CN201006548Y - 抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于金属板带材板形检测技术，特别是一种抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，它至少包括辅助辊(3)、偏导辊(4)、传感器阵列支架(5)及信号检测处理单元(7)，由轧机(1)出来的被测金属板带(2)通过辅助辊(3)、或直接同偏导(4)上表面与张力卷筒(6)连接，并由张力卷筒(6)拉紧；传感器阵列安装在偏导辊的轧机一侧，距被测金属板带(2)有一间隙；其特征是：传感器阵列支架(5)上侧有金属标定梁(20)，金属标定梁(20)处安放标块(21)，标块(21)下侧固定有传感器阵列支架(5)，传感器阵列支架(5)内固定有传感器阵列(15)；标定梁(20)和标块(21)与传感器阵列的信号连接，传感器阵列的电信号输出与信号处理单元电连接，这种装置抗干扰性好。
Description
技术领域：本实用新型属于金属板带材板形检测技术，特别是一种抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置。
背景技术：金属板带动态板形检测有接触式和非接触式之分，非接触式具有设备使用寿命长，安装维护方便的特点。如中国专利“金属薄带材的动态板形检测装置”，其专利号是ZL96236250.6所公开的技术就采用的是非接触检测技术，这种技术是通过在换向辊附近安装传感器支架梁，利用换向辊的自然偏心产生的振动测量板形，由于没有用辅助辊形成的不受干扰的振动空间，很容易受到轧制油吹扫装置的干扰。其信号处理单元发送的板形特征信号为采样信号时域谱的面积，即包络线范围内的面积。
又如专利号是ZL200320126325.1及200310122261.2所公开的技术是采用辅助辊，并在此二辊之间形成固定的较少受干扰的带材振动空间。信号处理单元用时域谱的平均值和最大最小值来处理板形特征值。
对于非接触检测技术国外西门子公司的SI-FLAT也有所报导，其板形测量是基于对带钢周期性的激励以促使带钢产生上下振动，通过测量带钢宽度方向上振幅的分布得到带钢的板形特征信息。激励来自于带钢与抽气平台之间的气流。气流由调制块周期性的打开和关闭，这样就对带钢产生了周期性的激励。调制块采用速度控制调节激励频率(3～10Hz)，利用调速风机控制带钢与抽气平台之间的空气压力并确保带钢的振幅0.1到0.2mm之间的相对稳定范围内。带钢运行时与测量平台之间的距离大约5mm(±3mm)。带钢振幅采用非接触涡流传感器阵列测量。可见它所采用的板形检测技术是将传感器阵列支架梁安装在吸气式的调幅器上，也用电涡流传感器阵列观测板形信号的差异，其信号处理单元用“快速傅立叶变换”处理板形特征值。
前四种专利技术除国外西门子公司SI-FLAT技术外的三种专利都是与本实用新型专利权人有关的中国专利，这些技术虽然都是用非接触方式检测板带的振动信号，在金属板带材运动速度较高且存在各种干扰的情况下，抗干扰能力差，特别是随着电涡流传感器阵列使用时间增长，由于金属粉末的干扰和温飘，影响了测量精度。
实用新型内容：本实用新型的目的是提供一种抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，它可消除金属粉末及温飘对传感器信号的影响，因而使检测装置更适合于在恶劣环境下的板形测量。
本实用新型的目的是这样实现的：非接触式动态板形检测、标定装置，它至少包括辅助辊3、偏导辊4、传感器阵列支架5及信号检测处理单元7，由轧机1出来的被测金属板带2通过辅助辊3、或直接同偏导辊4上表面与张力卷筒6连接，并由张力卷筒6拉紧；传感器阵列安装在偏导辊的轧机一侧，距被测金属板带2有一间隙；其特征是：传感器阵列支架5上侧有金属标定梁20，金属标定梁20处安放标块21，标块21下侧固定有传感器阵列支架5，传感器阵列支架5内固定有传感器阵列15；标定梁20和标块21与传感器阵列的信号连接，传感器阵列的电信号输出与信号处理单元电连接。
所述的信号处理单元7至少包括神经网络控件22和检测处理模块23，神经网络控件22输入端与传感器阵列15电连接，神经网络控件22输出端与检测处理模块23电连接。
所述传感器阵列15中的传感器是电涡流传感器，传感器可以多列布置、也可以单列布置。
所述传感器阵列15中的传感器是CCD器件激光测距传感器，传感器是单列布置的。
所述传感器阵列支架5被尼龙护套14及螺母16固定在支架梁5上；在梁上有冷却液进出口13。
所述传感器阵列支架5为非冷却支架，支架侧面有通风孔19，传感器阵列上方有有机玻璃护板18；有机玻璃护板18厚度在0.5到6.0毫米。
所述的辅助辊3是被动辊，它的上母线与轧制线等高，它的上母线高于偏导辊的上母线。
所述的偏导辊4与辅助辊3的间距范围为260mm-4000mm。
所述的金属板带2的下表面与传感器阵列支架5上表面间的距离在2mm-325mm之间。
为了得到标块21的标准信号与金属板带2接近的值，标定梁20的材质与金属板带2一致，表面光洁度与金属板带表面一致。
