CN110202011A - 一种轧辊交叉水平检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轧机装配精度控制技术领域，公开了一种轧辊交叉水平检测方法，包括：分别在轧机的机架衬板、轧辊的辊身以及轴承座衬板上布设坐标采样点，并获取其点位坐标；分别基于点位坐标拟合得到机架衬板、辊身以及轴承座衬板的空间几何模型；基于机架衬板的点位坐标拟合得到中心对称面，并计算轧机的各个位置的轧机衬板的空间几何模型到所述中心对称面的距离a；基于辊身的几何模型获取其中心线端点到与其对应的轴承座衬板的空间几何模型的距离b；基于距离a和距离b得到以下模型参数：机架对中水平、机架开口水平、轧辊对中水平、轧辊开口水平、轧辊装机对中水平以及轧辊装机间隙水平。本发明提供一种高精度的轧辊交叉水平检测方法。
Description
技术领域
本发明涉及轧机装配精度控制技术领域，特别涉及一种轧辊交叉水平检测方法。
背景技术
轧机轧辊之间的交叉水平是评价轧机运行水平的重要参数之一。现有技术中，针对交叉水平的检测方法主要为：通过激光跟踪仪通过多点测量轧辊的空间位置，而后计算得到交叉水平。检测的精度和操作性普遍较差，导致评价结论可靠性较低。
发明内容
本发明提供一种轧辊交叉水平检测方法，解决现有技术中轧机的轧辊交叉水平检测精度低，操作繁琐，可靠性差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种轧辊交叉水平检测方法，包括：
分别在轧机的机架衬板、轧辊的辊身以及轴承座衬板上布设坐标采样点，并获取所述坐标采样点的点位坐标；
分别基于所述点位坐标拟合得到轧机各个位置的所述机架衬板、所述辊身以及所述轴承座衬板的空间几何模型；
基于所述机架衬板的点位坐标拟合得到中心对称面，并计算轧机的各个位置的轧机衬板的空间几何模型到所述中心对称面的距离a；
基于所述辊身的几何模型获取其中心线端点到与其对应的轴承座衬板的空间几何模型的距离b；
基于所述距离a和所述距离b得到以下模型参数：机架对中水平、机架开口水平、轧辊对中水平、轧辊开口水平、轧辊装机对中水平以及轧辊装机间隙水平。
进一步地，所述获取所述坐标采样点的点位坐标包括：
将激光跟踪仪架设站于轧机机架操作侧外2m～10m距离范围内；
通过支架工装固定追踪棱镜，在所述机架衬板、所述轧辊的辊身以及所述轴承座衬板上调整所述追踪棱镜的位置，检测所述坐标采样点的点位坐标。
进一步地，所述支架工装包括：支架主体以及棱镜磁座；
所述棱镜磁座可拆卸地固定在所述支架主体上。
进一步地，所述支架主体包括：第一支杆、第二支杆、第三支杆、第一衬杆以及第二衬杆；
所述第一支杆、所述第二支杆以及所述第一衬杆围成第一三角形框架，所述第一支杆、所述第三支杆以及所述第二衬杆围成第二三角形框架；
所述第一三角形框架和所述第二三角形框架相互垂直。
进一步地，所述机架衬板包括：上支撑辊位衬板、上工作辊位衬板、下工作辊位衬板以及下支撑辊位衬板；
轴承座衬板包括：上支撑辊轴承座衬板、上工作辊轴承座衬板、下工作辊轴承座衬板以及下支撑辊轴承座衬板；
所述轧辊包括：上支撑辊、上工作辊、下工作辊以及下支撑辊。
进一步地，所述基于所述点位坐标拟合得到轧机各个位置的所述机架衬板的空间几何模型包括：
通过机架入口操作侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A1；
通过机架出口操作侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A2；
通过机架入口传动侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A3；
通过机架出口传动侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A4；
通过机架入口操作侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A5；
通过机架出口操作侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A6；
通过机架入口传动侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A7；
通过机架出口传动侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A8；
通过机架入口操作侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A9；
通过机架出口操作侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A10；
通过机架入口传动侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A11；
通过机架出口传动侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A12；
通过机架入口操作侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A13；
通过机架出口操作侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A14；
通过机架入口传动侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A15；
