CN112129228A - 精确测量高温板坯长度尺寸的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精确测量高温板坯长度尺寸的方法及系统，该方法包括：步骤一，在板坯的预定位置的头部和尾部分别设置测距系统，其中头部测距系统包括头部激光测距仪，尾部测距系统包括尾部激光测距仪；步骤二，记录头部测距系统和尾部测距系统之间的固定长度；步骤三，将板坯输送到预定位置；步骤四，头部激光测距仪测量板坯的头部长度，尾部激光测距仪测量板坯的尾部长度；步骤五，根据固定长度、头部长度和尾部长度计算板坯的长度。本发明能够实现板坯的在线自动化测量，提高劳动效率，降低劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼钢测量方法及系统，更具体地说，涉及一种精确测量高温板坯长度尺寸的方法及系统。
背景技术
国内外很多钢厂对连铸板坯的测量采用的是接触式测量方法，即用测长辊来测量板坯的长度。这种接触式测量投入成本低廉，但安装麻烦，占地大，最大的缺点是测量不准。现有的5m宽厚板生产线其二切线的钢板切割采用火焰切割、其板坯的测量同样常常采用接触式的测长辊和光栅的方法。国内外也有用激光测长仪对板坯进行测量，但板坯的表面光洁度低，严重影响测量精度和稳定性，时常出现切割短尺现象。严重影响了产品的切割精度，制约了产品的成材率。
专利CN85109344A公开一种光学测量仪的边缘检测装置。在该发明中，被测物相对移动，根据产生的明暗部分产生相信号的多个元件组成的传感器、运算上述异相信号差的差分运算器、在上述异相信号和基准电平信号的交叉的特定区域内，产生信号的区域发生器以及在该区域信号发生器中输出信号的期间，输出差分运算器的差动输出信号和预先设定的基准电平信号的交叉信号的检测装置。
该发明的技术方案是检测透视射光或反射光，直接或间接测量被测物尺寸用的光学测量仪的边缘检测装置中，设置传感器、差分运算器、区域信号发生器和检测装置。该传感器是由多个与移动面略为平行放置的收光原件组成。装置复杂，投入成本高。承受被测物体相对移动时所产生的明暗光线，从而产生异相信号。信号运算复杂，容易产生误差，明暗光线产生的异相信号跟现场的光线有很大关系。
专利CN1065347A公开一种图像处理系统的边缘检测方法与装置。在该发明中，该装置包括一个用于输入像素数据变换为多态值的变换装置，一个用于计算这些多态值与预先规定的值的内积的匹配装置，以及一个用于根据内积的结果做出一个判定的判定装置，该装置能够不用附加低通滤波器而除去噪声，因此，它简化了硬件并能进行实时处理。
这个技术适合运用在图像处理的技术上，但投入成本高，计算复杂。
专利201410015129.X公开一种长度测量方法与长度测量装置。在该发明中，以一激光测距模块向一参考方向发射激光，以检测一待测物上一参考点与激光测距模块间的一参考距离，以参考方向作为一量测方向，以参考距离作为第一距离，依据该量测方向与该第一距离沿一第一检测方向执行一边界检测程序，以该检测该待测物在该第一检测方向的一边界，以及依据该边界相对于该激光测距模块的一边界位置信息、该参考方向与该参考距离，计算该边界与参考点之间的一量测距离。他的好处是缩小测量装置的体积，便于携带，设置。
该发明通过检测物体两个边缘，形成的夹角，计算得出长度或者高度的尺寸，其测量精度低，误差大。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种精确测量高温板坯长度尺寸的方法及系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种精确测量高温板坯长度尺寸的方法，包括：步骤一，在板坯的预定位置的头部和尾部分别设置测距系统，其中头部测距系统包括头部激光测距仪，尾部测距系统包括尾部激光测距仪；步骤二，记录头部测距系统和尾部测距系统之间的固定长度；步骤三，将板坯输送到预定位置；步骤四，头部激光测距仪测量板坯的头部长度，尾部激光测距仪测量板坯的尾部长度；步骤五，根据固定长度、头部长度和尾部长度计算板坯的长度。
