CN111753256A - 一种基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法 - Google Patents

Abstract

一种基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，属带钢冷轧生产领域。其利用各机组内的测速仪或编码器、带钢头尾检测仪以及各工序设备之间的带钢长度，将工序设备产生的过程数据在带钢母卷长度方向上赋值，产生机组内的数字钢卷；将各机组的切头切尾量复原到机组钢卷总长度，对于机组内发生长度变化的情况，利用体积不变原理，采用比例缩放的方法实现跨机组的数据对齐，实现数据跨机组的遗传、继承和跟踪。其能实现钢卷制造过程全流程数据继承、跟踪和追溯功能，有助于优化生产过程，同时可实现钢卷数字化交付给用户，提高了产品的附加值。可广泛用于带钢各种加工、处理工艺的过程控制领域。

Description

一种基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法

技术领域

本发明属于带钢冷轧生产领域，尤其涉及一种基于冷轧钢卷长度位置的生产工艺数据对齐方法。

背景技术

智能制造技术已成为世界制造业发展的客观趋势，世界上主要工业发达国家正在大力推进和应用。

《中国制造2025》强调的一个主攻方向是“智能制造”，发展智能制造既符合我国制造业发展的内在要求，也是重塑我国制造业新优势，实现转型升级的必然选择。

数字化制造是智能制造的核心技术之一。一方面，微利时代，对钢铁企业的生产效率和生产成本提出更高的要求；另一方面，随着客户对产品质量的要求越来越高，钢铁企业内部对产品质量的控制更加严格，必须通过数字化精益制造，实现跨机组数据传承，及时跟踪和应对产品质量问题；同时客户往往要求提供数字化钢卷交付，能够准确描述钢卷在任意长度位置的表面质量缺陷和性能等信息，以更好的指导使用，增加产品附加值。

目前，冷轧钢卷流程生产线中，存在诸多不确定因素：

(1)以热镀锌机组为例，在开卷区域，钢卷切头切尾量均模糊不清，往往是由操作工根据实际情况，随机切取，且切取块数和切取长度缺乏数据信息。

(2)由于热镀锌机组内有张力和加热炉，长度方向存在纵向延伸，导致钢卷入口长度和出口长度不同，但有多大差异模糊不清，因而很难定位和跟踪带钢表面缺陷的准确位置。

(3)由于机组内带钢表面缺陷等信息在钢卷长度方向具体定位不详，因而无法实现跨机组数据的跟踪和追溯查询，阻碍产品质量的进一步提升和客户对产品质量的满意度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法。其在准确测量机组内钢卷长度的基础上，准确计算各机组内带钢表面质量缺陷、性能等信息在钢卷长度方向的对应位置，并利用体积不变原理进一步实现跨机组的数据传承，实现钢卷制造过程全流程数据继承、跟踪和追溯功能，有助于优化生产过程，同时可实现钢卷数字化交付给用户，提高了产品的附加值。

本发明的技术方案是：提供一种基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，包括带钢通过生产线上各工序设备时生产数据的实时获取与检测，同时同步测量钢卷在该机组上的通过长度；其特征是所述的数据对齐方法包括下列步骤：

1)测量钢卷在入口和出口处的真实长度，以及切头、切尾量：

在各机组入、出口处，分别安装一台测速仪，用于准确测量各机组入、出口钢卷长度以及入、出口剪切长度；。

2)机组内各工序设备所产生的数据在钢卷母卷长度位置上的赋值：

根据各机组内的测速仪或编码器、头尾检测仪、各个工序设备的相对物理位置，将工序设备产生的过程数据在钢卷母卷长度方向上赋值，产生该机组内的数字钢卷；

3)钢卷数据的跨机组对齐与继承：

借助步骤(2)所产生各机组内的数字钢卷，实现钢卷生产过程中全流程、跨机组数据之间的勾联和整合，使得后一机组钢卷能够继承该钢卷在前一机组的数据信息，实现钢卷生产过程中跨机组的数据对齐。

本发明技术方案所述的数据对齐方法，利用各机组内的测速仪或编码器、带钢头尾检测仪以及各工序设备之间的带钢长度，将工序设备产生的过程数据在带钢母卷长度方向上赋值，产生机组内的数字钢卷；将各机组的切头切尾量复原到机组钢卷总长度。

如若在所述的某机组内，钢卷存在热处理过程或张力矫直过程，导致钢卷因塑性变形而发生长度的变化情况，则利用体积不变原理，采用比例缩放的方法，实现跨机组的对齐，实现数据信息的跨机组的遗传、继承和跟踪。

