SE519364C2 - Förfarande och anordning för mätning av dragspänningsfördelningen i ett metallband - Google Patents

Description

:annu 10 15 20 25 519 3 6 4 älg . . " ' vilkas mätområde är ofullständigt övertäckt av nætallbandet, korrigeras.

I en föredragen utformning bestäms medelst sensorerna minst en kant av metallbandet.

I en ytterligare föredragen utformning av uppfinningen böjs metallbandet ut periodiskt och minst en kant av metallbandet bestäms ur ett tidsmässigt medelvärde av de från sensorerna le- vererade mätvärdena.

I en ytterligare föredragen utformning av uppfinningen böjs metallbandet ut periodiskt och dragspänningsfördelningen fast- ställs ur amplituden för de av sensorerna levererade mätvärde- na.

I en ytterligare föredragen utformning av uppfinningen kor- rigeras mätvärdena från sensorer j. metallbandets kantomràde, vilkas mätområde är ofullständigt övertäckt av metallbandet, i beroende av läget för metallbandets kant.

I en ytterligare föredragen utformning av uppfinningen sker korrektionen av mätvärdena från sensorer i metallbandets kant- omràde, vilkas mätområde övertäcks ofullständigt av metallban- det, medelst lagrade kalibreringskurvor.

Ytterligare fördelar och detaljer framgår av den följande beskrivningen av utföringsexempel och av underkraven. I detalj visar: Figur 1 en anordning för mätning av dragspänningsfördel- ningen i ett metallband, figur 2 ett utföringsexempel för en mätanordning, figur 3 ett exempel av ett samband mellan en sensors ut- gångsspänning och dess övertäckningsgrad, figur 4 en karakteristik för olika avstånd, figur 5 en alternativ anordning av sensorer, figur 6 en ytterligare alternativ anordning av sensorer, figur 7 en jämförelse mellan beräknad och faktisk dragspän- Aning, och l _ figur 8 en föredragen tilldelning av sensorer till mätan- ordningar.

Figur 1 visar ett utföringsexempel av en uppfinningsenlig anordning för mätning av dragspänningsfördelningen i ett næ- - o ø n .- :1535 10 15 20 25 519 2.64 '~' tallband 1. brytrulle 4 i pilens 5 riktning. Metallbandet 1 böjs periodiskt Det senare löper ut ur en valsram 3 och leds via en ut via en kraft F. Denna utböjning antyds genom den streckade linjen 2. Kraften F utövas t.ex. företrädesvis medelst en sug- anordning på metallbandet 1. För mätning av metallbandets 1 ut- böjning A är en mätanordning 8 anordnad. Mätningen sker före- trädesvis i närheten av brytrullen 4.

Figur 2 visar ett utföringsexempel av en mätanordning 8 en- ligt figur l i tvärsnitt. Denna mätanordning är försedd med 22, 23, 24. 28 för mätning av metallbandets 1 utböjning. sensorer 21, De senare har fastställda mätomràden 25, 26, 27, sorns 21 mätområde 25 övertäcks emellertid inte helt av metall- bandet 1.

