CN105444689A

CN105444689A - 冷轧薄带钢翘曲激光测量装置及测量方法

Info

Publication number: CN105444689A
Application number: CN201410412430.4A
Authority: CN
Inventors: 吴首民; 潘亮; 李秀军
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2016-03-30

Abstract

本发明揭示了一种冷轧薄带钢翘曲激光测量装置，包括磁铁、固定支架、激光传感器。固定支架为矩形框架，固定支架竖直放置，其背面设有垫板，且固定支架的中部水平设置一根导轨，激光传感器设置于导轨上，且沿导轨水平运动，磁铁沿垂直方向设置于固定支架的中间，且固定于与固定支架的上沿。本发明的方法，包括以下步骤：步骤1，将待测带钢吸附于磁铁上，使带钢与磁铁的接触线垂直于地面，并且使接触线位于带钢宽度的中间位置；步骤2，调整水平导轨的高度及激光传感器的位置，使激光传感器的位置正对带钢；步骤3，移动水平导轨和激光传感器，分别测量带钢两侧及中间的点到激光传感器的距离；步骤4，根据测得的距离值计算带钢的翘曲高度。

Description

冷轧薄带钢翘曲激光测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种带钢参数测量装置及测量方法，更具体地说，涉及一种冷轧薄带钢翘曲激光测量装置及测量方法。

背景技术

冷轧带钢作为钢铁工业最重要的产品之一，在国民经济发展中起着非常重要的作用。它在工业、农业、国防以及日常生活中都有着极其广泛的应用。随着现代工业和科学技术的迅速发展，工业企业的广大用户对冷轧带钢的厚度规格提出了越来越薄的要求，对其板形质量也提出了越来越严格的要求。这就要求生产现场有更精确的板形测量方法来满足实际需要。

带钢板形缺陷分为瓢曲和翘曲两大类，针对瓢曲缺陷目前已经可以实现在线测量并进行反馈控制，而对于翘曲缺陷，主要有两种测量方法：(a)平台测定法：将样板放在水平台(或质检台)上，用锥形尺等测量工具测量带钢的翘起程度；(b)悬垂测定法：将样板悬垂靠在垂直于地面的垂面上，用锥形尺、钢尺等测量工具测量带钢的翘起程度。

对于薄带钢而言，由于受重力影响，水平放置样板容易导致带钢翘曲高度失真，一般不采用平台测定法，而采用悬垂测定法测量带钢翘高。在悬垂测定法中，带钢的固定方式一般有以下三种：(a)大型弹簧夹；(b)水平排列的强磁铁；(c)人工手动方式。对于大型弹簧夹而言，为了提供较大的夹持力以防带钢松动，弹簧夹的宽度一般较宽，而这有可能会使带钢的翘曲高度失真。同样，水平排列的强磁铁虽然可以较好地固定带钢，也可能会影响带钢的翘曲高度。人工手动固定则需要增加人工成本，同时也容易引起人工误差，因此也不是理想的带钢固定方式。针对带钢的测量方式，现有的悬垂测量法一般采用钢尺或者锥形尺进行测量。由于以上测量方式均为接触式测量，有可能会影响带钢的翘曲高度。同时所测数据的精度仅在毫米量级，所测得的数据误差较大。

综上所述，现有的翘曲测量装置中的带钢固定方式、测量方式已不能很好满足生产现场对薄带钢翘曲测量准度、精度的要求。需要对带钢的固定方式及测量方式进行改进。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种冷轧薄带钢翘曲激光测量装置及测量方法，来解决现有技术中现有的翘曲测量装置和测量方法已不能很好满足生产现场对薄带钢翘曲测量准度、精度的要求的问题。

根据本发明，提供一种冷轧薄带钢翘曲激光测量装置，包括磁铁、固定支架、激光传感器。固定支架为矩形框架，固定支架竖直放置，其背面设有垫板，且固定支架的中部水平设置一根导轨，激光传感器设置于导轨上，且沿导轨水平运动，磁铁沿垂直方向设置于固定支架的中间，且固定于与固定支架的上沿。

