CN106586665A - 检测钢卷折头位置的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测钢卷折头位置的装置及方法，用于获取一钢卷的折头位置，所述装置包括现场测量装置及数据处理装置。通过现场测量装置获取钢卷的折头位置的数据信息，然后数据处理装置根据获取的折头位置的数据信息获取钢卷折头位置的位置信息，流程简单，避免了人工辅助操作，增加了检测精度，且降低了系统成本，提高了系统作业率。

Description

检测钢卷折头位置的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种冶金领域的检测装置及方法，尤其是一种检测钢卷折头位置的装置及方法。

背景技术

带钢是各类轧钢企业为了适应不同工业部门工业化生产各类金属或机械产品的需要而生产的一种窄而长的钢板，带钢一般成卷供应，具有尺寸精度高、表面质量好、便于加工、节省材料等优点，按加工方法分热轧带钢、冷轧带钢两种。

对带钢进行处理时，首先需要对钢卷通过开卷机进行上卷，上卷时，需将钢卷折头位置与开卷机卷筒上的凹口对接，才能保证上卷工作有效正常地进行。而目前，在带钢处理线入口，开卷机进行上卷时，为了将钢卷折头与开卷机卷筒上的凹口对接，需要人工辅助操作才能实现，而为了实现无人操作，需要采用一种检测装置，利用这种装置来检测带钢钢卷折头的位置，并发送给卷筒控制系统。传统的检测方式为采用接触式的机械设备对折头位置进行探测，一方面设备庞大，维护成本高；另一方面检测精度不高。随着检测技术的发展，尤其是非接触检测方法的增加，对钢卷折头检测装置及方法复杂度及精度也要求越来越高。

针对上述问题，本发明提出的一种检测钢卷折头位置的装置及方法，流程简单，避免了人工辅助操作，增加了检测精度，降低了系统成本，提高了系统作业率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测钢卷折头位置的装置及方法，能够避免人工辅助操作，增加折头位置检测的精度，降低检测系统成本，提高系统作业率。

为了达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种检测钢卷折头位置的装置，用于获取一钢卷的折头位置的位置信息，并将其发送至卷筒控制系统，其特征在于，包括现场测量装置及数据处理装置，所述现场测量装置用于获取所述钢卷的折头位置的数据信息，所述数据处理装置用于获取所述钢卷的中心位置的数据信息，所述数据处理装置还用于根据所述钢卷的折头位置的数据信息以获取所述钢卷的折头位置的位置信息。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述现场测量装置包括测距仪、数据采集装置、移动平台以及底座，其中，所述移动平台的一端固定于所述底座上，所述测距仪和数据采集装置均安装在所述移动平台上，所述测距仪用于测量所述钢卷的中心位置的数据信息，所述数据采集装置用于根据所述钢卷的中心位置的数据信息以获取所述钢卷的折头位置的数据信息。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述移动平台包括驱动装置以及移动轨道，所述移动轨道的一端固定于所述底座上，所述驱动装置沿所述移动轨道移动，所述测距仪和数据采集装置均安装在所述驱动装置上。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述测距仪和数据采集装置均设置于所述驱动装置上。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述钢卷的中心位置的数据信息由以下公式获得；

其中，L表示所述钢卷的中心位置与底座之间的距离，L1表示所述测距仪在对应所述钢卷的轴向通孔的横截面在沿所述移动轨道方向上的最低点时相对于所述底座的高度，L2表示所述测距仪在对应所述钢卷的轴向通孔的横截面在沿所述移动轨道方向上的最高点时相对于所述底座的高度。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述测距仪为激光测距仪。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述测距仪为超声波测距仪。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述数据采集装置为电荷耦合元件照相机。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述数据采集装置为互补金属氧化物半导体照相机。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述数据处理装置包括可编程逻辑器件和数据处理单元，其中，所述可编程逻辑器件用于实时记录所述测距仪的检测值，所述数据处理单元用于根据所述钢卷的折头位置的数据信息获取所述钢卷的折头位置的位置信息。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述测距仪的检测值为所述测距仪相对于所述底座的高度。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述钢卷的折头位置的位置信息为所述钢卷的折头位置的坐标。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的装置中，所述钢卷的折头位置的坐标由以下公式获得；

其中，以沿所述移动轨道方向为第二方向，以垂直于所述移动轨道方向的方向为第一方向，以所述钢卷的轴向通孔的横截面的中心为中心点，x为所述钢卷的折头位置在所述第一方向上的坐标，y为所述钢卷的折头位置在所述第二方向上的坐标，R为所述钢卷的轴向通孔的横截面沿所述第二方向的半径，θ为所述中心点与所述钢卷的折头位置的坐标的连线与所述钢卷的轴向通孔的横截面沿所述第二方向的半径的夹角。

