CN212674069U - 应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统，涉及钢板板型检测技术领域，安装在钢板生产线上，选择一前后距离不小于最大钢板长度的钢板传送辊道作为测量辊道，包括：可编程逻辑控制器；多个板宽检测激光传感器；多个板厚检测激光传感器；多个板长检测增量编码器；多个板长检测激光传感器；板型检测数据采集单元；能够对辊道上的钢板长度、钢板宽度、钢板厚度等参数进行动态的、非接触的、连续的测量与分析，结构简单、设计合理，便于维护。
Description
技术领域
本实用新型涉及钢板板型检测技术领域，具体涉及一种应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统。
背景技术
钢板是用钢水浇注，冷却后压制而成的平板状钢材，是平板状，矩形的，可直接轧制或由宽钢带剪切而成，其在剪切后输送到成品库垛位之前，需要对垛板吊前端辊道上的钢板的板型尺寸，包括钢板长度、钢板宽度、钢板厚度进行检测，检测结果数据作为钢板的垛位分配依据。为了与钢板垛位分配系统配套，需要设计一种钢板板型检测系统，来实现对钢板参数的检测。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统，能够对辊道上的钢板长度、钢板宽度、钢板厚度等参数进行动态的、非接触的、连续的测量与分析，结构简单、设计合理，便于维护。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统，安装在钢板生产线上，选择一前后距离不小于最大钢板长度的钢板传送辊道作为测量辊道，包括：
可编程逻辑控制器；
多个板宽检测激光传感器，分别安装在测量辊道两侧，用于钢板宽度检测；
多个板厚检测激光传感器，安装在测量辊道正上方，用于钢板厚度检测；
多个板长检测增量编码器，安装在测量辊道一侧，用于钢板长度检测；
多个板长检测激光传感器，安装在测量辊道侧上方，用于钢板位置检测；
板型检测数据采集单元；
所述的多个板宽检测激光传感器、多个板厚检测激光传感器分别与可编程逻辑控制器连接，所述的多个板长检测增量编码器、多个板长检测激光传感器分别与板型检测数据采集单元连接，所述板型检测数据采集单元与可编程逻辑控制器连接。
进一步的，所述板长检测增量编码器的实心轴与测量辊道输出轴同轴同心设置，通过联轴器连接，板长检测增量编码器随测量辊道转动，且板长检测增量编码器的单圈脉冲数不小于测量辊道周长。
进一步的，所述板长检测激光传感器的数量值不小于测量辊道宽度除以钢板最小宽度的值。
进一步的，所述板型检测数据采集单元采用西门子S7-1200控制器，其通过Profinet总线与所述可编程逻辑控制器连接，将各路板长检测增量编码器、板长检测激光传感器数据发送至可编程逻辑控制器中。
进一步的，在测量辊道左右两侧各安装一个板宽检测激光传感器，板宽检测激光传感器激光光线分别水平向测量辊道中心照射，该激光光线所在水平面高于测量辊道平面5mm，左右两个板宽检测激光传感器分别输出4-20mA电流信号至可编程逻辑控制器。
进一步的，所述多个板厚检测激光传感器在测量辊道正上方垂直于测量辊道前进的方向上均布，板厚检测激光传感器激光光线垂直向下照射测量辊道，板厚检测激光传感器的数量值不小于测量辊道宽度除以钢板最小宽度的值；一个或者多个所述的板厚检测激光传感器输出4-20mA电流信号至可编程逻辑控制器。
本实用新型的有益效果是：板长检测增量编码器的单圈脉冲数不小于测量辊道的周长，能够保证1毫米误差范围内的测量精度；板长检测激光传感器的数量值不小于测量辊道宽度除以钢板最小宽度的值，能够保证钢板在测量辊道的横向任意位置通过时，皆可触发传感器动作；板厚检测激光传感器的数量值不小于测量辊道宽度除以钢板最小宽度的值，能够保证钢板在任意位置通过时，至少有一个板厚检测激光传感器可以检测到信号；本系统能够对辊道上的钢板长度、钢板宽度、钢板厚度等参数进行动态的、非接触的、连续的测量与分析，结构简单、设计合理，便于维护。