本实用新型的特点是：信号处理单元7包括两个功能模块组成：其一是检测信号处理模块；其二是标定信号处理模块。检测信号处理模块的功能是先对测得的时域信号进行低通滤波，然后进行傅立叶变换取平均值与峰峰值处理，计算出板形特征值，该特征值一边传给显示器9进行适时显示，一边发送给控制系统进行控制，其抗干扰性能要比不去均值的优越。标定信号标定模块的功能是得到将标准信号与实测信号的关系，实测信号与标准信号经神经网络控件22进行人工神经网络或线性插值处理，处理为测量距离信号，供检测处理模块使用。这样可消除金属粉末及温飘对传感器信号的影响，因而使检测装置更适合于在恶劣环境下的板形测量。
附图说明：
下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明：
图1是本实用新型实施例系统结构示意图；
图2是传感器阵列固定在支架内有尼龙护套结构示意侧视图；
图3是传感器阵列固定在支架内结构示意俯视图；
图4是传感器阵列固定支架由有机玻璃板保护结构示意侧视图；
图5是传感器阵列固定支架由有机玻璃板保护结构示意俯视图；
图6是标定梁的结构示意侧视图；
图7是标定梁的结构示意俯视图。
图8是信号处理单元的组成及信号连接关系示意图
图中，1、轧机；2、金属板带；3、辅助辊；4、偏导辊；5、传感器阵列支架；6、张力卷筒；7、信号检测和处理单元；8、信号线。9、显示器；12、支架固定孔；13、冷却液进出口；14、传感器尼龙护套；15、电涡流传感器；16、护套固定螺母。18、有机玻璃板；19、通风孔；20、金属标定梁；21标块；22、神经网络控件模块；23、检测处理模块。
具体实施方式：
实例1：如图1所示：为一个1250毫米普通带钢轧机动态板形检测装置总体结构示意图。被动的辅助辊3直径200毫米，偏导辊4直径400毫米，二辊中心间距480毫米，偏导辊比辅助辊3低40毫米。带钢厚度0.15毫米。由轧机1出来的被测金属板带2经辅助辊3、偏导辊4后由张力卷筒6拉紧，传感器阵列支架5位于辅助辊3、偏导辊4中间。辅助辊3，在安装辅助辊时，它是被动辊，它的上母线与轧制线等高，它的上母线高于偏导辊的上母线。因为传感器支架5上表面要与此母线平行，其高差引起的坡度以标定梁与标块不打滑为度；如果不安装辅助辊，则板带直接同偏导辊4上表面与张力卷筒6连接，偏导辊上表面与轧制线等高。传感器阵列安装时，金属板带2的下表面与传感器阵列支架5上表面间的距离在300mm之间。
为了更好的了解本实用新型，需要结合图8的说明来理解它的特点，如图8所示，在传感器阵列支架5上侧有金属标定梁20，金属标定梁20处安放标块21，传感器阵列支架5内固定有传感器阵列15。标定时，通过标定梁20及不同厚度的标块21，传感器阵列15感应、反射产生了相应的电信号，此电信号经A/D板后，送到信号处理单元7中的神经网络控件22，由神经网络控件22处理为测量距离信号，然后送到检测处理模块23使用。通过标定，可定期消除金属粉末及温飘对电涡流传感器信号的影响，因而使检测装置更适合于在恶劣环境下的板形测量。
为了得到正确的标定值，除了采用神经网络控件单元22外，需要标定梁20与被测金属板带2具有使用上相同的性能，如材质与所生产的金属带材一致，其下表面要用平面磨床磨平，表面光洁度与金属板带表面一致。
又从图8可以看出，信号处理单元7是由两个功能模块组成的：其一是检测信号处理模块23；其二是由神经网络控件22组成的标定信号处理模块。检测处理模块23的功能是先对测得的时域信号进行低通滤波，然后进行去均值傅立叶变换，进行取平均值与峰峰值处理，计算出板形特征值，该特征值一边传给显示器9进行适时显示，一边发送给控制系统进行控制，其抗干扰性能要比不去均值的优越；需要说明的是检测信号处理模块23与已知技术没有太多的变化，因此在这里不作过多说明。
而由人工神经网络控件模块22和金属标定梁20处安放标块21构成的标定信号处理模块的功能是将标定梁标定的数据进行人工神经网络或线性插值处理，处理为测量距离信号，供检测处理模块使用。因而本实用新型的检测装置具有抗干扰的特点。
上述说明中，传感器阵列15可以是由21个电涡流传感器组成。如图2、3所示，传感器阵列15双排布置，它们安装在支架内用尼龙护套保护，并在周边缝隙处涂耐200度高温的乳胶防止金属粉末进入。采用电涡流传感器的传感器阵列15用自来水冷却，可保证电涡流传感器阵列长时间工作。因此在传感器阵列支架5上有冷却水进出口13，带尼龙护套14的传感器阵列由支架固定孔12的固定螺母16固定在传感器阵列支架梁5上。
带钢以每秒10米的轧制速度通过辅助辊3与偏导辊4形成带钢振动空间。由于带钢横向延伸不均，产生不良板形，因横向各点的松紧不同产生的振动特性不同，故被安装在钢带下面的传感器阵列测得的振动信号也不同。信号处理单元7的检测信号处理模块对采样信号先进行低通滤波，然后进行去均值傅立叶变换，及平均值与峰峰值处理得到板形的特征值。该特征值适时显示在显示器9上，同时发送给控制系统进行控制。传感器阵列在检修时进行重新标定，标定梁的结构示意图见图6、图7。定期的用此标定梁20和标块21对每个传感器进行标定，并由神经网络控件单元22进行人工神经网络建模。采用的标定梁20材质为Q235，其下表面用平面磨床磨平，表面光洁度为1.6。