进一步地，步骤三进一步包括：在板坯行进路径上设置光栅；光栅触发信号变化，表示板坯经过光栅并进入预定位置；停止板坯输送。
进一步地，步骤四进一步包括：利用头部伺服电机驱动头部激光测距仪行走；根据头部激光测距仪的数值跳变来确定头部伺服电机的行走距离；利用尾部伺服电机驱动尾部激光测距仪行走；根据尾部激光测距仪的数值跳变来确定尾部伺服电机的行走距离。
进一步地，头部伺服电机行走，同时头部激光测距仪的数据开始记录；当头部激光测距仪的数值第一次跳变，此时控制头部伺服电机反向运行，头部激光测距仪的数据继续记录判断；当头部激光测距仪的数值第二次跳变，此时控制头部伺服电机反向运行，头部激光测距仪的数据继续记录判断；当头部激光测距仪的数值第三次跳变，此时记录头部伺服电机距离零位的数据为头部长度。
进一步地，尾部伺服电机行走，同时尾部激光测距仪的数据开始记录；当尾部激光测距仪的数值第一次跳变，此时控制尾部伺服电机反向运行，尾部激光测距仪的数据继续记录判断；当尾部激光测距仪的数值第二次跳变，此时控制尾部伺服电机反向运行，尾部激光测距仪的数据继续记录判断；当尾部激光测距仪的数值第三次跳变，此时记录尾部伺服电机距离零位的数据为尾部长度。
进一步地，板坯长度为固定长度-头部长度+尾部长度。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：
一种精确测量高温板坯长度尺寸的系统，包括输送辊道，用以输送板坯；头部测距系统，包括头部伺服电机、头部高精度导轨和头部激光测距仪；头部高精度导轨沿输送辊道平行设置，头部伺服电机和头部激光测距仪可移动地设置于头部高精度导轨上，并且头部伺服电机驱动头部激光测距仪行走。尾部测距系统，包括尾部伺服电机、尾部高精度导轨和尾部激光测距仪；尾部高精度导轨沿输送辊道平行设置，尾部伺服电机和尾部激光测距仪可移动地设置于尾部高精度导轨上，并且尾部伺服电机驱动尾部激光测距仪行走。运算控制模块，根据头部测距系统和尾部测距系统之间的固定长度，头部测距系统测量的头部长度和尾部测距系统测量的尾部长度计算板坯的长度。
进一步地，头部测距系统还包括头部齿条、头部接近开关、头部遮挡板；头部齿条平行于头部高精度导轨，头部遮挡板设置于头部齿条的一端，头部接近开关设置于输送辊道的侧面；尾部测距系统还包括尾部齿条、尾部接近开关、尾部遮挡板；尾部齿条平行于尾部高精度导轨，尾部遮挡板设置于尾部齿条的一端，尾部接近开关设置于输送辊道的侧面。
进一步地，还包括光栅，光栅垂直于板坯行进方向照射输送辊道，光栅触发信号变化，表示板坯经过光栅并进入预定位置，此时停止板坯输送。
进一步地，运算控制模块记录头部测距系统和尾部测距系统之间的固定长度；头部伺服电机行走，同时头部激光测距仪的数据开始记录；当头部激光测距仪的数值第一次跳变，此时控制头部伺服电机反向运行，头部激光测距仪的数据继续记录判断；当头部激光测距仪的数值第二次跳变，此时控制头部伺服电机反向运行，头部激光测距仪的数据继续记录判断；当头部激光测距仪的数值第三次跳变，此时记录头部伺服电机距离零位的数据为头部长度。尾部伺服电机行走，同时尾部激光测距仪的数据开始记录；当尾部激光测距仪的数值第一次跳变，此时控制尾部伺服电机反向运行，尾部激光测距仪的数据继续记录判断；当尾部激光测距仪的数值第二次跳变，此时控制尾部伺服电机反向运行，尾部激光测距仪的数据继续记录判断；当尾部激光测距仪的数值第三次跳变，此时记录尾部伺服电机距离零位的数据为尾部长度。板坯长度为固定长度-头部长度+尾部长度。