具体的，所述钢卷数据的跨机组对齐与继承包括下列步骤：

1)通过设置在前一机组的入口处测速仪，测得该机组入口区域钢卷的总长度L_begin和入口区域的切头切尾长度L_1入头和L_1入尾；

2)通过设置在前一机组的出口测速仪，测得该机组出口区域的切头切尾长度L_1出头和L_1出尾；则可获得前一机组钢卷的总切头量为L_1头＝L_1入头+L_1出头，总切尾量为L_1尾＝L_1入尾+L_1出尾，前一机组出口钢卷的总长度为L_mid；

3)同样的，通过设置在后一机组的入口处测速仪测得该机组入口区域钢卷切头切尾量分别为L_2入头和L_2入尾；设置在后一机组的出口测速仪测得该机组出口区域钢卷切头切尾量分别为L_2出头和L_2出尾，出口钢卷的总长度为L_end，则可获得后一机组的总切头量为L_2头＝L_2入头+L_2出头，总切尾量为L_2尾＝L_2入尾+L_2出尾；

4)前一机组的出口钢卷经卷曲后，被送到后一机组成为入口钢卷，再经开卷，前一机组钢卷的带头变为后一机组钢卷的带尾，前一机组钢卷的带尾变为后一机组钢卷的带头；

5)由于机组内可能存在热处理过程或张力矫直，导致钢卷在长度方向上产生塑性变形，引起长度方向的永久纵向延伸，故所述前一机组的入口钢卷总长度应为： L_begin≤L_1头+L_1尾+L_mid，则L_1头+L_1尾+L_mid-L_begin即为前一机组内钢卷总长度的延伸量，所述钢卷入口区域被剪切掉的头尾长度L_1入头、L_1入尾并未发生纵向延伸，故延伸缩放比例为

δ₁表示带钢经过机组1后发生的纵向延伸缩放比例；

6)同样的，所述后一机组的入口钢卷总长度L_mid≤L_2头+L_2尾+L_end，其中L_2头 +L_2尾+L_end-L_mid即为后一机组内钢卷总长度延伸量，所述钢卷入口区域被剪切掉的头部长度L_1出头、L_1出尾并未发生纵向延伸，故延伸缩放比例为

δ₂表示带钢经过后一机组后发生的纵向延伸缩放比例；

7)所述前一机组的各类工序设备所产生的数据，经前一机组出口的卷曲和后一机组入口的开卷，以及前一机组出口的剪切和后一机组入口的剪切，所测得的数据在带钢长度方向的位置，由前一机组在钢卷长度方向距带头的距离L_1数继承遗传为后一机组的新位置，所述新位置距带尾距离为L_2数，L_2数＝L_1数×δ₂-L_2尾，从而所述数据新位置在后一机组出口钢卷中距钢卷头部距离为L_end-L_2数；

8)其钢带的入口和出口头尾剪切长度L_1头、L_1尾、L_2头和L_2尾，基于测速仪、头尾检测仪、及其与剪刀之间的带钢长度计算获得的。

9)所述前一机组上各类工序设备所产生的数据，在钢卷长度方向距带头的距离L_1数，根据出口测速仪、头尾检测仪与出口剪刀之间的带钢长度计算确定。

10)至此，已经获得工序数据在前一机组成品卷长度方向的位置，以及该数据在后一机组成品卷长度方向的位置。

具体的，在所述的剪刀包括平剪或飞剪。

进一步的，所述的测速仪安装在各机组入口区域和出口区域，用于测量各机组钢卷总长度以及入出口带钢剪切长度。

所述的工序设备是指根据生产需要，设置在生产线上的各类生产设备和检测设备，生产设备包括钢卷生产所必须的各类装备，包括轧机、退火炉、平整机、拉矫机等；检测设备包括用于检测带钢表面质量缺陷或性能或其他所需要检测指标的检测仪器。

所述的头尾检测仪用于追踪带钢的带头、带尾或焊缝位置，便于进一步将相关参数赋值给带钢物理位置。

所述的带钢头尾检测仪至少包括焊缝跟踪仪。

与现有技术比较，本发明的优点是：

本发明的技术方案，将带钢全部生产过程数据，均一一对应地映射到带钢物理位置上，从而可以很方便的以带钢物理位置为关键字，实现全流程数据之间的关联，为数据关联分析、各类数据应用奠定基础。

