CN108655208A - 矫直机矫直状态测控方法和矫直机矫直状态测控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矫直机矫直状态测控方法和测矫直机矫直状态测控系统，尤其是一种用于涉及矫直机的矫直状态监测技术领域的矫直机矫直状态测控方法和测控系统。本发明所采用的矫直机矫直状态测控方法包括以下几个步骤：A、安装激光测距仪，用激光测距仪测出各个激光测距仪测量头距离所对应的下辊或者压下辊处钢材的实际距离；B、零位标定；C、计算各个压下辊的实际压下量。本申请的矫直机矫直状态测控系统，包括激光测距仪、数据传输模块、数据处理模块、显示器和标定尺，本发明的方法和系统可以不受矫直辊零件之间的间隙影响，可以快速、准确地对矫直机进行零位标定，并准确得出压下量参数。

Description

矫直机矫直状态测控方法和矫直机矫直状态测控系统

技术领域

本发明属于矫直工艺领域，具体涉及矫直机的矫直状态监测技术。

背景技术

在型材的生产特别是钢轨的生产过程中，矫直机弯曲压下量的控制和矫直辊自身的偏心度对产品的质量有重要影响，矫直机不能反应真实弯曲压下量，不能反应矫直辊偏心度已经对矫直质量产生的影响，需要对矫直机各辊的矫直状态进行监控。

矫直机在使用一段时间后，由于磨损、检修、检测元件等因素会造成矫直机基于大轴压下行程的压下量参数不准确，从而影响矫直工艺控制，因此对矫直机进行准确的零位标定，并确定准确的压下量是矫直机矫直状态监控的重要内容。

在现有技术中进行零位标定和确定压下量的方法主要有：

一、采用样板钢进行零度标定的方法

做零度时先将各辊轴向对齐，然后上辊抬起，上辊与下辊离开足够的距离，保证样板钢能顺利进行矫直孔型，样板钢放入合适的位置后单独对各个矫直辊进行压下操作，并用电筒照矫直辊与样板钢之间的间隙，矫直辊压下直到光不能透过间隙时停下矫直机压下操作，如轴向位不齐还需对轴向位进行调节。然后逐个矫直辊进行零度标定操作，在后几个矫直辊进行标定后需检查前面标定过的辊的零度状态，如出现间隙及时重新标定。

标定过程要求：样板钢必须为标准尺寸，样板钢必须平直且无扭转。上辊压下过程中电筒光不能通过缝隙时也要保证样板钢没有被压弯。

样板钢标定存在的问题：

(1)标定时间长：标定过程中需组织样板钢的运送及样板钢与矫直辊贴合情况的反复确认造成标定型材矫直辊零度所需时间在2小时左右。

(2)标定准确性差：样板钢与矫直辊贴合的情况因人而异，每个人做出来的矫直零度都有较大区别，主要原因在于样板钢受矫直辊压下后弯曲，而弯曲度小的情况下人工无法判断。斜面贴合的型材标定准确性更差。

(3)人工劳动强度大、安全系数低：做零度过程中，吊运样板钢，观察间隙时通常要爬上矫直机作业，造成人工劳动强度大，安全风险较高。

二、采用大轴零位的数控压下量的方法

采用对矫直辊大轴中心线进行相对位置标定，通过输入矫直辊直径及相关联的矫直钢材的相应数据进行计算，得到基于大轴的压下零度。此方法优于人工进行样板式零度标定，但同样存在以下问题：

(1)矫直辊本身的间隙影响大：矫直辊本身存在的零件之间的磨损产生的间隙直接影响矫直的实际压下量，每次换辊后实际压下量不一样。

(2)不能反应实际弯曲变形的量：与人工标定相同，没有压力的状态下的标定与矫直钢材时的压下量存在较大差距。

(3)不能反应矫直辊的偏心问题：矫直过程中由于矫直辊偏心造成矫后钢材出现波浪的现象时有发生，对矫直过程没有检测不能及时发现矫直辊存在的问题。

综上所述，现有技术不能反应真实弯曲压下量，不能反应矫直辊偏心度对矫直质量产生的影响，无法对矫直机各辊的矫直状态进行有效监控。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以不受矫直辊零件之间的间隙影响，可以快速、准确地对矫直机进行零位标定，并准确得出压下量参数的矫直机矫直状态测控方法。