为了达到上述目的，本发明的第二方面提供了一种使用上述任意一种检测钢卷的折头位置的装置的检测钢卷的折头位置的方法，用于获取一钢卷的折头位置的位置信息，并将其发送至卷筒控制系统，包括步骤：

现场测量装置及数据处理装置获取所述钢卷的折头位置的数据信息；以及

所述数据处理装置根据所述钢卷的折头位置的数据信息获取所述钢卷的折头位置的位置信息；

数据处理装置将钢卷的折头位置的位置信息传送给卷筒控制系统，卷筒控制系统完成上卷。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的方法中，现场测量装置及数据处理装置获取所述钢卷的折头位置的数据信息的步骤包括：

所述现场测量装置中的测距仪及所述数据处理装置中的可编程逻辑器件获取所述钢卷的中心位置的数据信息；以及

所述现场测量装置根据所述钢卷的中心位置的数据信息获取所述钢卷的折头位置的数据信息。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的方法中，所述现场测量装置中的测距仪及所述数据处理装置中的可编程逻辑器件获取钢卷的中心位置的数据信息的步骤包括：

所述测距仪沿所述现场测量装置中的移动平台的移动轨道移动，所述可编程逻辑器件检测实时记录所述测距仪的检测值；以及

可编程逻辑器件根据以下公式获得所述钢卷的中心位置的数据信息；

其中，L表示所述钢卷的中心位置与所述现场测量装置中的底座之间的距离，L1表示所述测距仪在对应所述钢卷的轴向通孔的横截面在沿所述移动轨道方向上的最低点时相对于所述底座的高度，L2表示所述测距仪在对应所述钢卷的轴向通孔的横截面在沿所述移动轨道方向上的最高点时相对于所述底座的高度。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的方法中，所述现场测量装置根据所述钢卷的中心位置的数据信息获取所述钢卷的折头位置的数据信息的步骤包括：

所述现场测量装置中的数据采集装置沿所述现场测量装置中的移动平台的移动轨道移动，对准所述钢卷的中心位置，获取所述钢卷的折头位置的数据信息；以及

所述可编程逻辑器件对所述钢卷的折头位置的数据信息进行储存。

优选地，在上述检测钢卷折头位置的方法中，所述数据处理装置根据所述钢卷的折头位置的数据信息获取所述钢卷的折头位置的位置信息的步骤包括：

所述数据处理装置中的数据处理单元根据所述的钢卷的折头位置的数据信息建立坐标轴，以沿所述移动轨道方向为第二方向，以垂直于所述移动轨道方向的方向为第一方向，以所述钢卷的轴向通孔的横截面的中心为中心点；以及

所述数据处理单元根据以下公式获取所述钢卷的折头位置的位置信息，所述位置信息为所述钢卷的折头位置的坐标，

其中，x为所述钢卷的折头位置在所述第一方向上的坐标，y为所述钢卷的折头位置在所述第二方向上的坐标，R为所述钢卷的轴向通孔的横截面沿所述第二方向的半径，θ为所述中心点与所述钢卷的折头位置的坐标的连线与所述钢卷的轴向通孔的横截面沿所述第二方向的半径的夹角。

本发明提供的检测钢卷折头位置的装置及方法，通过现场测量装置获取钢卷的折头位置的数据信息，通过数据处理装置获取钢卷的中心位置的数据信息，并根据钢卷的折头位置的数据信息获取钢卷的折头位置的位置信息。使用现场测量装置获取折头位置的数据信息，避免了人工辅助操作，降低了工作风险，避免了使用接触式的机械设备，减小了设备体积，降低了系统维护成本；进一步，使用数据处理装置根据现场测量装置获取的钢卷的折头位置数据信息获取钢卷的折头位置的位置信息，增加了检测精度，提高了系统作业率。

附图说明

图1为本发明提出的检测钢卷折头位置的装置结构示意图；

图2为本发明提出的检测钢卷折头位置的装置工作示意图；

图3为本发明一优选实施例中测距仪测量的钢卷中心位置示意图；

图4为本发明一优选实施例中检测钢卷折头位置的装置的工作流程；

图5为本发明一优选实施例中数据处理装置获取钢卷折头位置的位置信息的坐标示意图。

其中，1-现场测量装置；11-测距仪；12-数据采集装置；13-移动平台；131-驱动装置；132-移动轨道；14-底座；2-数据处理装置；3-钢卷。

具体实施方式

本发明提出的检测钢卷折头位置的装置针对钢卷开卷前的准备工序，冷轧钢卷，热轧钢卷及热轧酸洗板等不同工艺加工的钢卷都有折头的存在，下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