Omfattningen av en sådan mätvärdesförfalskning är visad som Sen- Den levererar därför förfalskade mätvärden. exempel i figur 3, varvid en sensors utgångsspänning U är visad vid ett fast avstånd h över dess läge P i förhållande till me- tallbandet. 31, det 30 är sensorn, som övertäcker ett totalomràde av ungefär 20 I figur 3 är tre områden 30, 32 visade. I områ- mm, inte övertäckt av nætallbandet. I området 31 är sensorn delvis övertäckt av metallbandet. I området 32 är sensorn helt övertäckt av metallbandet. 22, 23, 24 och metallban- det l inmatas för beräkning av metallbandets 1 övertäckning ex- Avståndet h mellan sensorerna 21, empelvis till en datorenhet, medelst vilken bestämningen av me- tallbandets 1 övertäckning genom sensorns 21 mätområde 25 be- räknas. Det är emellertid en fördel att fastställa detta av- Därtill bildas det tidsmässiga medelvärdet av 23, 24, vilka är_ helt Ur denna identiska andel fast- 24 avstånd ifrån metallbandet l. stånd on-line. utgångssignalerna från sensorerna 22, övertäckta av metallbandet 1. 22, 23, Karakteristiken i figur 3 gäller endast för ett definierat ställs sensorernas 21, avstånd h. För att erhålla en karakteristisk linje för godtyck- Aliga avstånd och samtidigt hålla åtgärderna vid kalibreringen på en låg nivå, används följande förfarande (se figur 4). För två avstånd hl och h2 lagras vardera ca 10 mätpunkter, i figur (av vilka ett som exempel är betecknat med För ett 4 visade genom kryss referensbeteckningen 33), vid olika bandkantslägen P. a ø . n .n no l0 15 20 519 364 ïjïfiïï; " valfritt värde h, för vilket hl 10 mätpunkterna beräknas genom linjär interpolering. Stödpunk- terna, vilka beräknas genom linjär interpolering, visas i figur 4 genom cirklar, av vilka en som exempel är betecknad med hän- visningsbeteckningen 37.

Därefter anpassas genom de 10 kalibreringsvärdena en lämp- lig funktion 36 mer företrädesvis Fermi-fördelningen ifråga. (least-square-fit). Som passande funktion kom- U = ao Därvid är U sensorns utgångsspänning, p är det horisontala bandkantsläget och ag, al, a2, a3 är Fit-parametrar, som fast- ställs genom Fit-algoritmen.

Referensbeteckningarna 34 och 35 betecknar motsvarande kur-: vor för h2 och hl.

För bestämmande av bandkanten mäts sensorspänningen U och därur beräknas bandkantsläget. Därtill bildas den inverterade funktionen av ovan nämnda formel: ln + al P = 82 U"a3 Skall bandkanten fastställas över ett brett område, ceras flera sensorer tätt bredvid varandra såsom visat i figur så pla- 2. För utvärdering av bandkanten används den sensor, som endast är delvis övertäckt. Det är sensorn, för vilken uttrycket Umax + Umin 2 U.. är minimalt.

Umax är utgångsspänningen hos en ej övertäckt sensor och Umin är utgångsspänningen från en helt övertäckt sensor. Ovan betecknade beräkningar genomförs företrädesvis medelst en ej visad datorenhet.

På detta sätt är det möjligt att erhålla ett mycket exakt värde för läget av metallbandets 1 bandkant. Detta kan lämpli- gen användas för den fortsatta styrningen av valsbanan. Före- 10 15 20 25 .55335 519 364 trädesvis korrigeras dessutom mätvärdena från sensorn 21, vars mätområde 25 inte är helt övertäckt av nætallbandet, så att 22, 23, bestämning av' dragspänningen i. metallbandet 1. 24 kan användas för Till bestäm- ningen av dragspänningen utvärderas företrädesvis amplituden av mätvärdena från alla sensorer 21, den periodiska utböjningen av nætallbandet 1. Beräkningen av dragspänningen ur mätvärdena för utböjningen av metallbandet 1 utförs i det följande som exempel för ytterligare föredragna anordningar för mätning av dragspänningsfördelningen i metall- bandet 1. Sådana utföringsexempel visar figur 5 och figur 6.

Figur 5 visar utföringsexemplet enligt figur 1 kompletterad med en ytterligare mätanordning 7.

Mätanordningarna 7 och 8 levererar mätsignaler med kraftigt brus, betingat genom varierande störinverkan vid utböjningen av metallbandet 1. ringen sker företrädesvis medelst en digital Fit-algoritm eller Därför filtreras mätsignalerna. Signalfiltre- en FFT-analys. Metallbandet l böjs ut sinusformigt. Mätsigna- lens tidsmässiga förlopp per period är därför i idealfallet en sinuskurva. Till denna sinussignal har emellertid störsignaler, i synnerhet metallbandets 1 resonanssvängningar överlagrats.