根据本发明的一实施例，磁铁为强磁贴，用以固定带钢，且磁铁的宽度和厚度远小于其长度。

根据本发明的一实施例，磁铁长度为200mm，宽度为10mm，厚度为5mm。

根据本发明的一实施例，固定支架的长度为1500mm，高度为1500mm，顶部宽度为300mm，底部宽度为600mm。

根据本发明的一实施例，还包括底部箱体，底部箱体设置于固定支架的底部中央，其内部设置激光传感器的电源和其他工具。

根据本发明的一实施例，底部箱体的高度为150mm，长度为220mm，宽度为90mm。

根据本发明的另一方面，还提供一种冷轧薄带钢翘曲激光测量方法，包括以下步骤：步骤1，将待测带钢吸附于磁铁上，使带钢与磁铁的接触线垂直于地面，并且使接触线位于带钢宽度的中间位置；步骤2，调整水平导轨的高度及激光传感器的位置，使激光传感器的位置正对带钢；步骤3，移动水平导轨和激光传感器，分别测量带钢两侧及中间的点到激光传感器的距离；步骤4，根据测得的距离值计算带钢的翘曲高度。

11.根据本发明的一实施例，步骤3包括：测量带钢宽度方向两侧边上的点及带钢的中点到激光传感器的距离，或者测量带钢长度方向两侧边上的点及带钢的中点到激光传感器的距离。

12.根据本发明的一实施例，步骤4的计算公式为h＝l_C-(l_WS+l_DS)/2。其中，l_WS和l_DS分别是带钢宽度方向两侧边上的点到激光传感器的距离，l_C为带钢中部点到激光传感器的距离。

根据本发明的一实施例，步骤4的计算公式为h＝l_C-(l₍₁₎+l₍₂₎)/2。其中，l₍₁和l₍₂₎分别是带钢长度方向两侧边上的点到激光传感器的距离，l_C为带钢中部点到激光传感器的距离。

采用了本发明的技术方案，提供一种冷轧薄带钢翘曲激光测量装置及测量方法。本发明的测量装置结构简单，测量方法简便，易操作，测量精度较高，避免了接触式测量所带来的误差，解决了现场冷轧薄带钢翘曲的测量问题，为冷轧工艺优化提供了可靠的带钢翘曲数据。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是本发明冷轧薄带钢翘曲激光测量装置的主视图；

图2是图1的测试图；

图3是本发明冷轧薄带钢翘曲激光测量方法的流程图；

图4是本发明激光测距传感器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图1，本发明的冷轧薄带钢翘曲激光测量装置主要包括磁铁1、固定支架3、激光传感器2、底部箱体5。下面来详细说明上述各个部件的具体结构及其连接、工作方式。

固定支架3为矩形框架，固定支架3竖直放置，两个垂直支架之间通过带直角的锁紧装置进行连接固定。背面设有垫板7，垫板7用于保证带钢4的垂直度。固定支架3的中部水平设置一根导轨6，激光传感器2设置于导轨6上，且沿导轨6水平运动，导轨6固定在两个竖直支架间，激光传感器2安装于导轨6上，用于带钢翘曲的测量。磁铁1沿垂直方向设置于固定支架3的中间，且固定于与固定支架3的上沿，磁铁1采用长条状矩形强磁铁1，主要用于固定带钢4且尽量减小固定方式对翘曲高度的影响，由于带钢4较薄，为了防止带钢4底部向测量侧发生偏移影响测量精度，磁铁1的长度不宜过短。。底部箱体5设置于固定支架3的底部中央，其内部设置激光传感器2的电源和其他工具