在上述技术方案中，本发明能够实现板坯的在线自动化测量，提高劳动效率，降低劳动强度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明测量的示意图；
图3是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明首先公开一种精确测量高温板坯长度尺寸的系统，该系统的主要架构包括光栅1.1、输送辊道1.2、头部测距系统、尾部测距系统、运算控制模块(未在图中示出)。其中，头部测距系统进一步包括(头部)齿条1.4、(头部)接近开关1.5、(头部)伺服电机1.6、(头部)激光测距仪1.7、(头部)高精度导轨1.8、(头部)接近开关1.9、(头部)高温遮挡板及尺寸标定板1.10。尾部测距系统进一步包括(尾部)齿条2.4、(尾部)接近开关2.5、(尾部)伺服电机2.6、(尾部)激光测距仪2.7、(尾部)高精度导轨2.8、(尾部)接近开关2.9、(尾部)高温遮挡板及尺寸标定板2.10。
本领域的技术人员应当理解，图1所示的从左往右的输送方式只是本发明的一种实施方式，显然其它的实时方式同样是可行的，例如从图1所示右往左的方向进行输送，或者在其他实施例中从上往下，或者从下往上进行输送。另一方面，本领域的技术人员还应当理解，图1所示实施例中，头部测距系统和尾部测距系统均设置于输送辊道运行方向的同一侧，而在其他实施例中，头部测距系统和尾部测距系统还可以设置在输送辊道运行方向的两侧，均属于本发明的保护范围内。本领域的技术人员还应当理解，运算控制模块可以是一个实体，也可以是一个附加在其他已有实体上的程序、软件或应用等，均属于本发明的保护范围。此外，运算控制模块与头部测距系统、尾部测距系统的连接可以是有线的，也可以是无线的，即运算控制模块可以设置在当场，也可以设置在远端。
继续参照图1，输送辊道1.2由多根互相平行的滚条构成，沿图1所示的方向平行排列。板坯1.3可以在输送辊道1.2上输送。对于头部测距系统，齿条1.4、高精度导轨1.8均为平直的长条形导轨，沿图1所示的左右方向水平延伸，且平行于输送辊道1.2的输送方向，即齿条1.4，高精度导轨1.8和输送辊道1.2的输送方向互相平行。激光测距仪1.7和伺服电机1.6可运动地设置于高精度导轨1.8上，并且可以沿高精度导轨1.8左右来回往复，从而使得伺服电机1.6驱动激光测距仪1.7在高精度导轨1.8上水平运动。另一方面，伺服电机1.6地另一端还连接在齿条1.4上，因此伺服电机1.6还可活动地设置于齿条1.4上。齿条1.4平行于高精度导轨1.7，高温遮挡板及尺寸标定板1.10(可以简称为遮挡板)设置于齿条1.4的一端，接近开关1.9设置于输送辊道1.2的侧面。
同样地，对于尾部测距系统，齿条2.4、高精度导轨2.8均为平直的长条形导轨，沿图1所示的左右方向水平延伸，且平行于输送辊道1.2的输送方向，即齿条2.4，高精度导轨2.8和输送辊道1.2的输送方向互相平行。激光测距仪2.7和伺服电机2.6可运动地设置于高精度导轨2.8上，并且可以沿高精度导轨2.8左右来回往复，从而使得伺服电机2.6驱动激光测距仪2.7在高精度导轨2.8上水平运动。另一方面，伺服电机2.6地另一端还连接在齿条2.4上，因此伺服电机2.6还可活动地设置于齿条2.4上。齿条2.4平行于高精度导轨2.7，高温遮挡板及尺寸标定板2.10(可以简称为遮挡板)设置于齿条2.4的一端，接近开关2.9设置于输送辊道1.2的侧面。
另一方面，如图2和图3所示，本发明还公开一种精确测量高温板坯长度尺寸的方法，其主要包括以下步骤：
S1：在板坯的预定位置的头部和尾部分别设置测距系统，其中头部测距系统包括头部激光测距仪，尾部测距系统包括尾部激光测距仪。
S2：记录头部测距系统和尾部测距系统之间的固定长度。
S3：将板坯输送到所述预定位置。
S4：所述头部激光测距仪测量板坯的头部长度，所述尾部激光测距仪测量板坯的尾部长度。
