CN112958636B - 一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置及其方法，所述装置主要包括底座，用于将整个装置固定安装于工作位置；中心立柱，用作装置各个部件的支承；旋转探杆，用于实现热轧铝板头部、尾部缺陷的深度数据采集；拉力结构，用于为旋转探杆提供拉力；限位挡板，用于旋转探杆复位；转动润滑结构，用于降低旋转探杆转动时的阻力；以及依据此装置的测定方法，包括数据的收集、处理与判断，通过本装置及方法，能够有效降低人工劳动强度，获得更为客观的数据，为优化轧制规程的制定提供基础，并且机械结构更为可靠，增加可缓冲范围，提高安全保障性，并且降低成本使装置的适用性更加广泛。

Description

一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置及其方法

技术领域

本发明涉及缺陷检测技术领域，尤其涉及一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置及其方法。

背景技术

铝板及铝合金板带由于其耐腐蚀、易加工等优点，广泛应用于汽车、航天、船舶制造等领域，是一种重要的金属材料。为获得铝及铝合金板带，需要经过轧制加工，首先将铝及铝合金铸锭加热，使用单机架四辊可逆轧机粗轧，粗轧中进行滚边和切尾，然后在精轧机组进行四连轧，在生产过程中，粗轧与精轧阶段均会对质量产生决定影响，然而，铝板粗轧板坯轧制过程中板坯头部和尾部为自由端，变形不受约束，容易引起轧件的不均匀变形。同时，铝合金初始板坯厚度大，延展性好，轧制力难以渗透到心部，使板坯向自由端的金属流动更加剧烈，导致头尾出现了明显较强的“鳄鱼嘴”特征。即在竖直方向上，铝合金中部呈现向内凹陷的形态，此种缺陷形式的产生，必将引起后续轧制出现难以咬入、叠轧等现象，因此需要进行板材头部和尾部的切除处理。

对于铝合金板材生产中的头尾切除量控制，目前的主要为依靠于人工检测，工作环境恶劣并影响轧制规程的制定。随着发展，视觉识别等技术被提出用以进行相应的判定，以提高控制过程质量，然而视觉识别技术用于此成本过高，并且其稳定性受周围环境因素影响较大。因此本发明提出了一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感器装置，以及依靠此传感器为基础的处理过程。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置及其方法，可有效实现热轧铝板头部和尾部的内凹缺陷的测量，从而获得实际向内凹陷的数据。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置，该装置包括底座、中心立柱、旋转探杆、拉力机构和转动润滑机构；所述底座设置在中心立柱底部，所述中心立柱外表面为圆柱结构；所述旋转探杆包括圆环和设置在圆环外圆周上的直杆，所述旋转探杆的圆环与中心立柱同轴心，所述旋转探杆分别通过圆环纵向均布在中心立柱的圆周外侧，且所述圆环内表面与中心立柱的圆周外表面之间通过转动润滑机构连接；所述拉力机构固定连接在中心立柱外表面的上下两侧之间，且所述拉力机构分别与旋转探杆连接。

进一步的，所述拉力机构包括弹性部件、外竖板和固定横板；所述固定横板分别固定连接在中心立柱外表面的上下两侧，所述外竖板固定连接在上下两侧的固定横板之间，所述弹性部件一端与外竖板连接，另一端与旋转探杆连接。

进一步的，所述弹性部件为弹簧或橡胶绳等弹性件。

进一步的，所述中心立柱外表面的上下两侧分别固定连接有顶板和托板，所述顶板和托板之间连接有限位挡板，且所述旋转探杆均位于托板与顶板之间。

进一步的，所述中心立柱为内部中空的圆柱体结构。

一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置的测定方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、收集每根旋转探杆的长度数值l_i；