通过机架出口传动侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A16。
进一步地，所述基于所述机架衬板的点位坐标拟合得到中心对称面包括：
通过机架入口操作侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第一参考面；
通过机架出口操作侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第二参考面；
通过机架入口传动侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第三参考面；
通过机架出口传动侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第四参考面；
于上工作辊和下工作辊之中间设置大地水平面，获取所述大地水平面与第一参考面的交线L1，获取所述大地水平面与第二参考面的交线L2、获取所述大地水平面与第三参考面的交线L3、获取所塑化大地水平面与第四参考面的交线L4；
获取所述交线L1的中点Pm1、所述交线L2的中点Pm2、所述交线L3的中点Pm3以及所述交线L4的中点Pm4；
获取所述中点Pm1与所述中点Pm2的中点P12，获取所述中点Pm3与所述中点Pm4的中点P34；
分别获取所述第一参考面、所述第二参考面、所述第三参考面以及所述第四参考面与所述大地水平面的夹角θ；
获取包含中点P12和中点P34，且与所述大地水平面夹角为θ的平面，为轧机中心对称面。
进一步地，所述基于所述点位坐标拟合得到轧机各个位置的所述轴承座衬板的空间几何模型包括：
通过机架入口操作侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B1；
通过机架出口操作侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B2；
通过机架入口传动侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B3；
通过机架出口传动侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B4；
通过机架入口操作侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B5；
通过机架出口操作侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B6；
通过机架入口传动侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B7；
通过机架出口传动侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B8；
通过机架入口操作侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B9；
通过机架出口操作侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B10；
通过机架入口传动侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B11；
通过机架出口传动侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B12；
通过机架入口操作侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B13；
通过机架出口操作侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B14；
通过机架入口传动侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B15；
通过机架出口传动侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B16；
所述基于所述点位坐标拟合得到轧机的各个位置的所述辊身的空间几何模型包括：
通过所述辊身的点位坐标拟合圆柱。
进一步地，平面A1～A16到所述中心对称面的距离位a1～a16；
所述圆柱中心线两侧法向延长至轴承座位置，获得中心线端点Q1与中心线端点Q2，所述中心线端点Q1和中心线端点Q2到平面B1～B16的距离的均值位b1～b16；
所述基于所述距离a和所述距离b得到以下模型参数包括：
机架对中水平：
上支撑辊入口侧：a1-a3-a0；
上支撑辊出口侧：a4-a2+a0；
下支撑辊入口侧：a5-a7-a0；
下支撑辊出口侧：a8-a6+a0；
上工作辊入口侧：a9-a11-a0；
上工作辊出口侧：a12-a10+a0；
下工作辊入口侧：a13-a15-a0；
下工作辊出口侧：a16-a14+a0；
其中，a0为操作侧开口相对传动侧开口相比，设计差值的1/2；
机架开口水平：
上支撑辊操作侧：a1+a2；
上支撑辊传动侧：a3+a4；
下支撑辊操作侧：a5+a6；
下支撑辊传动侧：a7+a8；
上工作辊操作侧：a9+a10；
上工作辊传动侧：a11+a12；
下工作辊操作侧：a13+a14；
下工作辊传动侧：a15+a16；
轧辊对中水平：
上支撑辊入口侧：-b1+b3+a0；
上支撑辊出口侧：-b4+b2-a0；
下支撑辊入口侧：-b5+b7+a0；
下支撑辊出口侧：-b8+b6-a0；
上工作辊入口侧：-b9+b11+a0；
