CN104515471A - 一种钢板测长的方法 - Google Patents

Abstract

一种钢板测长的方法，涉及厚板生产线精整线的切头技术，解决现有钢板分段剪切精度不高的问题，本方法包含：切头输送辊道开始运作，钢板向前行进，安装在切头剪出口并离切头剪的下剪刃刃口L0处的激光测速仪发出激光，激光打在钢板上的反馈信号传送到PLC；PLC开始对钢板进行测长检测；将L与预设在PLC中的目标长度Lm进行比较；当L等于Lm时，输送辊道停止运行，钢板停止行进，切头剪启动，在钢板Lm长度处对钢板进行自动剪切；如果不是最后一段剪切，需进行下一个分段的剪切，则继续执行上述步骤，直至最后一段剪切结束。本方法利用激光测速仪对钢板进行测长，有效地提高了钢板分段剪切的精度，提高成材率，还提高剪切效率和降低劳动强度。

Description

一种钢板测长的方法

技术领域

本发明涉及厚板生产线精整线的切头技术，尤其是指一种厚板剪切线上的钢板测长的方法。

背景技术

钢板的剪切是厚板生产过程中一道重要工序，不仅要求有好的剪切质量，还应有较高的生产效率。

现有厚板轧线数量众多，但厚板剪切线设备在自动控制和剪切精度方面尚有一定的问题。主要是其中对钢板测长方法有问题，导致剪切精度不高。

在钢板测量和定位方面，很多钢铁企业采用的是接触式测量和定位方法，如在切头过程中，采用手工划线测量、人工对线剪切的方法，而在定尺剪切时采用定尺小车控制，再结合测长辊校准的方法进行测量并剪切。该接触式测量和定位方法投入成本低廉，但安装麻烦，占地大，最大的缺点是测量和定位不准，严重影响了产品的剪切精度，制约了产品的成材率。

在较先进的厚板剪切线设备的切头剪是用于切除母板的头尾及在适当的位置对钢板进行分段剪切，其中的厚板分段剪切过程中长度的测量至关重要。切头剪的分段目前采用光栅装置和测长辊相结合的方法对厚板进行定位和测量（接触式测量），但采用测长辊对厚板进行测量要确保精度就必须满足两个条件：（1）测长辊辊子本体需精确的直径；（2）测长辊辊子与钢板之间无相对滑动，需要合理设定气缸压力，压力过高，会使钢板表面产生亮带，压力过低，测长辊与钢板之间将产生相对滑动，影响分段测量的精度。

中国专利CN1307225A（一种激光自动测长仪的测量方法），该方法是用多个激光测量装置来跟踪钢板头部的，根据测量的需要选取使用的测量装置的数量，将测量接收箱安装于辊道的另一侧，滤光片将背景光滤除后，当前有效的接收透镜将钢板散射的光线成像到CCD上，接收到的系统光信号经CCD光电转换后送给后级处理电路。处理电路对信号进行放大、二值化处理，然后送给计算机终端，计算机终端接收到信号后首先判断钢板头部位于那一个测量区,根据信号计算出钢板头部在本测量区的位置，计算机将综合钢板的测量区号和长度位置计算出钢板的长度值。该方法是用多个激光测量装置来跟踪钢板头部的，从而精确测得钢板的长度。这种方法采用的装置太复杂，影响生产效率。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种钢板测长的方法，其能够提高切头剪的分段精度及生产效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种钢板测长的方法，其包含以下步骤：

S1，输送辊道开始运作，需要分段的钢板通过输送辊道向前行进，安装在切头剪出口方向并离切头剪的下剪刃刃口距离L0处的固定支架上的激光测速仪发出激光，钢板头部到达激光测速仪的正下方时，激光打在钢板上并其反馈信号反馈到激光测速仪内，激光测速仪将此反馈信号传送到PLC，PLC程序开始运行；

S2，PLC判别测速仪是否有反馈信号，如果没有反馈信号，继续上述步骤S1；

S3，如果上述步骤S1中判别到测速仪有反馈信号，开始对钢板进行测长检测；

S4，PLC进行测长计算，并在显示器画面上显示测长结果L；

S5，将测长结果L与预设在PLC中的目标长度Lm进行比较；

S6，判别L是否等于Lm，如果不等于，继续上述步骤S3；

S7，如果上述步骤S6中判别到L等于Lm，输送辊道停止运行，钢板停止行进；

S11，切头剪启动，在钢板Lm长度处对钢板进行自动剪切，剪切好以后激光测速仪复位；

S12，判别钢板是否为最后一段剪切，如果不是最后一段剪切，需进行下一个分段的剪切，则继续执行步骤S1-S11，如果是最后一段剪切，流程结束。

所述步骤S4中测长计算的计算过程如下：

S41，由激光测速仪测出钢板头部通过激光测速仪的长度值L1；

S42，激光测速仪将L1值传送到PLC；

S43，PLC根据L1值及激光测速仪到切头剪下剪刃的距离L0值计算出钢板的实际分段长度值L为：L=L0+L1，所述实际分段长度值是指从钢板头部到切头剪剪刃的距离；

S44，PLC将L值显示在显示器的画面上。

所述步骤S41中激光测速仪测出钢板头部通过激光测速仪的长度值L1的过程如下：

激光测速仪利用激光发射装置产生两束干涉光束在钢板的表面形成干涉条纹，光斑间距D是两束干涉光束的波长与入射角的函数：式中，λ为激光发射装置产生的激光波长；α为入射角，其是指两束干涉光束的半夹角；

