CN112453073B - 一种板坯垛板台自动下板坯控制方法 - Google Patents

一种板坯垛板台自动下板坯控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种板坯垛板台自动下板坯控制方法，属于冶金设备自动控制技术领域。该方法首先在垛板台板坯推出方向的侧边位置安装一台激光测距仪、一台激光划线器和一台工业相机，通过激光测距仪测量数据的计算，得到板坯垛板台上所有板坯的厚度之和，同时激光划线器将激光线照射在板坯侧面，使激光线方向与辊道水平面垂直，通过工业相机拍摄板坯侧面图像，然后对图像中激光线的特征值进行处理，计算出每块板坯的厚度，然后对垛板台升降高度进行自动控制，使垛板台高度处于下板坯的位置，最后推钢机伸出将板坯推送至运输辊道。本发明提供的控制方法，有效提高板坯垛板台的运行效率及控制安全性，实现板坯垛板台的全自动下板坯控制。

Description

一种板坯垛板台自动下板坯控制方法
技术领域
本发明涉及冶金设备自动控制技术领域，特别是指一种板坯垛板台自动下板坯控制方法。
背景技术
在钢铁生产的中厚板产线，上游工序连铸段的板坯一部分通过输送辊道直接送入下游工序进行加热和轧制，另外一部分进入板坯库进行堆垛存储。板坯库的板坯进入下道工序时，会先利用行车将板坯吊运至板坯垛板台，根据生产计划的不同，行车一次吊运的板坯数量1～4块不等。在板坯吊运至板坯垛板台以后，通过控制垛板台的升降高度和推钢机，将板坯推送至输送辊道，然后运送至下游工序。
板坯垛板台一般通过升降液压缸安装位移传感器和接近开关检测仪表来进行升降高度位置的检测，垛板台下板坯过程就是通过推钢机强制将板坯推至输送辊道，在推钢机工作过程中，垛板台会发生比较剧烈的晃动，磁尺和接近开关很容易发生损坏。同时，行车吊运的板坯数量和每块板坯的厚度未知，也不能实现垛板台高度的自动控制，因此，板坯垛板台的控制一般都是由操作人员手动控制，由于操作台距离垛板台位置较远，操作人员通过视频监控来判断垛板台升降的位置，会存在垛板台升降高度不合理的情况，如果垛板台升降高度过高，就会出现推钢机一次推动两块板坯的事故，如果垛板台升降高度过低，就会出现板坯卡在辊道边缘的事故，因此，操作人员手动控制垛板台就会存在人为的不确定因素，影响生产效率和设备安全。
可见，如何在板坯垛板台下板坯过程中识别出板坯实际厚度和对板坯升降高度进行精确检测和控制，实现板坯垛板台的全自动下板坯控制，使垛板台控制系统更高效、更安全运行，是目前基数人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种板坯垛板台自动下板坯控制方法。
该方法首先在垛板台板坯推出方向的侧面位置安装一台激光测距仪、一台激光划线器和一台工业相机，通过激光测距仪测量数据的计算，得到板坯垛板台上所有板坯的厚度之和，同时激光划线器将激光线照射在板坯侧面，使激光线方向与辊道水平面垂直，通过工业相机拍摄板坯侧面图像，然后对图像中激光线的特征值进行处理，计算出每块板坯的厚度，然后对垛板台升降高度进行自动控制，使垛板台高度处于下板坯的位置，最后推钢机伸出将板坯推送至运输辊道。
该方法具体包括步骤如下：
(1)安装激光测距仪、工业相机和激光划线器；
(2)将没有放置板坯的垛板台升降至接板坯位置，然后保存此时的激光测距仪测量数据L0；
(3)通过行车吊装将板坯放置于垛板台上面，保存此时的激光测距仪测量数据L1，然后计算垛板台所有板坯厚度值H；
(4)通过工业相机拍摄的板坯侧面图像，计算出板坯数量n和每块板坯的厚度；
(5)对垛板台升降高度进行自动控制，使垛板台高度处于下板坯位置；
(6)锁定垛板台当前高度位置，推钢机伸出将板坯推送至运输辊道，然后推钢机缩回，同时垛板台板坯数量n减1，当n>0时，垛板台升降至下一个下板坯位置，当n＝0时，垛板台自动升降至接板坯位置。
其中，激光测距仪、工业相机和激光划线器设置在垛板台板坯推出方向的同一侧，激光划线器将激光线照射在板坯侧面，使激光线方向与辊道水平面垂直，通过辊道水平面侧面上方的工业相机拍摄板坯侧面图像，激光测距仪高度要高于垛板台所有板坯的高度之和。
