CN109491326B

CN109491326B - 一种厚板边部最佳化剪切控制系统

Info

Publication number: CN109491326B
Application number: CN201710816277.5A
Authority: CN
Inventors: 朱剑恩; 丁海绍
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2037-09-12
Also published as: CN109491326A

Abstract

本发明公开了一种厚板边部最佳化剪切控制系统，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，通过L2根据L3发送的原始计划数据及自身设定数据，进行计算比较，并根据比较结果进行控制双边剪是否剪切。本发明有效地解决了以往操作工必须先对中钢板并仔细确认现场钢板的实际切边量是否满足要求后，再最终由人工确定当前钢板能否正常剪切的不可靠性，通过由计算机自动辅助计算并制定剪切策略，操作工只需按剪切策略要求执行操作即可，从而为实现厚板自动化、智能化剪切提供了较佳的解决方案，同时在降低劳动强度，提升剪切可靠性和生产效率方面发挥了很好的作用，效果持续可靠。

Description

一种厚板边部最佳化剪切控制系统

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边部最佳化剪切控制系统。

背景技术

双边剪位于切头剪之后、定尺剪之前，用于剪切厚板两侧的边部，是剪切线最重要的剪机，担负着承上启下的关键性作用。因此双边剪剪切效率是否高效以及切边质量是否良好、稳定将直接关系到整个剪切线的物流节奏以及最终的成品质量，举足轻重。

双边剪对待剪钢板的切边量有两个最基本且十分严格的限定要求：(1)待剪钢板的实际最小切边量必须大于等于设备所允许的最小值，这样做的目的一方面为了确保剪下废边能连续导入废边导槽而不致于中间断开引起卡钢；另一方面是为了确保钢板两侧的切边质量。如果实际切边量过小则容易产生剪后钢板边部有塌边、剪切毛刺、废边压入等质量缺陷。(2)待剪钢板的实际最大切边量不能超过设备所允许的最大值，即不超过设备的剪切能力。在同时满足上述两个基本条件的前提下，母板剪切时操作工应尽量确保操作侧和传动侧的切边量均匀，以稳定切边质量。

由于上述限定条件的存在，双边剪操作工对每一块待剪钢板都需要进行严格的人工对中，通过观察现场位于钢板上表面两侧的激光线距钢板边部轮廓线的距离进行人工判定该母板的实际最大/最小切边量是否满足限定条件，以此最终决定该钢板双边剪能否正常剪切。这种传统的操作方法存在较明显的缺点：钢板双边剪能不能正常切边完全依赖操作人员的人工判定，存在很大的不可靠性且劳动强度高，也不利于设备维护及剪后钢板的质量控制。另外，对中后一旦发现钢板不满足剪切要求，操作人员还必须重新修改剪切设定参数，过程繁琐，直接影响剪切线的生产节奏。

在刊物《山东冶金》2006年4月份发表的论文《优化板形和剪切控制，提高中厚板成才率》中所公开的是：为使操作工准确地定出最小切边量，制作了调节标定头部最小理想切边量λ的辅助设备(钢板头部切边量调节顶轮)。它可以通过钢板端部在滚轮上撞击及转动运行，实现钢板头部的横向调节，从而使头部最小切边量λ达到理想数值。另外为实现对尾部切边量的准确、方便调节，在尾部设置对线挡头。操作工根据板形情况不定时地进行调整，使尾部切边量达到理想值。该方法的实质是通过现场增设可定量调节位置的靠山，钢板一侧靠在该靠山上，先尽可能满足钢板一侧切边量的最低要求，然后再判定另一侧剩余切边量是否满足限定条件。这种操作方法虽然能够辅助操作工通过靠山定量判定一侧的切边量大小，但缺点也是非常明显的：(1)如果来料钢板边部板形不佳特别是当钢板带有镰刀弯，位于钢板头尾的靠山基本起不到应有的作用，不能辅助测量钢板全长范围内的切边量；(2)即便来料钢板板形良好，但如果实际切边量较大的话，这种操作方法会造成一侧切边量仅满足可正常剪切的最低要求，而另一侧剩余的切边量又过大的问题。不满足双边剪剪切时应尽可能使得两侧切边量保持均匀的剪切要求，不利于剪后钢板的边部质量控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种厚板边部最佳化剪切控制系统，能够在镰刀弯厚板上直接在线剪切出所有成品板，以提高厚板成才率及生产作业效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种厚板边部最佳化剪切控制系统，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，以获取母板有效宽度Wu、母板OP侧实际最大/最小切边量Fmax/Fmin、母板DR侧实际最大/最小切边Mmax/Mmin，并结合接收的原始计划数据及自身设定数据进行比较，根据比较结果发送控制信号至基础自动化计算机；