S5：根据所述固定长度、头部长度和尾部长度计算所述板坯的长度。
当板坯1.3在输送辊道1.2上行走时，进过光栅1.1，光栅触发信号变化。作为本发明的一种实施方式，光栅在未接触板坯时定义信号为0，接触板坯时定义信号为1。此时，光栅触发信号为0-1-0，这时控制输送辊道1.2停止运转，二板坯1.3此时到达的位置即为预定位置。同时，运算控制模块启动头部测距系统和尾部测距系统开始工作。
如图2所示，头部测距系统启动伺服电机1.6以150mm/s的速度行走，同时激光测距仪1.7的数据开始记录判断。在本发明中，定义激光测距仪接触到板坯时的信号数值为具体定值，而未接触到板坯时信号数值为无穷大。因此，当激光测距仪的数值由一定值变为无穷远时(即由1-0)，这时运算控制模块控制伺服电机1.6反向并以50mm/s的速度运行，并且激光测距仪1.7的数据继续记录判断。当激光测距仪的数值由无穷远变为一定值时(即由0-1)，这时运算控制模块控制伺服电机1.6反向并以5mm/s的速度运行，激光测距仪1.7的数据继续记录判断。当激光测距仪的数值由一定值变为无穷远时(即由1-0)，这时运算控制模块记录当前伺服电机1.6距离零位的数据即为图2中的C值。
同样地，尾部测距系统启动伺服电机2.6以250mm/s的速度行走，同时激光测距仪2.7的数据开始记录判断。因此，当激光测距仪的数值由一定值变为无穷远时(即由2-0)，这时运算控制模块控制伺服电机2.6反向并以50mm/s的速度运行，并且激光测距仪2.7的数据继续记录判断。当激光测距仪的数值由无穷远变为一定值时(即由0-2)，这时运算控制模块控制伺服电机2.6反向并以5mm/s的速度运行，激光测距仪2.7的数据继续记录判断。当激光测距仪的数值由一定值变为无穷远时(即由2-0)，这时运算控制模块记录当前伺服电机2.6距离零位的数据即为图2中的B值。
最后，运算控制模块计算板坯1.3的长度为A-B+C，其中A的尺寸是头部高温遮挡板及尺寸标定板1.10和尾部高温遮挡板及尺寸标定板2.10的右部边缘的距离，通过现场测量得出。
作为本发明的一种优选实施方式，高温遮挡板及尺寸标定板1.10/2.10的功能主要有2个：
功能1，每次检测完毕，伺服电机1.6都带动检测装置运行至此板的后面，即零位，在不工作的情况下避免高温烘烤。
功能2，伺服电机的数值标定用，标定时检测装置对此板的右部边缘进行检测，数值与标准值A进行对比标定。
接近开关1.9/2.9是为了防止伺服电机运行超出边界位置。
齿条1.4/2.4是伺服电机通过齿轮齿条来带动行走的，精度高。
高精度导轨1.8/2.8是整个检测装置在此轨道上行走。
综上所述，本发明利用激光测距仪检测板坯的头尾边缘的跳变信号来确定头尾之间距离，就能准确的测量出板坯的长度尺寸，代替人工用卷尺来测量，尤其是高温板坯，人工无法靠近，本发明仍然能精确地测量出板坯的尺寸。
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 (10)
1.一种精确测量高温板坯长度尺寸的方法，其特征在于，包括：
步骤一，在板坯的预定位置的头部和尾部分别设置测距系统，其中头部测距系统包括头部激光测距仪，尾部测距系统包括尾部激光测距仪；
步骤二，记录头部测距系统和尾部测距系统之间的固定长度；
步骤三，将板坯输送到所述预定位置；
步骤四，所述头部激光测距仪测量板坯的头部长度，所述尾部激光测距仪测量板坯的尾部长度；
步骤五，根据所述固定长度、头部长度和尾部长度计算所述板坯的长度。
2.如权利要求1所述的精确测量高温板坯长度尺寸的方法，其特征在于，步骤三进一步包括：
在板坯行进路径上设置光栅；
光栅触发信号变化，表示板坯经过光栅并进入所述预定位置；
停止板坯输送。
3.如权利要求1所述的精确测量高温板坯长度尺寸的方法，其特征在于，步骤四进一步包括：
利用头部伺服电机驱动头部激光测距仪行走；