步骤S2、采集装置工作时每根旋转探杆的既定数据变化值；

步骤S3、将步骤步骤S2中采集的数据，换算为探杆角度数值θ_i；

步骤S4、分别计算发生数值改变的旋转探杆的投影长度l_i*cosθ_i的最大值与最小值；

步骤S5、根据步骤S4中获取的投影长度数值，计算获取不同旋转探杆投影长度之间的最大差值ΔL，作为切剪量的判断依据。

进一步的，所述步骤S2中的既定数据为角度或拉力参数，当能够直接测定旋转探杆角度的变化值时，既定数据即为角度θ_i。

进一步的，所述步骤S2中测定的数据为拉力参数时，cosθ_i＝-(b²+c²-a²)/2bc，其中b为弹性部件与旋转探杆的连接点和中心立柱中轴线之间的距离，c为弹性部件与外竖板的连接点和中心立柱中轴线之间的距离，a为弹性部件的最终长度，a＝F/k+x₀，其中F为测定的拉力值，k为弹性部件的弹力系数，x₀为弹性部件未发生变形时的长度。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、能够有效降低人工劳动强度，获得更为客观的数据，为优化轧制规程的制定提供基础；

2、通过将头部、尾部的向内凹陷转化为装置内结构的转动，而后进行计算获取头部尾部缺陷具体情况，机械结构更为可靠，获取的量化结果更为准确，同时，还可使热轧铝板的前进量增加，增加可缓冲范围，提高安全保障性；

3、使用机械装置进行测量，能够有效克服周围光线等环境因素的影响，提高装置的可靠性，并且降低成本；

4、旋转探杆的长度分别可调，使装置的适用性更加广泛。

附图说明

图1是本发明所提出的一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置一个实施例的整体结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是图1中的局部结构示意图；

图4是图1中旋转探杆的结构示意图；

图5是热轧铝合金板头部现场示意图；

图6是一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置的测定方法流程示意图；

图7是旋转探杆的拉力参数与角度的换算模型图。

其中，附图标记：1-底座；2-中心立柱；3-托板；4-旋转探杆；41-圆环；42-直杆；5-顶板；6-拉力机构；601-固定横板；602-外竖板；603-弹性部件；7-限位挡板；8-转动润滑机构；9-热轧铝合金板。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

参见附图1至5，给出了本发明所提出的一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置的一个实施例的具体结构。该装置包括底座1、中心立柱2、托板3、旋转探杆4、顶板5、拉力机构6、限位挡板7和转动润滑机构8；所述底座1固定在中心立柱底部，确保二者之间不发生相对运动，整个装置通过底座1安置于工作位置；所述中心立柱外表面为圆柱结构且内部中空；所述托板3安装于中心立柱2外表面左侧的下部位置，工作时二者相对固定，所述顶板5对应安装于中心立柱2外表面左侧的上部位置，所述限位挡板7固定连接在顶板5和托板3之间；所述旋转探杆4包括圆环41和固定连接在圆环41外圆周上的直杆42，所述旋转探杆4的圆环41与中心立柱2同轴心布置，所述旋转探杆4分别通过圆环41纵向均布在中心立柱2的圆周外侧，本实施例中，所述旋转探杆4共设置有七个，七个旋转探杆4均位于托板3和顶板5之间，且所述旋转探杆4可设置为不同的长度，所述直杆42部分前端部与热轧铝合金板头部或尾部接触，所述圆环41的内侧与中心立柱2的外侧之间设置有转动润滑机构8；所述拉力机构6固定连接在中心立柱2外表面前侧的上下两侧之间，且所述拉力机构6分别与各旋转探杆4连接。

所述拉力机构6包括固定横板601、外竖板602和弹性部件603；所述固定横板601分别固定连接在中心立柱2外表面前侧的上下两侧，所述外竖板602固定连接在上下两侧的固定横板601之间，所述弹性部件603的数量与旋转探杆4对应，即每一个旋转探杆4均连接一个弹性部件603，所述弹性部件603一端与外竖板602连接，另一端与旋转探杆4的直杆42连接，所述弹性部件603采用弹簧或橡胶绳等弹性件即可。

参照附图2，装置使用时，所述旋转探杆4以其圆环41部分轴心发生转动，与横向方向成θ_i度夹角，通过所述拉力结构6使旋转探杆4的直杆42部分的前端部与热轧铝合金板9头部或尾部分别紧密接触；所述限位挡板7固定于中心立柱2侧方表面位置，同时参照附图3，所述位挡板7同样连接于拖板3与顶板5之间，当热轧铝合金板9头部或尾部无向内凹陷的结构，或装置不工作时，所有的旋转探杆4均在拉力机构6的作用下与限位挡板7接触，所述旋转探杆7的长度可不相同，旋转探杆7的长度需满足既能与对应位置的铝合金板头部发生接触，又能够使弹性部件603不与中心立柱2发生接触的要求。