本发明提出检测钢卷折头位置的装置包括现场测量装置1及数据处理装置2。具体的，参考图1以及图2，本实施例中的检测钢卷折头位置的装置的数据处理装置2与现场测量装置1之间的距离小于50m，本发明对数据处理装置2和现场测量装置1之间的距离及连接方式不作任何限制。现场测量装置1用于获取钢卷折头位置的数据信息，数据处理装置2用于获取钢卷3的中心位置的数据信息，还用于根据现场测量装置1获取的折头位置的数据信息获得钢卷折头位置的位置信息。

现场测量装置1包括测距仪11、数据采集装置12、移动平台13以及底座14。移动平台13包括驱动装置131以及移动轨道132。移动轨道132的一端固定在底座14上，以底座14的上表面为基准，移动轨道132与底座14的上表面的垂直度≤1mm/m。驱动装置131沿移动轨道132移动。

测距仪11和数据采集装置12均安装在驱动装置131上。具体的，测距仪11水平安装在驱动装置131上，以底座14的上表面为基准，测距仪11与底座14的上表面的水平度≤1mm/m；数据采集装置12水平安装在驱动装置131上，以底座14的上表面为基准，数据采集装置12与底座14的上表面的水平度≤1mm/m，数据采集装置12用于根据钢卷3的中心位置的数据信息获取钢卷3的折头位置的数据信息。

数据处理装置2包括可编程逻辑器件21以及数据处理单元22。可编程逻辑器件21用于实时记录驱动装置131的位置信息以及测距仪11的检测值，并根据测距仪11的检测值获得钢卷3的中心位置的数据信息。数据处理单元22用于根据钢卷3的折头位置的数据信息获取钢卷3的折头位置的位置信息。

本发明中的数据采集装置12可以但不限于为CCD照相机或CMOS照相机，本发明对数据采集装置12的组成、结构和型号等均不作限制；测距仪11可以但不限于为激光测距仪或超声波测距仪，本发明对测距仪11的组成、结构和型号等均不作限制；本发明对照相机12及测距仪11的结构型号均不作任何限制。在本实施例中，数据采集装置12为CCD照相机，分辨率为4608*3288，分辨率可以达到0.25mm/pixel。测距仪11为激光测距仪，其主要指标为：测量范围：1～3m；重复精度小于0.5mm；量信号周期小于5ms；RS485接口。本实施例中，数据处理单元22可以但不限于为图像处理计算机，本发明对此不作任何限制。本实施例中，第二方向为X方向。驱动装置131在移动平台13上沿X方向移动，因此，激光测距仪11及CCD照相机12在驱动装置131上沿X方向移动。

参考图5，本实施例中的检测钢卷折头位置的装置工作原理包括：

步骤S1：现场测量装置1及数据处理装置2获取钢卷3的折头位置的数据信息。

步骤S2：数据处理装置2根据钢卷3的折头位置的数据信息获取钢卷3的折头位置的位置信息。

步骤S3：数据处理单元22明确钢卷3折头位置，传送给卷筒控制系统，卷筒控制系统获得钢卷3折头位置，调整卷筒角度，实现卷筒与钢卷3的匹配，完成上卷流程。

其中，步骤S1包括：

步骤S11：现场采集装置1获取钢卷3的中心位置的数据信息。具体的，移动平台13在收到检测开始信号后，首先沿着移动轨道132在全行程范围内沿X方向往返运动，在移动平台13移动过程中，可编程逻辑器件21需实时记录驱动装置131位置以及激光测距仪11的检测值，获得如图3所示的检测曲线，其中横坐标为激光测距仪11与钢卷3的距离值，纵坐标为激光测距仪11相对于底座14的位高度，L1为驱动装置131在对应钢卷3的轴向通孔的横截面在沿X方向上的最低点时，激光测距仪11相对于底座14的高度，钢卷3的轴向通孔的横截面在沿X方向上的最低点为图2中的B点；L2为驱动装置131在对应钢卷3的轴向通孔的横截面在沿X方向上的最高点时，激光测距仪11相对于底座14的高度，钢卷3的轴向通孔的横截面在沿X方向上的最高点为图2中的A点。根据

得出L值，L即为钢卷3中心位置与现场测量装置1中的底座14之间的距离；得出钢卷3的中心位置的数据信息，同时，可编程逻辑器件21记录钢卷3的中心位置的数据信息。以及；

