CN109990748B - 一种用于在线检测钢卷位置的装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于在线检测钢卷位置的装置及检测方法,包括底部框架、接触式测距机构,接触式测距机构共为3组,平行等距的安装在底部框架上,所述接触式测距机构包括驱动气缸、导杆组件、微动触头、位移传感器,所述微动触头连接在导杆组件的端部,驱动气缸驱动微动触头和导杆组件伸缩,所述位移传感器安装在导杆组件的尾部。与现有的技术相比,本发明的有益效果是:1)采用弹簧缓冲式滚子触头,配合行程开关触发测量的方式,可减少对触头组件的冲击和磨损,可实现长寿命、稳定的测量。2)算法中没有忽略滚子半径的影响,运算中采用了实际切点坐标而不是滚子中心坐标,提高了测量的精度。
Description
技术领域
本发明涉及钢卷生产领域,尤其涉及一种用于在线检测钢卷位置的装置及检测方法。
背景技术
在带钢生产下卷系统中,立式钢卷(轴线铅垂方向)通常使用步进梁运输,步进梁多步行走后会产生累积位置误差,钢卷位置的偏差会导致步进梁偏载,且后续的自动打捆、喷号、贴标等工序需要知道钢卷的精确位置。因此需要一种在线检测钢卷位置的装置和方法。
现有检测钢卷位置的方法中,有些方法是借助激光测距技术的(如发明专利CN102853762B、CN102992003A),该方法受激光束与被测表面的角度制约,同时不适合热轧钢卷的测量,热轧的现场环境比较恶劣,存在高温、粉尘、水气、弧光等干扰因素,容易造成检测误差甚至无法检测。实用新型专利CN201122091Y借助沿圆周方向呈90°分布的4个极限开关,实现圆心位置的测量,由于结构的限制,该结构的测量范围较小,同时虽然该结构中设置了隔热板来保护极限开关,但由于环境整体温度较高,会降低测量的稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于在线检测钢卷位置的装置及检测方法,实现精确、快速的测量钢卷位置和钢卷直径。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种用于在线检测钢卷位置的装置,包括底部框架、接触式测距机构,接触式测距机构共为3组,平行等距的安装在底部框架上,所述接触式测距机构包括驱动气缸、导杆组件、微动触头、位移传感器,所述微动触头连接在导杆组件的端部,驱动气缸驱动微动触头和导杆组件伸缩,所述位移传感器安装在导杆组件的尾部。
所述导杆组件包括导杆、导杆支座、直线轴承,导杆支座安装在底部框架上,直线轴承通过法兰与导杆支座固定连接,导杆安装在直线轴承孔内,导杆端部的内部设有3层阶梯孔结构,导杆端部设有法兰。
所述微动触头包括连接块、轴套、触头、滚轮、微动开关、销轴、弹簧、导向铜套,轴套的一端设有法兰,连接块安装在轴套的法兰上,并同时连接在导杆组件的导杆端部,导向铜套安装固定在轴套的另一端孔内,触头安装在导向铜套的孔内,并穿过轴套伸入到导杆中,弹簧套接在触头伸入到导杆中的一端上,滚轮通过销轴安装在触头前端,微动开关安装在连接块上,微动开关的触点伸入到轴套中,在轴套中微动开关触点所在位置处,触头与轴套之间留有一段空间。
一种用于在线检测钢卷位置的装置的检测方法,具体为:当钢卷到达测量工位后,驱动气缸带动导杆、触头同步运动,触头伸出,滚轮触及钢卷外圆后,触头微量回缩触发微动开关,同时气缸停止前进,并实时读取位移传感器的位移数据;以中间导杆轴线上的某一点为测量装置的坐标系原点O建立平面直角坐标系,触及钢卷边缘后的三个滚子的中心点分别为A、B、C,其中A点为中间触头的中心点,A点与坐标系y轴正向重合,C点与y轴距离为L,B点与y轴距离为L,三个滚子与钢卷的切点与中心点A、B、C相对应分别为A1、B1、C1,钢卷中心P点坐标和半径R的具体计算方法如下:
触头触及钢卷后,根据测量数据可知滚子中心的坐标:A(0,y1)、B(L,y2)、C(-L,y3),根据几何位置关系推导可得:
