CN103438806B - 用于电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制方法，包括如下步骤：生产线运行后，软熔控制器（6）根据工艺条件实时计算得到目标软熔线高度，将控制指令发送给驱动装置（3）；驱动装置（3）将高速摄像头（2）调整到目标软熔线高度；软熔加热电源（4）启动运行，通过初步自动化或人工干预调整软熔线至高速摄像头（2）的最佳分析视场内，激活软熔线的自动检测分析状态，软熔加热电源（4）进入自动状态；软熔线自动检测分析激活后，在影像分析计算机（7）对所拍摄的影像实施抓取分析，确定软熔线的实际高度，将结果返回给软熔控制器（6）；软熔控制器（6）对分析数据进行周期扫描，对软熔加热电源（4）的功率进行调节实现闭环控制。

Description

用于电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制的方法

技术领域

本发明涉及对金属材料的镀覆，特别是一种用于电镀锡生产线中软熔线高度的检测与控制的装置及其方法。

背景技术

在带钢连续电镀锡生产线中，软熔是极为重要的工序之一，对产品质量起到决定性的作用。它是将电镀锡后的带钢加热到锡的熔点温度（232.15℃）之上，使带钢表面的锡层熔化并在表面张力作用下流平，形成致密光亮表面，同时钢基体中的铁原子向液态锡中扩散，在钢基体与表面锡层之间形成锡铁合金层的处理工序。经软熔工序处理的镀锡带钢不仅具有良好的外观，由于其表面锡层致密以及形成的锡铁合金层，耐蚀性能显著提高。

影响锡铁合金层厚度的主要因素包括：镀锡带钢淬水前的温度以及加热时间。锡铁合金层的生成量随淬水前镀锡带钢温度的升高以及加热时间增长而增多。

软熔加热过程中，镀锡带钢的温度从第一支导电辊至淬水前的带钢温度是线性递增的。由于软熔工艺必须将带钢的温度加热到锡的熔点以上，因此在已经熔化的锡层与未熔化锡层之间会形成明显可见的固-液相分界线，此分界线即为“软熔线”，软熔线与淬水液面之间的带钢长度称为“软熔线的高度”。针对特定的镀锡板宽度、厚度，软熔炉长系数以及生产线运行速度，软熔线的高度与锡铁合金层的量之间有唯一的函数对应关系，在特定条件下通过软熔线高度的控制即可实现对电镀锡板锡铁合金层生成量的控制，从而控制电镀锡生产线产品质量。同时软熔线非常直观。因此，寻求实现软熔线高度自动化检测与控制的方法有着重要的意义。

目前软熔线的高度采用两种方法进行监控：1、人工目测软熔线与标尺，确定软熔线的高度；2、使用带有模拟量输出的红外测温仪测定镀锡带钢的表面温度，用于追踪或者线性推算确定软熔线的高度。

人工目测法由于目测偏差与人工干预的不准确性，难以很好的控制合金层的稳定。

红外法广泛用于高温物体温度的测量，但由于镀锡带钢的（软熔线温度为232.15℃）发射率非常低，且镀锡量与基板的粗糙度多种多样，即反射程度有较大差异，因此测量准确度较差，无法参与闭环控制，实际使用中其检测结果一般只作为参照用以辅助判断。

发明内容

本发明的目的是提供一种电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制方法，可提高软熔线高度检测的准确性与精度，并实现软熔线高度完全自动控制。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制方法，包括如下步骤：

a.生产线运行后，软熔控制器6根据工艺条件实时计算得到目标软熔线高度H，并将控制指令发送给驱动装置3；

b.驱动装置3将高速摄像头2迅速调整到目标软熔线高度H；

c.软熔加热电源4相继启动运行，通过初步自动化或人工干预调整软熔线至高速摄像头2的最佳分析视场内，以激活软熔线的自动检测分析状态，同时软熔加热电源4亦进入自动状态；

d.软熔线自动检测分析激活后，在影像分析计算机7对所拍摄的影像实施抓取分析，确定软熔线的实际高度，并将结果返回给软熔控制器6；

e.软熔控制器6对分析数据进行周期扫描，对软熔加热电源4的功率进行调节实现闭环控制。

所述步骤b中，高速摄像头2的可移动范围为离淬水槽5液面1.5～5.5m。

所述步骤c中，高速摄像头2的最佳分析视场为以高速摄像头2的水平轴线在镀锡带钢1表面的投影为中心，位于镀锡带钢1上的水平方向×竖直方向为500mm×500mm的方形区域。

