CN104492828A - 一种用于轧制机的激光位移感应装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种用于轧制机的激光位移感应装置及其使用方法，包括分别设置于轧辊前后两侧的两套激光测厚仪组件，所述激光测厚仪组件从轧制线两侧对带材进行双向测距，所述两套激光测厚仪组件与所述轧制机的计算机中枢电连接。本发明通过轧制位置两侧的带材激光测厚，可以对带材的厚度变化进行及时精确的反馈，测控精度能够达到±0.01μm，动态优于±0.015%，采样时间小于0.5ms，检测范围0~30mm，检测响应频率14100HZ。

Description

一种用于轧制机的激光位移感应装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及轧制机技术领域，特别涉及一种用于轧制机的激光位移感应装置及其使用方法。

背景技术

柔性轧制是指将组织性能在线优化控制技术应用于轧制过程，用同一种成分的坯料来生产不同性能的产品，简化炼钢和连铸的操作和管理，利用对钢材性能柔性的控制实现轧制生产的大规模定制。 其特点是可显著降低生产工序成本，简化炼钢和连铸的操作和管理，是未来钢铁生产技术的发展趋势。

柔性轧制过程可用于生产厚度周期性改变的金属带。原本收卷的带状材料经送料辊滚动送出，经过滚动后的带状材料随张紧作用力上下变化进行应力释放，然后以相对平整的姿态进入轧辊间进行轧制，然后再经过收料滚动辊输送至收料卷筒上。各自的送、收料滚动系统可进行换向，经过一定顺序处理后，带材成为具有不同壁厚或随必要几何形状变化的薄料卷材。带材经过轧辊的轧制后可能存在相对于原始厚度50%的变化，通过改变轧制时的张紧力以及带材的运输速度可以导致这种变化，这就需要通过实时监测带材进出轧辊的厚度为依据来进行过程控制。然而现有技术中轧制机的测厚装置无法达到很高的测量精度和响应速度，并且它对翘曲度（镰刀弯）信息无力支持，这会导致在厚度、板型上无法满足一些高精密产品的需要。

因此，有必要提供一种新的测厚装置和方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于轧制机的激光位移感应装置及其使用方法。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种用于轧制机的激光位移感应装置，包括分别设置于轧辊前后两侧的两套激光测厚仪组件，所述激光测厚仪组件从轧制线两侧对带材进行双向测距，所述两套激光测厚仪组件与所述轧制机的计算机中枢电连接。

具体的，所述每套激光测厚仪组件包括测量带材两侧厚度的两对四台激光测厚仪，每对激光测厚仪测量带材同一位置的两侧距离。

具体的，所述激光测厚仪包括沿轧制线法向发射激光的激光发生器、光轴与轧制线法向呈一定角度的光敏接收器以及垂直于所述光轴设置的成像透镜。

具体的，所述两套激光测厚仪组件结构对称。

用于轧制机的激光位移感应装置的使用方法，所述激光测厚仪组件通过采集得到带材两侧的距离信息计算出带材厚度的单边公差和曲线差，并把结果转化为电信号输送给所述计算机中枢，所述计算机中枢依照受到的电信号实时调整轧制压力和摇摆装置的摇摆幅度。

与现有技术相比，本发明用于轧制机的激光位移感应装置及其使用方法的有益效果在于：

1、通过轧辊两侧的带材激光测厚，可以对带材的厚度变化进行及时精确的反馈，测控精度能够达到±0.01μm；

2、带材同一位置两侧激光测厚仪能够利用采集到的到带材表面的距离来计算出带材厚度的单边公差和曲线差，以提供带材关于厚度均匀度和翘曲度（镰刀弯）的检测数据；

3、光敏接收器可以利用激光发生器投射在带材上的光斑进行成像位置的检测，然后换算出激光发生器到带材表面的距离；

4、两套激光测厚仪组件结构对称可确保检测的位置前后对应。

附图说明

图1为本发明用于轧制机的激光位移感应装置的局部立体图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为激光测厚原理图。

