CN105005287A - 一种用于冷轧带材板形仪的紧凑无线内嵌式信号处理器 - Google Patents
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Abstract
一种用于冷轧带材板形仪的紧凑无线内嵌式信号处理器，包括旋转头和外罩，旋转头内安装励磁电源板卡、模拟采集板卡、数字处理板卡和无线发送板卡；旋转头一端安装电连接器，另一侧套接内磁环；外罩内部嵌套旋转头；外罩内壁中安装无线接收板卡和稳压电路板、外磁环；外罩外壁安装接线盒，接线盒中引出通讯线缆和高频供电线缆；高频供电线缆经接线盒与稳压电路板和外磁环连接，稳压电路板为无线接收板卡供电，外磁环为内磁环供电，内磁环与励磁电源板卡相连并为其供电，励磁信号经电连接器转接到检测辊为传感器提供激励信号，不同幅值的供电电压为旋转头上的各板卡提供电能。本发明具有维护简单、可靠性高、抗干扰性强、寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及自动检测和控制领域，尤其是一种适用于冷轧钢带、铝带、铜带等冷轧带材轧制过程板形检测信号的数据处理和无线传输装置。
背景技术
冷轧带材板形在线检测是轧制过程的高端检测技术，是实现板形闭环控制的前提，是生产高质量带材的核心关键技术。在板形检测系统中，原始板形信号的采集通讯和数据处理是两个重要的组成部分。现有技术中的冷轧带材板形在线检测存在如下问题：(1)传统的板形信号处理方式是先将检测辊上传感器产生的模拟信号通过碳刷滑环装置输出到检测辊外，再进行信号板形处理。信号输出采用模拟信号输出的方式，在工业现场远程传输模拟信号时，不可避免地会受到电磁、振动、湿度等外界因素干扰，影响带材板形的测量精度。并且碳刷滑环式的信号传输方式，受碳刷与滑环间的摩擦生热、磨损粉尘和振动等因素的影响，当磨损粉尘积累较多且未能及时清理时，相邻通道就可能发生短路现象，导致严重的信号失真。因此，这种信号输出装置结构复杂，需要喷淋清洗、或湿润空气吹扫，维护困难，寿命短。(2)采用外置式数字采集卡进行信号数字采集，远程信号输出，屏蔽性能差，不能避免工业现场电磁、光电、温度、湿度和振动等干扰，而且结构复杂，体积较大。(3)板形检测辊工作时高速旋转，检测辊上的传感器供电需要特定频率的高频激励信号，采用接触式碳刷滑环供电，易受碳刷滑环间摩擦、磨损和振动的影响，产生干扰，稳定可靠性差。(4)板形信号传输装置、信号处理装置和接触滑动供电装置分散布置，结构复杂，维护困难。
随着用户对冷轧带材板形质量的要求不断提高和钢铁企业技术进步的步伐加快，对冷轧带材板形测控技术提出了更高要求。提高板形测控技术水平，首先需要提高板形检测水平。发明高精度、长寿命的板形信号数字处理与传输装置，是提高板形检测水平的关键技术。而现有技术无法满足工业需要。
发明内容
本发明目的在于提供一种维护简单、可靠性高、不受干扰、供电稳定的用于冷轧带材板形仪的紧凑无线内嵌式信号处理器。
为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明主要包括旋转头和外罩，所述旋转头为圆柱体轴杆结构，在旋转头内部安装励磁电源板卡、模拟采集板卡、数字处理板卡和无线发送板卡，在旋转头的一端中心处安装向外凸出的电连接器，在旋转头的另一侧外壁上套接固定内磁环；
所述外罩的主体为圆筒状结构，开口端边缘设有一圈带有螺纹孔的连接盘，外罩内部嵌套安装旋转头；在外罩的内壁中安装有无线接收板卡和稳压电路板，在外罩内壁对应旋转头内磁环位置处固定安装一圈外磁环，该外磁环与旋转头上的内磁环相互配套；在外罩的外壁安装接线盒，接线盒中引出通讯线缆和高频供电线缆；