附图说明

图1是本发明所涉及到的硬件装置布置位置示意图；

图2是本发明钢卷跨机组对齐与继承示意图；

图3是本发明实施例的硬件装置布置位置示意图；

图4是本发明实施例的钢卷跨机组对齐与继承法示意图；

图5是本发明另一实施例的硬件装置布置位置示意图；

图6是本发明另一实施例的钢卷跨机组对齐与继承示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，1为机组1入口钢卷，2为机组1入口测速仪，3为机组1入口平剪， 4为机组1出口头尾检测仪，5为机组1出口测速仪，6为机组1各类工序设备，7 为出口飞剪，8为机组1出口钢卷，9为机组2入口钢卷，10为机组2入口测速仪， 11为机组2入口平剪，12为机组2出口头尾检测仪，13为机组2出口测速仪，14 为机组2各类工序设备，15为机组2出口飞剪，16为机组2出口钢卷；L_begin为机组1入口实测钢卷长度，L_mid为机组1出口切头切尾后实测钢卷长度(即机组2入口实测钢卷长度)，L_end为机组2出口卷实测长度；X1为机组1头尾检测仪与测速仪之间的带钢长度，X2为机组1测速仪与各类工序设备之间的带钢长度，X3为机组1各类工序设备与飞剪之间的带钢长度，Y1为机组2头尾检测仪与测速仪之间的带钢长度，Y2为机组2测速仪与各类工序设备之间的带钢长度，Y3为机组2各类工序设备与飞剪之间的带钢长度。

图2中，L_1头为机组1入出口累计切头长度，L_1尾为机组1入出口累计切尾长度， L_1数为机组1所测得的过程数据到机组1出口卷带头的距离，L_2头为机组2入出口累计切头长度，L_2尾为机组2入出口累计切尾长度，L_2数为机组1过程数据遗传到机组 2时距带尾的长度，L_mid为机组1出口切头切尾后实测钢卷长度(即机组2入口实测钢卷长度)，L_end为机组2出口卷实测长度。

本发明的技术方案，提供了一种基于冷轧钢卷长度位置的对齐方法，其所涉及到的硬件装置包括测速仪、工序设备(含生产装备和各类检测仪表)、带钢头尾检测仪(包括但不限于焊缝跟踪仪)。

其中，前述测速仪分别安装在各机组入口和出口区域，用于测量各机组钢卷总长度以及入出口带钢剪切长度，测量精度为万分之五。

前述工序设备是指根据生产需要，设置在生产线上的各类生产设备和检测设备，生产设备包括钢卷生产所必须的各类装备，包括轧机、退火炉、平整机、拉矫机等。检测设备包括用于检测带钢表面质量缺陷或性能或其他所需要检测指标的检测仪器。

前述头尾检测仪用于追踪带头、带尾或焊缝位置，便于进一步将相关参数赋值给带钢物理位置。

本技术方案所述的一种基于冷轧钢卷长度位置的对齐方法，包括下列步骤：

(1)测量钢卷在入口和出口处的真实长度，以及切头、切尾量：

在各机组入、出口处安装测速仪，准确测量各机组入、出口钢卷长度以及入、出口剪切长度。

(2)机组内各工序设备所产生的数据在钢卷母卷长度位置上的赋值：

根据各机组内的测速仪或编码器、头尾检测仪、各类工序设备的相对物理位置，将工序设备产生的过程数据在钢卷母卷长度方向上赋值，产生机组内的数字钢卷。

(3)钢卷数据的跨机组对齐与继承：

利用步骤(2)，产生各机组内的数字钢卷，为了实现钢卷生产全流程、跨机组数据之间的勾联和整合，后机组钢卷继承了该钢卷在前一机组的数据信息，实现跨机组的数据对齐。除了将各机组的切头切尾量复原到钢卷之外，对于各机组内钢卷存在热处理过程或张力矫直，导致钢卷因塑性变形而发生长度的变化情况，利用体积不变原理，采用比例缩放的方法实现跨机组的对齐，实现数据信息的跨机组的遗传、继承和跟踪。

具体的，前述基于冷轧钢卷长度位置的钢卷数据跨机组对齐与继承，包括下列步骤(参考图1和图2)：

1)机组1入口处测速仪2测得该机组入口区域钢卷1总长度为L_begin和入口区域的切头切尾长度L_1入头和L_1入尾；出口测速仪5测得该机组出口区域的切头切尾长度L_1出头和L_1出尾；则可获得机组1总切头量为L_1头＝L_1入头+L_1出头，总切尾量为L_1尾＝L_1入尾+L_1出尾，出口钢卷8的总长度为L_mid。

2)同样的，机组2入口处测速仪10测得该机组入口区域钢卷切头切尾量分别为L_2入头和L_2入尾；测速仪13测得该机组出口区域钢卷切头切尾量分别为L_2出头和L_2出尾，出口钢卷16总长度为L_end，则可获得机组2总切头量为L_2头＝L_2入头+L_2出头，总切尾量为L_2尾＝L_2入尾+L_2出尾。