上工作辊出口侧：-b12+b10-a0；
下工作辊入口侧：-b13+b15+a0；
下工作辊出口侧：-b16+b14-a0；
轧辊开口水平：
上支撑辊操作侧：b1+b2；
上支撑辊传动侧：b3+b4；
下支撑辊操作侧：b5+b6；
下支撑辊传动侧：b7+b8；
上工作辊操作侧：b9+b10；
上工作辊传动侧：b11+b12；
下工作辊操作侧：b13+b14；
下工作辊传动侧：b15+b16；
被测轧辊装机对中水平：
上支撑辊入口侧：(a1-a3)-(b1-b3)；
上支撑辊出口侧：(a4-a2)-(b4-b2)；
下支撑辊入口侧：(a5-a7)-(b5-b7)；
下支撑辊出口侧：(a8-a6)-(b8-b6)；
上工作辊入口侧：(a9-a11)-(b9-b11)；
上工作辊出口侧：(a12-a10)-(b12-b10)；
下工作辊入口侧：(a13-a15)-(b13-b15)；
下工作辊出口侧：(a16-a14)-(b16-b14)；
被测轧辊装机间隙水平：
上支撑辊操作侧：(a1+a2)-(b1+b2)；
上支撑辊传动侧：(a3+a4)-(b3+b4)；
下支撑辊操作侧：(a5+a6)-(b5+b6)；
下支撑辊传动侧：(a7+a8)-(b7+b8)；
上工作辊操作侧：(a9+a10)-(b9+b10)；
上工作辊传动侧：(a11+a12)-(b11+b12)；
下工作辊操作侧：(a13+a14)-(b13+b14)；
下工作辊传动侧：(a15+a16)-(b15+b16)。
进一步地，所述轧辊交叉水平检测方法还包括：
分别对轧机操作侧及传动侧两单侧半部机架底部上表面布设采样点位，并获取操作侧点位坐标和传动侧点位坐标；
基于所述操作侧点位坐标和所述传动侧点位坐标计算通过传动侧半部机架下表面取得的点位坐标z值的平均值z1，以及操作侧半部机架下表面取得的点位坐标z值的平均值z2；
获取所述平均值z1与所述平均值z2的差值，即为轧机沿轧辊轴向相对大地水平面的倾斜水平。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的轧辊交叉水平检测方法，利用激光跟踪仪保证检测取点精度，通过对所得点位坐标计算还原轧机机架与轧辊及轧辊轴承座的几何模型，以获得重要尺寸参数，包括轧机机架三个方向的倾斜值，轧机机架窗口开口大小，轧机衬板对中值，轧辊轴承座宽度大小，轧辊与轧辊轴承座同侧对中值，以进一步分析轧机轧辊作业状态下的四辊平行水平；通过几何模型进行的拟合计算能够显著提升监测精度。
进一步地，还提供一种检测工装，对轧辊轴承座衬板的平面进行偏移，实现在激光跟踪仪不转站或不进行多机位检测的条件下，完成对轴承座宽度及同侧对中水平的一站式检测；简化了检测操作的同时，也避免了转站操作导致的检测误差。
附图说明
图1为本发明提供的轧辊交叉水平检测方法流程图；
图2为本发明提供的一站式检测原理示意图；
图3为本发明提供的三角形框架的结构示意图；
图4为本发明提供的支架主体的俯视图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种轧辊交叉水平检测方法，解决现有技术中轧机的轧辊交叉水平检测精度低，操作繁琐，可靠性差的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，一种轧辊交叉水平检测方法，包括：
分别在轧机的机架衬板、轧辊的辊身以及轴承座衬板上布设坐标采样点，并获取所述坐标采样点的点位坐标；
分别基于所述点位坐标拟合得到轧机各个位置的所述机架衬板、所述辊身以及所述轴承座衬板的空间几何模型；
基于所述机架衬板的点位坐标拟合得到中心对称面，并计算轧机的各个位置的轧机衬板的空间几何模型到所述中心对称面的距离a；
基于所述辊身的几何模型获取其中心线端点到与其对应的轴承座衬板的空间几何模型的距离b；
基于所述距离a和所述距离b得到以下模型参数：机架对中水平、机架开口水平、轧辊对中水平、轧辊开口水平、轧辊装机对中水平以及轧辊装机间隙水平。而后通过上述模型参数评价轧辊的交叉水平。
为了充分提升监测的操作精度，降低检测误差，所述获取所述坐标采样点的点位坐标包括：
将激光跟踪仪架设站2于轧机机架1操作侧外2m～10m距离范围内；
通过支架工装固定追踪棱镜3，在所述机架衬板、所述轧辊的辊身以及所述轴承座衬板上调整所述追踪棱镜3的位置，检测所述坐标采样点的点位坐标。
参见图2，也就是通过一个追踪棱镜3和一个支架工装，配合激光跟踪仪形成检测系统，能够实现超180度的检测光路，从而能够在一个站位实现大范围的点位检测，从而避免了转站操作的复杂性，以及由之导致的检测误差，大幅提升了检测可靠性。
本实施例中，支架工装的高度为固定的，同时还要在各平面上移动，因此，需要保证结构的稳定性和支撑高度的稳定性。
参见图3和图4，所述支架工装包括：支架主体以及棱镜磁座；所述棱镜磁座可拆卸地固定在所述支架主体上，用于固定追踪棱镜3。在衬板面的检测时，固定在支架主体上；在辊身检测时，直接吸附在辊身长。
为了结构的稳定性以及降低对光检测的影响，所述支架主体包括：第一支杆4、第二支杆5、第三支杆7、第一衬杆6以及第二衬杆。所述第一支杆4、所述第二支杆5以及所述第一衬杆6围成第一三角形框架，所述第一支杆4、所述第三支杆7以及所述第二衬杆围成第二三角形框架；所述第一三角形框架和所述第二三角形框架相互垂直。也就是，整体以三角形为基本单元实现可靠的支撑结构。
本实施例均以四辊轧机为例进行说明。
所述机架衬板包括：上支撑辊位衬板、上工作辊位衬板、下工作辊位衬板以及下支撑辊位衬板。
