CN1056573A - 金属薄板板形检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属薄板板形的检测方法。本发明 是利用两端压紧，中间升起机构或轧辊与张力卷筒将 被测板材在弹性范围内张紧，再利用液压升降机构瞬 时换向给被测板材施加一个瞬时激振力，使其产生机 械振动，然后用电涡流传感器测量板材的振动频率， 经计算机运算后得出板材的板形质量数据。本发明 既可用于静态板形检测，也可用于动态板形检测。

Description

本发明属于板材表面形状的检测方法，具体地说是一种金属薄板板形形的检测方法。

金属板材表面的平直度，特别是静态下的平直度是衡量板材质量的一个重要指标。测定静态下金属板材表面平直度常用的方法是将被测板材置于平台上，然后用直尺测量板材的翘曲度，以此来确定板面的平直度。当要求精确测量时，则用剖条检测的方法，即将板材剖成若干纵条，然后测量各纵条的伸长量，以此来确定板面的平直度。显然，剖条法只能作为抽样检查，不可能作为常规的出厂检查。日本名古屋大学户泽研究室研制了一台静态板形测定器（《一重技术》88年第3期39～41页），它有一个放置被测板材的平台，平台上面有一个位移传感器，该传感器的针状测头始终与被测板材接触。当传感器相对平台平行移动时，其针状测头随板材波浪的高低而上下移动，传感器将此位移变换成电信号，然后通过计算机进行运算，得出被测板材板面的平直度。但该板形测定器只适用于测量较厚的板材，不能测量薄板，特别是箔材的板形。因为当薄板或箔材放置到平台上后，难于保持其宏观形状。加之测头对被测点总有一定压力而使板形改变，所以传感器测头的位移量并不能真实地反映出板面的形状。联邦德国专利DT2707023公开了一种通过频率测量来确定被测表面粗糙度的方法。该方法是以电感线圈作为传感元件对被测表面进行探测。由于被测表面的凹凸不平会引起线圈的电感量发生变化，从而使包括该线圈在内的振荡器的频率发生变化。因此可通过测量频率的变化来确定被测表面的粗糙度。但是该方法不宜用于板材板形的检测。因为板材的板形是指其表面的平直度，它主要是由板材各处的张力大小及分布所决定的，与表面粗糙度没有联系。

本发明的目的是提供一种可以测量难于在平台上保持其宏观形状的金属薄板或箔材板形的检测方法及装置。

本发明的理论依据是：金属薄板的板形缺陷是由于其内应力的大小及分布不均所引起的。如果将被测板材剖切剖若干纵条，由于各纵条的内应力大小不同，即松紧程度不同，因此剖条后各纵条的伸长量△L是不同的（见图1）。伸长量△L与剖条前的长度L之比值△L/L即为衡量板材板形的指标，这就是前述的剖条检测法。该伸长量△L在板材未被剖切前是表现不出来的，但在弹性范围内施加一定拉伸应力后就会以张力的形式被显现出来。原先较松处张力较小，而较紧处张力较大。而板材某纵条的张力T与其机械振动频率f有着一定的关系：

$f=\frac{1}{2L}\sqrt{\frac{T}{m}}$

式中L-弦长，m-单位长度的质量。因此，通过测量板材各处的机械振动频率，即可确定板材的板形缺陷。通过剖条测量及对应的振动频率测量可以标定出各种张力分布所对应的板形指标，从而建立起板材振动频率与板形指标间的传递函数，该传递函数即作为实际测量板材板形的计算机运算依据。

依据上述理论，本发明所提供的金属薄板板形检测方法是：首先将被测板材在弹性范围内张紧，然后对被测板材板面施加一个垂直的瞬时激振力，使其作机械振动，再用非接触式电涡流传感元件检测被测板材的机械振动频率，并变换为电信号，利用计算机对传感元件的检测信号进行采集和运算处理，即得出被测板材的板形质量数据。