3)机组1出口钢卷8经卷曲后，被送到机组2入口钢卷9，再经开卷，机组1 的带头将变为机组2的带尾，机组1的带尾将变为机组2的带头。

4)由于机组内可能存在热处理过程或张力矫直，导致钢卷在长度方向上产生塑性变形，引起长度方向的永久纵向延伸，故所述机组1入口钢卷1总长度应为： L_begin≤L_1头+L_1尾+L_mid，则L_1头+L_1尾+L_mid-L_begin即为机组1内钢卷总长度的延伸量，所述钢卷入口区域被剪切掉的头尾长度L_1入头、L_1入尾并未发生纵向延伸，故延伸缩放比例为

δ₁表示带钢经过机组1后发生的纵向延伸缩放比例。

5)同样的，所述机组2入口钢卷9总长度L_mid≤L_2头+L_2尾+L_end，其中L_2头+L_2尾+L_end-L_mid即为机组2内钢卷总长度延伸量，所述钢卷入口区域被剪切掉的头部长度L_1出头、L_1出尾并未发生纵向延伸，故延伸缩放比例为

δ₂表示带钢经过机组2后发生的纵向延伸缩放比例。

6)所述入口和出口头尾剪切长度L_1头、L_1尾、L_2头和L_2尾是基于测速仪、头尾检测仪、及其与剪刀(平剪或飞剪)之间的带钢长度计算获得的。

7)所述机组1各类工序设备6所产生的数据，在钢卷长度方向距带头的距离 L_1数，是根据出口测速仪5、头尾检测仪4与出口飞剪7之间的带钢长度计算确定的。

8)所述机组1各类工序设备6所产生的数据，经机组1出口的卷曲和机组2 入口的开卷，以及机组1出口的剪切和机组2入口的剪切，所测得的数据在带钢长度方向的位置，由机组1在钢卷长度方向距带头的距离L_1数继承遗传为机组2的新位置，所述新位置距带尾距离为L_2数，L_2数＝L_1数×δ₂-L_2尾，从而所述数据新位置在机组2出口钢卷16中距钢卷头部距离为L_end-L_2数。

9)至此，已经获得工序数据在机组1成品卷长度方向的位置，以及该数据在机组2成品卷长度方向的位置。

以上方法可类推到其他上下游机组，实现带钢过程数据跨机组的继承和追踪，可准确定位任意过程数据在各机组钢卷的准确位置。

本发明的技术方案，利用各机组内的测速仪或编码器、带钢头尾检测仪以及各工序设备之间的带钢实际长度，将工序设备产生的过程数据在带钢母卷纵向长度方向上的赋值，产生机组内的数字钢卷；建立起了机组内产生的过程数据与带钢母卷长度位置的映射关系。同时充分考虑各机组入、出口带钢切头切尾量、机组内带钢纵向延伸量，按体积不变原理采用等比例缩放的方法，实现跨机组的数据对齐，实现数据跨机组的遗传、继承和跟踪。

实施例：

实施例1(参考图3和图4)：

在图3中：1为轧钢机组1的入口钢卷，2为轧钢机组1入口测速仪，3为轧钢机组1入口平剪，4为轧钢机组1出口头尾检测仪，5为轧钢机组1出口测速仪，6 为轧钢机组1表缺仪，7为轧钢机组1出口飞剪，8为轧钢机组1出口钢卷；9为热镀锌机组2的入口钢卷，10为热镀锌机组2入口测速仪，11为热镀锌机组2入口平剪，12为热镀锌机组2焊缝跟踪仪，13为热镀锌机组2出口测速仪，14为热镀锌机组2表缺仪，15为热镀锌机组2出口飞剪，16为热镀锌机组2出口钢卷；

L_begin为轧钢机组1入口实测钢卷长度，L_mid为轧钢机组1出口切头切尾后实测钢卷长度(即热镀锌机组2入口实测钢卷长度)，L_end为热镀锌机组2出口卷实测长度，X1为轧钢机组1头尾检测仪与测速仪之间的带钢长度，X2为轧钢机组1测速仪与各类工序设备之间的带钢长度，X3为轧钢机组1各类工序设备与飞剪之间的带钢长度，Y1为热镀锌机组2头尾检测仪与测速仪之间的带钢长度，Y2为热镀锌机组2测速仪与各类工序设备之间的带钢长度，Y3为热镀锌机组2各类工序设备与飞剪之间的带钢长度。

在图4中：L_1头为轧钢机组1入出口累计切头长度，L_1尾为轧钢机组1入出口累计切尾长度，L_mid为轧钢机组1出口切头切尾后实测钢卷长度(亦即热镀锌机组2 入口实测钢卷长度)，L_1缺为轧钢机组1所测得的过程数据到机组1出口卷带头的距离，L_2头为热镀锌机组2入出口累计切头长度，L_2尾为热镀锌机组2入出口累计切尾长度，L_end为热镀锌机组2出口卷实测长度，L_2缺为热镀锌机组1过程数据遗传到机组2时距带尾的长度位置。