附图说明
图1是本实用新型整体结构框图；
图2是本实用新型平面图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
实施例1
应用于辊道上的钢板板型检测系统，包括：可编程逻辑控制器，多个板宽检测激光传感器，多个板厚检测激光传感器，多个板长检测增量编码器，多个板长检测激光传感器，板型检测数据采集单元；本实施例优选的可编程逻辑控制器型号为西门子S7-1500/CPU1516，优选的板型检测数据采集单元型号为西门子S7-1200控制器；所述的多个板宽检测激光传感器、多个板厚检测激光传感器分别与可编程逻辑控制器连接，所述的多个板长检测增量编码器、多个板长检测激光传感器分别与板型检测数据采集单元连接，所述板型检测数据采集单元与可编程逻辑控制器连接。
本系统的安装位置，在钢板生产线上剪切机与探伤机之后，在成品库智能垛位之前，在符合位置要求的辊道中选择一根传送辊道作为测量辊道，测量辊道前后距离不小于最大钢板长度，板型检测所使用的传感器全部安装在测量辊道的上方或两侧位置，系统基于测量辊道对所有经过的钢板进行板型尺寸检测。
板长检测增量编码器，采用西克DBS系列或者倍加福RVI系列的多圈旋转式编码器，具有夹紧法兰实心轴式机械接口，HTL、PNP或NPN式电气接口。优选的，本实施例中板长检测增量编码器的单圈脉冲数不小于测量辊道的周长(单位为毫米)，以保证1毫米误差范围内的测量精度。板长检测增量编码器安装在测量辊道一侧，其实心轴与测量辊道输出轴保持同轴同心，使用联轴器连接；板长检测增量编码器随测量辊道转动，输出PNP型AB相正交高速脉冲信号至板型检测数据采集单元—西门子S7-1200控制器，用于钢板长度检测。
板长检测激光传感器采用西克DT50系列或者劳易测ODS10系列，使用漫反射背景抑制式测量，激光光源使用1级可见红光，检测距离可调节，输出PNP式开关量信号。板长检测激光传感器数量≥测量辊道宽度÷钢板最小宽度，以保证钢板在测量辊道的横向任意位置通过时，皆可触发板长检测激光传感器动作。板长检测激光传感器安装在测量辊道侧上方，激光光线斜向下照射辊道面，光线落点位置垂直于辊道前进方向均布。钢板经过测量辊道时，板长检测激光传感器输出PNP开关量信号至板型检测数据采集单元—西门子S7-1200控制器，用于钢板位置检测。
板型检测数据采集单元—西门子S7-1200控制器，具有多路高速脉冲信号接口，可连接多台板长检测增量编码器同时接收板长检测增量编码器数据；具有多路数字量输入DI接口，可连接多台板长检测激光传感器同时接收数据。同时，板型检测数据采集单元具有Profinet总线接口，通过Profinet总线1网络通信连接可编程逻辑控制器西门子S7-1500/CPU1516，将各路传感器数据发送至可编程逻辑控制器中进行转换与处理。Profinet总线1网络通信中，可编程逻辑控制器作为I/O控制器，板型检测数据采集单元作为智能设备。
板宽检测激光传感器，采用西克DT500系列或者劳易测ODSL30系列，采用光脉冲飞行时间原理检测距离，传感器发射“测量脉冲”与“参考脉冲”，通过测量二者之间的相位差，以及光脉冲从发出到被物体反射回来的时间差，计算测量距离。传感器使用1级可见红色激光，漫反射测量方式，输出4-20mA电流信号。在测量辊道左右两侧各安装一个板宽检测激光传感器，激光光线分别水平向测量辊道中心照射，激光光线所在平面高于测量辊道平面5毫米。钢板到达测量辊道上方后，左右两个板宽检测激光传感器分别检测安装位置与钢板左右侧面之间的距离，并输出4-20mA电流信号至可编程逻辑控制器西门子S7-1500/CPU1516，用于钢板宽度检测。