步骤S12：现场采集装置1获取钢卷3的折头位置的数据信息。具体的，移动平台13在驱动装置131的驱动下沿移动轨道132移动，根据钢卷3的中心位置的数据信息，使得CCD照相机12最终停在对应钢卷3的中心位置的数据信息的位置处，CCD照相机12调整焦距及分辨率并触发，开始拍照，获得钢卷3的折头位置的数字图像，即钢卷3的折头位置的数据信息。

其中，步骤S2包括：

步骤S21：数据处理装置2建立坐标轴。具体的，数据处理装置2中的数据处理单元22，即图像处理计算机对钢卷3的折头位置的数字图像进行图像边缘处理，并以钢卷3的轴向通孔的横截面的中心为中心点O，以第一方向为x轴，以第二方向为y轴建立坐标轴，如图4所示。以及；

步骤S22：数据处理装置2获取钢卷3的折头位置的位置信息。具体的，数据处理装置2根据以下公式获取钢卷3的折头位置的位置信息，即钢卷3的折头位置的坐标，

其中，x为钢卷3的折头位置在第一方向上的坐标，y为钢卷3的折头位置在第二方向上的坐标，R为中心点O与钢卷3的轴向通孔的横截面沿第二方向的最高点A的连线，其数值为钢卷3的外径，θ为中心点O与钢卷3的折头位置的坐标的连线与R的夹角。

针对不同重量、尺寸以及材料的钢卷3，本实施例也适用，检测原理如图2所示，其检测步骤与本实施例中所述步骤相同，本实施例不做赘述。

本发明提供的检测钢卷折头位置的装置及方法，通过现场测量装置获取钢卷的折头位置的数据信息，通过数据处理装置获取钢卷的中心位置的数据信息，并根据钢卷的折头位置的数据信息获取钢卷的折头位置的位置信息。使用现场测量装置获取折头位置的数据信息，避免了人工辅助操作，降低了工作风险，避免了使用接触式的机械设备，减小了设备体积，降低了系统维护成本；进一步，使用数据处理装置根据现场测量装置获取的钢卷的折头位置数据信息获取钢卷的折头位置的位置信息，增加了检测精度，提高了系统作业率。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种检测钢卷的折头位置的装置，用于获取一钢卷的折头位置的位置信息，并将其发送至卷筒控制系统，其特征在于，包括现场测量装置及数据处理装置，所述现场测量装置用于获取所述钢卷的折头位置的数据信息，所述数据处理装置用于获取所述钢卷的中心位置的数据信息，所述数据处理装置还用于根据所述钢卷的折头位置的数据信息以获取所述钢卷的折头位置的位置信息。

2.如权利要求1所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述现场测量装置包括测距仪、数据采集装置、移动平台以及底座，其中，所述移动平台的一端固定于所述底座上，所述测距仪和数据采集装置均安装在所述移动平台上，所述测距仪用于测量所述钢卷的中心位置的数据信息，所述数据采集装置用于根据所述钢卷的中心位置的数据信息以获取所述钢卷的折头位置的数据信息。

3.如权利要求2所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述移动平台包括驱动装置以及移动轨道，所述移动轨道的一端固定于所述底座上，所述驱动装置沿所述移动轨道移动，所述测距仪和数据采集装置均安装在所述驱动装置上。

4.如权利要求3所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述测距仪和数据采集装置均设置于所述驱动装置上。

5.如权利要求4所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述钢卷的中心位置的数据信息由以下公式获得；

$L=\frac{L1+L2}{2};$

其中，L表示所述钢卷的中心位置与底座之间的距离，L1表示所述驱动装置在对应所述钢卷的轴向通孔的横截面在沿所述移动轨道方向上的最低点时所述测距仪相对于所述底座的高度，L2表示所述驱动装置在对应所述钢卷的轴向通孔的横截面在沿所述移动轨道方向上的最高点时所述测距仪相对于所述底座的高度。

6.如权利要求2所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述测距仪为激光测距仪。

7.如权利要求2所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述测距仪为超声波测距仪。

8.如权利要求2所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述数据采集装置为电荷耦合元件照相机。

9.如权利要求2所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述数据采集装置为互补金属氧化物半导体照相机。

10.如权利要求1所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述数据处理装置包括可编程逻辑器件和数据处理单元，其中，所述可编程逻辑器件用于实时记录所述驱动装置的位置信息及所述测距仪的检测值，所述数据处理单元用于根据所述钢卷的折头位置的数据信息获取所述钢卷的折头位置的位置信息。