采用本发明技术方案的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，其所涉及到的硬件装置包括：

对于轧钢机组1(简称机组1)：入口测速仪2、入口平剪3、头尾检测仪4、出口测速仪5、在线表面缺陷检测仪6(简称表缺仪)、飞剪7。

对于热镀锌机组2(简称机组2)：入口测速仪10、入口平剪11、焊缝跟踪仪 12、出口测速仪13、在线表面缺陷检测仪14、飞剪15。

设置在机组1和机组2上的两台在线表面缺陷检测仪6和14，是用于检测带钢表面质量缺陷。

所述机组1的头尾检测仪4和机组2的焊缝跟踪仪12是用于追踪带头、带尾或焊缝位置，记录剪切量，便于进一步将相关参数赋值给钢卷物理位置。

本发明所述的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，包括下列步骤：

(1)测量钢卷在入口和出口处的真实长度，以及切头、切尾量：

在轧钢机组1和热镀锌机组2入、出口处分别安装一台测速仪，用以准确测量各机组入、出口钢卷总长度以及入、出口剪切长度。

(2)计算轧钢机组1和热镀锌机组2表面缺陷的具体位置：

根据轧钢机组1和热镀锌机组2的各台测速仪、焊缝跟踪仪、表缺仪的相对空间位置，计算带钢表面质量缺陷在钢卷长度方向的具体位置，例如，所检测的缺陷在钢卷长度方向距带头的距离。

(3)钢卷数据的跨机组对齐与继承：

由于轧钢机组1存在轧制过程，热镀锌机组2存在热处理过程或张力矫直，导致钢卷因塑性变形而发生纵向长度的变化，因此即使将切头、切尾量还原，仍会出现两机组的带钢长度不一致的问题。

本发明的技术方案，利用体积不变原理，采用比例缩放的方法，实现跨机组的数据对齐，实现带钢表面质量缺陷信息的跨机组遗传、继承和跟踪。

具体的，前述基于冷轧钢卷长度位置的钢卷跨机组对齐与继承包括下列步骤 (参考图3和图4)：

1)机组1入口处测速仪2测得该机组入口区域来料1总长度为L_begin和入口区域的切头长度L_1入头和切尾长度L_1入尾，出口测速仪5测得该机组出口区域的切头长度L_1出头和切尾长度L_1出尾，可获得机组1总切头量为L_1头＝L_1入头+L_1出头，总切尾量为 L_1尾＝L_1入尾+L_1出尾，则机组1上出口钢卷8的总长度为L_mid。

2)同样地，机组2入口处测速仪10测得该机组入口区域钢卷切头切尾量分别为L_2入头和L_2入尾；出口测速仪13测得该机组出口区域钢卷切头切尾量分别为L_2出头和L_2出尾，出口钢卷16总长度为L_end，则机组2上钢卷的总切头量为L_2头＝L_2入头+L_2出头，总切尾量为L_2尾＝L_2入尾+L_2出尾。

3)机组1出口钢卷8经卷曲后，到机组2入口钢卷9，再经开卷，机组1的带头将变为机组2的带尾，机组1的带尾将变为机组2的带头。

4)由于机组1内存在轧钢过程，导致钢卷在长度方向上产生塑性变形，引起长度方向的永久纵向延伸，故所述机组1入口钢卷1总长度应为：L_begin≤L_1头+L_1尾 +L_mid，其中L_1头+L_1尾+L_mid-L_begin即为机组1内钢卷总长度的延伸量，延伸缩放比例为

δ₁表示带钢经过机组1后发生的纵向延伸比例。

5)同样地，机组2内存在热处理过程或张力矫直，导致钢卷在长度方向上产生塑性变形，引起长度方向的永久纵向延伸，入口钢卷9总长度应为：L_mid≤L_2头 +L_2尾+L_end，其中L_2头+L_2尾+L_end-L_mid即为热镀锌机组2内钢卷总长度延伸量，延伸缩放比例为

δ₂表示带钢经过机组2后发生的纵向延伸比例。

6)所述机组1和机组2头尾剪切长度L_1头、L_1尾、L_2头和L_2尾是基于测速仪及其与剪刀(平剪或飞剪)之间的带钢长度计算获得的。

7)所述轧钢机组1表缺仪6所测得的带钢表面缺陷，在钢卷长度方向距带头的距离L_1缺，是根据出口测速仪5、焊缝跟踪仪4与出口飞剪7之间的带钢长度计算确定的。

8)所述轧钢机组1表缺仪6所测得的带钢表面缺陷，经机组1出口的卷曲和机组2入口的开卷，以及机组1出口的剪切和机组2入口的剪切，所测得的表面缺陷位置，由机组1在钢卷长度方向距带头的距离L_1缺继承遗传为机组2的新位置，所述新位置距带尾距离为L_2缺，L_2缺＝L_1缺×δ₂-L_2尾，从而所述缺陷新位置在机组2 出口钢卷16中距钢卷头部距离为L_end-L_2缺。