其中，高频供电线缆一端与主机箱(高频激励电源系统)的输出连接器进行连接，所述主机箱产生用于实现电磁感应耦合的高频激励信号；高频供电线缆的另一端通过接线盒分别与稳压电路板和外磁环连接，稳压电路板与无线接收板卡连接并为其供电，外磁环通过无线电磁感应耦合的方式为内磁环传输电能；内磁环与励磁电源板卡相连并为其供电，励磁电源板卡产生励磁信号和不同幅值的供电电压，励磁电源板卡与模拟采集板卡、数字处理板卡和无线发送板卡顺次连接并为各板卡供电；
所述电连接器与检测辊插式连接，检测辊内部安装传感器，电连接器与检测辊内部的传感器连接并采集传感器的板形信号；励磁电源板卡也与电连接器连接，通过电连接器为检测辊内的传感器提供励磁信号；电连接器另与模拟采集板卡相连进行信号传输，检测信号经模拟采集板卡、数字处理板卡处理后传输至无线发送板卡，无线发送板卡将检测信号传输给外罩内的无线接收板卡，无线接收板卡将无线信号转换为有线信号，通过通讯线缆实现检测信号的长距离输出。
板形信号处理器嵌入到了随板形检测辊同步旋转的旋转头中，相当于在随板形检测辊同步旋转的过程中完成了板形信号处理，经编码打包后，以无线非接触式传输的方式实现了板形信号的输出。
进一步的，在旋转头安装有电连接器的一端设有一个拨爪，旋转头通过拨爪与板形检测辊轴头上的拨爪孔插式连接，通过拨爪拨动实现该装置与检测辊的同步旋转。
进一步的，所述外罩的开口端与板形检测辊的轴承座相连，通过螺钉和连接盘将外罩固定在板形检测辊的轴承座上；外罩内部的旋转头与板形检测辊连接。
进一步的，所述无线接收板卡通过通讯线缆与外部的交换机、计算机、通讯箱、板形控制系统依次连接，将信号输出。
进一步的，在所述外罩的封口端中心处设有观察窗。
进一步的，在所述外罩的外壁上安装风冷接头。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、将板形信号的模拟量处理、数字量处理、无线数字传输和无线供电等功能高度集成，实现硬件系统的微型化、集成化和网络化。
2、实现板形信号在检测辊旋转的过程完成信号处理，避免电磁、光电、温度、湿度和振动等外界干扰，提高信号检测和处理的精度。
3、以数字信号的形式无线输出，避免传统碳刷滑环摩擦、磨损和振动的影响，提高传输精度和使用寿命。
4、利用电磁耦合原理实现较大功率励磁供电信号的非接触式传输，组合磁环式无线供电模块，能够有效避免传统接触滑动式供电元件间摩擦、磨损和振动的影响，提高供电的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的立体结构简图。
图2为本发明的剖面结构图。
图3为本发明的工作流程框图。
图4为本发明在板形检测系统中的系统连接图。
图5为本发明的供电系统框图。
附图标号：1-旋转头、2-外罩、3-励磁电源板卡、4-模拟采集板卡、5-数字处理板卡、6-无线发送板卡、7-电连接器、8-内磁环、9-连接盘、10-无线接收板卡、11-稳压电路板、12-外磁环、13-接线盒、14-高频供电线缆、15-通讯线缆、16-状态显示板卡、17-拨爪、18-检测辊、19-轴承座、20-交换机、21-计算机、22-通讯箱、23-板形控制系统、24-观察窗、25-风冷接头、26-无线信号处理器、27-主机箱、28-输出连接器、29-电源输入。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1和图2所示，本发明主要包括旋转头1和外罩2，所述旋转头为圆柱体轴杆结构，在旋转头内部安装励磁电源板卡(LC-AL)3、模拟采集板卡(MN-16AM)4、数字处理板卡(SZ-DSP)5和无线发送板卡(WF-TX)6，在旋转头的一端中心处安装向外凸出的电连接器7，该电连接器采用圆形或方形航空用连接器，在旋转头的另一侧外壁上套接固定内磁环8；