轴承座衬板包括：上支撑辊轴承座衬板、上工作辊轴承座衬板、下工作辊轴承座衬板以及下支撑辊轴承座衬板。
所述轧辊包括：上支撑辊、上工作辊、下工作辊以及下支撑辊。
下面将结合四辊轧机具体说明本申请方法。
原始点位样本采集
1.1轧机机架点位样本采集
检测准备阶段，清理机架被测表面油污及锈蚀部位锈蚀物，以及其它粉末及颗粒性杂物。
将激光跟踪仪架设站于轧机机架中心对称面沿线操作侧外2m～10m距离范围内，视底面稳定性情况架设至此距离范围内尽量靠近机架的位置。
完成仪器各部件互联后打开电源，测试棱镜追踪功能，与计算机互联后进行仪器初始化操作。
利用初始化过程中电子水平仪水平报警，进行0.1″级仪器机头水平调整，双向倾斜值稳定在0.3″以内水平后，继续进行仪器初始化操作。
添加1.5英寸棱镜附带5.95mm磁座棱镜模式，选择此模式进行检测操作。
利用仪器标准测量模式测得出入口两侧基准点的点位坐标，每个点位取点三次，RMS水平控制在0.04mm以内，取中间值建立X轴正向指向轧制方向，Z轴方向保持与大地水平面垂直并指向方向竖直向上。Y轴方向遵循笛卡尔坐标系右手定则规律。
利用徕卡编号577126磁座分别对四个辊位各自四个衬板面，共计十六个衬板面进行取点操作，支撑辊位置衬板面单面取四排三列共计十二个点位，工作辊位置单面取三排三列共计九个点位，每个点位快速测量两个点位坐标，以求最终计算有效点位坐标值缩小仪器取点误差收敛半径，RMS水平控制在0.08mm以内。
分别对轧机操作侧及传动侧两单侧半部机架底部上表面进行点位采集，取4～6点位，每点位快速测量两次，RMS水平控制在0.08mm以内。
1.2轧机轧辊点位样本采集
清理轧辊及轴承座被测表面油污及锈蚀部位锈蚀物，以及其它粉末及颗粒性杂物。
将轧辊与轴承座装配完毕，置于拆装台上，托起轧辊辊身，使轴承座脱离底面支撑，在轴头支撑下悬于半空。
将激光跟踪仪架设站于轧辊轴心沿线外2m～3m范围内，同时具备对轧辊辊身的通视条件。
完成仪器各部件互联后打开电源，测试棱镜追踪功能，与计算机互联后进行仪器初始化操作。
利用初始化过程中电子水平仪水平报警，进行0.1″级仪器机头水平调整，双向倾斜值稳定在0.3″以内水平后，继续进行仪器初始化操作。
添加1.5英寸棱镜附带标定获得平面偏移工装偏移量的棱镜模式，将棱镜模式切换至此模式。
利用自主研发的200mm规格平面偏移工装对近机位侧轴承座两个衬板面进行取点操作。
利用自主研发的400mm规格平面偏移工装对远机位侧轴承座两个衬板面进行取点操作。
分别对四个轧辊各自四个衬板面，共计十六个衬板面进行取点操作，支撑辊轴承座衬板面单面取四排三列共计十二个点位，工作辊轴承座衬板面单面取三排三列共计九个点位，每个点位快速测量两个点位坐标，以求最终计算有效点位坐标值缩小仪器取点误差收敛半径，RMS控制水平0.06mm以内。
将棱镜模式切换至1.5英寸棱镜模式。
利用磁吸将棱镜直接吸附于辊身表面两端及中间位，通视条件允许前提下，取得最大范围夹角点位样本，每段弧上均匀取点位六个，每个点位快速模式取点两次，RMS控制水平0.06mm以内。
一般而言，进行点位为坐标检测时，需要建立坐标系；本实施例中，以入口基准点为原点，出口基准点为X轴正方向建立新坐标系统G1，不改变XOY面为大地水平面，即不改变Z轴方向，遵循笛卡尔坐标系右手定则定义Y轴正方向。
同时，值得注意的是，在进行平面拟合时，点位相对拟合平面偏移量不应超过0.06mm，对于超出值应予以剔除，以剩下的有效点位进行拟合。
对于超差的点进行超差分析，对于单个点位所测两点距离超过0.10mm的进行删除，不再参与平面拟合计算；对于单个点位跳跃式超差的进行复测，对于渐变式区域内点位超差的，最终在报告内平面度检测结果中标明偏移情况。
下面具体说明拟合操作。
所述基于所述点位坐标拟合得到轧机各个位置的所述机架衬板的空间几何模型包括：
通过机架入口操作侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A1；
通过机架出口操作侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A2；
通过机架入口传动侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A3；
通过机架出口传动侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A4；
通过机架入口操作侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A5；
通过机架出口操作侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A6；
通过机架入口传动侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A7；
通过机架出口传动侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A8；
通过机架入口操作侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A9；
通过机架出口操作侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A10；
通过机架入口传动侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A11；
通过机架出口传动侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A12；