本发明解决其技术问题所采用的矫直机矫直状态测控方法，包括以下几个步骤：

A、在矫直机每个矫直辊的大轴中心线上对应安装激光测距仪，用激光测距仪测出各个激光测距仪测量头距离所对应的下辊的实际距离或者压下辊处钢材的实际距离；

B、零位标定：将具有平直工作面的标定尺紧靠在第一辊和第三辊的工作侧上，并以此时第一激光测距仪测得的距离作为第一辊的标准距离，以此时第二激光测距仪测得的距离作为第二辊的标准距离，以此时第三激光测距仪测得的距离作为第三号辊的标准距离，按前述方法依次测得剩余各辊的标准距离；设A步骤中测量出的第n个矫直辊的实际距离为Ln，B步骤中测量出的第n个矫直辊的标准距离为Lnb,则第n个矫直辊的标定值Lna＝Ln-Lnb；

C、计算各个压下辊的实际压下量，设第2k个压下辊的标定值为L2ka，与第2k个压下辊相邻的两个下辊的标定值为L(2k-1)a和L(2k+1)a，其中k为自然数，则该压下辊的实际压下量△H2k的计算方法为：

△H2k＝(L(2k-1)a+L(2k+1)a)÷2-L2ka。

进一步的是，钢材进矫后，在第n个矫直辊转动过程中对其标定值Lna进行采集，并将采集到的最大值与最小值之差作为第n个矫直辊的偏心度，其中标定值Lna采集的周期大于矫直辊转动两周的时间。

进一步的是，所述标定尺的平直工作面的平直度精度≤0.05mm。

进一步的是，用清洁的空气对激光测距仪的测量单元进行吹扫。

进一步的是，激光测距仪测量精度≤0.2mm，重复精度≤0.05mm。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种可以不受矫直辊零件之间的间隙影响，可以快速、准确地对矫直机进行零位标定，并准确得出压下量参数的矫直机矫直状态测控系统。

本发明解决其技术问题所采用的矫直机矫直状态测控系统，包括对应安装在每个矫直辊的大轴中心线上的激光测距仪、数据传输模块、数据处理模块、显示器和具有平直工作面的标定尺，所述激光测距仪的数据输出端与数据传输模块连接，所述数据处理模块的数据接收端与数据传输模块连接，所述数据处理模块的数据输出端与显示器连接。

进一步的是，所述标定尺的平直工作面的平直度精度≤0.05mm。

进一步的是，所述激光测距仪测量精度≤0.2mm，重复精度≤0.05mm。

进一步的是，所述数据传输模块为有线数据传输模块或者无线数据传输模块。

进一步的是，所述无线数据传输模块为WIFI数据传输模块或者ZigBee数据传输模块或者蓝牙数据传输模块。

本发明的有益效果是：本申请利用激光测距仪形成的光学系统测量各个辊的位置状态，测量快速准确，在零位标定过程中只需要将标定尺靠在矫直辊的工作面上，不会出现现有技术中样板钢受矫直辊压下后弯曲的情况，不受测量人员人为因素影响。本方法得到的实际压下量是根据检测到的矫直辊实际距离计算出的，反映了实际矫直状态下的矫直辊的真实压下量，可以消除矫直辊本身的间隙影响大，矫直辊本身存在的零件之间的磨损产生的间隙直接影响矫直的实际压下量，每次换辊后实际压下量不一样的误差，使测量结果更加准确。

附图说明

图1是本方法的测量原理图。

图2是本申请零位标定时的原理图。

图中零部件、部位及编号：第一辊1、第二辊2、第三辊3、第四辊4、第五辊5、第六辊6、第七辊7、标定尺8、钢材9、激光测距仪10。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明的矫直机矫直状态测控方法，包括以下几个步骤：

A、在矫直机每个矫直辊的大轴中心线上对应安装激光测距仪10，用激光测距仪10测出各个激光测距仪10测量头距离所对应的下辊的实际距离或者压下辊处钢材9的实际距离；

B、零位标定：将具有平直工作面的标定尺8紧靠在第一辊1和第三辊3的工作侧上，并以此时第一激光测距仪10测得的距离作为第一辊1的标准距离，以此时第二激光测距仪10测得的距离作为第二辊2的标准距离，以此时第三激光测距仪10测得的距离作为第三号辊的标准距离，按前述方法依次测得剩余各辊的标准距离；设A步骤中测量出的第n个矫直辊的实际距离为Ln，B步骤中测量出的第n个矫直辊的标准距离为Lnb,则第n个矫直辊的标定值Lna＝Ln-Lnb；

C、计算各个压下辊的实际压下量，设第2k个压下辊的标定值为L2ka，与第2k个压下辊相邻的两个下辊的标定值为L2k-1a和L2k+1a，其中k为自然数，则该压下辊的实际压下量△H2k的计算方法为：

△H2k＝L2k-1a+L2k+1a÷2-L2ka。

下面以七个矫直辊的矫直机为例，对本申请的方法进行说明：

其中第一辊1、第三辊3、第五辊5、第七辊7为下辊，第二辊2、第四辊4、第六辊6为压下辊。其中第一、三、五、七辊选用短距离激光测距仪10，测量有效范围大于矫直辊最大最小半径的变化量，同时根据第一、三、五、七辊的最大最小直径确定安装位置，保证辊径变化均能在有效检测范围内。