基础自动化计算机，接收控制信号并按此控制双边剪是否剪切。

所述的原始数据包括各母板内成品板数量n、母板厚度T、母板内各成品板的客户订货宽度W_i及对应宽度公差t_i，i＝1,2……n；所述的自身设定数据包括双边剪设备所允许的最大切边量DSSmax；双边剪设备所允许的最小切边量DSSmin。

所述的比较采用的不等式及相应的控制信号：

当0<Wu<Wk，发送母板空过双边剪的控制信号；

当Wk≤Wu<Wk+2DSSmin，发送母板空过双边剪的控制信号；

当Wk+2DSSmin≤Wu≤Wk+2DSSmax，且Fmax≤DSSmax且Mmax≤DSSmax，发送母板正常在线双边剪切的控制信号；

当Wk+2DSSmin≤Wu≤Wk+2DSSmax，且Fmax>DSSmax，则判断不等式组

若不等式组成立，发送母板正常在线双边剪切的控制信号；若不等式组不成立，则发送母板空过双边剪的控制信号；

当Wk+2DSSmin≤Wu≤Wk+2DSSmax，且Mmax>DSSmax，则判断不等式组

当Wu>Wk+2DSSmax，则发送母板空过双边剪的控制信号；

式中，Wk为各母板中最宽成品板目标宽度。

所述的Wk的计算公式为：

Wk＝MAX[(W₁+t₁)，(W₂+t₂)，……，(W_i+t_i)]

所述的DSSmax＝150mm；当母板厚度T≤20mm时，DSSmin＝20mm，当母板厚度T>20mm时，DSSmin＝T。

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。

在本发明的上述技术方案中，本发明的厚板边部最佳化剪切控制系统，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，通过L2根据L3发送的原始计划数据及自身设定数据，进行计算比较，并根据比较结果进行控制双边剪是否剪切。本发明有效地解决了以往操作工必须先对中钢板并仔细确认现场钢板的实际切边量是否满足要求后，再最终由人工确定当前钢板能否正常剪切的不可靠性，通过由计算机自动辅助计算并制定剪切策略，操作工只需按剪切策略要求执行操作即可，从而为实现厚板自动化、智能化剪切提供了较佳的解决方案，同时在降低劳动强度，提升剪切可靠性和生产效率方面发挥了很好的作用，效果持续可靠。

附图说明

图1是本发明的厚板边部最佳化剪切控制系统的原理图；

图2为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3为本发明的母板有效宽度定义示意图；

图4为本发明的母板切边参数及母板可正常切边示意图；

图5为本发明的母板切边量不足示意图；

图6为本发明的母板操作侧(OP侧)切边量超出示意图；

图7为本发明的母板传动侧(DR侧)切边量超出示意图；

图8为本发明的母板两侧切边量超出示意图；

图9为本发明的厚板边部最佳化剪切方法流程图；

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，本发明的厚板边部最佳化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并涉及到双边剪4和切头剪3。

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)设于切头剪3之前，对待剪轧制大板1进行平面二维形状扫描，以获取其边缘轮廓位置坐标，并发送至过程自动化计算机；

生产控制计算机L3，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L2；

过程自动化计算机L2，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，包括母板有效宽度Wu、母板OP侧实际最大/最小切边量Fmax/Fmin、母板DR侧实际最大/最小切边Mmax/Mmin等；结合切头剪3切头尾及分段剪切位置数据将上述拟合出的轧制大板的平面轮廓形状分割成母板轮廓形状，同时过程自动化计算机结合接收的原始计划数据及自身设定数据，进行母板边部最佳剪切进行比较和判断，并根据比较结果把剪切设定的控制信号(可视化显示)发送至基础自动化计算机L1；