切点A1、B1、C1的坐标:
钢卷半径:
式中,α:等于∠APB;
β:等于∠APC;
γ:等于直线PA与y轴所夹的锐角;
r:为滚子半径。
将A1、B1、C1的坐标带入圆的一般方程x2+y2+K1x+K2y+K3=0中,解方程组可得钢卷中心P的坐标为
与现有的技术相比,本发明的有益效果是:
1)采用弹簧缓冲式滚子触头,配合行程开关触发测量的方式,可减少对触头组件的冲击和磨损,可实现长寿命、稳定的测量。
2)算法中没有忽略滚子半径的影响,运算中采用了实际切点坐标而不是滚子中心坐标,提高了测量的精度。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图;
图2为接触式测距机构的结构;
图3为接触式测距机构剖视图;
图4为连接块结构;
图5为测量方法的计算原理图;
图6为本发明的微动开关、位移传感器和驱动气缸的电气原理图。
图中:1-底部框架,2-位移传感器,3-传感器接头,4-气缸座,5-导杆,6-驱动气缸,7-导杆支座,8-直线轴承,9-关节轴承,10-连接块,11-轴套,12-触头,13-滚轮,14-微动开关,15-步进梁,16-钢卷,17-销轴,18-弹簧,19-导向铜套。
具体实施方式
下面对本发明做详细说明,但本发明的实施范围不仅仅限于下述的实施方式。
如图1-4所示,一种用于在线检测钢卷位置的装置,包括底部框架1、接触式测距机构,接触式测距机构共为3组,平行等距的安装在底部框架1上,所述接触式测距机构包括驱动气缸6、导杆组件、微动触头、位移传感器4,所述微动触头连接在导杆组件的端部,驱动气缸6驱动微动触头和导杆组件伸缩,所述位移传感器4安装在导杆组件的尾部。
所述导杆组件包括导杆5、导杆支座7、直线轴承8,导杆支座7安装在底部框架1上平面上,直线轴承8通过法兰与导杆支座7固定连接,导杆5安装在直线轴承8孔内,可在一定范围内直线移动;导杆5端部的内部设有3层阶梯孔结构,导杆5端部设有法兰。
所述微动触头包括连接块10、轴套11、触头12、滚轮13、微动开关14、销轴17、弹簧18、导向铜套19,轴套11的一端设有法兰,连接块10安装在轴套11的法兰上,并同时连接在导杆组件的导杆5端部,导向铜套19安装固定在轴套11的另一端孔内,导向铜套19通过紧定螺钉定位,触头12安装在导向铜套19的孔内,并穿过轴套11伸入到导杆5中,弹簧18套接在触头12伸入到导杆5中的一端上,滚轮13通过销轴17安装在触头12前端,微动开关14安装在连接块10上,微动开关14的触点伸入到轴套11中,在轴套11中微动开关触点所在位置处,触头12与轴套11之间留有一段空间。
导杆5法兰端的孔与轴套11孔、连接块10孔大小相等,连接后形成一个整体内孔,形成触头12的运动空间并实现弹簧18的导向。
触头12中部为一个两侧45°倒角的圆柱体,该圆柱体的直径与轴套11内径相适配,该圆柱体两侧的触头直径小于该圆柱体,在轴套11内径上设有凸起将大直径圆柱体的一端轴向定位,微动开关14的触点设置在大直径圆柱体的另一端。触头12处于导杆5内部的末端直径进一步缩小,触头12末端直径与导杆5内部3层阶梯孔的最小直径相适配,弹簧18的外径与导杆5内部3层阶梯孔的第二级直径相适配。
装置处于准备状态时触头12的大直径圆柱体的倒角斜面在弹簧18作用下始终与微动开关14的触点分离,触头12触及钢卷回缩后倒角斜面挤压微动开关14的触点,触发微动开关14,同时开始记录测量数据。
底部框架1为方管和平板焊接组件,安装在地基上,其上部为一个平板,为整个装置提供支撑,是测距机构的安装平面。3组测距机构其中的相邻两组的驱动气缸6布置在同侧,另一组的驱动气缸6布置在相反侧,以避免工作过程中触头组件与钢卷16干涉。