至此，已经获得表面缺陷数据在机组1成品卷长度方向的位置，以及该缺陷在机组2成品卷长度方向的位置。

本发明的技术方案，系统地解决了钢卷质量异常的跟踪和追溯问题，同时可实现钢卷数字化交付给客户，提高产品附加值。同时，利用本发明亦可通过收集和整合生产过程数据，结合产品质量，对生产过程进行优化和改进。因此本发明属于智慧制造范畴。

实施例2(参考图5和图6)：

在图5中：1为热镀锌机组1的入口钢卷，2为热镀锌机组1入口测速仪，3为热镀锌机组1入口平剪，4为热镀锌机组1焊缝跟踪仪，5为热镀锌机组1出口测速仪，6为热镀锌机组1性能检测，7为热镀锌机组1出口飞剪，8为热镀锌机组1 出口钢卷，9为精整机组2机组2的入口钢卷，10为精整机组2入口测速仪，11为精整机组2入口平剪，12为精整机组2头尾检测仪，13为精整机组2出口测速仪， 14为精整机组2性能检测仪，15为精整机组2出口飞剪，16为精整机组2出口钢卷，L_begin为热镀锌机组1入口实测钢卷长度，L_mid为热镀锌机组1出口切头切尾后实测钢卷长度(亦即精整机组2入口实测钢卷长度)，L_end为精整机组2出口卷实测长度，X1为热镀锌机组1头尾检测仪与测速仪之间的带钢长度，X2为热镀锌机组 1测速仪与各类工序设备之间的带钢长度，X3为热镀锌机组1各类工序设备与飞剪之间的带钢长度，Y1为精整机组2头尾检测仪与测速仪之间的带钢长度，Y2为精整机组2测速仪与各类工序设备之间的带钢长度，Y3为精整机组2各类工序设备与飞剪之间的带钢长度。

在图6中：L_1头为热镀锌机组1入出口累计切头长度，L_1尾为热镀锌机组1入出口累计切尾长度，L_mid为热镀锌机组1出口切头切尾后实测钢卷长度，L_1性能为热镀锌机组1所测得的过程数据到机组1出口卷带头的距离，L_2头为精整机组2入出口累计切头长度，L_2尾为精整机组2入出口累计切尾长度，L_end为精整机组2出口卷实测长度，L_2性能为精整机组1过程数据遗传到机组2时距带尾的长度位置。

采用本发明技术方案的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，其所涉及到的硬件装置包括：

对于热镀锌机组1(简称机组1)：入口测速仪2、入口平剪3、焊缝跟踪仪4、出口测速仪5、性能检测仪6、飞剪7。

精整机组2(简称机组2)：入口测速仪10、入口平剪11、头尾检测仪12、出口测速仪13、飞剪14。

前述的在线性能检测仪6是用于检测钢卷沿长度方向各点机械性能数据。

前述的头尾检测仪和焊缝跟踪仪是用于追踪带头、带尾或焊缝位置，记录剪切量，便于进一步将相关参数赋值给钢卷沿长度方向的具体位置。

具体的，前述基于冷轧钢卷长度位置的钢卷跨机组对齐与继承包括下列步骤：

(1)测量钢卷在入口和出口处的真实长度，以及切头、切尾量。

在机组1和机组2入、出口处分别安装一台测速仪，准确测量各机组入、出口钢卷总长度以及入、出口剪切长度。

(2)计算机组1和机组2钢卷沿长度方向各点机械性能与位置对应关系：

根据机组1和机组2的测速仪、头尾检测仪(焊缝跟踪仪)、性能检测仪的相对空间位置，计算所测各点机械性能与钢卷长度位置的映射关系。

(3)钢卷数据的跨机组对齐与继承：

由于机组1存在热处理过程或张力矫直，导致钢卷因塑性变形而发生长度的变化，因此即使将切头切尾量还原，仍会出现两机组长度不一致的问题。

本发明的技术方案，利用体积不变原理，采用比例缩放的方法，实现跨机组的对齐，实现钢卷机械性能信息的跨机组遗传、继承和跟踪。

具体的，所述基于冷轧钢卷长度位置的对齐方法计算式如下(参考图5和图6)：

1)机组1入口处测速仪2测得该机组入口钢卷1总长度为L_begin，入口区域的切头切尾长度L_1入头和L_1入尾；出口区域测速仪5的切头切尾长度L_1出头和L_1出尾；入口切头累积长度为L_1头＝L_1入头+L_1出头。出口区域的切尾总长度L_1尾＝L_1入尾+L_1出尾；出口钢卷8总长度为L_mid。

