CN219965995U - 一种多工位带材智能化在线测宽设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多工位带材智能化在线测宽设备，包括光学测量模块、校准板模块和板带运输模块。本实用新型实现了将产线上带钢测宽校准板移动到带钢上面，激光校准时无需停止传送线，这样的在线校准方式不影响产线的生产节拍和生产计划，而且校准板上集成了不同校准用凹槽间距的校准板，在对不同宽度要求的带钢进行测宽时，产线人员无需停线更换校准板，只需根据需要通过程序调用大间距校准板侧或小间距校准板侧即可，也一定程度上保证了产线效率，另外，通过齿轮和齿条啮合机构实现了校准版的平动和转动复合，一方面将两个运动的驱动统一到一个运动上，减少了驱动电机的数量，降低了机构成本；另一方面使得平动和转动同时进行，提高了运动的效率。

Description

一种多工位带材智能化在线测宽设备

技术领域

本实用新型涉及带钢宽度测量，具体涉及一种多工位带材智能化在线测宽设备。

背景技术

带钢是轧钢企业重点生产的钢板类产品之一，具有较长、狭窄、不易生锈的特点，其生产目的是为满足各工业生产部门对金属类以及机械类产品生产的需要。对于带钢的生产制造，其宽度值的测量十分重要，而在生产线中实时地对带钢宽度进行测量，对于优化生产工艺和和保障产品质量具有不容忽视的意义。在板类用材的制造工艺中，使其宽度的尺寸公差保持基本不变不仅可以大幅度提高产品的合格率，并且可以减少原材料不必要的损耗，据调查统计，每降低1mm的宽度偏差，就可使成材率有0.1%的提高。带钢宽度作为轧机控制模型中的重要参数，只有得到准确实时的在线测量，才能更好的控制轧机运作、提高生产率，同时增强企业的竞争力。

迄今为止，热轧带钢宽度的检测方法也在不断的演变，从人工抽检到离线、在线检测。最早的人工抽检为操作工人使用千分卡尺进行接触测量，这种方法既浪费时间又不准确，不能做到实时检测，并且检测环境恶劣，质检人员在这种环境下工作，安全得不到很好的保障，容易疲劳，进而影响检测质量；同时，人工检测只能选在带钢冷却后操作，不能检测温度很高的钢板，起不到实时检测的作用。随着高新科技越来越广泛地应用到工程实际中，CCD技术实现了传动钢板的非接触动态宽度测量，测量结果直接在屏上显示出来，可更直观、方便地观察钢带宽度，更大程度上解决了工人的劳动强度。对于上述的非接触测量，可归纳为两种方法：离线测量和在线测量。激光测宽其利用对称三角反射法的原理，所用主要器件也是CCD，提高了稳定性和精度。然而对于激光测宽的校准板处在带钢下面的情况，其在测量带钢宽度时，需对带钢传送线进行停机处理后，在通过校准板精确校准激光后测量带钢宽度，其不能实现带钢宽度的在线测量，为一种离线测量方法。在线测量方法与离线测量方法相对应，主要解决带钢宽度实时在线测量的问题。此外，大多数带钢宽度在线测量装置都只配备单一校准板，不能适应于不同宽度带钢测宽的工况，难以进行精确校准工作。

目前带钢测宽问题点如下：

1)产线上带钢测宽校准板位于带钢下面，激光校准时需停止传送线，若某型号带钢过宽导致遮挡校准板，还需切断带钢后方可进行激光测宽校准；

2)由于目前产线上使用单一校准板，对不同宽度要求的带钢进行测宽时，产线人员需要停线更换校准板，影响产线效率；

3)由于停线校准和停线更换校准板，其导致产线上不能实现带钢宽度的在线测量，这不仅会影响到产品的合格率，且会增加原材料不必要的损耗。

有许多学者专家在带钢宽度测量技术上作出了贡献，安徽工业大学的赵卫东等设计一种基于面阵CCD(电荷耦合器件)的双边跟随式带钢测宽仪，解决现有带钢宽度实时检测技术检测精度不高的问题；宁波钢铁有限公司的张军基于线阵CCD图像传感器的测宽仪的关键技术进行分析，解决因待测目标弹跳影响宽度测量结果的问题。首钢京唐钢铁联合有限责任公司的黄爽等在热轧产线卷取前配置测宽仪，通过调整卷取前测宽仪照明光源和标定测宽仪系统来提高测量精度。

