CN109116806B - 一种厚板切头剪最佳分段自动剪切控制系统 - Google Patents

Abstract

在本发明公开了一种厚板切头剪最佳分段自动剪切控制系统，采用平面形状检测装置检测到的轧制大板边缘轮廓坐标数据为基础，获得轧制大板中心线及其倾角，并以该中心线为基准排布轧制大板内计划母板并计算计划母板的实际分段长度，同时根据剩余钢板不同的长度区间设定对应的处理方法和切头剪分段剪切位置，最后将相应的分段剪切计划发送给基础自动化设备执行剪切作业。其通过中心线排布母板能使母板分段位置最佳化，既确保每一块分段的母板内所有成品板能全部被切出，又确保该母板在长度方向上没有多余浪费，提高了成材率。同时最佳化的分段剪切位置对提升现场物流起到了重要作用。

Description

一种厚板切头剪最佳分段自动剪切控制系统

技术领域

本发明涉及厚板自动化剪切设备，更具体地是指一种厚板切头剪最佳剪切控制系统。

背景技术

要实现厚板切头剪自动化分段剪切并且分段剪切位置需精准，其难点在于轧制大板平面形状的非矩形以及成品板在轧制大板上二维排布的多样性(例如5米厚板分顺序型A组板：宽度方向上一块成品板，长度方向顺序排板；剖分型S组板：宽度方向上两块成品板，长度方向并排顺序排板；火切型G组板：宽度方向一块及以上成品板并排作为一个板块，长度方向按板块顺序排板)等诸多因素造成。前者(非矩形)意味着要在轧制非矩形的平面形状上合理测量、排布每一块成品钢板；后者(多样性)意味着一块轧制大板上包含诸多成品板，它们具有不同的尺寸规格和公差要求，这使得在切头剪自动化设定轧制大板的分段剪切位置变得十分困难。目前切头剪多采用传统生产工艺即通过利用一个默认的标准矩形拟合轧制大板的实际板形，并根据厚板原始计划数据中成品板的相对位置关系和成品板的尺寸来排布大板内的成品钢板，这种操作控制模式忽略了实际轧出的厚板是非矩形这一关键限制，显然适应不了现代化剪切线所追求的高精度剪切的作业要求。

申请号为201510348725.4的一篇中国专利公开了一种带缺陷钢板的在线优化剪切方法，该专利中涉及的剪切方法通过划分母板区域，每个母板区域内至少划分一个子板，查找轧制大板上的缺陷位置坐标，并对所有母板区域的边缘坐标进行查询，确定哪些母板区域内分布有缺陷并制定剪切策略。该分段计算策略仍采用传统的以标准矩形拟合轧制大板的实际平面形状并默认轧制大板中心线始终与X轴相平行的方法来确定切头剪分段长度。但是，在实际生产中，轧制大板的实际平面形状受诸多因素影响，即平面形状很大程度上具有不可预知性(例如轧制镰刀弯等)以及其它一些原因如钢板输送过程中的跑偏等，导致轧制大板中心线不可能与X轴保持平行。由此可见，上述专利技术存在的缺点是：没有考虑轧制大板中心线偏斜对最终分段长度计算产生的影响，使得母板分段长度在计算上存在较大偏差，最终影响切头剪分段精度，甚至导致部分成品板短尺脱合同，不利于厚板成材率的提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺陷，提供了一种厚板分段自动化剪切控制系统，能够实现分段剪切位置的最佳化、精准化，以提高厚板成材率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种厚板切头剪最佳分段自动剪切控制系统，包括：

包括：

平面形状检测装置，设于剪切机之前，对待剪切的轧制大板进行平面二维形状扫描，以获取该轧制大板的边缘轮廓位置坐标，并发送至过程自动化计算机；

生产控制计算机，将轧制大板组板设计的原始计划数据发送至过程自动化计算机；

过程自动化计算机，根据接收的位置坐标拟合出轧制大板的平面轮廓形状，以获取轧制大板中心线倾角θ，并结合接收的原始计划数据及自身设定数据，计算出切头剪最佳分段剪切位置，并发送至基础自动化计算机；