位移传感器2为拉绳位移传感器,安装在底部框架1上平面上,位移传感器2外伸端与导杆5尾部连接,导杆5运动带动拉绳运动,导杆5的运动距离等于拉绳的伸缩量。准备状态时将拉绳位移传感器置零,当导杆5运动时可带动传感器拉绳伸缩,记录位移量。
驱动气缸6通过气缸座4安装在底部框架1上平面上,与导杆5平行,通过驱动气缸6前部的关节轴承9与连接块10侧面圆柱体相连,从而驱动触头12、导杆5同步运动。
见图5,一种用于在线检测钢卷位置的装置的检测方法,具体为:当钢卷到达测量工位后,驱动气缸带动导杆5、触头12同步运动,触头伸出,滚轮13触及钢卷16外圆后,触头微量回缩触发微动开关,同时气缸停止前进,并实时读取位移传感器2的位移数据;以中间导杆轴线上的某一点为测量装置的坐标系原点O建立平面直角坐标系,触及钢卷边缘后的三个滚子的中心点分别为A、B、C,其中A点为中间触头的中心点,A点与坐标系y轴正向重合,C点与y轴距离为L,B点与y轴距离为L,三个滚子与钢卷的切点与中心点A、B、C相对应分别为A1、B1、C1,钢卷中心P点坐标和半径R的具体计算方法如下:
触头触及钢卷后,根据测量数据可知滚子中心的坐标:A(0,y1)、B(L,y2)、C(-L,y3),根据几何位置关系推导可得:
切点A1、B1、C1的坐标:
钢卷半径:
式中,α:等于∠APB;
β:等于∠APC;
γ:等于直线PA与y轴所夹的锐角;
r:为滚子半径。
上述角α、β、γ可根据坐标系中的三角函数关系进行计算。
将A1、B1、C1的坐标带入圆的一般方程x2+y2+K1x+K2y+K3=0中,解方程组可得钢卷中心P的坐标为
Claims (1)
1.一种用于在线检测钢卷位置的检测方法,其特征在于,采用的装置包括底部框架、接触式测距机构,接触式测距机构共为3组,平行等距的安装在底部框架上,所述接触式测距机构包括驱动气缸、导杆组件、微动触头、位移传感器,所述微动触头连接在导杆组件的端部,驱动气缸驱动微动触头和导杆组件伸缩,所述位移传感器安装在导杆组件的尾部;
所述导杆组件包括导杆、导杆支座、直线轴承,导杆支座安装在底部框架上,直线轴承通过法兰与导杆支座固定连接,导杆安装在直线轴承孔内,导杆端部的内部设有3层阶梯孔结构,导杆端部设有法兰;
所述微动触头包括连接块、轴套、触头、滚轮、微动开关、销轴、弹簧、导向铜套,轴套的一端设有法兰,连接块安装在轴套的法兰上,并同时连接在导杆组件的导杆端部,导向铜套安装固定在轴套的另一端孔内,触头安装在导向铜套的孔内,并穿过轴套伸入到导杆中,弹簧套接在触头伸入到导杆中的一端上,滚轮通过销轴安装在触头前端,微动开关安装在连接块上,微动开关的触点伸入到轴套中,在轴套中微动开关触点所在位置处,触头与轴套之间留有一段空间;
用于在线检测钢卷位置的检测方法,具体为:当钢卷到达测量工位后,驱动气缸带动导杆、触头同步运动,触头伸出,滚轮触及钢卷外圆后,触头微量回缩触发微动开关,同时气缸停止前进,并实时读取位移传感器的位移数据;以中间导杆轴线上的某一点为测量装置的坐标系原点O建立平面直角坐标系,触及钢卷边缘后的三个滚子的中心点分别为A、B、C,其中A点为中间触头的中心点,A点与坐标系y轴正向重合,C点与y轴距离为L,B点与y轴距离为L,三个滚子与钢卷的切点与中心点A、B、C相对应分别为A1、B1、C1,钢卷中心P点坐标和半径R的具体计算方法如下:
触头触及钢卷后,根据测量数据可知滚子中心的坐标:A(0,y1)、B(L,y2)、C(-L,y3),根据几何位置关系推导可得:
切点A1、B1、C1的坐标:
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式中,α:等于∠APB;
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CN109990748A (zh) | 2019-07-09 |
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