上述研究中未明确针对单一校准板不能适应不同带钢宽度进行精确校准问题提出有效方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种多工位带材智能化在线测宽设备，从而解决现有技术中带钢宽度离线测量与单一校准板问题，实现不同宽度要求带钢的激光测宽精确校准，并完成其宽度的在线测量。

为解决上述技术问题，本申请提供一种多工位带材智能化在线测宽设备，一种多工位带材智能化在线测宽设备，包括：第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架的顶部固定安装有光学测量模块、所述第一支架和第二支架的中部安装有校准板模块，还包括板带运输模块，板带运输模块位于第一支架和第二支架之间。

进一步地，所述光学测量模块由左右两个对称的测量装置组成，每个测量装置均包括电机，所述电机的输出端转动连接有丝杠，所述丝杠转动安装在轴承座上，丝杠上套设有定位螺母，丝杠下方设置有参考接收器和测量接收器。

进一步地，所述校准板模块包括驱动部件和标准板，第一支架上开设有滑槽，第二支架上开设有通槽，所述驱动模块固定安装在所述通槽内，所述通槽内固定安装有齿条，驱动模块包括伺服电机，所述伺服电机的输出轴上转动安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上套设有丝杠螺母，标准板左侧通过第一转动轴与滑块连接，所述滑块滑动安装在所述滑槽内，标准板右侧与第二转动轴一端连接，所述第二转动轴穿过所述丝杠螺母，其另一端固定安装有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合。

进一步地，所述校准板包括第一校准单元和第二校准单元，每个校准单元均包括两个对称设置的凹槽，其中，第二校准单元两个凹槽之间的距离大于第一校准单元两个凹槽之间的距离。校准板模块有两个工作状态，即“测宽标定模式”和“板带测宽模式”，测宽标定模式下，校准板呈水平状态，与板带平行；板带测宽模式下，标准板成竖直状态，与板带垂直。在校准前，通过伺服电机带动滚珠丝杠转动，进而带动校准板移动和转动，实现第一校准单元和第二校准单元的自由切换，以满足不同宽度的带钢测量的要求。完成校准后，再由伺服电机带动滚珠丝杠控制校准板移动和转动，使得装置恢复到带钢在线测宽状态。

进一步地，所述板带运输模块包括轧机立柱，所述轧机立柱顶部设置有若干输送辊，板带通过输送辊进行传送，光源槽固定安装在第一支架和第二支架侧面。

进一步地，光源槽用来安装提供光源的灯，该光源槽里面的灯保持打开（常亮）状态，用于协助测量接收器和参考接收器完成“寻边”。

进一步地，一种多工位带材智能化在线测宽方法，包括如下步骤：

S1：带钢宽度预测量

首先系统控制光学测量模块对带钢宽度进行预测量，并将数据反馈回控制系统。

S2：切换校准板

根据反馈的带钢宽度预测量数据分析带钢型号，匹配合适的校准板，伺服电机35带动滚珠丝杠转动，进而带动校准板向下移动和转动，从而切换合适的标准板。

S3：测宽校准

在完成校准板切换后，电机转动，进而带动丝杠旋转，实现发射器的左右移动，当左侧的发射器射出的激光光源一半落在校准板上，一半落在校准板左侧凹槽内，右侧的发射器射出的激光光源一半落在校准板上，一半落在校准板右侧凹槽内时，电机停止旋转；此时反馈控制系统已完成激光测宽校准，然后伺服电机带动滚珠丝杠反向转动，进而带动校准板向上移动和转动，当校准板恢复至竖直状态时，伺服电机停止工作。

S4：在线测量板带宽度

电机转动，进而带动丝杠旋转，实现发射器的左右移动，当左侧的发射器射出的激光光源一半落在板带上，右侧的发射器射出的激光光源一半落在板带上，即实现了对板带宽度的测量。最后处理测宽数据，反馈给控制系统，判断数据是否满足在预设误差范围内，如若不在，报警提示，若数据在误差范围内，显示带钢宽度数据并存储。