图中数字表示：

1-激光测厚仪组件，11a-激光测厚仪（左上），11b-激光测厚仪（左下），11c-激光测厚仪（右上），11d-激光测厚仪（右下），111-激光发射器，112-成像透镜，113-光敏接收器，2-轧辊，3-带材，4-轧制线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明的一种用于轧制机的激光位移感应装置，包括分别带材3轧制位置前后两侧结构对称设置的两套激光测厚仪组件1，激光测厚仪组件1从轧制线4两侧对带材3进行双向测距，两套激光测厚仪组件1与轧制机的计算机中枢电连接。每套激光测厚仪组件1包括测量带材3两侧厚度的两对四台激光测厚仪11a、11b、11c、11d，每对激光测厚仪（11a对11b或11c对11d）测量带材3同一位置的两侧距离。激光测厚仪组件1通过采集得到带材3两侧的距离信息计算出带材3厚度的单边公差和曲线差，并把结果转化为电信号输送给计算机中枢，计算机中枢依照受到的电信号实时调整轧制压力和摇摆装置的摇摆幅度。

如图2所示，相对的激光测厚仪（11a对11b或11c对11d）之间有个定义的厚度C，每个激光测厚仪可以测得从每个激光发射器111到带材3表面的距离，则有：

带材3左侧厚度：I=C-A-B

带材3右侧厚度：I’=C-A’-B’

式中：

A——激光测厚仪11a到带材3距离

B——激光测厚仪11b到带材3距离

A’——激光测厚仪11c到带材3距离

B’——激光测厚仪11d到带材3距离

带材3单边公差：N=I- I’

带材3曲线差：                                                

带材3的单边公差可以表征带材3的厚度均匀度，带材3的曲线差可以表征带材3的翘曲度（镰刀弯）。

如图3所示，激光测厚仪包括沿轧制线法向发射激光的激光发生器、光轴与轧制线法向呈一定角度的光敏接收器以及垂直于所述光轴设置的成像透镜。激光测厚仪的测光原理为激光发射器111射出的激光束在被测物上产生亮斑，亮斑散射而出的光线透过成像透镜112投射到光敏接收器113屏幕上，H为激光发射器111发射的光路与光敏接收器113光轴交点到激光发射器111的距离，以这个交点为基准位置，当被测物表面经过交点时，亮斑在光敏接收器113上的成像位置为O点，当被测物表面沿激光的距离与交点差距为ΔH时，成像位置到O点距离为X。利用三角测量位移的原理有：

①

②                                                                                  

式中：

α——激光发射器111发射的光路与光敏接收器113光轴的内夹角角度

θ——实际亮斑位置与成像位置连线同光敏接收器113光轴的内夹角角度

L——亮斑标准位置到成像透镜112的距离

L’——成像标准位置到成像透镜112的距离

联立①②化简得： 。

因此，测量得到的距离ΔH与θ无关，而α、L、 L’这三个参数是可定义的系统结构参数，所以ΔH仅与X这一个变量相关，通过X的数值和相应的程序运算即可监控ΔH，相应的激光测厚仪通过H+ΔH计算分别得到A、B、A’、B’所指代的距离，继而判断带材3的单边公差与曲线差。

由于激光产生的亮斑很小，反应快，因此，每个位置距离测算精度极高，甚至能够达到±0.01μm，动态优于±0.015%，采样时间小于0.5ms，检测范围0~30mm，检测响应频率14100HZ。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于轧制机的激光位移感应装置，其特征在于：包括分别设置于轧辊前后两侧的两套激光测厚仪组件，所述激光测厚仪组件从轧制线两侧对带材进行双向测距，所述两套激光测厚仪组件与所述轧制机的计算机中枢电连接。

2.根据权利要求1所述的用于轧制机的激光位移感应装置，其特征在于：所述每套激光测厚仪组件包括测量带材两侧厚度的两对四台激光测厚仪，每对激光测厚仪测量带材同一位置的两侧距离。

3.根据权利要求2所述的用于轧制机的激光位移感应装置，其特征在于：所述激光测厚仪包括沿轧制线法向发射激光的激光发生器、光轴与轧制线法向呈一定角度的光敏接收器以及垂直于所述光轴设置的成像透镜。

4.根据权利要求3所述的用于轧制机的激光位移感应装置，其特征在于：所述两套激光测厚仪组件结构对称。

5.根据权利要求1-4任一用于轧制机的激光位移感应装置的使用方法，其特征在于：所述激光测厚仪组件通过采集得到带材两侧的距离信息计算出带材厚度的单边公差和曲线差，并把结果转化为电信号输送给所述计算机中枢，所述计算机中枢依照受到的电信号实时调整轧制压力和摇摆装置的摇摆幅度。