11.如权利要求10所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述测距仪的检测值为所述测距仪相对于所述底座的高度。

12.如权利要求10所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述钢卷的折头位置的位置信息为所述钢卷的折头位置的坐标。

13.如权利要求12所述的检测钢卷折头位置的装置，其特征在于，所述钢卷的折头位置的坐标由以下公式获得；

$\left\{\begin{array}{c}x=R\sin \mathrm{\θ}\\ y=R\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right.;$

其中，以沿所述移动轨道方向为第二方向，以垂直于所述移动轨道方向的方向为第一方向，以所述钢卷的轴向通孔的横截面的中心为中心点，x为所述钢卷的折头位置在所述第一方向上的坐标，y为所述钢卷的折头位置在所述第二方向上的坐标，R为所述钢卷的轴向通孔的横截面沿所述第二方向的半径，θ为所述中心点与所述钢卷的折头位置的坐标的连线与所述钢卷的轴向通孔的横截面沿所述第二方向的半径的夹角。

14.一种使用权利要求1-13所述的任一检测钢卷的折头位置的装置的检测钢卷的折头位置的方法，用于获取一钢卷的折头位置的位置信息，并将其发送至卷筒控制系统，其特征在于，所述方法包括步骤：

现场测量装置及数据处理装置获取所述钢卷的折头位置的数据信息；以及

所述数据处理装置根据所述钢卷的折头位置的数据信息获取所述钢卷的折头位置的位置信息；

数据处理装置将钢卷的折头位置的位置信息传送给卷筒控制系统，卷筒控制系统完成上卷。

15.如权利要求14所述的检测钢卷折头位置的方法，其特征在于，现场测量装置及数据处理装置获取所述钢卷的折头位置的数据信息的步骤包括：

所述现场测量装置中的测距仪及所述数据处理装置中的可编程逻辑器件获取所述钢卷的中心位置的数据信息；以及

所述现场测量装置根据所述钢卷的中心位置的数据信息获取所述钢卷的折头位置的数据信息。

16.如权利要求15所述的检测钢卷折头位置的方法，其特征在于，所述现场测量装置中的测距仪及所述数据处理装置中的可编程逻辑器件获取钢卷的中心位置的数据信息的步骤包括：

所述测距仪沿所述现场测量装置中的移动平台的移动轨道移动，所述可编程逻辑器件检测实时记录所述测距仪的检测值；以及

可编程逻辑器件根据以下公式获得所述钢卷的中心位置的数据信息；

$L=\frac{L1+L2}{2};$

其中，L表示所述钢卷的中心位置与所述现场测量装置中的底座之间的距离，L1表示所述驱动装置在对应所述钢卷的轴向通孔的横截面在沿所述移动轨道方向上的最低点时所述测距仪相对于所述底座的高度，L2表示所述驱动装置在对应所述钢卷的轴向通孔的横截面在沿所述移动轨道方向上的最高点时所述测距仪相对于所述底座的高度。

17.如权利要求15所述的检测钢卷折头位置的方法，其特征在于，所述现场测量装置根据所述钢卷的中心位置的数据信息获取所述钢卷的折头位置的数据信息的步骤包括：

所述现场测量装置中的数据采集装置沿所述现场测量装置中的移动平台的移动轨道移动，对准所述钢卷的中心位置，获取所述钢卷的折头位置的数据信息；以及

所述可编程逻辑器件对所述钢卷的折头位置的数据信息进行储存。

18.如权利要求14所述的检测钢卷折头位置的方法，其特征在于，所述数据处理装置根据所述钢卷的折头位置的数据信息获取所述钢卷的折头位置的位置信息的步骤包括：

所述数据处理装置中的数据处理单元根据所述的钢卷的折头位置的数据信息建立坐标轴，以沿所述移动轨道方向为第二方向，以垂直于所述移动轨道方向的方向为第一方向，以所述钢卷的轴向通孔的横截面的中心为中心点；以及

所述数据处理单元根据以下公式获取所述钢卷的折头位置的位置信息，所述位置信息为所述钢卷的折头位置的坐标，

$\left\{\begin{array}{c}x=Rsin\mathrm{\θ}\\ y=R\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right.;$

其中，x为所述钢卷的折头位置在所述第一方向上的坐标，y为所述钢卷的折头位置在所述第二方向上的坐标，R为所述钢卷的轴向通孔的横截面沿所述第二方向的半径，θ为所述中心点与所述钢卷的折头位置的坐标的连线与所述钢卷的轴向通孔的横截面沿所述第二方向的半径的夹角。