下面来进一步说明本发明冷轧薄带钢翘曲激光测量装置各个部件的尺寸。

(1)固定支架3尺寸

如图2所示，现场冷轧带钢宽度一般在850mm～1200mm之间，所以固定支架3长度方向尺寸取为1500mm；冷轧带钢翘曲高度一般小于50mm，为了保证固定支架3的稳定性其宽度方向尺寸取为300mm，且支架底部宽度方向尺寸取为600mm；测量带钢翘曲问题时，一般取带钢长度大于1000mm，考虑到便于操作人员将带钢进行固定，固定支架3的高度取为1500mm。

(2)强磁铁1的尺寸

磁铁1用于将带钢进行固定，并与背部垫板7一起保证带钢的垂直度，为了防止带钢底部向测量侧发生偏移影响测量精度，固定带钢的磁铁1长度不宜过短，而太长则会给操作带来不便，综合考虑测量带钢的长度，磁铁1的长度取为200mm。为了尽量减小磁铁1对带钢的影响，磁铁1的宽度及厚度应远小于长度，这里选用宽度为10mm，厚度为5mm的磁铁1。

(3)底部箱体5尺寸

底部箱体5用于放置激光传感器2电源及其他工具，高度取为150mm。长度及宽度可根据激光传感器2电源、数字显示表头及接线的所占体积进行设计，此处取长为220mm，宽90mm。