相对于现有技术，本申请的有益效果为：

1）在线校准：实现了将产线上带钢测宽校准板移动到带钢上面，激光校准时无需停止传送线，这样的在线校准方式不影响产线的生产节拍和生产计划。

2）复合校准板：校准板上集成了不同校准用凹槽间距的校准板，在对不同宽度要求的带钢进行测宽时，产线人员无需停线更换校准板，只需根据需要通过程序调用大间距校准板侧或小间距校准板侧即可，也一定程度上保证了产线效率。

3）校准版的平动和转动复合：通过齿轮和齿条啮合机构实现了校准版的平动和转动复合，一方面将两个运动的驱动统一到一个运动上，减少了驱动电机的数量，降低了机构成本；另一方面使得平动和转动同时进行，一定程度上提高了运动的效率。

附图说明

图1为在线测宽装置结构示意图；

图2为测量装置结构示意图；

图3为校准板运动控制模块；

图4为板带运输模块结构示意图；

图5 为集成不同型号的校准板的标板；

图6为校准板模块的传动方式；

图7为带钢宽度在线测量与校准方案流程图。

具体实施方式

接下来将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的实施进行详细的说明。但是这些实例仅用于说明本实用新型而不限于本实用新型的应用范围。

如图1-7所示，一种多工位带材智能化在线测宽设备，包括：第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架的顶部固定安装有光学测量模块11、所述第一支架和第二支架的中部安装有校准板模块12，还包括板带运输模块13，板带运输模块13位于第一支架和第二支架之间。

所述光学测量模块11由左右两个对称的测量装置组成，每个测量装置均包括电机25，所述电机25的输出端转动连接有丝杠21，所述丝杠21转动安装在轴承座上，丝杠21上套设有定位螺母23，丝杠21下方设置有参考接收器22和测量接收器24。当测量接收器24和参考接收器22接收到的灯的状态为“一半光亮、一半遮挡”时，认定为边缘。

所述校准板模块12包括驱动部件和标准板，第一支架上开设有滑槽，第二支架上开设有通槽，所述驱动模块固定安装在所述通槽内，所述通槽内固定安装有齿条36，驱动模块包括伺服电机35，所述伺服电机35的输出轴上转动安装有滚珠丝杠34，所述滚珠丝杠34上套设有丝杠螺母，标准板左侧通过第一转动轴31与滑块连接，所述滑块滑动安装在所述滑槽内，标准板右侧与第二转动轴39一端连接，所述第二转动轴穿过所述丝杠螺母，其另一端固定安装有齿轮37，所述齿轮37与所述齿条36啮合。

所述校准板包括第一校准单元32和第二校准单元33，每个校准单元均包括两个对称设置的凹槽，其中，第二校准单元33两个凹槽直接的距离大于第一校准单元32两个凹槽直接的距离。校准板模块12有两个工作状态，即“测宽标定模式”和“板带测宽模式”，测宽标定模式下，校准板呈水平状态，与板带平行；板带测宽模式下，标准板成竖直状态，与板带垂直。在校准前，通过伺服电机35带动滚珠丝杠34转动，进而带动校准板移动和转动，实现第一校准单元32和第二校准单元33的自由切换，以满足不同宽度的带钢测量的要求。完成校准后，再由伺服电机35带动滚珠丝杠34控制校准板移动和转动，使得装置恢复到带钢在线测宽状态。

所述板带运输模块13包括轧机立柱41，所述轧机立柱41顶部设置有若干输送辊，板带44通过输送辊43进行传送，光源槽42固定安装在第一支架和第二支架侧面。

光源槽42用来安装提供光源的灯，该光源槽里面的灯保持打开（常亮）状态，用于协助测量接收器24和参考接收器22完成“寻边”，其原理是：当测量接收器24和参考接收器22接收到的灯的状态为“一半光亮、一半遮挡”时，认定为达到带材边缘。