步骤(1)中垛板台接板坯位置以运输辊道水平面为基准面，高于该基准面H1的位置为接板坯位置，H1的取值范围为0～300mm。
步骤(2)中垛板台所有板坯厚度值H的计算公式为：H＝(L0-L1)cosα，
其中，L0为垛板台无板坯时保存的激光测距仪测量数据；L1为垛板台放置板坯后保存的激光测距仪测量数据；α为激光测距仪激光线与垂直方向的夹角。
步骤(3)通过板坯侧面图像计算每块板坯厚度值的方法如下：假设hi′为工业相机拍摄图像中第i块板坯厚度；H′为工业相机拍摄图像中所有板坯厚度，那么第i块板坯的实际厚度值hi计算公式为：
Figure GDA0003800701180000031
其中，i为板坯序号，i的取值为1～n，n为垛板台板坯数量。
步骤(4)中垛板台下板坯位置为垛板台最上面一块板坯的下表面高出运输辊道水平面ΔH的位置，ΔH的取值范围为0～100mm。
步骤(4)中垛板台升降高度自动控制，采用闭环控制方式，以激光测距仪实际测量值作为闭环控制的反馈值，根据垛板台下板坯位置及板坯厚度，计算垛板台升降高度闭环控制的目标值，计算公式为：
Figure GDA0003800701180000032
其中，Ls为垛板台升降高度闭环控制的目标值；H0为激光测距仪与运输辊道水平面的垂直距离；ΔH为垛板台最上面一块板坯的下表面高出运输辊道水平面的距离；hn为垛板台最上面一块板坯的实际厚度值，n为垛板台板坯数量；α为激光测距仪激光线与垂直方向的夹角。
上述垛板台升降高度闭环控制采用如下控制算法：
Figure GDA0003800701180000033
其中，u为垛板台升降高度闭环控制输出量；Ls为垛板台升降高度闭环控制的目标值；Lact为激光测距仪实际测量值；K为闭环控制增益系数；δL为闭环控制死区值。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，在垛板台板坯推出方向的侧面位置安装一台激光测距仪、一台激光划线器和一台工业摄像机，通过激光测距仪测量数据的计算，得到板坯垛板台上所有板坯的厚度之和，同时激光划线器将激光线照射在板坯侧面，使激光线方向与辊道水平面垂直，通过工业相机拍摄板坯侧面图像，然后对图像中激光线的特征值进行处理，计算出每块板坯的厚度，然后对垛板台升降高度进行闭环控制，使垛板台高度处于下板坯的位置，最后推钢机伸出将板坯推送至运输辊道。该种方法有效提高板坯垛板台的运行效率及控制安全性，降低人员手动操作劳动量，实现板坯垛板台的全自动下板坯控制。
附图说明
图1为本发明的板坯垛板台自动下板坯控制方法的几何关系示意图；
图2为本发明控制方法的板坯垛板台设备结构及布置示意图；
图3为本发明控制方法的检测仪表布置位置三维示意图；
图4为本发明控制方法的检测仪表布置位置俯视示意图；
图5为本发明控制方法的板坯垛板台下板坯位置示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种板坯垛板台自动下板坯控制方法。
如图2、图3和图4所示，该方法首先在垛板台板坯推出方向的侧面位置安装一台激光测距仪、一台激光划线器和一台工业相机，通过激光测距仪测量数据的计算，得到板坯垛板台上所有板坯的厚度之和，同时激光划线器将激光线照射在板坯侧面，使激光线方向与辊道水平面垂直，通过工业相机拍摄板坯侧面图像，然后对图像中激光线的特征值进行处理，计算出每块板坯的厚度，如图1所示。最后对垛板台升降高度进行自动控制，使垛板台高度处于下板坯的位置，最后推钢机伸出将板坯推送至运输辊道。
实际应用中该方法首先布置好激光测距仪、激光划线器和工业相机，具体包括步骤如下：
(1)将没有放置板坯的垛板台升降至接板坯位置，然后保存此时的激光测距仪测量数据L0；其中，接板坯位置设置为高于运输辊道水平面200mm；
(2)通过行车吊装将板坯放置于垛板台上面，保存此时的激光测距仪测量数据L1，然后计算垛板台所有板坯厚度值H，H＝(L0-L1)cosα，
其中，L0为垛板台无板坯时保存的激光测距仪测量数据；L1为垛板台放置板坯后保存的激光测距仪测量数据；α为激光测距仪激光线与垂直方向的夹角。