通过机架入口操作侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A13；
通过机架出口操作侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A14；
通过机架入口传动侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A15；
通过机架出口传动侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A16。
进一步地，所述基于所述机架衬板的点位坐标拟合得到中心对称面包括：
通过机架入口操作侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第一参考面；
通过机架出口操作侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第二参考面；
通过机架入口传动侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第三参考面；
通过机架出口传动侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第四参考面；
于上工作辊和下工作辊之中间设置大地水平面，获取所述大地水平面与第一参考面的交线L1，获取所述大地水平面与第二参考面的交线L2、获取所述大地水平面与第三参考面的交线L3、获取所塑化大地水平面与第四参考面的交线L4；
获取所述交线L1的中点Pm1、所述交线L2的中点Pm2、所述交线L3的中点Pm3以及所述交线L4的中点Pm4；
获取所述中点Pm1与所述中点Pm2的中点P12，获取所述中点Pm3与所述中点Pm4的中点P34；
分别获取所述第一参考面、所述第二参考面、所述第三参考面以及所述第四参考面与所述大地水平面的夹角θ；
获取包含中点P12和中点P34，且与所述大地水平面夹角为θ的平面，为轧机中心对称面。
类似于机架衬板的拟合，所述基于所述点位坐标拟合得到轧机各个位置的所述轴承座衬板的空间几何模型包括：
通过机架入口操作侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B1；
通过机架出口操作侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B2；
通过机架入口传动侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B3；
通过机架出口传动侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B4；
通过机架入口操作侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B5；
通过机架出口操作侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B6；
通过机架入口传动侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B7；
通过机架出口传动侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B8；
通过机架入口操作侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B9；
通过机架出口操作侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B10；
通过机架入口传动侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B11；
通过机架出口传动侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B12；
通过机架入口操作侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B13；
通过机架出口操作侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B14；
通过机架入口传动侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B15；
通过机架出口传动侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B16；
所述基于所述点位坐标拟合得到轧机的各个位置的所述辊身的空间几何模型包括：
通过所述辊身的点位坐标拟合圆柱。
进一步地，平面A1～A16到所述中心对称面的距离位a1～a16；
所述圆柱中心线两侧法向延长至轴承座位置，获得中心线端点Q1与中心线端点Q2，所述中心线端点Q1和中心线端点Q2到平面B1～B16的距离的均值位b1～b16；
所述基于所述距离a和所述距离b得到以下模型参数包括：
机架对中水平：
上支撑辊入口侧：a1-a3-a0；
上支撑辊出口侧：a4-a2+a0；
下支撑辊入口侧：a5-a7-a0；
下支撑辊出口侧：a8-a6+a0；
上工作辊入口侧：a9-a11-a0；
上工作辊出口侧：a12-a10+a0；
下工作辊入口侧：a13-a15-a0；
下工作辊出口侧：a16-a14+a0；
其中，a0为操作侧开口相对传动侧开口相比，设计差值的1/2；
机架开口水平：