在测量辊道正上方并列安装多个板厚检测激光传感器，采用西克DT500系列或者劳易测ODSL30系列，激光光线垂直向下照射测量辊道。板厚检测激光传感器在垂直于辊道前进的方向上均布，传感器数量≥测量辊道宽度÷钢板最小宽度，以保证钢板在任意位置通过时，至少有一个板厚检测激光传感器可以检测到信号。钢板到达测量辊道上方后，一个或者多个板厚检测激光传感器检测安装位置与钢板上表面之间的距离，并输出4-20mA电流信号至可编程逻辑控制器西门子S7-1500/CPU1516，用于钢板厚度检测。
可编程逻辑控制器西门子S7-1500/CPU1516安装在辊道控制室的机柜中，具有4-20mA电流信号采集接口、DC24V开关量信号采集接口、AB相正交脉冲信号接口、以太网接口、串行通信接口，支持硬件/软件滤波、高速脉冲计数、TCP/IP通信、Profinet组网通信、Profibus-DP组网通信，用于信息采集、数据处理、逻辑运算、报警分析、组网通信等功能。
实施例2
测量辊道向前与向后分别延伸不小于最大钢板长度的距离，作为板型检测区域。板型检测过程中，板型检测区域内的所有辊道保持同一速度运行，以避免钢板在辊道传送过程中滑动，影响检测精度。
钢板进入辊道的板型检测区域，板头触发板长检测激光传感器上升沿动作，输出DC24V信号至可编程逻辑控制器，开始进行板型检测。钢板通过测量辊道后，板尾触发板长检测激光传感器下降沿动作，输出DC0V信号至可编程逻辑控制器，结束对此钢板的板型检测过程。
作为更加优选的方案，本系统与钢板生产线的剪切线二级管理系统、辊道钢板垛位分配与定位系统、一级辊道控制系统组网通信，对辊道上的钢板进行动态的、非接触的、连续的测量与分析。
与上述各系统组网通讯时，可编程逻辑控制器西门子S7-1500/CPU1516通过Profinet总线2连接一级辊道控制系统KXAUCMS-ACS1500S，一级辊道控制系统连接辊道变频器并控制辊道运行。板型检测开始时，可编程逻辑控制器使用Profinet接口及协议与辊道控制器通信，辊道控制器获取板型检测状态后，输出同一速度信号至板型检测区域的各组辊道变频器，控制板型检测区域内所有辊道均以相同速度运行，直至板型检测状态结束。
板型检测开始时，可编程逻辑控制器开始对板长检测增量编码器输出的AB相正交脉冲信号进行高速计数，计数过程持续到板型检测过程结束。钢板与测量辊道表面接触，钢板长度与经过测量辊道时辊道的旋转圈数成正比，与板长检测增量编码器的高速计数值成正比，将高速计数值乘以比例系数即可获得钢板长度数据。
板型检测开始后，用于板宽检测的两个板宽检测激光传感器检测安装位置到钢板侧面之间的距离，输出4-20mA电流信号至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器对两路电流信号分别进行线性变换，获取检测距离，依据辊道宽度与2路检测距离，计算钢板宽度数据。
优选的，可编程逻辑控制器检测板宽的同时，可以获取钢板在垂直于辊道前进方向的位置信息，并通过工业以太网络与Profinet协议发送至辊道钢板垛位分配与定位系统，用于垛板吊开始自动吊运时的钢板位置识别与大车定位。
板型检测开始后，用于板厚检测的一个或多个板厚检测激光传感器检测安装位置到钢板上表面之间的距离，输出4-20mA电流信号至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器对电流信号进行线性变换，获取检测距离，依据钢板位置信息选择有效的检测数据，依据安装高度与检测数据计算钢板厚度数据。
作为能够对钢板板型信息进行比对的进一步优选的方案，可编程逻辑控制器通过以太网接口连接剪切线二级管理系统，使用TCP/IP协议进行数据通信，获取辊道上钢板的物料信息，包括物料编号、钢板长度、钢板宽度、钢板厚度等。在板型检测完成后，可编程逻辑控制器将传感器检测获取的钢板板型信息与剪切线二级管理系统发送的钢板板型信息进行比对，判断板型尺寸误差是否符合生产线的工艺要求。钢板板型尺寸比对未通过时，可编程逻辑控制器将触发报警，并将相关数据发送至辊道钢板垛位分配与定位系统中，提示辊道控制室内的操作人员进行人工确认与处理，同时发送报警状态至辊道控制器，停止辊道继续向前传送钢板，待人工确认并处理后再恢复辊道运行。钢板板型尺寸比对通过或人工确认并处理完成后，可编程逻辑控制器将钢板板型尺寸信息通过Profinet总线2发送至辊道钢板垛位分配与定位系统，用于进行垛位分配与辊道定位控制。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统，安装在钢板生产线上，选择一前后距离不小于最大钢板长度的钢板传送辊道作为测量辊道，其特征在于，包括：