参照图3，利用上述冷轧薄带钢翘曲激光测量装置，本发明还公开一种冷轧薄带钢翘曲激光测量方法，其主要包括以下步骤：

步骤S1，将待测带钢吸附于磁铁1上，使带钢与磁铁1的接触线垂直于地面，并且使接触线位于带钢宽度的中间位置。

步骤S2，调整水平导轨6的高度及激光传感器2的位置，使激光传感器2的位置正对带钢。

步骤S3，移动水平导轨6和激光传感器2，分别测量带钢两侧及中间的点到激光传感器2的距离。

步骤S4，根据测得的距离值计算带钢的翘曲高度。

带钢翘曲的测量具有方向性，即在宽度方向上的翘曲和在长度方向上的翘曲。因此，本发明的步骤3包括两种情况：

测量带钢宽度方向两侧边上的点及带钢的中点到激光传感器2的距离，即冷轧薄带钢C翘翘高测量。

测量带钢长度方向两侧边上的点及带钢的中点到激光传感器2的距离，即冷轧薄带钢L翘翘高测量。

步骤3、4的一个具体实施方式，即冷轧薄带钢C翘翘高测量步骤及原理如下：

(1)将待测带钢吸附于测量装置的磁铁1上，应保证带钢与磁铁1的接触线垂直于地面，并且此接触线应位于带钢宽度的中间位置。

(2)调整水平导轨6的高度及激光传感器2的位置，使激光传感器2位于带钢的正上方。

(3)移动激光传感器2，测量带钢宽度方向的操作侧最边部点、传动侧最边部点及中部点到激光传感器2的距离，并分别记录下具体数值。

(4)数据处理，带钢的翘曲高度即为：

h＝l_C-(l_WS+l_DS)/2

其中，l_WS为带钢操作侧最边部点到激光传感器2的距离，l_DS为带钢传动侧最边部点到激光传感器2的距离，l_C为带钢中部点到激光传感器2的距离。

(5)为了进一步提高测量精度，可以测量导轨6位于不同高度时带钢的翘曲高度，最后取平均值。

此外，步骤3、4的另一个具体实施方式，即冷轧薄带钢L翘翘高测量步骤及原理如下：

(1)将待测带钢吸附于测量装置的磁铁1上，应保证带钢与磁铁1的接触线垂直于地面，并且此接触线应位于所取带钢长度的中间位置。

(3)移动激光传感器2，测量带钢长度方向的边部点及中部点到激光传感器2的距离，并分别记录下具体数值。

(4)数据处理，带钢的翘曲高度即为：

h＝l_C-(l₍₁₎+l₍₂₎)/2

其中，l₍₁₎及l₍₂₎分别为所取带钢长度方向最边部的点，l_C为带钢中部点到激光传感器2的距离。

在上述的测量装置和测量步骤中，激光测距传感器是一个最重要的测量部件，其技术参数及电气接线方式如下所示。

(1)本发明选用的激光测距传感器型号为LOD2-250W150，产自LEAZE公司，其主要基于三角测量原理进行设计，并且具有先进的数字化背景抑制技术，能大大提高测量精度和抗干扰能力。本传感器采用EMI屏蔽，信号输出稳定；且采用金属外壳，防护等级为IP67，抗震抗冲击能力强。此外，本传感器外形小巧，易于安装，操作简单，具有模拟量输出和开关量输出，有标准M12接插件，适宜在工业场合使用。其主要技术参数如下：

表1激光测距传感器主要技术参数

型号	LOD2-250W150
		检测距离	100-400mm
分辨率	75μm
		重复精度	225μm
测量频率	1.33kHz
		输出形式	0-10v/4-20mA/RS422
光斑大小	1.8*3.5mm250mm

(2)如图4所示，，虚线框内为激光测距传感器的内部电路部分，从激光传感器2引出7条导线，分别是棕色(1号)、白色(2号)、蓝色(3号)、黑色(4号)、灰色(5号)、银色(6号)、紫色(7号)。其中，1号线和3号线分别接至24V直流电源的正极和负极，为传感器提供电源；2号线和6号线分别表示激光传感器2的模拟输出端口及模拟接地端口，需接至XSE/C-H1IV1N型显示表的模拟输入接口和模拟接地接口，实现模拟量(本发明中为激光传感器2至带钢的距离)的数字显示。本发明对采集频率及控制输出没有要求，因此5号、4号、7号线不参与接线。

下面通过2个实施例来说明本发明冷轧薄带钢翘曲激光测量装置及测量方法的优越性能。

实施例1

本发明用于二次冷轧DR材C翘翘高的测量，取现场生产中不同规格DR板材进行了测量，得到了较为精确的测量结果，所测得的数据如表2所示。

表2本发明测得的二次冷轧机组DR材的C翘数据

钢种	卷号	规格/mm	C翘高度/mm
				MR DR-8CA	12942080600	0.159×890	10.46
MR DR-8CA	12942079600	0.159×899	12.21
				MR DR-8CA	12942081100	0.159×899	15.69
MR DR-8CA	12942080500	0.159×899	10.47
				MR DR-9CA	12941507600	0.169×906	17.42
MR DR-9CA	12941508100	0.169×906	16.58
				MR DR-9CA	12941507900	0.169×906	19.48
MR DR-9CA	12941507200	0.169×906	17.98

实施例2

本发明用于一次MR材C翘翘高的测量，取现场生产中不同规格的一次MR板材进行了测量，得到了较为精确的测量结果，所测得的数据如表3所示。

表3本发明测得的一次MR材的C翘数据

钢种	卷号	规格/mm	C翘高度/mm
				TS260	13983700101	0.24*870	7.43
TS260	13983700102	0.24*870	8.53
				TS260	13983700103	0.24*870	16.29
TS260	13983700201	0.24*870	6.42
				TS260	13983700202	0.24*870	13.15
TS260	13983700001	0.18*870	10.42
				TS260	13983700002	0.18*870	17.70

常规测量装置检测C翘的精度仅在毫米级，而使用本发明的测量装置，测量精度达到了小数点后两位，测量精度得到了大幅提高。由此可见，本发明的测量装置既能方便地固定带钢，又能较方便地对带钢的翘曲高度进行测量，最终能得到较为精确的结果。

综上所述，本发明具有以下优势：

(1)成本低，测量简单、方便。本发明可采用市场上现有的型材，避免了再加工。另外，本发明只需要将待测带钢固定于测量装置上，然后直接读取数据，计算带钢翘曲高度即可，大大降低了人工和时间成本，也非常简便快捷。