上支撑辊操作侧：a1+a2；
上支撑辊传动侧：a3+a4；
下支撑辊操作侧：a5+a6；
下支撑辊传动侧：a7+a8；
上工作辊操作侧：a9+a10；
上工作辊传动侧：a11+a12；
下工作辊操作侧：a13+a14；
下工作辊传动侧：a15+a16；
轧辊对中水平：
上支撑辊入口侧：-b1+b3+a0；
上支撑辊出口侧：-b4+b2-a0；
下支撑辊入口侧：-b5+b7+a0；
下支撑辊出口侧：-b8+b6-a0；
上工作辊入口侧：-b9+b11+a0；
上工作辊出口侧：-b12+b10-a0；
下工作辊入口侧：-b13+b15+a0；
下工作辊出口侧：-b16+b14-a0；
轧辊开口水平：
上支撑辊操作侧：b1+b2；
上支撑辊传动侧：b3+b4；
下支撑辊操作侧：b5+b6；
下支撑辊传动侧：b7+b8；
上工作辊操作侧：b9+b10；
上工作辊传动侧：b11+b12；
下工作辊操作侧：b13+b14；
下工作辊传动侧：b15+b16；
被测轧辊装机对中水平：
上支撑辊入口侧：(a1-a3)-(b1-b3)；
上支撑辊出口侧：(a4-a2)-(b4-b2)；
下支撑辊入口侧：(a5-a7)-(b5-b7)；
下支撑辊出口侧：(a8-a6)-(b8-b6)；
上工作辊入口侧：(a9-a11)-(b9-b11)；
上工作辊出口侧：(a12-a10)-(b12-b10)；
下工作辊入口侧：(a13-a15)-(b13-b15)；
下工作辊出口侧：(a16-a14)-(b16-b14)；
被测轧辊装机间隙水平：
上支撑辊操作侧：(a1+a2)-(b1+b2)；
上支撑辊传动侧：(a3+a4)-(b3+b4)；
下支撑辊操作侧：(a5+a6)-(b5+b6)；
下支撑辊传动侧：(a7+a8)-(b7+b8)；
上工作辊操作侧：(a9+a10)-(b9+b10)；
上工作辊传动侧：(a11+a12)-(b11+b12)；
下工作辊操作侧：(a13+a14)-(b13+b14)；
下工作辊传动侧：(a15+a16)-(b15+b16)。
进一步地，所述轧辊交叉水平检测方法还包括：
分别对轧机操作侧及传动侧两单侧半部机架底部上表面布设采样点位，并获取操作侧点位坐标和传动侧点位坐标；
基于所述操作侧点位坐标和所述传动侧点位坐标计算通过传动侧半部机架下表面取得的点位坐标z值的平均值z1，以及操作侧半部机架下表面取得的点位坐标z值的平均值z2；
获取所述平均值z1与所述平均值z2的差值，即为轧机沿轧辊轴向相对大地水平面的倾斜水平。
值得说明的是，对于支撑工装的使用，需要进行标定。
步骤01：在1m*1m，0级大理石标定台面上，取样四排四列共计十六个点位，使用标准检测模式，通过棱镜直接接触每个点位取点一次；
步骤02：对通过棱镜直测获得的标定台表面点位样本进行拟合平面计算；
步骤03：通过计算每个点位与所拟合平面的偏移关系，判定拟合结果是否有效，误差不得超过0.02mm，否则，重复步骤01～步骤02，最终获得平面C1；
步骤04：将工装三个地脚点接触于标定台表面，本别通过旋转，平移工装，使得工装磁座上棱镜投影于之前所选标定台表面点位样本上，分别进行标准模式采点；
步骤05：对通过工装与棱镜组装后获得的点位样本进行拟合平面计算；
步骤06：通过计算每个点位与所拟合平面的偏移关系，判定拟合结果是否有效，误差不得超过0.02mm，否则，重复步骤04～步骤05，最终获得平面C2；
步骤07：计算有边界平面C1与C2的最大距离与最小距离，若C1与C2最大与最小距离差超过0.02mm，重复步骤01～步骤06；
步骤08：计算C1与C2的平均距离，即为工装的标准偏移量。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的轧辊交叉水平检测方法，利用激光跟踪仪保证检测取点精度，通过对所得点位坐标计算还原轧机机架与轧辊及轧辊轴承座的几何模型，以获得重要尺寸参数，包括轧机机架三个方向的倾斜值，轧机机架窗口开口大小，轧机衬板对中值，轧辊轴承座宽度大小，轧辊与轧辊轴承座同侧对中值，以进一步分析轧机轧辊作业状态下的四辊平行水平；通过几何模型进行的拟合计算能够显著提升监测精度。
进一步地，还提供一种检测工装，对轧辊轴承座衬板的平面进行偏移，实现在激光跟踪仪不转站或不进行多机位检测的条件下，完成对轴承座宽度及同侧对中水平的一站式检测；简化了检测操作的同时，也避免了转站操作导致的检测误差。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种轧辊交叉水平检测方法，其特征在于，包括：
分别在轧机的机架衬板、轧辊的辊身以及轴承座衬板上布设坐标采样点，并获取所述坐标采样点的点位坐标；
分别基于所述点位坐标拟合得到轧机各个位置的所述机架衬板、所述辊身以及所述轴承座衬板的空间几何模型；
基于所述机架衬板的点位坐标拟合得到中心对称面，并计算轧机的各个位置的轧机衬板的空间几何模型到所述中心对称面的距离a；
基于所述辊身的几何模型获取其中心线端点到与其对应的轴承座衬板的空间几何模型的距离b；
基于所述距离a和所述距离b得到以下模型参数：机架对中水平、机架开口水平、轧辊对中水平、轧辊开口水平、轧辊装机对中水平以及轧辊装机间隙水平。
2.如权利要求1所述的轧辊交叉水平检测方法，其特征在于，所述获取所述坐标采样点的点位坐标包括：
将激光跟踪仪架设站于轧机机架操作侧外2m～10m距离范围内；
通过支架工装固定追踪棱镜，在所述机架衬板、所述轧辊的辊身以及所述轴承座衬板上调整所述追踪棱镜的位置，检测所述坐标采样点的点位坐标。