实际上传感器阵列支架5也可采用图4、5的结构，不同于图2和图3的是传感器阵列支架5(如图4、5所示)是采用1.5毫米厚的有机玻璃护板保护的传感器阵列支架结构，该有机玻璃护板插在支架凹槽中，用以保护传感器阵列。这种方式同样适合1250毫米普通带钢轧机板形动态检测装置总体结构。
本实用新型的另一种实施方式是对于一个800毫米钛带轧机板形动态检测装置，其传感器阵列支架5中安装的可以是CCD器件激光测距传感器，此传感器是单列布置，支架上方是空的，没有机玻璃护板18保护，侧面用洁净的高压空气通风，传感器与金属板带间距300mm，这种方式同样能实现本实用新型的功能。
在实施本实用新型时需要说明的是，接触式动态板形检测装置的传感器阵列安装在偏导辊的轧机一侧，距被测金属板带2有一间隙；辅助辊是可选择的，如果安装辅助辊，辅助辊与轧制线等高，偏导辊上表面高度比辅助辊的低，其高差引起的坡度以标定梁与标块不打滑为度；辅助辊为被动辊，在此二辊之间形成固定的较少受干扰的带材振动空间；如果轧机环境不允许安装辅助辊，此辅助辊也可以不设，此时偏导辊与轧制线等高。
而传感器阵列15安装的是电涡流传感器时也可采用单排布置进行采样。传感器阵列用涂有防护乳胶的尼龙护套或有机玻璃板保护，安装在传感器阵列支架梁内。用尼龙护套时，传感器阵列需用水冷却；用有机玻璃板保护时，用通风孔冷却。
Claims (10)
1.抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，它至少包括辅助辊(3)、偏导辊(4)、传感器阵列支架(5)及信号检测处理单元(7)，由轧机(1)出来的被测金属板带(2)通过辅助辊(3)、或直接同偏导(4)上表面与张力卷筒(6)连接，并由张力卷筒(6)拉紧；传感器阵列安装在偏导辊的轧机一侧，距被测金属板带(2)有一间隙；其特征是：传感器阵列支架(5)上侧有金属标定梁(20)，金属标定梁(20)处安放标块(21)，标块(21)下侧固定有传感器阵列支架(5)，传感器阵列支架(5)内固定有传感器阵列(15)；标定梁(20)和标块(21)与传感器阵列的信号连接，传感器阵列的电信号输出与信号处理单元电连接。
2.根据权利要求1所述的抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，其特征是：所述的信号处理单元(7)至少包括神经网络控件(22)和检测处理模块(23)，神经网络控件(22)输入端与传感器阵列(15)电连接，神经网络控件(22)输出端与检测处理模块(23)电连接。
3.根据权利要求1所述的抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，其特征是：所述传感器阵列支架(5)被尼龙护套(14)及螺母(16)固定在支架梁(5)上；在梁上有冷却液进出口(13)。
4.根据权利要求1所述的抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，其特征是：所述传感器阵列支架(5)为非冷却支架，支架侧面有通风孔(1 9)，传感器阵列上方有有机玻璃护板(18)；有机玻璃护板(18)厚度在0.5到6.0毫米。
5.根据权利要求1所述的抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，其特征是：所述传感器阵列(15)中的传感器是电涡流传感器，电涡流传感器阵列可以多列布置、也可单列布置。
6.根据权利要求1所述的抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，其特征是：所述传感器阵列(15)中的传感器是CCD器件激光测距传感器，此传感器阵列是单列布置。
7.根据权利要求1所述的抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，其特征是：所述的辅助辊(3)是被动辊，它的上母线与轧制线等高，它的上母线高于偏导辊的上母线。
8.根据权利要求1所述的抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，其特征是：所述的偏导辊(4)与辅助辊(3)的间距范围为260mm-4000mm。
9.根据权利要求1所述的抗干扰性好的非接触式动态板形检测、标定装置，其特征是：所述的金属板带(2)的下表面与传感器阵列支架(5)上表面间的距离在2mm-325mm之间。
10.根据权利要求1所述的抗干扰性好的非接触式动态板形检、测标定装置，其特征是：标定梁(20)的材质与金属板带(2)一致，表面光洁度与金属板带表面一致。
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