CN106556345B - 立式钢卷塔形高度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式钢卷塔形高度测量装置，包括：第一支架和第二支架，对称设置于立式钢卷的两侧，第一支架上设置有第一升降机构，第二支架上设置有第二升降机构；光电发射机构，固定于第二升降机构上，光电发射机构上设置有光电发射器；光电接收机构，固定于第一升降机构上，光电接收机构上设置有光电接收器；激光测距机构，固定于第一升降机构上并设置于光电接收机构的上方，激光测距机构包括第一激光测距仪和第二激光测距仪。本发明还公开了一种立式钢卷塔形高度测量方法。采用本发明的立式钢卷塔形高度测量装置及方法，能够准确测量立式钢卷的塔形高度。

Description

立式钢卷塔形高度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及热轧领域，具体而言，涉及一种立式钢卷塔形高度测量装置及方法。

背景技术

目前，钢卷卷完后通过钢卷小车运至翻钢机，再由翻钢机将原来卧式钢卷翻至运输链，然后在通过步进梁进行立式钢卷的运送，质检员需在步进梁旁对立式钢卷进行目测检查塔形高度，再根据不同的技术要求对存在有塔形缺陷的钢卷进行判定。但是，由于现场的高温的环境，仅依靠目测检查塔形缺陷极易产生误判，会导致塔形缺陷的漏检，并且也存在一定的安全隐患。

针对现有技术中所存在的上述问题，提供一种立式钢卷塔形高度测量装置及方法具有重要的意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种立式钢卷塔形高度测量装置及方法，其能够准确测量立式钢卷的塔形高度。

为实现上述目的，本发明的立式钢卷塔形高度测量装置包括：

第一支架和第二支架，对称设置于所述立式钢卷的两侧，所述第一支架上设置有第一升降机构，所述第二支架上设置有第二升降机构，所述第一升降机构和所述第二升降机构的升降速度相同；

光电发射机构，固定于所述第二升降机构上，所述光电发射机构上设置有光电发射器；

光电接收机构，固定于所述第一升降机构上，所述光电接收机构上设置有光电接收器，所述光电接收器与所述光电发射器所处高度相同；

激光测距机构，固定于所述第一升降机构上并设置于所述光电接收机构的上方，所述激光测距机构包括第一激光测距仪和第二激光测距仪，所述第一激光测距仪与所述第二激光测距仪的端部所处的高度相同；所述第一激光测距仪能够测量所述第一激光测距仪至所述立式钢卷的塔形的上端面的距离；所述第二激光测距仪能够测量所述第二激光测距仪至所述立式钢卷的上端面的距离；

所述光电接收机构和所述激光测距机构能够随所述第一升降机构的动作上升或下降；所述光电发射机构能够随所述第二升降机构的动作上升或下降。

优选地，所述第一升降机构包括第一丝杆、与所述第一丝杆配套设置的第一丝母和第二丝母、以及固定于所述第一支架上并能够带动所述第一丝杆旋转的第一电机；所述激光测距机构固定于所述第一丝母上，所述光电接收机构固定于所述第二丝母上；所述第二升降机构包括第二丝杆、与所述第二丝杆配套设置的第三丝母、以及固定于所述第二支架上并能够带动所述第二丝杆旋转的第二电机；所述光电发射机构固定于所述第三丝母上。

进一步地，所述塔形高度测量装置还包括上位机、与所述上位机相连的可编程逻辑控制器以及与所述可编程逻辑控制器相连的下降限位机构，所述下降限位机构位于输送所述立式钢卷的步进梁的下方，所述第一电机、所述第二电机、所述光电发射器、所述光电接收器、所述第一激光测距仪和第二激光测距仪均连接至所述可编程逻辑控制器。

优选地，所述光电接收机构包括固定于所述第一升降机构上的第一底座，所述第一底座上方设置有用于放置所述光电接收器的第一支撑架，所述第一底座上设置有位于所述第一支撑架下方的第三丝杆和与所述第三丝杆相配套的第四丝母，通过旋转所述第四丝母，所述第三丝杆能够上下移动以调节所述第一支撑架所处的高度。