第二、四、六激光测距仪10采用长距激光测量仪，测量距离在第一、三、五、七辊的基础上增加一个最大矫直辊直径的长度，有效测量范围相应计算。

安装A步骤的方法安装七个激光测距仪10，每个激光测距仪10对应一个矫直辊。用激光测距仪10测得的测量头距离第一辊1、第三辊3、第五辊5、第七辊7的实际距离依次为L1、L3、L5、L7，测量头距离第二辊2、第四辊4、第六辊6处钢材9的实际距离依次为L2、L4、L6。按B步骤的方法测得七个矫直辊的标准距离为L1b、L2b、L3b、L4b、L5b、L6b、L7b,计算出相应的标定值为L1a、L2a、L3a、L4a、L5a、L6a、L7a。

则第二辊2、第四辊4、第六辊6的压下量为：

△H2＝L1a+L3a÷2-L2a；

△H4＝L3a+L5a÷2-L4a；

△H6＝L5a+L7a÷2-L6a。

本申请的矫直机矫直状态测控方法利用激光测距仪10形成的光学系统测量各个辊的位置状态，测量快速准确，在零位标定过程中只需要将标定尺8靠在矫直辊的工作面上，不会出现现有技术中样板钢受矫直辊压下后弯曲的情况，不受测量人员人为因素影响。本方法得到的实际压下量是根据检测到的矫直辊实际距离计算出的，反映了实际矫直状态下的矫直辊的真实压下量，可以消除矫直辊本身的间隙影响大，矫直辊本身存在的零件之间的磨损产生的间隙直接影响矫直的实际压下量，每次换辊后实际压下量不一样的误差，使测量结果更加准确。

实施例1

在本实施例中钢材9进矫后，在第n个矫直辊转动过程中对其标定值Lna进行采集，并将采集到的最大值与最小值之差作为第n个矫直辊的偏心度，其中标定值Lna采集的周期大于矫直辊转动两周的时间。例如收集在第一辊1转动二周以上时间内的L1a的变化参数形成数组，该数组中元素最大值与最小值之差即为第一辊1的偏心度。本实施例在钢材9矫直过程中方便快捷地采集矫直辊距离激光测距仪10的距离变化，由于激光测距仪10位置固定，因此影响距离变化反应准确反应了矫直辊直径的变化，通过计算测得的距离变化量可以准确方便的得到矫直辊的偏心度，根据实时测量出的偏心度对矫直机进行调整，以减小辊偏心度对矫直质量产生的影响。

实施例2

在本实施例中，标定尺8的平直工作面的平直度精度≤0.05mm。标定尺8可以采用长条形的平尺。

实施例3

在本实施例中，用清洁的空气对激光测距仪10的测量单元进行吹扫，以保证激光测距仪10的测量单元的清洁，保证测量元件的精度。

实施例4

为了保证测量的准确性，激光测距仪10测量精度≤0.2mm，重复精度≤0.05mm。

本发明的矫直机矫直状态测控系统，包括对应安装在每个矫直辊的大轴中心线上的激光测距仪10、数据传输模块、数据处理模块、显示器和具有平直工作面的标定尺8，所述激光测距仪10的数据输出端与数据传输模块连接，所述数据处理模块的数据接收端与数据传输模块连接，所述数据处理模块的数据输出端与显示器连接。其中激光测距仪10用来测量各个激光测距仪10测量头距离所对应矫直辊的实际距离，数据传输模块将激光测距仪10的数据传输给数据处理模块进行处理，显示器用于显示数据经过处理后的结果。本申请的矫直机矫直状态测控系统在使用时先进行零位标定，标定方法为，将具有标定尺8的平直工作面紧靠在第一辊1和第三辊3的工作侧上，并以此时第一激光测距仪10测得的距离作为第一辊1的标准距离，以此时第二激光测距仪10测得的距离作为第二辊2的标准距离，以此时第三激光测距仪10测得的距离作为第三号辊的标准距离，按前述方法依次测得剩余各辊的标准距离；将各个辊的标准距离传输给数据处理模块。用激光测距仪10测出各个激光测距仪10测量头距离所对应矫直辊的实际距离，并通过数据传输模块将测得的实际距离传输给数据处理进行处理。模块数据处理模块对数据进行如下处理：设测量出的第n个矫直辊的实际距离为Ln，B步骤中测量出的第n个矫直辊的标准距离为Lnb,则计算出第n个矫直辊的标定值Lna＝Ln-Lnb；设第2k个压下辊的标定值为L2ka，与第2k个压下辊相邻的两个下辊的标定值为L2k-1a和L2k+1a，其中k为自然数，按照公式△H2k＝L2k-1a+L2k+1a÷2-L2ka。计算出该压下辊的实际压下量△H2k。