基础自动化计算机，接收控制信号并按此控制双边剪4是否剪切，以获得最佳切边操作。

如图2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数据包括每一块母板内成品板数量n；母板内每一块成品板的客户订货宽度w_i(i＝1,2……n)；母板内每一块成品板的宽度公差t_i；所述过程自动化计算机的自身设定数据包括双边剪设备所允许的最大切边量DSSmax；双边剪设备所允许的最小切边量DSSmin；所述的基础自动化计算机控制双边剪按最佳剪切设定执行相关作业是指双边剪按计划剪切钢板的两边或者空过不切边。

为保证双边剪剪切稳定及剪后钢板边部质量可靠，双边剪对待剪切母板有最基本的最大/最小切边量(钢板两边可供切除的余量)限定要求。即实际待剪母板的最小切边量不能小于设备所允许的最小值即DSSmin；实际待剪母板的最大切边量不能大于设备所允许的最大值即DSSmax。

请结合图9所示，本发明的主要为了解决靠人工判定母板两侧实际切边量是否满足设备限定要求时存在不可靠性等问题，为此必须综合考虑如下因素：

第1、L2在获得轧制大板的边缘轮廓位置坐标后，需确定待剪切母板的有效宽度中心线。由于涉及到双边剪切边量计算的变量诸多，为简化计算先确定母板有效宽度并确定有效宽度中心线：

双边剪来料钢板经过切头剪剪切后形如图3所示的母板EFHG，分别取端部线段EF和GH的中点S和T，连接两个中点得到该母板的板形中心线ST。再在母板的DR侧和OP侧作两条参考直线a和b，参考线a和b的斜率和母板的板形中心线ST相同，并且分别和母板EFHG两侧的板形轮廓曲线相内切。参考线a和b之间距离称为该母板有效宽度Wu，在有效宽度的中间位置作一条和板形中心线斜率相同的直线MN，直线MN即为当前母板的“有效宽度中心线”。

第2、如图4所示，让母板内计划成品板中目标宽度最宽成品板的宽度中心线与该母板的有效宽度中心线相重合，这样做的目的是控制Fmin和Mmin两个变量，即Fmin＝Mmin，简化计算又不影响判定结果。图4中：

代表双边剪的刀口待剪位置,实际可剪切；

代表双边剪的刀口待剪位置,实际不可剪切；

Wu：母板有效宽度(由母板的板形决定)；

Wk：母板最宽成品板目标宽度(包含对应的宽度公差)；

Fmax/Fmin：OP侧实际最大/最小切边量，由PSG坐标计算出；

Mmax/Mmin：DR侧实际最大/最小切边量，由PSG坐标计算出；

DSSmax/DSSmin：双边剪最大/最小切边量，设备限定，由L2设定；

所述DSSmax＝150mm；母板厚度T≤20mm时，DSSmin＝20mm；母板厚度T>20mm时，DSSmin＝T。

所述Wk＝MAX[(W₁+t₁)，(W₂+t₂)，……，(W_i+t_i)]

其中，i＝1、2……n(n表示母板内的成品板数量)、w_i为各母板内第i块成品板的订货宽度、t_i为各母板内第i块成品板的宽度公差。

第3，通过比较其有效宽度Wu和母板内最宽成品板目标宽度Wk，同时比较OP侧(DR侧)实际最大/最小切边量Fmax/Fmin(Mmax/Mmin)和双边剪设备所允许的最大/最小切边量DSSmax/DSSmin，综合判定并设定最佳边部剪切作业方式，具体是指：

(1)、如果0<Wu<Wk，显然当前母板的实际有效宽度小于母板内最宽成品板的目标宽度，母板内至少有一块成品板宽度不足改规脱合同。由此设定母板空过双边剪，该母板可选择在线直接改规剪切，也可以选择空过双边剪后下线至离线区域待后续处理。

(2)、如图5所示，如果Wk≤Wu<Wk+2DSSmin，即当前母板的实际最小切边量不满足双边剪最小限定要求。由此设定母板空过双边剪，该母板将空过双边剪后下线，通过火切的方式切割成品板。