优选地，所述激光测距机构包括固定于所述第一升降机构上的第二底座，所述第二底座上方设置有第二支撑架，所述第一激光测距仪和第二激光测距仪的端部均铰接于所述第二支撑架；所述第二支撑架上开设有通孔，所述通孔内设置有用于调节所述第一激光测距仪的倾斜角度的调节机构，所述调节机构包括抵于所述第一激光测距仪的顶杆和用于推动所述顶杆向靠近所述第一激光测距仪方向移动的螺栓，所述螺栓与所述通孔螺纹连接，所述顶杆上套设有复位弹簧。

本发明还公开了一种立式钢卷塔形高度测量方法，其利用上述立式钢卷塔形高度测量装置进行测量，包括：

步骤S1，同时启动所述第一升降机构和所述第二升降机构以使所述光电发射机构、所述光电接收机构以及所述激光测距机构同步上升，并开启所述光电发射器和所述光电接收器；

步骤S2，待所述光电接收器接收到所述光电发射器发出的光线后，所述第一升降机构和所述第二升降机构停止动作；

步骤S3，启动所述第一激光测距仪和第二激光测距仪分别测量所述第一激光测距仪至所述塔形的上端面的距离和所述第二激光测距仪至所述立式钢卷的上端面的距离；

步骤S4，分别测量所述第一激光测距仪和第二激光测距仪的倾斜角度，并计算所述塔形高度。

优选地，所述塔形高度测量装置还包括上位机、可编程逻辑控制器和下降限位机构，所述上位机内存储有所述塔形高度的标准值；

所述步骤S1具体为，步进梁将所述立式钢卷输送至所述第一支架和所述第二支架之间，所述步进梁的活动梁下降至所述下降限位机构的一侧，所述下降限位机构将所述活动梁的到位信号发送至所述可编程逻辑控制器，之后所述可编程逻辑控制器向所述第一升降机构和所述第二升降机构同时发送启动指令以使所述光电发射机构、所述光电接收机构以及所述激光测距机构同步上升，同时所述可编程逻辑控制器向所述光电发射器和所述光电接收器发送开启指令；

所述步骤S2具体为，待所述光电接收器接收到所述光电发射器发出的光线后，所述光电接收器向所述可编程逻辑控制器发出接收到光线的信号以使所述可编程逻辑控制器向所述第一升降机构和所述第二升降机构发送停止动作的指令；

所述步骤S3具体为，所述可编程逻辑控制器分别向所述第一激光测距仪和所述第二激光测距仪发送测量指令以使所述第一激光测距仪测量所述第一激光测距仪至所述塔形的上端面的距离、所述第二激光测距仪测量所述第二激光测距仪至所述立式钢卷的上端面的距离；

所述步骤S4具体为，分别测量所述第一激光测距仪和第二激光测距仪的倾斜角度并输入到所述上位机，所述可编程逻辑控制器读取两个所述倾斜角度并接收所述第一激光测距仪和所述第二激光测距仪测得的测量数据，之后所述可编程逻辑控制器计算所述塔形高度，并将所述塔形高度与所述标准值进行比较，如果所述塔形高度大于所述标准值，则判定所述立式钢卷存在塔形缺陷；如果所述塔形高度等于或小于所述标准值，则判定所述立式钢卷不存在塔形缺陷。

本发明的立式钢卷塔形高度测量装置及方法，通过两个激光测距仪分别测量激光测距仪到立式钢卷的塔形的上端面及立式钢卷的上端面的距离，并利用三角函数计算塔形的上端面和立式钢卷的上端面的高度差，从而得到立式钢卷的塔形的高度，进而判定立式钢卷是否存在塔形缺陷。采用该测量装置及方法，不仅降低了工作强度，还能够获得准确的塔形高度。

附图说明

图1为本发明的立式钢卷塔形高度测量装置的结构示意图；

图2为图1中光电接收机构的前视图；

图3为图2的A-A面剖视图；

图4为图1中光电接收机构的俯视图；

图5为图1中激光测距机构的前视图；

图6为图5的B-B面剖视图，其中复位弹簧未示出；

图7为图1中激光测距机构的俯视图；

图8为具有塔形缺陷的立式钢卷；

图9为具有第一非塔形缺陷的立式钢卷；

图10为具有第二非塔形缺陷的立式钢卷。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。

参见图1，本发明的立式钢卷塔形高度测量装置包括第一支架1、第二支架2、光电发射机构6、光电接收机构5和激光测距机构7。

第一支架1和第二支架2，对称设置于立式钢卷8的两侧，第一支架1上设置有第一升降机构3，第二支架2上设置有第二升降机构4，第一升降机构3和第二升降机构4的升降速度相同。