本申请的矫直机矫直状态测控系统利用激光测距仪10形成的光学系统测量各个辊的位置状态，测量快速准确，在零位标定过程中只需要将标定尺8靠在矫直辊的工作面上，不会出现现有技术中样板钢受矫直辊压下后弯曲的情况，不受测量人员人为因素影响。本方法得到的实际压下量是根据检测到的矫直辊实际距离计算出的，反映了实际矫直状态下的矫直辊的真实压下量，可以消除矫直辊本身的间隙影响大，矫直辊本身存在的零件之间的磨损产生的间隙直接影响矫直的实际压下量，每次换辊后实际压下量不一样的误差，使测量结果更加准确。

此外本申请的测控系统还可以在钢材9进矫后，在第n个矫直辊转动过程中对其标定值Lna进行采集，并将采集到的最大值与最小值之差作为第n个矫直辊的偏心度，其中标定值Lna采集的周期大于矫直辊转动两周的时间。

实施例5

在本实施例中，数据传输模块可根据需要选择适合近距离传输的有线数据传输模块或者适合远距离传输的无线数据传输模块。

实施例6

在本实施例中无线数据传输模块可以选用WIFI数据传输模块或者ZigBee数据传输模块或者蓝牙数据传输模块。

Claims (10)

1.矫直机矫直状态测控方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

A、在矫直机每个矫直辊的大轴中心线上对应安装激光测距仪(10)，用激光测距仪(10)测出各个激光测距仪(10)测量头距离所对应的下辊的实际距离或者压下辊处钢材(9)的实际距离；

B、零位标定：将具有平直工作面的标定尺(8)紧靠在第一辊(1)和第三辊(3)的工作侧上，并以此时第一激光测距仪(10)测得的距离作为第一辊(1)的标准距离，以此时第二激光测距仪(10)测得的距离作为第二辊(2)的标准距离，以此时第三激光测距仪(10)测得的距离作为第三号辊的标准距离，按前述方法依次测得剩余各辊的标准距离；设A步骤中测量出的第n个矫直辊的实际距离为Ln，B步骤中测量出的第n个矫直辊的标准距离为Lnb,则第n个矫直辊的标定值Lna＝Ln-Lnb；

C、计算各个压下辊的实际压下量，设第2k个压下辊的标定值为L2ka，与第2k个压下辊相邻的两个下辊的标定值为L(2k-1)a和L(2k+1)a，其中k为自然数，则该压下辊的实际压下量△H2k的计算方法为：

△H2k＝(L(2k-1)a+L(2k+1)a)÷2-L2ka。

2.如权利要求1所述的矫直机矫直状态测控方法，其特征在于：钢材(9)进矫后，在第n个矫直辊转动过程中对其标定值Lna进行采集，并将采集到的最大值与最小值之差作为第n个矫直辊的偏心度，其中标定值Lna采集的周期大于矫直辊转动两周的时间。

3.如权利要求1所述的矫直机矫直状态测控方法，其特征在于：所述标定尺(8)的平直工作面的平直度精度≤0.05mm。

4.如权利要求1至3任意权利要求所述的矫直机矫直状态测控方法，其特征在于：用清洁的空气对激光测距仪(10)的测量单元进行吹扫。

5.如权利要求1述的矫直机矫直状态测控方法，其特征在于：激光测距仪(10)测量精度≤0.2mm，重复精度≤0.05mm。

6.用于权利要求1所述的矫直机矫直状态测控方法的矫直机矫直状态测控系统，其特征在于：包括对应安装在每个矫直辊的大轴中心线上的激光测距仪(10)、数据传输模块、数据处理模块、显示器和具有平直工作面的标定尺(8)，所述激光测距仪(10)的数据输出端与数据传输模块连接，所述数据处理模块的数据接收端与数据传输模块连接，所述数据处理模块的数据输出端与显示器连接。

7.如权利要求6所述的矫直机矫直状态测控系统，其特征在于：所述标定尺(8)的平直工作面的平直度精度≤0.05mm。

8.如权利要求6所述的矫直机矫直状态测控系统，其特征在于：所述激光测距仪(10)测量精度≤0.2mm，重复精度≤0.05mm。

9.如权利要求6所述的矫直机矫直状态测控系统，其特征在于：所述数据传输模块为有线数据传输模块或者无线数据传输模块。

10.如权利要求9所述的矫直机矫直状态测控系统，其特征在于：所述无线数据传输模块为WIFI数据传输模块或者ZigBee数据传输模块或者蓝牙数据传输模块。