一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置的测定方法，如附图6和7所示，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、收集每根旋转探杆的长度数值l_i；

步骤S2、采集装置工作时每根旋转探杆的既定数据变化值；所述既定数据为角度或拉力参数，且当采集数据的装置为编码器一类能够直接测定旋转探杆角度的变化值时，既定数据即为角度θ_i；当采集数据的装置仅能测定弹性部件的拉力参数时，cosθ_i＝-(b²+c²-a²)/2bc，其中b为弹性部件与旋转探杆的连接点和中心立柱中轴线之间的距离，c为弹性部件与外竖板的连接点和中心立柱中轴线之间的距离，a为弹性部件的最终长度，a＝F/k+x₀，其中F为测定的拉力值，k为弹性部件的弹力系数，x₀为弹性部件未发生变形时的长度。

步骤S3、将步骤S2中采集的数据，换算为探杆角度数值θ_i；

步骤S4、分别计算发生数值改变的旋转探杆的投影长度l_i*cosθ_i的最大值与最小值；

步骤S5、根据步骤S4中获取的投影长度数值，计算获取不同旋转探杆投影长度之间的最大差值ΔL，作为切剪量的判断依据。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置，其特征在于：所述装置包括底座、中心立柱、旋转探杆、拉力机构和转动润滑机构；所述底座设置在中心立柱底部，所述中心立柱外表面为圆柱结构；所述旋转探杆包括圆环和设置在圆环外圆周上的直杆，所述旋转探杆的圆环与中心立柱同轴心，所述旋转探杆分别通过圆环纵向均布在中心立柱的圆周外侧，且所述圆环内表面与中心立柱的圆周外表面之间通过转动润滑机构连接；所述拉力机构固定连接在中心立柱外表面的上下两侧之间，且所述拉力机构分别与旋转探杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置，其特征在于：所述拉力机构包括弹性部件、外竖板和固定横板；所述固定横板分别固定连接在中心立柱外表面的上下两侧，所述外竖板固定连接在上下两侧的固定横板之间，所述弹性部件一端与外竖板连接，另一端与旋转探杆连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置，其特征在于：所述弹性部件为弹簧或橡胶绳。

4.根据权利要求1所述的一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置，其特征在于：所述中心立柱外表面的上下两侧分别固定连接有顶板和托板，所述顶板和托板之间连接有限位挡板，且所述旋转探杆均位于托板与顶板之间。

5.根据权利要求1所述的一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置，其特征在于：所述中心立柱为内部中空的圆柱体结构。

6.一种采用权利要求2所述的用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置的测定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、收集每根旋转探杆的长度数值l_i；

步骤S2、采集装置工作时每根旋转探杆的既定数据变化值；

步骤S3、将步骤S2中采集的数据，换算为旋转探杆角度数值

_i；

步骤S4、分别计算发生数值改变的旋转探杆的投影长度l_i*cos

_i的最大值与最小值；

步骤S5、根据步骤S4中获取的投影长度数值，计算获取不同旋转探杆投影长度之间的 最大差值

L，作为切剪量的判断依据；

所述步骤S2中的既定数据为角度或拉力参数，当能够直接测定旋转探杆角度的变化值 时，既定数据即为角度

_i。

7.根据权利要求6所述的一种用于热轧铝板头尾缺陷检测的柔性传感装置的测定方 法，其特征在于：所述步骤S2中测定的数据为拉力参数时，cos

_i=-（b²+c²-a²）/2bc，其中b为 弹性部件与旋转探杆的连接点和中心立柱中轴线之间的距离，c为弹性部件与外竖板的连 接点和中心立柱中轴线之间的距离，a为弹性部件的最终长度，a=F/k+x₀，其中F为测定的拉 力值，k为弹性部件的弹力系数，x₀为弹性部件未发生变形时的长度。

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