第一升降机构3和第二升降机构4的结构可通过多种方式实现，例如，如图1所示，作为优选，第一升降机构3包括第一丝杆303、与第一丝杆303配套设置的第一丝母302和第二丝母304、以及固定于第一支架1上的第一电机301，开启第一电机301后，第一升降机构3动作，第一电机301能够带动第一丝杆303正转或反转，从而使第一丝母302和第二丝母304沿直线上升或下降。

同样，第二升降机构4包括第二丝杆402、与第二丝杆402配套设置的第三丝母403、以及固定于第二支架2上的第二电机401，开启第二电机401后，第二升降机构4动作，第二电机401能够带动第二丝杆402正转或反转，从而使第三丝母403沿直线上升或下降。其中，第一电机301和第二电机401的转速相同以保证第一升降机构3和第二升降机构4的动作同步，即保证第一丝母302、第二丝母304和第三丝母403的上升或下降的速度相同。

光电接收机构5固定于第一升降机构3上，具体地，如图1所示，光电接收机构5固定于第二丝母304上，随第二丝母304的上升或下降而上升或下降，光电接收机构5上设置有光电接收器503。

光电接收机构5的结构可通过多种方式实现，例如，参见图2～图4并结合图1，作为优选，光电接收机构5包括固定于第二丝母304上的第一底座501，第一底座501上方设置有用于放置光电接收器503的第一支撑架502，第一底座501上开设有盲孔506和与盲孔506正交的第二通孔507，盲孔506内设置有位于第一支撑架502下方的第三丝杆504，第二通孔507内设置有与第三丝杆504相配套的第四丝母505，通过旋转第四丝母505，第三丝杆504能够上下移动以使第一支撑架502上升或下降，从而可以调节光电接收器503所处的高度。其中，光电接收器503位于第一支撑架502开设的盲孔(图中未标示)内。

光电发射机构6固定于第二升降机构4上，具体地，如图1所示，光电发射机构6固定于第三丝母403上，随第二升降机构4的动作即第三丝母403的上升或下降而上升或下降，光电发射机构6上设置有光电发射器(图中未标示)。

光电发射机构6的结构亦可通过多种方式实现，可以采用如光电接收机构5一样的方式，此处不再赘述。其中，光电接收器503与光电发射器所处高度需相同，以保证光电发射器发射的光线处于水平状态即与立式钢卷8的端面平行，具体地，如图2所示，可通过设置长度标尺508分别测量第一支撑架的底面的高度和光电发射器所在支撑架的底面的高度从而检查光电接收器503与光电发射器所处高度是否一致，并通过旋转丝母将两者所处高度调节到一致。

激光测距机构7固定于第一升降机构3上，具体地，如图1所示，激光测距机构7固定于第一丝母302上，并设置于光电接收机构5的上方，激光测距机构7包括第一激光测距仪703和第二激光测距仪704，第一激光测距仪703与第二激光测距仪704的端部所处的高度相同；第一激光测距仪703能够测量第一激光测距仪703至立式钢卷8的塔形801的上端面的距离；第二激光测距仪704能够测量第二激光测距仪704至立式钢卷8的上端面的距离。

激光测距机构7的结构可通过多种方式实现，例如，参见图5～图7，作为优选，激光测距机构7包括固定于第一丝母302上的第二底座701，第二底座701上方设置有第二支撑架702，第一激光测距仪703和第二激光测距仪704均铰接于第二支撑架702，其中，铰接点所处的高度相同，以保证第一激光测距仪703和第二激光测距仪704的端部所处高度相同从而保证激光发射的起点相同；第二支撑架702上开设有第一通孔707，第一通孔707内设置有用于调节第一激光测距仪703的倾斜角度的调节机构，调节机构包括抵于第一激光测距仪703的顶杆708和用于推动顶杆708向靠近第一激光测距仪703方向移动的螺栓706，螺栓706与第一通孔707螺纹连接，顶杆708上套设有复位弹簧709。