使用本发明所提供的检测方法既可进行静态板形的检测，也可进行动态板形的检测。

下面结合附图对本发明的内容加以说明。

图1是被测板材剖条后的伸长示意图。

图2是本发明静态板形检测装置的结构图。

图3是图2的A向局部视图。

图4是使被测板材产生振动的原理图。

图5是本发明动态板形检测装置的示意图。

如图2、图3所示：工作平台1固定在支座2上，其两端各设置了一个液压压紧机构3，它由立柱4、铰接在该立柱上的油缸5和杠杆6以及固定在杠杆上的硬橡胶压头7组成。当油缸5动作时，通过杠杆6可将压头7抬起或压下。在平台1的下面设有一个液压升降机构8，它由油缸9、导向座10、导杆11组成。导杆11下端与油缸9的活塞杆铰接，上端为梯形，其上装有一个沿被测板材14宽向延伸的横梁12横梁12的顶端13为一光滑圆柱面，并与平台平行，其长度大于被测板材的宽度。横梁12的顶端也可以安装滚轮，这样可以避免横梁12对被测板材板面的划伤。在平台中部与横梁12相对应的位置开有一个长方形的槽孔15，其长度大于横梁12的长度。在平台上偏离槽孔15一定距离的位置上还设有一个横跨被测板材的支架16，支架16的横梁上每50毫米设置一个涡流传感器17。该传感器的探头靠近但不接触被测板材的板面。测量时首先将被测板材14平放在平台1上，通过压紧机构3将其两端压紧。然后启动油缸9，将横梁12升起。该横梁12穿过槽孔15与被测板材14接触，直到在弹性范围内将板材14张紧为止。此时利用液压换向阀的瞬时换向动作使横梁12在瞬间内完成一个行程极短的下降动作，使板材14产生振动。具体操作参见图4：油缸9的换向阀18为三位四通阀。油缸9将前述的横梁12升起并将板材14张紧后便停止（图中实线所示位置）。此时换向阀18处于中间0位。然后在瞬间内使换向阀18位于B位，再回到0位。当换向阀18位于B位时，油缸9的回程油路被接通，横梁12下降，当换向阀18又回到0位时横梁12便停止，板材14位于图中虚线所示位置，即横梁12和板材14下降了距离C。由于横梁12的突然下降又突然停止，因而使板材14产生一个阶跃松弛而发生振动。如前所述，因板材存在板形缺陷，所以板材各处的振动频率是不同的。振动频率通过涡流传感器交换成电信号，经放大及模-数转换后送到计算机进行运算处理，从而得出板材的板形质量数据。

动态板形检测装置如图5所示：液压升降机构25设在轧机轧辊21和张力卷筒22之间，且位于被测板材24的下面，横梁26的顶端设有滚轮27。支架28横跨于被测板材，其上设有多个涡流传感器29。液压升降机构25的结构及动作原理与前述的升降机构8相同。板材经轧辊21轧制后，通过导辊23被张力卷筒22卷紧，此时被测板材24已被张紧。升降机构25带动横梁26及滚轮27上升，给被测板材一个激振力，经涡流传感器29检测振动频率，再经计算机运算后，即可得出两导辊23间的板形质量数据。

与现有技术相比，本发明的优点是可以检测薄板，特别是箔材的板形，而且检测速度快，精度较高。因是非接触式检测，对板面质量的保护较为有利。

Claims (1)

1、一种金属薄板板形的检测方法，是用电涡流传感元件对被测物进行探测，通过频率测量来确定被测物的表面形状，其特征是

(1)将被测板材在弹性范围内张紧，

(2)对被测板材板面施加一个垂直的瞬时激振力，使其作机械振动，

(3)用前述的电涡流传感元件检测被测板材的机械振动频率，并变换为电信号。

(4)使用计算机对上述传感元件的检测信号进行采集和运算处理，得出板形的质量数据。

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