根据头部激光测距仪的数值跳变来确定头部伺服电机的行走距离；
利用尾部伺服电机驱动尾部激光测距仪行走；
根据尾部激光测距仪的数值跳变来确定尾部伺服电机的行走距离。
4.如权利要求3所述的精确测量高温板坯长度尺寸的方法，其特征在于：
头部伺服电机行走，同时头部激光测距仪的数据开始记录；当头部激光测距仪的数值第一次跳变，此时控制头部伺服电机反向运行，头部激光测距仪的数据继续记录判断；当头部激光测距仪的数值第二次跳变，此时控制头部伺服电机反向运行，头部激光测距仪的数据继续记录判断；当头部激光测距仪的数值第三次跳变，此时记录头部伺服电机距离零位的数据为头部长度。
5.如权利要求3所述的精确测量高温板坯长度尺寸的方法，其特征在于：
尾部伺服电机行走，同时尾部激光测距仪的数据开始记录；当尾部激光测距仪的数值第一次跳变，此时控制尾部伺服电机反向运行，尾部激光测距仪的数据继续记录判断；当尾部激光测距仪的数值第二次跳变，此时控制尾部伺服电机反向运行，尾部激光测距仪的数据继续记录判断；当尾部激光测距仪的数值第三次跳变，此时记录尾部伺服电机距离零位的数据为尾部长度。
6.如权利要求1所述的精确测量高温板坯长度尺寸的方法，其特征在于：
板坯长度为固定长度-头部长度+尾部长度。
7.一种精确测量高温板坯长度尺寸的系统，其特征在于，包括：
输送辊道，用以输送板坯；
头部测距系统，包括头部伺服电机、头部高精度导轨和头部激光测距仪；所述头部高精度导轨沿所述输送辊道平行设置，所述头部伺服电机和头部激光测距仪可移动地设置于所述头部高精度导轨上，并且所述头部伺服电机驱动所述头部激光测距仪行走；
尾部测距系统，包括尾部伺服电机、尾部高精度导轨和尾部激光测距仪；所述尾部高精度导轨沿所述输送辊道平行设置，所述尾部伺服电机和尾部激光测距仪可移动地设置于所述尾部高精度导轨上，并且所述尾部伺服电机驱动所述尾部激光测距仪行走；
运算控制模块，根据头部测距系统和尾部测距系统之间的固定长度，头部测距系统测量的头部长度和尾部测距系统测量的尾部长度计算所述板坯的长度。
8.如权利要求7所述的精确测量高温板坯长度尺寸的系统，其特征在于：
所述头部测距系统还包括头部齿条、头部接近开关、头部遮挡板；
所述头部齿条平行于所述头部高精度导轨，所述头部遮挡板设置于所述头部齿条的一端，所述头部接近开关设置于输送辊道的侧面；
所述尾部测距系统还包括尾部齿条、尾部接近开关、尾部遮挡板；
所述尾部齿条平行于所述尾部高精度导轨，所述尾部遮挡板设置于所述尾部齿条的一端，所述尾部接近开关设置于输送辊道的侧面。
9.如权利要求7所述的精确测量高温板坯长度尺寸的系统，其特征在于，还包括光栅：
所述光栅垂直于所述板坯行进方向照射所述输送辊道；
光栅触发信号变化，表示板坯经过光栅并进入所述预定位置，此时停止板坯输送。
10.如权利要求7所述的精确测量高温板坯长度尺寸的系统，其特征在于，
运算控制模块记录头部测距系统和尾部测距系统之间的固定长度；
头部伺服电机行走，同时头部激光测距仪的数据开始记录；当头部激光测距仪的数值第一次跳变，此时控制头部伺服电机反向运行，头部激光测距仪的数据继续记录判断；当头部激光测距仪的数值第二次跳变，此时控制头部伺服电机反向运行，头部激光测距仪的数据继续记录判断；当头部激光测距仪的数值第三次跳变，此时记录头部伺服电机距离零位的数据为头部长度；
尾部伺服电机行走，同时尾部激光测距仪的数据开始记录；当尾部激光测距仪的数值第一次跳变，此时控制尾部伺服电机反向运行，尾部激光测距仪的数据继续记录判断；当尾部激光测距仪的数值第二次跳变，此时控制尾部伺服电机反向运行，尾部激光测距仪的数据继续记录判断；当尾部激光测距仪的数值第三次跳变，此时记录尾部伺服电机距离零位的数据为尾部长度；
板坯长度为固定长度-头部长度+尾部长度。
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