3.如权利要求2所述的轧辊交叉水平检测方法，其特征在于，所述支架工装包括：支架主体以及棱镜磁座；
所述棱镜磁座可拆卸地固定在所述支架主体上。
4.如权利要求3所述的轧辊交叉水平检测方法，其特征在于，所述支架主体包括：第一支杆、第二支杆、第三支杆、第一衬杆以及第二衬杆；
所述第一支杆、所述第二支杆以及所述第一衬杆围成第一三角形框架，所述第一支杆、所述第三支杆以及所述第二衬杆围成第二三角形框架；
所述第一三角形框架和所述第二三角形框架相互垂直。
5.如权利要求2所述的轧辊交叉水平检测方法，其特征在于，所述机架衬板包括：上支撑辊位衬板、上工作辊位衬板、下工作辊位衬板以及下支撑辊位衬板；
轴承座衬板包括：上支撑辊轴承座衬板、上工作辊轴承座衬板、下工作辊轴承座衬板以及下支撑辊轴承座衬板；
所述轧辊包括：上支撑辊、上工作辊、下工作辊以及下支撑辊。
6.如权利要求5所述的轧辊交叉水平检测方法，其特征在于，所述基于所述点位坐标拟合得到轧机各个位置的所述机架衬板的空间几何模型包括：
通过机架入口操作侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A1；
通过机架出口操作侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A2；
通过机架入口传动侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A3；
通过机架出口传动侧上支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A4；
通过机架入口操作侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A5；
通过机架出口操作侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A6；
通过机架入口传动侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A7；
通过机架出口传动侧下支撑辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A8；
通过机架入口操作侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A9；
通过机架出口操作侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A10；
通过机架入口传动侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A11；
通过机架出口传动侧上工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A12；
通过机架入口操作侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A13；
通过机架出口操作侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A14；
通过机架入口传动侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A15；
通过机架出口传动侧下工作辊位衬板面的点坐标拟合平面，获得平面A16。
7.如权利要求6所述的轧辊交叉水平检测方法，其特征在于，所述基于所述机架衬板的点位坐标拟合得到中心对称面包括：
通过机架入口操作侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第一参考面；
通过机架出口操作侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第二参考面；
通过机架入口传动侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第三参考面；
通过机架出口传动侧上支撑辊位和下支撑辊位的衬板的点位坐标进行平面拟合，得到第四参考面；
于上工作辊和下工作辊之中间设置大地水平面，获取所述大地水平面与第一参考面的交线L1，获取所述大地水平面与第二参考面的交线L2、获取所述大地水平面与第三参考面的交线L3、获取所塑化大地水平面与第四参考面的交线L4；
获取所述交线L1的中点Pm1、所述交线L2的中点Pm2、所述交线L3的中点Pm3以及所述交线L4的中点Pm4；
获取所述中点Pm1与所述中点Pm2的中点P12，获取所述中点Pm3与所述中点Pm4的中点P34；
分别获取所述第一参考面、所述第二参考面、所述第三参考面以及所述第四参考面与所述大地水平面的夹角θ；
获取包含中点P12和中点P34，且与所述大地水平面夹角为θ的平面，为轧机中心对称面。
8.如权利要求7所述的轧辊交叉水平检测方法，其特征在于，所述基于所述点位坐标拟合得到轧机各个位置的所述轴承座衬板的空间几何模型包括：
通过机架入口操作侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B1；
通过机架出口操作侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B2；
通过机架入口传动侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B3；
通过机架出口传动侧上支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B4；