2)机组2入口测速仪10测得该机组入口区域的切头切尾长度L_2入头和L_2入尾；出口测速仪13测得该机组出口切头切尾长度为L_2出头和L_2出尾；该机组切头总长度为 L_2头＝L_2入头+L_2出头；切尾总长度L_2尾＝L_2入尾+L_2出尾；出口钢卷16总长度为L_end。

3)机组1出口钢卷8经卷曲后，到机组2入口钢卷9，再经开卷，机组1的带头将变为机组2的带尾，机组1的带尾将变为机组2的带头。

4)由于机组1内存在热处理过程或张力矫直，导致钢卷在长度方向上产生塑性变形，引起长度方向的永久纵向延伸，故所述机组1入口钢卷1总长度应为：L_begin≤L_1头+L_1尾+L_mid，其中L_1头+L_1尾+L_mid-L_begin即为机组1内钢卷总长度的延伸量，则

δ₁表示带钢经过机组1后发生的纵向延伸缩放比例。

5)机组2入口钢卷9总长度应为L_mid≤L_2头+L_2尾+L_end，其中L_2头+L_2尾+L_end-L_mid即为机组2内钢卷总长度延伸量，则

δ₂表示带钢经过机组2 后发生的纵向延伸缩放比例。由于机组2为平整机组，钢卷总长度未发生变化，故δ₂＝1，若δ₂≠1，则说明机组1和机组2计长精度存在偏差，需要修正。

6)所述入口和出口剪切长度L_1头、L_1尾、L_2头和L_2尾是基于测速仪及其与剪刀(平剪或飞剪)之间的带钢长度计算获得的。

7)所述机组1性能检测仪6所测得的各点机械性能值，在钢卷长度方向到带头的距离L_1性能，是根据出口测速仪5、焊缝跟踪仪4与出口飞剪7之间的带钢长度计算确定的。

8)所述机组1性能检测仪6所测得的钢卷沿长度方向任一位置的机械性能，经机组1出口的卷曲和机组2入口的开卷，以及机组1出口的剪切和机组2入口的剪切，机械性能位置由机组1在钢卷长度方向距带头的距离L_1性能遗传为机组2的新位置，所述新位置距带尾距离为L_2性能，L_2性能＝L_1性能×δ₂-L_2尾，δ₂表示带钢经过机组 2后发生的纵向延伸缩放比例。从而所述机械性能新位置在机组2出口钢卷16中距钢卷头部距离为L_end-L_2性能。

至此，已经获得性能数据在机组1成品卷长度方向的位置，以及该点性能在机组2成品卷长度方向的对应位置。

本发明的技术方案，利用各机组内的测速仪或编码器、带钢头尾检测仪以及各工序设备之间的带钢长度，将工序设备产生的过程数据在带钢母卷长度方向上赋值，产生机组内的数字钢卷；将各机组的切头切尾量复原到机组钢卷总长度，对于机组内发生长度变化的情况，利用体积不变原理，采用比例缩放的方法实现跨机组的数据对齐，实现了数据跨机组的遗传、继承和跟踪。

本发明可广泛用于带钢各种加工、处理工艺的过程控制领域。

Claims (9)

1.一种基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，包括带钢通过生产线上各工序设备时生产数据的实时获取与检测，同时同步测量钢卷在该机组上的通过长度；其特征是所述的数据对齐方法包括下列步骤：

1)测量钢卷在入口和出口处的真实长度，以及切头、切尾量：

在各机组入、出口处，分别安装一台测速仪，用于准确测量各机组入、出口钢卷长度以及入、出口剪切长度；。

2)机组内各工序设备所产生的数据在钢卷母卷长度位置上的赋值：

根据各机组内的测速仪或编码器、头尾检测仪、各个工序设备的相对物理位置，将工序设备产生的过程数据在钢卷母卷长度方向上赋值，产生该机组内的数字钢卷；

3)钢卷数据的跨机组对齐与继承：

借助步骤(2)所产生各机组内的数字钢卷，实现钢卷生产过程中全流程、跨机组数据之间的勾联和整合，使得后一机组钢卷能够继承该钢卷在前一机组的数据信息，实现钢卷生产过程中跨机组的数据对齐。

2.按照权利要求1所述的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，其特征是所述的数据对齐方法，利用各机组内的测速仪或编码器、带钢头尾检测仪以及各工序设备之间的带钢长度，将工序设备产生的过程数据在带钢母卷长度方向上赋值，产生机组内的数字钢卷；将各机组的切头切尾量复原到机组钢卷总长度。