通过调节第一激光测距仪703相对于竖直方向的倾斜角度来确保第一激光测距仪703能够测到其至立式钢卷8的塔形801的上端面的距离，具体地，通过向靠近第一激光测距仪703的方向旋转螺栓706以使顶杆708将第一激光测距仪703推送至较大倾斜角度处，如果倾斜角度过大，则需向远离第一激光测距仪703的方向旋转螺栓706，第一激光测距仪703在复位弹簧709的作用下弹回以减小倾斜角度。当然，第二激光测距仪704也可以配备相同结构的调节机构。

如图5所示，为测量第一激光测距仪703和第二激光测距仪704的倾斜角度，可通过在第二支撑架702的侧面设置角度标尺705。

为使本发明的立式钢卷塔形高度测量装置的操作自动化，作为本发明的进一步改进，该塔形高度测量装置还包括上位机、与上位机相连的可编程逻辑控制器以及与可编程逻辑控制器相连的下降限位机构。

上位机用于向可编程逻辑控制器传输塔形的标准值、第一激光测距仪和第二激光测距仪的倾斜角度等已知参数，这些已知参数均用于可编程逻辑控制器计算立式钢卷的塔形的高度。

立式钢卷8由步进梁9输送，步进梁9包括活动梁901和固定梁(图中未标示)，步进梁9将立式钢卷8输送至第一支架1和第二支架2之间的测量位置后，活动梁901下降。下降限位机构位于步进梁9的下方，用于在步进梁9的活动梁901下降到位时发出到位信号。

第一电机301、第二电机401、光电发射器、光电接收器503、第一激光测距仪703和第二激光测距仪704均连接至可编程逻辑控制器，通过信号传输使该装置自动完成塔形801高度的测量。

具体地，可编程逻辑控制器与下降限位机构相连以接收下降限位机构发出的活动梁901的到位信号；可编程逻辑控制器分别与第一升降机构3和第二升降机构4相连以向第一升降机构3和第二升降机构4同时发出启或停的指令；可编程逻辑控制器分别与光电发射器和光电接收器503相连以向光电发射器和光电接收器503发出开启指令并接收光电接收器503发出的接收到光线的信号；可编程逻辑控制器与第一激光测距仪703和第二激光测距仪704相连以向第一激光测距仪703和第二激光测距仪704发送测量指令并接收测量数据；可编程逻辑控制器能够根据测量数据计算塔形801的高度并与塔形801的高度的标准值进行比较。

参见图8并结合图1，本发明还公开了一种立式钢卷塔形高度测量方法，其利用上述立式钢卷塔形高度测量装置进行测量，包括：

步骤S1，同时启动第一升降机构3和第二升降机构4以使光电发射机构6、光电接收机构5以及激光测距机构7同步上升，并开启光电发射器和光电接收器503；

步骤S2，待光电接收器503接收到光电发射器发出的光线后，第一升降机构3和第二升降机构4停止动作；

步骤S3，启动第一激光测距仪703和第二激光测距仪704分别测量第一激光测距仪703至塔形801的上端面的距离L1和第二激光测距仪704至立式钢卷8的上端面的距离L2；

步骤S4，测量第一激光测距仪703的倾斜角度α和第二激光测距仪704的倾斜角度β，如图8所示，并利用三角函数计算塔形801的高度H，计算公式如下：

H＝L2*cosβ-L1*cosα

作为本发明的进一步改进，上述塔形高度测量装置还包括上位机、可编程逻辑控制器和下降限位机构，上位机内存储有塔形801的高度的标准值；那么

步骤S1具体为，步进梁9将立式钢卷8输送至第一支架1和第二支架2之间，步进梁9的活动梁901下降至下降限位机构的一侧，下降限位机构将活动梁901的到位信号发送至可编程逻辑控制器，之后可编程逻辑控制器向第一升降机构3和第二升降机构4同时发送启动指令以使光电发射机构6、光电接收机构5以及激光测距机构7同步上升，同时可编程逻辑控制器向光电发射器和光电接收器503发送开启指令；