所述外罩2的主体为圆筒状结构，开口端边缘设有一圈带有螺纹孔的连接盘9，外罩内部嵌套安装旋转头；在外罩的内壁中安装有无线接收板卡(WF-RX)10和稳压电路板(WY-WR)11，在外罩内壁对应旋转头内磁环位置处固定安装外磁环12，该外磁环与旋转头上的内磁环相互配套，内磁环和外磁环共同组成组合磁环式无线电磁感应供电，内外磁环是由镍锌铁氧体高温烧结后精加工而成，输电效率为75％～85％；在外罩的外壁安装接线盒13，接线盒中引出通讯线缆15和高频供电线缆14；
如图4和图5所示，高频供电线缆一端与主机箱27的输出连接器28进行连接，主机箱的电源输入29为110-220V、50/60Hz的交流电源，其输出为用于实现电磁感应耦合的高频激励信号；高频供电线缆的另一端通过接线盒分别与稳压电路板和外磁环连接，稳压电路板与无线接收板卡连接并为其供电，外磁环通过无线电磁感应耦合的方式为内磁环传输电能，旋转的内磁环通过无线电磁感应的方式接收外磁环传递的高频交流电信号；内磁环与励磁电源板卡相连并为其供电，励磁电源板卡产生励磁信号和不同幅值的电压信号，励磁电源板卡与模拟采集板卡、数字处理板卡和无线发送板卡顺次连接，励磁电源板卡产生的不同幅值的电压信号为旋转头上的各种线路板提供其所需的供电电压。
所述电连接器与检测辊插式连接，检测辊内部安装传感器，传感器获取板形信息，电连接器与检测辊内部的传感器连接，传感器将检测信号传输至电连接器；励磁电源板卡也与电连接器连接，通过电连接器为检测辊内的传感器提供励磁信号，使传感器正常工作；电连接器另与模拟采集板卡相连进行信号传输，检测信号经模拟采集板卡、数字处理板卡处理后传输至无线发送板卡，无线发送板卡将检测信号传输给外罩内的无线接收板卡，无线接收板卡通过通讯线缆将检测信号长距离输出。在外罩的最外侧端面安放状态显示板卡16，其上有电源、工作、通讯等状态指示灯，由励磁电源板卡产生的电压信号为其供电，与无线接收板卡相连，将其输出的检测信号显示出来。
在旋转头安装有电连接器的一端设有一个拨爪17，在检测辊18的端面上开设拨爪槽，拨爪槽与旋转头上的拨爪大小、位置对应，旋转头通过拨爪与板形检测辊插式连接，实现同步转动。
所述外罩的开口端与板形检测辊的轴承座19相连，通过螺钉和连接盘将外罩固定在板形检测辊的轴承座上；外罩内部的旋转头与板形检测辊连接。
所述无线接收板卡通过通讯线缆与外部的交换机20、计算机21、通讯箱22、板形控制系统23依次连接，将信号输出。
在所述外罩的封口端中心处设有透明材质的观察窗24，通过观察窗可以观察转台显示板卡16上的指示灯的闪烁状态，可以判断系统是否处于正常工作状态。
在所述外罩的外壁上安装风冷接头25，由于板卡工作产生热量及轧制带材产生的热量传递到信号处理器，如果信号处理器温度过高，可通入压缩空气冷却。
工作过程大致如下：
工作过程中，首先由主机箱产生高频激励信号，通过高频供电线缆、接线盒分别接到外罩上的稳压电路板和外磁环，稳压电路板为无线接收板卡供电，内磁环和外磁环共同组成组合磁环式无线供电装置，外磁环通过无线电磁感应耦合的方式实现将高频电信号传递给内磁环，内磁环连接到励磁电源板卡，励磁电源板卡产生各种幅值的电压信号和励磁信号，不同幅值的电压信号为旋转头上的各种线路板提供其所需的供电电压，励磁信号经过电连接器实现为检测辊上的传感器提供激励信号，使传感器处于正常工作状态，通过传感器获取板形检测信号，板形检测信号经模拟采集板卡、数字处理板卡处理后传输至无线发送板卡，无线发送板卡将检测信号传输给外罩内的无线接收板卡，无线接收板卡通过通讯线缆将检测信号输出。
如图3所示，板形检测辊上的传感器产生的模拟信号通过电连接器传送给模拟采集板卡，模拟采集板卡对模拟板形信号进行解调、锁相放大滤波，然后传递给数字处理板卡；数字处理板卡进行模数(AD)转换、鉴频鉴相、磁耦隔离、光电隔离和数字编码后，继续传递给无线发送板卡；无线发送板卡将板形数据以特定的传输协议通过无线方式发送给无线接收板卡；无线接收板卡将接收到的无线信号数据包转换为有线信号数据包，通过接线盒和屏蔽通讯线缆远程传送给工业控制计算机进行后续解包操作、信号处理、实时显示和过程控制。