(3)、如图4所示，如果Wk+2DSSmin≤Wu≤Wk+2DSSmax，同时满足Fmax≤DSSmax且Mmax≤DSSmax，由此设定母板正常剪切，则该母板可以正常在线剪切，在实际生产中，这种情况占绝大多数。

(4)、如图6所示，如果Wk+2DSSmin≤Wu≤Wk+2DSSmax，且Fmax>DSSmax，则该母板OP侧切边量单侧超出。

针对这种情况，进一步计算如下不等式组：

该不等式组表示成品板向OP侧移动Fmax－DSSmax步长后，即：

如果该不等式组能满足，则成品板的剪切位置可通过向OP侧移动一定距离后可以找到一个适当的位置同时满足两侧最大\最小切边量要求，即这种情况可正常剪切，由此设定母板正常剪切。

如果该不等式组不能满足，则该母板不能同时满足双边剪最大\最小切边量要求，即OP侧切边量超出，不能正常剪切，由此设定母板空过双边剪，该母板可根据实际情况空过双边剪后下线火切或在线手动两次切边作业。

(5)、如图7所示，如果Wk+2DSSmin≤Wu≤Wk+2DSSmax，且Mmax>DSSmax，则该母板DR侧切边量单侧超出。

针对这种情况，计算如下不等式组：

该不等式组表示成品板向DR侧移动Mmax－DSSmax步长后，即：

如果该不等式组能满足，则成品板的剪切位置可通过向DR侧移动一定距离后可以找到一个适当的位置同时满足两侧最大\最小切边量要求，即这种情况可正常剪切，由此设定母板正常剪切。

如果该不等式组不能满足，则该母板不能同时满足双边剪最大\最小切边量要求，即DR侧切边量超出，不能正常剪切，由此设定母板空过双边剪，该母板可根据实际情况空过双边剪后下线火切或在线手动两次切边作业。

(6)、如图8所示，如果Wu>Wk+2DSSmax，则当前母板的实际切边量超出双边剪的剪切能力，由此设定母板空过双边剪，该母板根据实际情况空过双边剪后下线火切或在线手动多次切边作业。

综上所述，采用本发明的边部最佳化剪切控制系统，科学、精准地计算计算了双边剪待剪母板两侧的最大\最小切边量并根据不同的情况制定相应的剪切策略，对提升剪切线作业效率，稳定双边剪剪后钢板的边部质量具有显著意义。

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

1.一种厚板边部最佳化剪切控制系统，其特征在于，包括：

基础自动化计算机，接收控制信号并按此控制双边剪是否剪切，

其中，所述的原始计划数据包括各母板内成品板数量n、母板厚度T、母板内各成品板的客户订货宽度W_i及对应宽度公差t_i，i＝1,2……n；所述的自身设定数据包括双边剪设备所允许的最大切边量DSSmax、双边剪设备所允许的最小切边量DSSmin，

所述的比较采用的不等式及相应的控制信号：

当0<Wu<Wk，发送母板空过双边剪的控制信号；

当Wk≤Wu<Wk+2DSSmin，发送母板空过双边剪的控制信号；

当Wk+2DSSmin≤Wu≤Wk+2DSSmax，且Fmax>DSSmax，则判断不等式组

当Wk+2DSSmin≤Wu≤Wk+2DSSmax，且Mmax>DSSmax，则判断不等式组

当Wu>Wk+2DSSmax，则发送母板空过双边剪的控制信号；

式中，Wk为各母板中最宽成品板目标宽度。

2.如权利要求1所述的厚板边部最佳化剪切控制系统，其特征在于：所述的Wk的计算公式为：

Wk＝MAX[(W₁+t₁)，(W₂+t₂)，……，(W_i+t_i)]。

3.如权利要求2所述的厚板边部最佳化剪切控制系统，其特征在于：所述的DSSmax＝150mm；当母板厚度T≤20mm时，DSSmin＝20mm，当母板厚度T>20mm时，DSSmin＝T。

4.如权利要求1所述的厚板边部最佳化剪切控制系统，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。