步骤S2具体为，待光电接收器503接收到光电发射器发出的光线后，即光线恰好超过塔形801的上端面后，光电接收器503向可编程逻辑控制器发出接收到光线的信号以使可编程逻辑控制器向第一升降机构3和第二升降机构4发送停止动作的指令，从而使激光测距机构7、光电发射机构6、光电接收机构5停止上升；

步骤S3具体为，可编程逻辑控制器分别向第一激光测距仪703和第二激光测距仪704发送测量指令以使第一激光测距仪703测量第一激光测距仪703至塔形801的上端面的距离LI、第二激光测距仪704测量第二激光测距仪704至立式钢卷8的上端面的距离L2；

步骤S4具体为，分别测量第一激光测距仪703和第二激光测距仪704的倾斜角度并输入到上位机，可编程逻辑控制器读取两个倾斜角度并接收第一激光测距仪703和第二激光测距仪704测得的测量数据，之后可编程逻辑控制器根据两个倾斜角度和测量数据并利用三角函数计算塔形801的高度，并将塔形801的高度与上位机下达的标准值进行比较，如果塔形801高度大于标准值，则判定立式钢卷8存在塔形缺陷；如果塔形801的高度等于或小于标准值，则判定立式钢卷8不存在塔形缺陷。

另外，参见图9、图10，由于生产现场不仅仅只存在具有塔形缺陷的立式钢卷，还存在两种非塔形缺陷的立式钢卷。

针对这两种特殊情况，本发明的立式钢卷塔形高度测量装置的第一电机301上还可以配备记录电机的转轴旋转圈数的脉冲发生器，并将旋转圈数输送至可编程逻辑控制器，同时需测量光电发射器的初始位置距步进梁9的上端面的竖直高度并输入到上位机，可编程逻辑控制器可根据该竖直高度以及电机转轴的旋转圈数计算立式钢卷8的实际高度W1，上位机中存储有立式钢卷的标准高度W2。

如图9、图10所示，若可编程逻辑控制器计算得出L1*cosα大于L2*cosβ且实际高度W1与标准高度W2的差值大于标准值，则判定立式钢卷存在非塔形缺陷，需人工进行确认。

以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种立式钢卷塔形高度测量方法，其特征在于，利用立式钢卷塔形高度测量装置进行测量，所述立式钢卷塔形高度测量装置包括：

第一支架和第二支架，对称设置于所述立式钢卷的两侧，所述第一支架上设置有第一升降机构，所述第二支架上设置有第二升降机构，所述第一升降机构和所述第二升降机构的升降速度相同；

光电发射机构，固定于所述第二升降机构上，所述光电发射机构上设置有光电发射器；

光电接收机构，固定于所述第一升降机构上，所述光电接收机构上设置有光电接收器，所述光电接收器与所述光电发射器所处高度相同；

激光测距机构，固定于所述第一升降机构上并设置于所述光电接收机构的上方，所述激光测距机构包括第一激光测距仪和第二激光测距仪，所述第一激光测距仪与所述第二激光测距仪的端部所处的高度相同；所述第一激光测距仪能够测量所述第一激光测距仪至所述立式钢卷的塔形的上端面的距离；所述第二激光测距仪能够测量所述第二激光测距仪至所述立式钢卷的上端面的距离；