基础自动化计算机，控制切头剪按最佳分段剪切位置执行分段剪切。

所述的平面形状检测装置采用平行激光线在轧制大板的长度方向上等间隔扫描，以获取轧制大板dr、op侧的边缘轮廓位置坐标，同时在轧制大板的宽度方向上等间隔扫描，以获取轧制大板左、右头尾边缘轮廓坐标。

所述的原始计划数据包括轧制大板内计划母板的数量m、第i块母板的计划试样长度s_i(i＝1,2……m)、第i块母板内计划成品板数量n、第i块母板里面第v块成品板的客户订货长度l_iv(v＝1,2……n)、第i块母板里面第v块计划成品板的客户订货宽度w_iv、第i块母板里面第v块计划成品板的长度公差t_长iv、第i块母板里面第v块计划成品板的宽度公差t_宽iv；所述的自身设定数据包括后工序定尺剪为确保成品板头部直角度的附加剪切长度f、定尺剪压板长度y、双边剪最小通板长度d、余长板最小长度e。

所述的第i块母板最佳分段剪切长度值L_分段i的计算公式如下：

L_分段i＝L_i×Cosθ+W_i×Sinθ，i＝1,2……m

L_i＝∑(l_i1+l_i2+……+l_iv)+∑(t_长i1+t_长i2+……+t_长iV)+s_i+f+y

W_i＝MAX[(W_i1+t_宽i1)，(W_i2+t_宽i2)，……，(W_iv+t_宽iv)]，v＝1、2……n

式中:

L_i为轧制大板内第i块母板的计划长度；

W_i为轧制大板内第i块母板的计划宽度。

所述的f取值为20～50mm；所述的y取值为100mm；所述的d取值为6500mm；所述的e取值为2500～3000mm。

在本发明的上述技术方案中，本发明的厚板切头剪最佳分段自动剪切控制系统，采用平面形状检测装置检测到的轧制大板边缘轮廓坐标数据为基础，获得轧制大板中心线及其倾角，并以该中心线为基准排布轧制大板内计划母板并计算计划母板的实际分段长度，同时根据剩余钢板不同的长度区间设定对应的处理方法和切头剪分段剪切位置，最后将相应的分段剪切计划发送给基础自动化设备执行剪切作业。其通过中心线排布母板能使母板分段位置最佳化，既确保每一块分段的母板内所有成品板能全部被切出，又确保该母板在长度方向上没有多余浪费，提高了成材率。同时最佳化的分段剪切位置对提升现场物流起到了重要作用。

附图说明

图1是本发明的平面检测装置布置图及切头剪分段示意图；

图2是本发明的厚板切头剪最佳分段自动剪切控制系统的原理图；

图3是本发明的平面形状检测装置扫描轧制大板边缘轮廓识别示意图；

图4是本发明轧制大板中心线及有效长度定义示意图；

图5是本发明轧制大板内母板实际分段长度计算示意图；

图6是本发明轧制长度不足处理及分段剪切位置示意图；

图7是本发明轧制长度多余处理及分段剪切位置示意图；

图8是本发明的剪切机最佳分段剪切自动化控制流程图；

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1、图2、图8所示，本发明的厚板切头剪最佳分段自动剪切控制系统主要包括平面形状检测装置2、生产控制计算机L3、过程自动化计算机L2、基础自动化计算机L1。

其中，平面形状检测装置2(Plate Shape Gauge，简称PSG，生产厂家如德国LAP镭尔谱等)设于剪切机3之前，对切头剪待剪切钢板1进行平面二维形状扫描，以获取该轧制大板1的边缘轮廓位置坐标，并发送至过程自动化计算机；

生产控制计算机，将轧制大板1组板设计的原始计划数据发送至过程自动化计算机；

过程自动化计算机，根据接收的位置坐标进行形状(曲线)拟合，得到轧制大板1的平面轮廓形状图像，以获取相应的板形实测数据，如轧制大板中心线倾角θ等，并结合接收的原始计划数据及自身设定数据，确定最佳分段剪切位置，并发送至基础自动化计算机；