可编程逻辑控制器；
多个板宽检测激光传感器，分别安装在测量辊道两侧，用于钢板宽度检测；
多个板厚检测激光传感器，安装在测量辊道正上方，用于钢板厚度检测；
多个板长检测增量编码器，安装在测量辊道一侧，用于钢板长度检测；
多个板长检测激光传感器，安装在测量辊道侧上方，用于钢板位置检测；
板型检测数据采集单元；
所述的多个板宽检测激光传感器、多个板厚检测激光传感器分别与可编程逻辑控制器连接，所述的多个板长检测增量编码器、多个板长检测激光传感器分别与板型检测数据采集单元连接，所述板型检测数据采集单元与可编程逻辑控制器连接。
2.根据权利要求1所述的应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统，其特征在于，所述板长检测增量编码器的实心轴与测量辊道输出轴同轴同心设置，通过联轴器连接，板长检测增量编码器随测量辊道转动，且板长检测增量编码器的单圈脉冲数不小于测量辊道周长。
3.根据权利要求1所述的应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统，其特征在于，所述板长检测激光传感器的数量值不小于测量辊道宽度除以钢板最小宽度的值。
4.根据权利要求1所述的应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统，其特征在于，所述板型检测数据采集单元采用西门子S7-1200控制器，其通过Profinet总线与所述可编程逻辑控制器连接，将各路板长检测增量编码器、板长检测激光传感器数据发送至可编程逻辑控制器中。
5.根据权利要求1所述的应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统，其特征在于，在测量辊道左右两侧各安装一个板宽检测激光传感器，板宽检测激光传感器激光光线分别水平向测量辊道中心照射，该激光光线所在水平面高于测量辊道平面5mm，左右两个板宽检测激光传感器分别输出4-20mA电流信号至可编程逻辑控制器。
6.根据权利要求1所述的应用于辊道上的无人化全自动钢板板型检测系统，其特征在于，所述多个板厚检测激光传感器在测量辊道正上方垂直于测量辊道前进的方向上均布，板厚检测激光传感器激光光线垂直向下照射测量辊道，板厚检测激光传感器的数量值不小于测量辊道宽度除以钢板最小宽度的值；一个或者多个所述的板厚检测激光传感器输出4-20mA电流信号至可编程逻辑控制器。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113777268A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-10 | 奥瑞视（北京）科技有限公司 | 一种中厚板自动探伤系统及其控制方法 |
| CN114083051A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-02-25 | 太原科技大学 | 一种基于线结构光的钢板定尺剪切系统及方法 |
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- 2020-09-08 CN CN202021937080.0U patent/CN212674069U/zh active Active
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