通过机架入口操作侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B5；
通过机架出口操作侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B6；
通过机架入口传动侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B7；
通过机架出口传动侧下支撑辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B8；
通过机架入口操作侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B9；
通过机架出口操作侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B10；
通过机架入口传动侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B11；
通过机架出口传动侧上工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B12；
通过机架入口操作侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B13；
通过机架出口操作侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B14；
通过机架入口传动侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B15；
通过机架出口传动侧下工作辊轴承座衬板面的点坐标拟合平面，获得平面B16；
所述基于所述点位坐标拟合得到轧机的各个位置的所述辊身的空间几何模型包括：
通过所述辊身的点位坐标拟合圆柱。
9.如权利要求8所述的轧辊交叉水平检测方法，其特征在于，平面A1～A16到所述中心对称面的距离位a1～a16；
所述圆柱中心线两侧法向延长至轴承座位置，获得中心线端点Q1与中心线端点Q2，所述中心线端点Q1和中心线端点Q2到平面B1～B16的距离的均值位b1～b16；
所述基于所述距离a和所述距离b得到以下模型参数包括：
机架对中水平：
上支撑辊入口侧：a1-a3-a0；
上支撑辊出口侧：a4-a2+a0；
下支撑辊入口侧：a5-a7-a0；
下支撑辊出口侧：a8-a6+a0；
上工作辊入口侧：a9-a11-a0；
上工作辊出口侧：a12-a10+a0；
下工作辊入口侧：a13-a15-a0；
下工作辊出口侧：a16-a14+a0；
其中，a0为操作侧开口相对传动侧开口相比，设计差值的1/2；
机架开口水平：
上支撑辊操作侧：a1+a2；
上支撑辊传动侧：a3+a4；
下支撑辊操作侧：a5+a6；
下支撑辊传动侧：a7+a8；
上工作辊操作侧：a9+a10；
上工作辊传动侧：a11+a12；
下工作辊操作侧：a13+a14；
下工作辊传动侧：a15+a16；
轧辊对中水平：
上支撑辊入口侧：-b1+b3+a0；
上支撑辊出口侧：-b4+b2-a0；
下支撑辊入口侧：-b5+b7+a0；
下支撑辊出口侧：-b8+b6-a0；
上工作辊入口侧：-b9+b11+a0；
上工作辊出口侧：-b12+b10-a0；
下工作辊入口侧：-b13+b15+a0；
下工作辊出口侧：-b16+b14-a0；
轧辊开口水平：
上支撑辊操作侧：b1+b2；
上支撑辊传动侧：b3+b4；
下支撑辊操作侧：b5+b6；
下支撑辊传动侧：b7+b8；
上工作辊操作侧：b9+b10；
上工作辊传动侧：b11+b12；
下工作辊操作侧：b13+b14；
下工作辊传动侧：b15+b16；
被测轧辊装机对中水平：
上支撑辊入口侧：(a1-a3)-(b1-b3)；
上支撑辊出口侧：(a4-a2)-(b4-b2)；
下支撑辊入口侧：(a5-a7)-(b5-b7)；
下支撑辊出口侧：(a8-a6)-(b8-b6)；
上工作辊入口侧：(a9-a11)-(b9-b11)；
上工作辊出口侧：(a12-a10)-(b12-b10)；
下工作辊入口侧：(a13-a15)-(b13-b15)；
下工作辊出口侧：(a16-a14)-(b16-b14)；
被测轧辊装机间隙水平：
上支撑辊操作侧：(a1+a2)-(b1+b2)；
上支撑辊传动侧：(a3+a4)-(b3+b4)；
下支撑辊操作侧：(a5+a6)-(b5+b6)；
下支撑辊传动侧：(a7+a8)-(b7+b8)；
上工作辊操作侧：(a9+a10)-(b9+b10)；
上工作辊传动侧：(a11+a12)-(b11+b12)；
下工作辊操作侧：(a13+a14)-(b13+b14)；
下工作辊传动侧：(a15+a16)-(b15+b16)。
10.如权利要求1所述的轧辊交叉水平检测方法，其特征在于，所述轧辊交叉水平检测方法还包括：
分别对轧机操作侧及传动侧两单侧半部机架底部上表面布设采样点位，并获取操作侧点位坐标和传动侧点位坐标；
基于所述操作侧点位坐标和所述传动侧点位坐标计算通过传动侧半部机架下表面取得的点位坐标z值的平均值z1，以及操作侧半部机架下表面取得的点位坐标z值的平均值z2；
获取所述平均值z1与所述平均值z2的差值，即为轧机沿轧辊轴向相对大地水平面的倾斜水平。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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