所述步骤d中，在影像分析计算机7对高速摄像头2拍摄的影像进行明暗度分析，在x轴取3～5个等距点并分析获得各等距点所在竖直方向上表面色差变化点的Y坐标值，将计算平均值返回给软熔控制器6。

所述步骤e中，其扫描周期内处理第四工序所反馈的2～4组数据，取算数平均值对软熔加热电源4的功率进行比例积分调节，实现闭环控制。

本发明的另一目的是提供一种用于电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制的装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制的装置，它包括如下部件：

高速摄像头2，用于垂直拍摄镀锡带钢1板面影像；

驱动装置3连接高速摄像头2，用于伺服驱动调整高速摄像头2的位置；

软熔控制器6，用于根据工艺条件实时计算得到目标软熔线高度并将控制指令发送给驱动装置3，并对软熔加热电源4的功率进行调节；

影像分析计算机7，与高速摄像头2连接，用于对拍摄到的影像进行后台分析，确定软熔线的实际高度。

所述高速摄像头2与淬水槽5液面的距离的可移动范围为1.5～5.5m。

为解决目前带钢连续电镀锡生产线中软熔线高度检测方法的准确性与精度不够，且无法实现自动化控制，而导致电镀锡板锡铁合金层不稳定的问题，本发明提供了一种新的电镀锡生产线中软熔线高度的检测与控制方法，用于更好的控制软熔工序合金层的生成量，实现自动化控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、对软熔线位置的识别准确度与精确度较人工法与红外法有很大提高，从而使对软熔线高度的控制更加准确；

2、对不同镀锡量与粗糙度的镀锡带钢软熔线的识别较红外测温法适用范围更广；

3、可实现软熔线高度检测与加热功率的闭环控制，从而实现了对电镀锡板锡铁合金层生成量的自动化控制，提高了电镀锡产品质量。

附图说明

图1本发明的用于电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制的装置的结构示意图；

图2本发明的电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制方法中的图像分析示意图。

附图标记

镀锡带钢1高速摄像头2

驱动装置3软熔加热电源4

淬水槽5软熔控制器6

影像分析计算机7图形分析视场8

实际软熔线9目标软熔线10

分析样点11

工艺条件数据D目标软熔线高度H

具体实施方式

下面结合附图及实施例，进一步地详细解释本发明的一种电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制方法。

图1中示出本发明用于电镀锡生产线中软熔线高度检测的装置：该装置包括：镀锡带钢1、高速摄像头2、驱动装置3、软熔加热电源4、淬水槽5、软熔控制器6，高速摄像头2用于垂直拍摄镀锡带钢1板面影像，驱动装置3用于调整高速摄像头2位置。拍摄到的影像经后台分析软件，确定软熔线的实际高度，软熔控制器6通过比例微分调节软熔加热电源4的输出功率使软熔线的实际高度稳定在目标软熔线的高度，实现软熔线高度与软熔电源4的闭环控制，从而更加精准地控制镀锡板锡铁合金层的生成量，保证电镀锡产品质量。

软熔控制器6具备根据不同工艺条件要求计算所需软熔线高度的功能。

软熔控制器6具备对驱动装置3的进行传动控制与定位的功能。

软熔控制器6具备处理图形处理软件反馈数据的功能。

软熔控制器6具备对软熔加热电源4进行功率的比例积分闭环控制的功能。

本发明实施的具体步骤为：第一工序，生产线运行后，软熔控制器6根据工艺条件实时计算得到所需的软熔线高度，并将控制指令发送给驱动装置3；第二工序，驱动装置3将高速摄像头2迅速调整到目标软熔线高度；第三工序，软熔加热电源4相继启动运行，通过初步自动化或人工干预调整软熔线至高速摄像头2的最佳分析视场内，以激活软熔线的自动检测分析状态，同时软熔加热电源4亦进入自动状态；第四工序，软熔线自动检测分析激活后，在影像分析工作站内对所拍摄的影像实施抓取分析，并将结果返回给软熔控制器6；第五工序，软熔控制器6对分析数据进行周期扫描，对软熔加热电源4的功率进行调节实现闭环控制。