基础自动化计算机，自动控制剪切机3按上述最佳分段剪切位置执行剪切。

如图3所示，轧制大板的边缘轮廓位置坐标是通过平面形状检测装置的平行激光线在轧制大板的长度方向上等间隔扫描(与Y轴平行的等间隔扫描线如直线AB等)，以获取轧制大板上、下两侧即dr、op侧(dr代表传动侧、op代表操作侧)边缘轮廓坐标，如(x_i，y_dri)、(x_i，y_opi)等；同时在宽度方向上等间隔扫描(与X轴平行的等间隔扫描线如直线CD等)，以获取轧制大板左、右头尾轮廓坐标如(x_bi，y_i)、(x_ti，y_i)等。另外，平面形状检测装置在长、宽方向扫描频度可决定最终平面形状的拟合精度。

上述生产控制计算机发送轧制大板组板设计的原始计划数据包括轧制大板内计划母板的数量m、第i块母板的计划试样长度s_i(i＝1,2……m)、第i块母板内计划成品板数量n、第i块母板里面第v块成品板的客户订货长度l_iv(v＝1,2……n)、第i块母板里面第v块计划成品板的客户订货宽度w_iv、第i块母板里面第v块计划成品板的长度公差t_长iv、第i块母板里面第v块计划成品板的宽度公差t_宽iv；所述过程自动化计算机的自身设定数据包括后工序定尺剪为确保成品板头部直角度的附加剪切长度f、定尺剪压板长度y、双边剪最小通板长度d、余长板最小长度e。

本发明的主要目的是要计算轧制大板最佳分段剪切长度，并确定切头剪最佳分段剪切位置。为确保分段剪切位置最佳，必须综合考虑如下几个因素：

第1、确定轧制大板中心线及其倾角。如图4所示，点E和点F分别为经过切头点Pt且垂直于辊道参考线(即X轴)的直线与轧制大板头部两侧边缘轮廓的交点，同样点G和H为经过切尾点Pb且垂直于辊道参考线的直线与轧制大板尾部两侧边缘轮廓的交点。分别取线段EF和线段GH的中点M和N，定义点M和N连线所在的直线为轧制大板的中心线。中心线和辊道参考线之间夹角θ定义为轧制大板中心线倾角。

第2、如图5所示，确定轧制大板中每一块母板的分段长度。

第i块母板最佳分段剪切长度值L_分段i的计算公式如下：

L_分段i＝L_i×Cosθ+W_i×Sinθ，i＝1、2……m；

上述公式中:

L_i为轧制大板内第i块母板的计划长度，其值等于该母板内所有成品板长度包括其对应的长度公差累计总和再加上必要的功能长度；

W_i为轧制大板内第i块母板的计划宽度，其值等于该母板内每一块成品板的宽度与其对应的宽度公差之和中的最大值；

L_i＝∑(l_i1+l_i2+……+l_iv)+∑(t_长i1+t_长i2+……+t_长iV)+s_i+f+y

W_i＝MAX[(W_i1+t_宽i1)，(W_i2+t_宽i2)，……，(W_iv+t_宽iv)]，v＝1、2……n

其中:l_iv为第i块母板里面第v块成品板的客户订货长度；t_长iV为第i块母板里面第v块计划成品板的长度公差；s_i为第i块母板的计划试样长度；f为定尺剪附加剪切长度，通常取20～50mm；y为定尺剪压板长度，根据设备功能限定(以5m厚板定尺剪为例)通常取100mm；W_iV为第i块母板里面第v块计划成品板的客户订货宽度；t_宽iv为第i块母板里面第v块计划成品板的宽度公差。由此可避免所述公开专利中为考虑轧制大板中心线偏斜引起的母板分段长度计算偏差的缺点。

第3、在轧制大板长度不足或长度多余的情况下，确定切头剪最后一分段的最佳剪切位置：

(1)如图6所示，t-(L_分段1+L_分段2+……+L_分段m)<0，即轧制大板长度不足，切头剪按图示所示的J1、J2、J……、Jm位置分段剪切，Jm为L2设定的切尾位置，这时剪切位置Jm以后部分按废料切除，轧制大板尾部母板Mm中的一块或多块成品板短尺脱合同；

(2)如图7所示，0≤t-(L_分段1+L_分段2+……+L_分段m)<e，即轧制大板长度多余产生余长板，切头剪按图示所示的J1、J2、J……、Jm位置分段剪切。这时剪切位置Jm以后的余长板在切头剪按废板直接切除；

