为图1 的正视图。
图3为型钢上方3台测距仪的测量过程示意图。
图4为测得数据点在横坐标为测量点距型钢头部距离，纵坐标为测量点距测距仪距离的坐标系中的分布。其中（a）、（b）为第一次、第二次测量结果，（c）、（d）为第n-1次、第n次测量结果。
图5为根据试验测量数据描绘的型钢不平度曲线图。
图中：1、1’、1’’——分别为左一、左二、左三测距仪， 2、2’、2’’——分别为右一、右二、右三测距仪， 3、3’、3’’——分别为上一、上二、上三测距仪， 4——型钢， 5——输送辊道， K——型钢输送方向， V——输送速度。A，B，C，D，E….是型钢4上表面等距离的点， Ⅰ——第一次测量数据的连线， Ⅱ——第二次测量数据的连线， Ⅲ——第三次测量数据连线， Ⅳ——校正后数据的连线， Ⅴ——真实不平度数据连线，  ——第一、二次测量型钢4上表面固有不平度， ——第n-1、n次测量时型钢4上表面固有不平度， ——第一次测量时由于型钢4上表面波动引起的测量误差， ——第二次测量时由于型钢4上表面波动引起的测量误差， ——第n-1次测量时由于型钢4上表面波动引起的测量误差， ——第n次测量时由于型钢4上表面波动引起的测量误差。横坐标x为在型钢上方平均选取的20个点，纵坐标y为型钢上方距扫描仪的距离。
具体实施方式
1.    如图1所示，将九台测距仪按照横向三台为一排，纵向三台为一列安装在型钢4的轴线的左、右和上方，排间距为S；
2.    型钢4在输送辊道5上沿型钢输送方向K，以输送速度V向前移，同时启动上述九台测距仪对型钢4进行测量，并按一定的时间间隔T采集测量的数据，传给计算机，并满足T=S/V。
3.    现以上一、上二、上三测距仪3、3’、3’’进行测量计算为例，按照公式：
Figure 920982DEST_PATH_IMAGE038
=
Figure 887670DEST_PATH_IMAGE040
计算进行校正，计算的数据比较如下表1所列，可看出，所测各点经校正计算后的数据与真实数据几乎完全相同。
 
表1
序号 第一次测量数据 第二次测量数据 第三次测量数据 校正后数据        真实数据
X1 1.293     1.293 1.293
X2 1.291 1.293   1.291 1.292
X3 1.291 1.290 1.290 1.291 1.290
X4 1.285 1.280 1.280 1.290 1.291
X5 1.289 1.289 1.289 1.298 1.298
X6 1.289 1.289 1.288 1.284 1.284
X7 1.280 1.280 1.281 1.280 1.280
X8 1.275 1.275 1.275 1.275 1.275
X9 1.270 1.273 1.274 1.267 1.266
X10 1.263 1.270 1.270 1.261 1.262
X11 1.271 1.271 1.270 1.260 1.260
X12 1.271 1.271 1.271 1.283 1.283
X13 1.276 1.276 1.276 1.276 1.276
X14 1.280 1.280 1.281 1.280 1.280
X15 1.288 1.283 1.282 1.283 1.283
X16 1.285 1.283 1.283 1.290 1.291
X17 1.285 1.280 1.280 1.279 1.279
X18 1.279 1.275 1.276 1.267 1.266
X19 1.274 1.270 1.271 1.273 1.274
X20 1.275 1.271 1.270 1.275 1.275
如图5所示，校正后得到的型钢不平度数据的连线Ⅳ，与真实不平度数据连线Ⅴ也几乎完全重合。

Claims (3)

1. 一种型钢不平度检测的装置及方法，其特征在于对型钢不平度进行动态检测的装置是型钢（4）在输送辊道（5）上沿其轴线移动，在型钢（4）轴线的左、右和上方，横向分别并列安装有左、右、上测距仪（1、2、3）为一排，纵向为列并列安装有三排三列共九台测距仪，每排测距仪之间的间距S，左侧三台分别为左一、左二、左三测距仪（1、1’、1’’），右侧三台分别为右一、右二、右三测距仪（2、2’、2’’），上方三台分别为上一、上二、上三测距仪（3、3’、3’’）。
2.根据权利要求1所述的一种型钢不平度检测方法，其特征在于操作步骤如下：
第一步：以型钢上方安装的上一、上二、上三测距仪（3、3’、3’’）为例，设 A，B，C，D，E……是型钢上等距离的各点，各点间距等于测距仪的排间距S，设型钢（4）以速度V匀速在输送辊道（5）上前进的过程中，并列为一列的上一、上二、上三测距仪（3、3’、3’’）对各被测点A、B、C、D、E……进行重复测量，并按时间间隔T采集数据上传给计算机，则 T=S/V；
第二步：型钢（4）上方安装的上一、上二、上三测距仪（3、3’、3’’）测得的数据为型钢（4）上各测量点到测距仪的垂直距离                                               
Figure 2013102859180100001DEST_PATH_IMAGE002
，j是型钢长度方向上的标识，但由于型钢在运输过程中的波动，
Figure 336834DEST_PATH_IMAGE002
不能反映型钢的真实不平度，这些数据需通过下述方法校正才能得到能准确反映型钢不平度的数据
Figure 2013102859180100001DEST_PATH_IMAGE004
；
第三步：T为时间坐标，2T,(n-1)T和nT时测得型钢4上的点在横坐标为j纵坐标为
Figure 2013102859180100001DEST_PATH_IMAGE006
的直角坐标系中的分布，设三台测距仪在时间为T时测得的数据，
Figure 2013102859180100001DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 2013102859180100001DEST_PATH_IMAGE012
为基准数据，tan =
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，时间为2T时测得的数据
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
分别为同一个点的数据，但由于型钢在运动过程中的波动可能使
Figure 341087DEST_PATH_IMAGE014
不等于
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，则两次测量数据不一样，需要将
Figure 163549DEST_PATH_IMAGE022
的数据校正为基准数据
Figure DEST_PATH_IMAGE030
以便对型钢不平度进行准确的判断，此时tan=tan（
Figure DEST_PATH_IMAGE034
）=
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，tan（
Figure DEST_PATH_IMAGE038
）=
Figure DEST_PATH_IMAGE040
，联立上式可求得基准状态下的数据：
               
Figure 941067DEST_PATH_IMAGE030
=
同理，三台测距仪在时间为nT时测得的数据
Figure DEST_PATH_IMAGE044
，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
，并且也知道基准数据
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
；需求得基准数据。
3.联立方程：
其中α为型钢（4）上表面固有不平度
可得：
Figure 755088DEST_PATH_IMAGE052
=
Figure DEST_PATH_IMAGE054
即型钢（4）运动不平稳过程中测得的数据
Figure DEST_PATH_IMAGE056
通过校正可得到其在基准状态应有的数据
Figure 686134DEST_PATH_IMAGE052
；同样的方法，可以测得型钢4左、右两侧的不平度。
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