(2)通用性好，由于本发明测量装置的设计尺寸涵盖了现场大多数冷轧带钢的宽度规格及带钢翘曲高度，所以可以用于测量各个规格的冷轧带钢的翘曲高度，且本发明可以方便的对C翘和L翘进行测量。

(3)测量精度高，本发明采用高精度的激光传感器2通过测量带钢上各点到激光传感器2的距离进而获得带钢的翘曲高度，由于为非接触式测量，本发明所测翘曲高度的精度较人工测量的精度有大幅提高。

(4)本测量装置通过磁铁1、对中刻度尺及背部垫板7可以很好的保证所测带钢的对中性和垂直度，避免了人工测量时由于带钢放置不当而发生歪斜所带来的测量误差。

(5)本发明自带数据存储功能，可以方便地将测量数据进行存储，避免了数据记录不准确且易丢失等缺陷。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims

1.一种冷轧薄带钢翘曲激光测量装置，其特征在于，包括：

磁铁、固定支架、激光传感器；

所述固定支架为矩形框架，所述固定支架竖直放置，其背面设有垫板，且所述固定支架的中部水平设置一根导轨；

所述激光传感器设置于所述导轨上，且沿所述导轨水平运动；

所述磁铁沿垂直方向设置于所述固定支架的中间，且固定于与所述固定支架的上沿。

2.如权利要求1所述的冷轧薄带钢翘曲激光测量装置，其特征在于，所述磁铁为强磁贴，用以固定带钢，且所述磁铁的宽度和厚度远小于其长度。

3.如权利要求2所述的冷轧薄带钢翘曲激光测量装置，其特征在于，所述磁铁长度为200mm，宽度为10mm，厚度为5mm。

4.如权利要求1所述的冷轧薄带钢翘曲激光测量装置，其特征在于，所述固定支架的长度为1500mm，高度为1500mm，顶部宽度为300mm，底部宽度为600mm。

5.如权利要求1所述的冷轧薄带钢翘曲激光测量装置，其特征在于，还包括底部箱体，所述底部箱体设置于所述固定支架的底部中央，其内部设置所述激光传感器的电源和其他工具。

6.如权利要求5所述的冷轧薄带钢翘曲激光测量装置，其特征在于，所述底部箱体的高度为150mm，长度为220mm，宽度为90mm。

7.一种利用权利要求1～6中任意一项装置的冷轧薄带钢翘曲激光测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将待测带钢吸附于磁铁上，使所述带钢与所述磁铁的接触线垂直于地面，并且使所述接触线位于带钢宽度的中间位置；

步骤2，调整水平导轨的高度及激光传感器的位置，使激光传感器的位置正对所述带钢；

步骤3，移动所述水平导轨和激光传感器，分别测量所述带钢两侧及中间的点到所述激光传感器的距离；

步骤4，根据测得的距离值计算带钢的翘曲高度。

8.如权利要求7所述的冷轧薄带钢翘曲激光测量方法，其特征在于，所述步骤3包括：

测量所述带钢宽度方向两侧边上的点及带钢的中点到所述激光传感器的距离，或者测量所述带钢长度方向两侧边上的点及带钢的中点到所述激光传感器的距离。

9.如权利要求8所述的冷轧薄带钢翘曲激光测量方法，其特征在于，所述步骤4的计算公式为：

h＝l_C-(l_WS+l_DS)/2，其中，

l_WS和l_DS分别是带钢宽度方向两侧边上的点到激光传感器的距离，l_C为带钢中部点到激光传感器的距离。

10.如权利要求8所述的冷轧薄带钢翘曲激光测量方法，其特征在于，所述步骤4的计算公式为：

h＝l_C-(l₍₁₎+l₍₂₎)/2，其中，

l₍₁₎和l₍₂₎分别是带钢长度方向两侧边上的点到激光传感器的距离，l_C为带钢中部点到激光传感器的距离。