Till mätsignalen anpassas därför efter varje hel period en si- Eftersom fas och fre- nuskurva (minimering av' felkvadraten). kvens är kända, är signaloffseten (sensorernas grundavstànd) och amplituden de enda Fit-parametrarna.

Genom användning av två mätanordningar 7 och 8 enligt utfö- ringsexemplet i figur 1 resp. figur 6 och en utvärdering av ut- trycket Lz A1 - A2 (l)' Ll + L2 erhålls en ytterligare påtaglig förbättring av filtreringen. A' är därvid ett mått på metallbandets l krökning vid platsen för kraftinledningen. För långvågiga resonanssvängningar är krök- ningen liten. De utfiltreras därför effektivt. Den framtvingade utböjningen genererar däremot en "böjning" i metallbandet l vid platsen för kraftinledningen. I uttrycket A' är alltså informa- tionsinnehållet i förhållande till den genom kraften F fram- aaaa n 10 15 20 25 5 1 9 3 6 4 šïï* - šÉÉš - IlÉï tvingade utböjningen av metallbandet påtagligt större än i mät- signalerna A1 och A2, vilka levereras av mätanordningarna 8 och 7.

Figur 6 visar anordningen av tre mätutrustningar, vilka i synnerhet är utbildade som sensorrader. Därvid är en tredje mätanordning 50 för mätning av avståndet A3 anordnad.

Värdet för A' ningar företrädesvis enligt L L , 2 1 A =A1"L_.TA2'T+_L"A3 1 2 1 2 korrigeras vid användning av tre mätutrust- (2) Pâ detta sätt kan fel genom icke runda brytrullar eller böj- ningar av en brytrulle kompenseras.

Ur värdena A' bildas genom en FFT eller en Fit-algoritm ett amplitudvärde A'F, sonx principiellt motsvarar amplitudvärdet emellertid inte bildas ur direkta mätvärden, utan ur värde- AF, na A”.

Omräkningen. av amplitudfördelningen .A'F(x) till en drag- spänningsfördelning o(x) sker enligt o(x) = C(x) F(x) [l/A'F(x) - 1/A0]. (3) Därvid betecknar x ortskoordinaten längs med metallbandets 1 bredd.

A'F(x) är den uppmätta amplitudfördelningen av utböjningen, som beräknas enligt ekvationen 1 resp. ekvationen 2 och med hjälp av den digitala Fit-algoritmen. F(x) är kraftfördelningen med vilken metallbandet 1 böjs ut och skall bestämmas en gång experimentellt. C(x) är en proportionalitetsfaktor, i vilken de elastiska konstanterna av materialet i metallbandet 1 ingår. På grund av tvärkontraktionen är amplituden vid homogen dragspän- ningsfördelning större vid plåtkanten än i ndtten. Därför är C(x) C(x) räkningar. 1/A0 är en term, som tar hänsyn till plåtens böjstyvhet. A0 en funktion av x. kan bestämmas ur finite-element-be- är amplituden som mäts, om dragspänningen är noll. På grund av metallbandets 1 böjstyvhet är A0 ändligt. För tunna metallband, d.v.s. för metallband som är tunnare än ca 1 mm, kan 1/A0 sät- tas till lika med noll. 10 15 5 1 9 3 6 4 21? i; =§§š - :fy f' Figur 7 visar en inom ramen för en finite-element-simule- ring medelst förfarandet enligt uppfinningen fastställd kurva i ett metallband över läget x N 40 för en dragspänning 0 i mm2 i mm på metallbandet i tvärriktning jämfört med en kurva 41 för Kurvan för- en pà metallbandet pàtryckt dragspänning 0 N2. mm tydligar, att det är medelst förfarandet enligt uppfinningen möjligt, att särskilt exakt beräkna dragspänningen o i ett me- tallband.