3.按照权利要求1所述的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，其特征是若在所述的某机组内，钢卷存在热处理过程或张力矫直过程，导致钢卷因塑性变形而发生长度的变化情况，则利用体积不变原理，采用比例缩放的方法，实现跨机组的对齐，实现数据信息的跨机组的遗传、继承和跟踪。

4.按照权利要求1或3所述的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，其特征是所述钢卷数据的跨机组对齐与继承包括下列步骤：

1)通过设置在前一机组的入口处测速仪，测得该机组入口区域钢卷的总长度L_begin和入口区域的切头切尾长度L_1入头和L_1入尾；

2)通过设置在前一机组的出口测速仪，测得该机组出口区域的切头切尾长度L_1出头和L_1出尾；则可获得前一机组钢卷的总切头量为L_1头＝L_1入头+L_1出头，总切尾量为L_1尾＝L_1入尾+L_1出尾，前一机组出口钢卷的总长度为L_mid；

3)同样的，通过设置在后一机组的入口处测速仪测得该机组入口区域钢卷切头切尾量分别为L_2入头和L_2入尾；设置在后一机组的出口测速仪测得该机组出口区域钢卷切头切尾量分别为L_2出头和L_2出尾，出口钢卷的总长度为L_end，则可获得后一机组的总切头量为L_2头＝L_2入头+L_2出头，总切尾量为L_2尾＝L_2入尾+L_2出尾；

4)前一机组的出口钢卷经卷曲后，被送到后一机组成为入口钢卷，再经开卷，前一机组钢卷的带头变为后一机组钢卷的带尾，前一机组钢卷的带尾变为后一机组钢卷的带头；

5)由于机组内可能存在热处理过程或张力矫直，导致钢卷在长度方向上产生塑性变形，引起长度方向的永久纵向延伸，故所述前一机组的入口钢卷总长度应为：L_begin≤L_1头+L_1尾+L_mid，则L_1头+L_1尾+L_mid-L_begin即为前一机组内钢卷总长度的延伸量，所述钢卷入口区域被剪切掉的头尾长度L_1入头、L_1入尾并未发生纵向延伸，故延伸缩放比例为

δ₁表示带钢经过机组1后发生的纵向延伸缩放比例；

6)同样的，所述后一机组的入口钢卷总长度L_mid≤L_2头+L_2尾+L_end，其中L_2头+L_2尾+L_end-L_mid即为后一机组内钢卷总长度延伸量，所述钢卷入口区域被剪切掉的头部长度L_1出头、L_1出尾并未发生纵向延伸，故延伸缩放比例为

δ₂表示带钢经过后一机组后发生的纵向延伸缩放比例；

7)所述前一机组的各类工序设备所产生的数据，经前一机组出口的卷曲和后一机组入口的开卷，以及前一机组出口的剪切和后一机组入口的剪切，所测得的数据在带钢长度方向的位置，由前一机组在钢卷长度方向距带头的距离L_1数继承遗传为后一机组的新位置，所述新位置距带尾距离为L_2数，L_2数＝L_1数×δ₂-L_2尾，从而所述数据新位置在后一机组出口钢卷中距钢卷头部距离为L_end-L_2数；

8)其钢带的入口和出口头尾剪切长度L_1头、L_1尾、L_2头和L_2尾，基于测速仪、头尾检测仪、及其与剪刀之间的带钢长度计算获得的。

9)所述前一机组上各类工序设备所产生的数据，在钢卷长度方向距带头的距离L_1数，根据出口测速仪、头尾检测仪与出口剪刀之间的带钢长度计算确定。

10)至此，已经获得工序数据在前一机组成品卷长度方向的位置，以及该数据在后一机组成品卷长度方向的位置。

5.按照权利要求4所述的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，其特征是在所述的剪刀包括平剪或飞剪。

6.按照权利要求1所述的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，其特征是所述的测速仪安装在各机组入口区域和出口区域，用于测量各机组钢卷总长度以及入出口带钢剪切长度。

7.按照权利要求1所述的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，其特征是所述的工序设备是指根据生产需要，设置在生产线上的各类生产设备和检测设备，生产设备包括钢卷生产所必须的各类装备，包括轧机、退火炉、平整机、拉矫机等；检测设备包括用于检测带钢表面质量缺陷或性能或其他所需要检测指标的检测仪器。

8.按照权利要求1所述的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，其特征是所述的头尾检测仪用于追踪带钢的带头、带尾或焊缝位置，便于进一步将相关参数赋值给带钢物理位置。

9.按照权利要求8所述的基于冷轧钢卷长度位置的数据对齐方法，其特征是所述的带钢头尾检测仪至少包括焊缝跟踪仪。

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