(3)如图7所示，e≤t-(L_分段1+L_分段2+……+L_分段m)<d，轧制大板长度多余产生余长板，切头剪按图示所示的J1、J2、J……、Jycb位置分段剪切。这时Jm位置不剪的原因是让余长板连在最后一块母板上到位于双边剪后面的定尺剪才剪切出来。这样处理是因为必须充分考虑后工序双边剪的通板能力限制，即对于双边剪而言，当来料母板长度小于设备所允许的最小通板长度d时，该母板不能正常通过双边剪本体，必须通过行车从双边剪入口辊道吊运摆渡到双边剪出口辊道，作业效率十分低下。因此把余长板M_余长板连在最后一块母板上一并通过双边剪可以显著加快物流速度，提高作业效率；

(4)d≤t-(L_分段1+L_分段2+……+L_分段m)，轧制大板长度多余产生余长板，切头剪按图示所示的J1、J2、J……、Jm、Jycb位置分段剪切。这时余长板在切头剪直接剪切出来。该余长板到了后工序双边剪直接空过(无需剪切)，这样处理的优点在于余长板无需切边作业，降低了切边作业成本，同时未切边余长板由于具有相对更大的宽度范围，更有利于后续合同充当。

上述式中：t为轧制大板有效长度，t＝L_总-a–b(L_总为轧制大板最大形状长度、a和b分别为切头和切尾长度)；L_分段i为第i块母板实际分段剪切长度值；d为双边剪最小通板长度值，根据设备功能限定(这里以宝钢5m厚板双边剪为例)通常取6500mm；e为余长板最小长度值，通常取2500～3000mm；m表示轧制大板内计划母板数量值。

采用本发明提供的剪切控制系统能科学、精准地确定厚板的分段剪切位置，同时还制定了各种异常情况下的最佳处理对策，效果持续、可靠。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (3)

1.一种厚板切头剪最佳分段自动剪切控制系统，其特征在于，包括：

平面形状检测装置，设于剪切机之前，对待剪切的轧制大板进行平面二维形状扫描，以获取该轧制大板的边缘轮廓位置坐标，并发送至过程自动化计算机；

生产控制计算机，将轧制大板组板设计的原始计划数据发送至过程自动化计算机；

过程自动化计算机，根据接收的位置坐标拟合出轧制大板的平面轮廓形状，以获取轧制大板中心线倾角θ，并结合接收的原始计划数据及自身设定数据，计算出切头剪最佳分段剪切位置，并发送至基础自动化计算机；

基础自动化计算机，控制切头剪按最佳分段剪切位置执行分段剪切，

所述的原始计划数据包括：轧制大板内计划母板的数量m、第i块母板的计划试样长度s_i(i＝1,2……m)、第i块母板内计划成品板数量n、第i块母板里面第v块成品板的客户订货长度l_iv(v＝1,2……n)、第i块母板里面第v块计划成品板的客户订货宽度w_iv、第i块母板里面第v块计划成品板的长度公差t_长iv、第i块母板里面第v块计划成品板的宽度公差t_宽iv；

所述的自身设定数据包括：后工序定尺剪为确保成品板头部直角度的附加剪切长度f、定尺剪压板长度y、双边剪最小通板长度d、余长板最小长度e；

所述的第i块母板最佳分段剪切长度值L_分段i的计算公式如下：

L_分段i＝L_i×Cosθ+W_i×Sinθ，i＝1,2……m

L_i＝∑(l_i1+l_i2+……+l_iv)+∑(t_长i1+t_长i2+……+t_长iV)+s_i+f+y

W_i＝MAX[(W_i1+t_宽i1)，(W_i2+t_宽i2)，……，(W_iv+t_宽iv)]，v＝1、2……n

式中:

L_i为轧制大板内第i块母板的计划长度；

W_i为轧制大板内第i块母板的计划宽度。

2.如权利要求1所述的厚板切头剪最佳分段自动剪切控制系统，其特征在于：所述的平面形状检测装置采用平行激光线在轧制大板的长度方向上等间隔扫描，以获取轧制大板dr、op侧的边缘轮廓位置坐标，同时在轧制大板的宽度方向上等间隔扫描，以获取轧制大板左、右头尾边缘轮廓坐标。

3.如权利要求1所述的厚板切头剪最佳分段自动剪切控制系统，其特征在于，所述的f取值为20～50mm；所述的y取值为100mm；所述的d取值为6500mm；所述的e取值为2500～3000mm。

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