所述光电接收机构和所述激光测距机构能够随所述第一升降机构的动作上升或下降；所述光电发射机构能够随所述第二升降机构的动作上升或下降；

所述塔形高度测量装置还包括上位机、可编程逻辑控制器和下降限位机构，所述上位机内存储有所述塔形高度的标准值；

所述立式钢卷塔形高度测量方法包括：

步骤S1，同时启动所述第一升降机构和所述第二升降机构以使所述光电发射机构、所述光电接收机构以及所述激光测距机构同步上升，并开启所述光电发射器和所述光电接收器；

步骤S2，待所述光电接收器接收到所述光电发射器发出的光线后，所述第一升降机构和所述第二升降机构停止动作；

步骤S3，启动所述第一激光测距仪和第二激光测距仪分别测量所述第一激光测距仪至所述塔形的上端面的距离和所述第二激光测距仪至所述立式钢卷的上端面的距离；

步骤S4，分别测量所述第一激光测距仪和第二激光测距仪的倾斜角度，并计算所述塔形高度；

所述步骤S1具体为，步进梁将所述立式钢卷输送至所述第一支架和所述第二支架之间，所述步进梁的活动梁下降至所述下降限位机构的一侧，所述下降限位机构将所述活动梁的到位信号发送至所述可编程逻辑控制器，之后所述可编程逻辑控制器向所述第一升降机构和所述第二升降机构同时发送启动指令以使所述光电发射机构、所述光电接收机构以及所述激光测距机构同步上升，同时所述可编程逻辑控制器向所述光电发射器和所述光电接收器发送开启指令；

所述步骤S2具体为，待所述光电接收器接收到所述光电发射器发出的光线后，所述光电接收器向所述可编程逻辑控制器发出接收到光线的信号以使所述可编程逻辑控制器向所述第一升降机构和所述第二升降机构发送停止动作的指令；

所述步骤S3具体为，所述可编程逻辑控制器分别向所述第一激光测距仪和所述第二激光测距仪发送测量指令以使所述第一激光测距仪测量所述第一激光测距仪至所述塔形的上端面的距离、所述第二激光测距仪测量所述第二激光测距仪至所述立式钢卷的上端面的距离；

所述步骤S4具体为，分别测量所述第一激光测距仪和第二激光测距仪的倾斜角度并输入到所述上位机，所述可编程逻辑控制器读取两个所述倾斜角度并接收所述第一激光测距仪和所述第二激光测距仪测得的测量数据，之后所述可编程逻辑控制器计算所述塔形高度，并将所述塔形高度与所述标准值进行比较，如果所述塔形高度大于所述标准值，则判定所述立式钢卷存在塔形缺陷；如果所述塔形高度等于或小于所述标准值，则判定所述立式钢卷不存在塔形缺陷。

2.如权利要求1所述的立式钢卷塔形高度测量方法，其特征在于，所述第一升降机构包括第一丝杆、与所述第一丝杆配套设置的第一丝母和第二丝母、以及固定于所述第一支架上并能够带动所述第一丝杆旋转的第一电机；所述激光测距机构固定于所述第一丝母上，所述光电接收机构固定于所述第二丝母上；所述第二升降机构包括第二丝杆、与所述第二丝杆配套设置的第三丝母、以及固定于所述第二支架上并能够带动所述第二丝杆旋转的第二电机；所述光电发射机构固定于所述第三丝母上。

3.如权利要求2所述的立式钢卷塔形高度测量方法，其特征在于，所述塔形高度测量装置还包括上位机、与所述上位机相连的可编程逻辑控制器以及与所述可编程逻辑控制器相连的下降限位机构，所述下降限位机构位于输送所述立式钢卷的步进梁的下方，所述第一电机、所述第二电机、所述光电发射器、所述光电接收器、所述第一激光测距仪和第二激光测距仪均连接至所述可编程逻辑控制器。

4.如权利要求1所述的立式钢卷塔形高度测量方法，其特征在于，所述光电接收机构包括固定于所述第一升降机构上的第一底座，所述第一底座上方设置有用于放置所述光电接收器的第一支撑架，所述第一底座上设置有位于所述第一支撑架下方的第三丝杆和与所述第三丝杆相配套的第四丝母，通过旋转所述第四丝母，所述第三丝杆能够上下移动以调节所述第一支撑架所处的高度。

5.如权利要求1所述的立式钢卷塔形高度测量方法，其特征在于，所述激光测距机构包括固定于所述第一升降机构上的第二底座，所述第二底座上方设置有第二支撑架，所述第一激光测距仪和第二激光测距仪的端部均铰接于所述第二支撑架；所述第二支撑架上开设有通孔，所述通孔内设置有用于调节所述第一激光测距仪的倾斜角度的调节机构，所述调节机构包括抵于所述第一激光测距仪的顶杆和用于推动所述顶杆向靠近所述第一激光测距仪方向移动的螺栓，所述螺栓与所述通孔螺纹连接，所述顶杆上套设有复位弹簧。