(3)通过工业相机拍摄的板坯侧面图像，计算出板坯数量n和每块板坯的厚度；假设hi′为工业相机拍摄图像中第i块板坯厚度；H′为工业相机拍摄图像中所有板坯厚度，那么第i块板坯的实际厚度值hi计算公式为：
Figure GDA0003800701180000051
其中，i为板坯序号，i的取值为1～n，n为垛板台板坯数量。
(4)对垛板台升降高度进行自动控制，使垛板台高度处于下板坯位置；如图5所示，下板坯位置设置为垛板台最上面一块板坯的下表面高出运输辊道水平面50mm处；
(5)锁定垛板台当前高度位置，推钢机伸出将板坯推送至运输辊道，然后推钢机缩回，同时垛板台板坯数量n减1，当n>0时，垛板台升降至下一个下板坯位置，当n＝0时，垛板台自动升降至接板坯位置。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种板坯垛板台自动下板坯控制方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)安装激光测距仪、工业相机和激光划线器；
(2)将没有放置板坯的垛板台升降至接板坯位置，然后保存此时的激光测距仪测量数据L0；
(3)通过行车吊装将板坯放置于垛板台上面，保存此时的激光测距仪测量数据L1，然后计算垛板台所有板坯厚度值H；
(4)通过工业相机拍摄的板坯侧面图像，计算出板坯数量n和每块板坯的厚度；
(5)对垛板台升降高度进行自动控制，使垛板台高度处于下板坯位置；
(6)锁定垛板台当前高度位置，推钢机伸出将板坯推送至运输辊道，然后推钢机缩回，同时垛板台板坯数量n减1，当n>0时，垛板台升降至下一个下板坯位置，当n＝0时，垛板台自动升降至接板坯位置；
所述步骤(3)中垛板台所有板坯厚度值H的计算公式为：H＝(L0-L1)cosα，
其中，L0为垛板台无板坯时保存的激光测距仪测量数据；L1为垛板台放置板坯后保存的激光测距仪测量数据；α为激光测距仪激光线与垂直方向的夹角；
所述步骤(4)通过板坯侧面图像计算每块板坯厚度值的方法如下：假设hi′为工业相机拍摄图像中第i块板坯厚度；H′为工业相机拍摄图像中所有板坯厚度，那么第i块板坯的实际厚度值hi计算公式为：
Figure FDA0003808398510000011
其中，i为板坯序号，i的取值为1～n，n为垛板台板坯数量；
所述步骤(5)中垛板台升降高度自动控制，采用闭环控制方式，以激光测距仪实际测量值作为闭环控制的反馈值，根据垛板台下板坯位置及板坯厚度，计算垛板台升降高度闭环控制的目标值，计算公式为：
Figure FDA0003808398510000012
其中，Ls为垛板台升降高度闭环控制的目标值；H0为激光测距仪与运输辊道水平面的垂直距离；ΔH为垛板台最上面一块板坯的下表面高出运输辊道水平面的距离；hn为垛板台最上面一块板坯的实际厚度值，n为垛板台板坯数量；α为激光测距仪激光线与垂直方向的夹角；
所述垛板台升降高度闭环控制采用如下控制算法：
Figure FDA0003808398510000021
其中，u为垛板台升降高度闭环控制输出量；Ls为垛板台升降高度闭环控制的目标值；Lact为激光测距仪实际测量值；K为闭环控制增益系数；δL为闭环控制死区值。
2.根据权利要求1所述的板坯垛板台自动下板坯控制方法，其特征在于：所述激光测距仪、工业相机和激光划线器设置在垛板台板坯推出方向的同一侧，激光划线器将激光线照射在板坯侧面，使激光线方向与辊道水平面垂直，通过工业相机拍摄板坯侧面图像，激光测距仪高度高于垛板台所有板坯的高度之和。
3.根据权利要求1所述的板坯垛板台自动下板坯控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中垛板台接板坯位置以运输辊道水平面为基准面，高于该基准面高度H1的位置为接板坯位置，H1的取值范围为0～300mm。
4.根据权利要求1所述的板坯垛板台自动下板坯控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中垛板台下板坯位置为垛板台最上面一块板坯的下表面高出运输辊道水平面ΔH的位置，ΔH的取值范围为0～100mm。
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