Vid användning av två mätutrustningar 7 och 8, såsom t.ex. visad i figur 5, 22, 23, i överensstämmelse med återgivningen i figur 8 till mätutrust- ningarna 7 och 8. Därvid visar figur 8 en vy nedifrån på me- tallbandet 1. Därigenom kan antalet sensorer, som är nödvändigt tilldelas sensorerna 21, 24 i figur 2 för registreringen av bandkanten, reduceras.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 5 19 z sig), _. _ v c o c p nova 8 Patentkrav l. Förfarande för mätning av dragspänningsfördelningen i ett metallband (l) mellan tvà valsramar (3), eller mellan en valsram (3) och en haspel, i en sträckvalsram eller framför el- (1) utböjning mäts medelst (21, i metallban- (A) varvid metallbandet (1) bredd anordnade sensorer ler bakom en brytrulle, böjs ut medelst en suganordning och metallbandets (1) varvid dragspänningsfördelningen minst tvà över metallbandets 22, 23, 24), (G) det (l) beräknas i beroende av metallbandets (l) med hjälp av en digital Fit-algoritm eller en FFT-analys, (21) vars mätomràde är ofullständigt övertäckt av me- (1), utböjning och varvid mätvärdena fràn en sensor i kantomràdet av metall- bandet (1), tallbandet korrigeras. kännetecknat mi (1) 2. Förfarande enligt krav 1, avg åtminstone en kant av metallbandet bestäms medelst senso- rerna (21, 22, 23, 24). 3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat att metallbandet (1) stone en kant av metallbandet böjs ut periodiskt och att àtmin- (1) medelvärde för de av sensorerna aV, bestäms av ett tidsmässigt (21, 22, 23, 24) levererade mätvärdena. 2 eller 3, böjs ut periodiskt och att 4. Förfarande enligt krav l, käI1net:ec}<- att nætallbandet (1) fastställs ur amplituden för de nat av, dragspänningsfördelningen (6) av sensorerna (21, 22, 23, 24) levererade mätvärdena. 3 eller 4, (21) vars mätomràde ofullständigt är övertäckt av 5. Förfarande enligt krav 2, känne teck- att mätvärdena frán en sensor i kantomràdet av (1), (1), kant. nat av, metallbandet metallbandet dets (l) korrigeras i beroende av läget för metallban- 10 15 20 25 30 35 519 364 =j°-_-z -ë 9903014-O 9 6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av, att korrektionen av mätvärdena fràn en sensor (21) i kantomràdet av metallbandet (l), vars mätomräde är ofullständigt övertäckt av metallbandet (l), sker medelst lagrade kalibreringskurvor. 7. Anordning för genomförande av ett förfarande enligt ett av' ovanstående krav' för' mätning' av dragspänningsfördel- (3) i en sträckvalsram eller i ett metallband (l) mellan tva valsramar eller (3) framför eller bakom en brytrulle, ningen (6) mellan en valsram och en haspel, varvid anordningen uppvisar (l) (1) het för beräkning av dragspänningsfördelningen en suganordning för metallbandets utböjning, en nàtanord- ning för mätning av metallbandets utböjning och en datoren- (6) med hjälp av en digital Fit-algoritm eller en FFT-analys i beroende av me- tallbandets tvà över metallbandets 23, 24), gerar mätvärdena fràn en sensor bandet (1), tallbandet (l) utböjning, varvid mätanordningen uppvisar minst (1) (21, 22, och varvid datorenheten är utformad sä, att den korri- (21) vars mätomràde är ofullständigt övertäckt av me- (l). bredd anordnade sensorer i kantomràdet av metall- 8. Mmnmflm aüfifi)uæf7,kännetecknad mm (4) av, den är försedd med en brytrulle för avböjning av metallban- det (1). & Mmnmhm'mflim:kflw & kännetecknad att (21, 22, 23, 24) kapacitiva avstàndssensorer, av, sensorerna är utförda som virvelströmssenso- rer, optiska avstàndssensorer el- ler ultraljudsavstàndssensorer. 10. Anordning enligt nágot av kraven 7-9, käI1net:ec}<- att den åtminstone är försedd med tva, särskilt som (7, 8). nad av, sensorrader utformade mätanordningar ll. Anordning enligt krav 10, den uppvisar àtminstone tre, (7, 8, 50). att särskilt som sensorrader utformade kännetecknad av, mätanordningar