如图4所示，在板形检测系统中，本发明装置无线信号处理器26通常安装于板形检测辊的一侧轴承座上，主机箱通过高频供电线缆为其提供高频激励信号；本装置无线信号处理器对板形检测辊的模拟信号进行数字处理和编码后，通过交换机发送给板形显示计算机，然后再经通讯箱传送信号给板形控制系统。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于冷轧带材板形仪的紧凑无线内嵌式信号处理器，主要包括旋转头和外罩，其特征在于：
所述旋转头为圆柱体轴杆结构，在旋转头内部安装励磁电源板卡、模拟采集板卡、数字处理板卡和无线发送板卡，在旋转头的一端中心处安装向外凸出的电连接器，在旋转头的另一侧外壁上套接固定内磁环；
所述外罩的主体为圆筒状结构，开口端边缘设有一圈带有螺纹孔的连接盘，外罩内部嵌套安装旋转头；在外罩的内壁中安装有无线接收板卡和稳压电路板，在外罩内壁对应旋转头内磁环位置处固定安装一圈外磁环，该外磁环与旋转头上的内磁环相互配套；在外罩的外壁安装接线盒，接线盒中引出通讯线缆和高频供电线缆；
其中，高频供电线缆一端与主机箱的输出连接器进行连接，所述主机箱产生用于实现电磁感应耦合的高频激励信号；高频供电线缆的另一端通过接线盒分别与稳压电路板和外磁环连接，稳压电路板与无线接收板卡连接并为其供电，外磁环通过无线电磁感应耦合的方式为内磁环传输电能；内磁环与励磁电源板卡相连并为其供电，励磁电源板卡产生励磁信号和不同幅值的供电电压，励磁电源板卡与模拟采集板卡、数字处理板卡和无线发送板卡顺次连接并为各板卡供电；
所述电连接器与板形检测辊插式连接，板形检测辊内部安装传感器，电连接器与板形检测辊内部的传感器连接并采集传感器的板形信号；励磁电源板卡也与电连接器连接，通过电连接器为板形检测辊内的传感器提供励磁信号；电连接器另与模拟采集板卡相连进行信号传输，检测信号经模拟采集板卡、数字处理板卡处理后传输至无线发送板卡，无线发送板卡将检测信号传输给外罩内的无线接收板卡，无线接收板卡通过通讯线缆将检测信号输出。
2.根据权利要求1所述的一种用于冷轧带材板形仪的紧凑无线内嵌式信号处理器，其特征在于：在旋转头安装有电连接器的一端设有一个拨爪，在板形检测辊的端面上开设拨爪槽，拨爪槽与拨爪大小、位置对应，旋转头通过拨爪与板形检测辊插式连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于冷轧带材板形仪的紧凑无线内嵌式信号处理器，其特征在于：所述外罩的开口端与板形检测辊的轴承座相连，通过螺钉和连接盘将外罩固定在板形检测辊的轴承座上；外罩内部的旋转头与板形检测辊连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于冷轧带材板形仪的紧凑无线内嵌式信号处理器，其特征在于：所述无线接收板卡通过通讯线缆与外部的交换机、计算机、通讯箱、板形控制系统依次连接，将信号输出。
5.根据权利要求1所述的一种用于冷轧带材板形仪的紧凑无线内嵌式信号处理器，其特征在于：在所述外罩的封口端中心处设有观察窗。
6.根据权利要求1所述的一种用于冷轧带材板形仪的紧凑无线内嵌式信号处理器，其特征在于：在所述外罩的外壁上安装风冷接头。
7.根据权利要求1所述的一种用于冷轧带材板形仪的紧凑无线内嵌式信号处理器，其特征在于：在所述外罩的最外侧端面安放状态显示板卡，由励磁电源板卡产生的电压信号为其供电，与无线接收板卡相连，将其输出的检测信号显示出来。
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