一种多工位带材智能化在线测宽方法，包括如下步骤：

S1：带钢宽度预测量

首先系统控制光学测量模块11对带钢宽度进行预测量，并将数据反馈回控制系统。

S2：切换校准板

根据反馈的带钢宽度预测量数据分析带钢型号，匹配合适的校准板，伺服电机35带动滚珠丝杠34转动，进而带动校准板向下移动和转动，从而切换合适的标准板。

S3：测宽校准

在完成校准板切换后，电机25转动，进而带动丝杠21旋转，实现发射器的左右移动，当左侧的发射器射出的激光光源一半落在校准板上，一半落在校准板左侧凹槽内，右侧的发射器射出的激光光源一半落在校准板上，一半落在校准板右侧凹槽内时，电机25停止旋转；此时反馈控制系统已完成激光测宽校准，然后伺服电机35带动滚珠丝杠34反向转动，进而带动校准板向上移动和转动，当校准板恢复至竖直状态时，伺服电机35停止工作。

S4：在线测量板带宽度

电机25转动，进而带动丝杠21旋转，实现发射器的左右移动，当左侧的发射器射出的激光光源一半落在板带上，右侧的发射器射出的激光光源一半落在板带上，即实现了对板带宽度的测量。最后处理测宽数据，反馈给控制系统，判断数据是否满足在预设误差范围内，如若不在，报警提示，若数据在误差范围内，显示带钢宽度数据并存储。

由于校准板上面的两个凹槽之间的距离是精确的，是精密制造并经过计量部门认可和认证的计量器具；而光学测量模块11上面两个测量接收器24之间的距离则是不确定的，是会受环境影响发生漂移进而无法准确进行测宽的，是需要定期进行标定的；左测量接收器和右测量接收器分别捕捉校准板上面的左侧凹槽和右侧凹槽的位置，然后将左测量接收器和右测量接收器的距离认定为左槽和右槽的距离，也就是所谓的标定过程。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (6)

1.一种多工位带材智能化在线测宽设备，其特征在于，包括：第一支架和第二支架， 所述第一支架和第二支架的顶部固定安装有光学测量模块（11）、所述第一支架和第二支架的中部安装有校准板模块（12），还包括板带运输模块（13），板带运输模块（13）位于第一支架和第二支架之间。

2.根据权利要求1所述的一种多工位带材智能化在线测宽设备，其特征在于，所述光学测量模块（11）由左右两个对称的测量装置组成，每个测量装置均包括电机（25），所述 电机（25）的输出端转动连接有丝杠（21），所述丝杠（21）转动安装在轴承座上，丝杠（21）上套设有定位螺母（23），丝杠（21）下方设置有参考接收器（22）和测量接收器（24）。

3.根据权利要求2所述的一种多工位带材智能化在线测宽设备，其特征在于，所述校准板模块（12）包括驱动模块和标准板，第一支架上开设有滑槽，第二支架上开设有通槽，所述驱动模块固定安装在所述通槽内，所述通槽内固定安装有齿条（36），驱动模块包括伺服电机（35），所述伺服电机（35）的输出轴上转动安装有滚珠丝杠（34），所述滚珠丝杠（34）上套设有丝杠螺母，标准板左侧通过第一转动轴（31）与滑块连接，所述滑块 滑动安装在所述滑槽内，标准板右侧与第二转动轴（39）一端连接，所述第二转动轴穿过 所述丝杠螺母，其另一端固定安装有齿轮（37），所述齿轮（37）与所述齿条（36）啮合。

4.根据权利要求3所述的一种多工位带材智能化在线测宽设备，其特征在于，所述校准板包括第一校准单元（32）和第二校准单元（33），每个校准单元均包括两个对称设置的凹槽，其中，第二校准单元（33）两个凹槽之间的距离大于第一校准单元（32）两个凹槽之间的距离。

5.根据权利要求4所述的一种多工位带材智能化在线测宽设备，其特征在于，所述板带运输模块（13）包括轧机立柱（41），所述轧机立柱（41）顶部设置有若干输送辊，板带（44）通过输送辊（43）进行传送，光源槽（42）固定安装在第一支架和第二支架侧面。

6.根据权利要求5所述的一种多工位带材智能化在线测宽设备，其特征在于，光源槽（42）用来安装提供光源的灯，该光源槽里面的灯保持打开状态，用于协助测量接收器（24）和参考接收器（22）完成“寻边”。