软熔控制器6具备对不同工艺条件要求计算目标软熔线高度的功能；具备对驱动装置3进行传动控制与定位的功能；具备图形处理软件反馈数据的功能；具备对软熔加热电源4进行功率的比例积分闭环控制的功能。

高速摄像头2的可移动范围为离淬水槽5液面1.5～5.5m。其最佳分析视场为以高速摄像头2的水平轴线在镀锡带钢1表面的投影为中心，位于镀锡带钢1上的500mm×500mm（水平方向×竖直方向）的方形区域。

分析软件对高速摄像头2拍摄的影像进行明暗度分析，在x轴(视场的水平中分线上)取不少于3个等距点并分析获得各等距点所在竖直方向上表面色差变化点的Y坐标值，将计算平均值返回给软熔控制器6，为保证分析软件的运行效率以及缩短运行周期，等距点的数量一般不超过5个。

软熔控制器6一个扫描周期内处理所拍摄影像抓取分析出的2～4组数据，取算数平均值对软熔加热电源4的功率进行比例积分调节，实现闭环控制。

实施例1：

生产线运行速度稳定在200m/min，闭环控制，对实际软熔线的5幅图像进行20个样点分析，取算术平均值，结果如下：

对于以上条件，得到实际软熔线静态控制精度≤±2.9%

实施例2：

生产线运行速度稳定在150m/min，闭环控制，对实际软熔线的5幅图像进行20个样点分析，取算术平均值，结果如下：

对于以上条件，得到实际软熔线的静态控制精度≤±2.5%

实施例3：

生产线运行速由200m/min升速至300m/min，闭环控制，对实际软熔线的11幅图像进行20个样点分析，取算术平均值，结果如下：

对于以上条件，得到实际软熔线的动态控制精度≤±6.3%

实施例4：

生产线运行速由150m/min升速至250m/min，闭环控制，对实际软熔线的11幅图像进行20个样点分析，取算术平均值，结果如下：

对于以上条件，得到实际软熔线的动态控制精度≤±5.5%

Claims (5)

1.一种电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

a.生产线运行后，软熔控制器(6)根据工艺条件实时计算得到目标软熔线高度(H)，并将控制指令发送给驱动装置(3)；

b.驱动装置(3)将高速摄像头(2)迅速调整到目标软熔线高度(H)；

c.软熔加热电源(4)相继启动运行，通过初步自动化或人工干预调整软熔线至高速摄像头(2)的最佳分析视场内，以激活软熔线的自动检测分析状态，同时软熔加热电源(4)亦进入自动状态；

d.软熔线自动检测分析激活后，在影像分析计算机(7)对所拍摄的影像实施抓取分析，确定软熔线的实际高度，并将结果返回给软熔控制器(6)；

e.软熔控制器(6)对分析数据进行周期扫描，对软熔加热电源(4)的功率进行调节实现闭环控制。

2.根据权利要求1所述的电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制方法，其特征在于：所述步骤b中，高速摄像头(2)的可移动范围为离淬水槽(5)液面1.5～5.5m。

3.根据权利要求1所述的电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制方法，其特征在于：所述步骤c中，高速摄像头(2)的最佳分析视场为以高速摄像头(2)的水平轴线在镀锡带钢(1)表面的投影为中心，位于镀锡带钢(1)上的水平方向×竖直方向为500mm×500mm的方形区域。

4.根据权利要求1所述的电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制方法，其特征在于：所述步骤d中，在影像分析计算机(7)对高速摄像头(2)拍摄的影像进行明暗度分析，在视场的水平中分线上取3～5个等距点并分析获得各等距点所在竖直方向上表面色差变化点的Y坐标值，将计算平均值返回给软熔控制器(6)。

5.根据权利要求1所述的电镀锡生产线中软熔线高度检测与控制方法，其特征在于：所述步骤e中，其扫描周期内处理步骤d所反馈的2～4组数据，取算数平均值对软熔加热电源(4)的功率进行比例积分调节，实现闭环控制。