钢板运行速度v为：其中f为激光发射光束的频率，其是光电信号频率；

通过对一段时间周期T内速度的积分就得到了钢板头部通过激光测速仪的长度值L1： $\begin{array}{c}L1={\∫}_0^T\mathrm{vdt}.\end{array}$

所述步骤S7与步骤S11之间还包含以下步骤：

S8，L与Lm比较，判别其误差是否小于2mm，如果已小于2mm，进入所述步骤S11；

S9，如果上述步骤S8比较的结果，L与Lm误差不是小于2mm，显示器画面上出现报警信号；

S10，出现报警信号后需手动控制输送辊道反转，钢板向后行进，使L与Lm比较，误差小于2mm，使L值与Lm值相减接近于零且不为负值时进入所述步骤S11。

本发明的有益效果：

厚板分段剪切过程中长度的测量至关重要，传统的测量方法是利用机械式码盘进行接触式测量，接触式测量主要存在两个问题：测量过程中出现打滑现象，影响测量精度；机械装置在恶劣的生产现场长时间使用后会有磨损，影响使用寿命。为解决这些问题，本方法利用激光测速仪（非接触式测量方法）对钢板进行测长，激光测速仪能够精确的实时测到钢板运行的速度，也就能精确的测出钢板行走的距离，有效地提高了钢板分段剪切的精度，提高成材率，还提高剪切效率和降低劳动强度。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为激光测速仪测量原理示意图；

图2为图1中两束干涉光束在钢板表面形成干涉条纹后产生的光斑间距的示意图；

图3为本发明激光测速仪在切头剪中的位置示意图；

图4为图3的俯视示意图；

图5为本发明钢板测长的方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明钢板测长的方法是指钢板轧线中对切头剪剪切钢板长度的测量方法，参见图3－图4，钢板轧线设备中，在切头剪出口位置安装一激光测速仪32，具体而言，激光测速仪32安装在切头剪的出口方向并离切头剪剪刃34的下剪刃刃口距离L0处的固定支架31上，L0必须小于钢板11的最小分段尺寸。

在激光测速仪32的正下方（图4中双点虚线所示方向），输送辊道33的下面安装一反光板41，反光板41的反光面与激光束成非90°的位置（反光板41的反光面倾斜于输送辊道33的辊道平面42）。图3中，钢板11随输送辊道33的转动，向A方向行进。当钢板11头部通过激光测速仪32时，启动激光测速仪32的测量信号，激光测速仪32不断测量钢板头部通过激光测速仪的长度，当测得需要用切头剪剪切的分段长度时，钢板头部通过激光测速仪的长度值为L1，此时，钢板的实际分段长度值（从钢板头部到切头剪剪刃的距离）L为：L=L0+L1。激光测速仪32把所测得的分段长度值L通过信号传送给操作室的控制器PLC，使分段长度值L参与PLC板坯的分段剪切控制。

激光测速仪32是采用激光多普勒测速原理对长度和速度进行精确测量的，这是一种非接触式测量技术，如图1所示，激光测速仪利用激光发射装置产生两束干涉光束在钢板11的表面形成干涉条纹，来测量钢板11运行的速度，再通过速度与时间的积分来计算钢板11通过的距离L1。

其计算过程为（这是现有技术，不详述）：

光斑间距D是两束干涉光束的波长与入射角的函数：式中，λ为激光发射装置产生的激光波长，α为入射角（入射角α指两束干涉光束的半夹角）。钢板运行速度v为：其中f为激光发射光束的频率（光电信号频率）再通过对某段时间周期T内速度的积分就得到了钢板钢板头部通过激光测速仪的长度L1（是激光测速仪实时检测到的钢板头部通过激光测速仪的长度值）：其中，T是测量周期，其不是一个固定值，根据T的变化不停的得到长度L1值。

激光非接触式的测量方法简单易行，同时精度非常高，比接触式的测量方法减少很多干扰，同时又不影响生产节奏，是一种理想的测量方法。

本发明的钢板测长方法的流程参见图5，其包含以下步骤：

S1，输送辊道开始运作，需要分段的钢板通过输送辊道向前行进，安装在切头剪出口方向并离切头剪的下剪刃刃口距离L0处的固定支架上的激光测速仪发出激光，当钢板未到达激光测速仪的正下方时，激光打在处于激光测速仪正下方的输送辊道下面的反光板（反光板的反光面倾斜于输送辊道的辊道平面）上是没有反馈信号的，这时，与激光测速仪连接的可编程控制器PLC的程序不运行；一旦钢板头部到达激光测速仪的正下方时，激光打在钢板上并其反馈信号反馈到激光测速仪内，激光测速仪将此反馈信号传送到PLC，PLC程序开始运行，因此，在钢板头部到达激光测速仪的正下方之前，激光测速仪处于等待状态；

S2，PLC判别测速仪是否有反馈信号，如果没有反馈信号，继续上述步骤S1；

S3，如果上述步骤S1中判别到测速仪有反馈信号，开始对钢板进行测长检测；

S4，PLC进行测长计算，并在显示器画面上显示测长结果L，其中的测长计算的计算过程如下：

S41，由激光测速仪测出钢板头部通过激光测速仪的长度值L1：

激光测速仪利用激光发射装置产生两束干涉光束在钢板的表面形成干涉条纹，光斑间距D是两束干涉光束的波长与入射角的函数：式中，λ为激光发射装置产生的激光波长；α为入射角，其是指两束干涉光束的半夹角；

钢板运行速度v为：其中f为激光发射光束的频率，其是光电信号频率；

通过对一段时间周期T内速度的积分就得到了钢板头部通过激光测速仪的长度值L1（是激光测速仪实时检测到的钢板头部通过激光测速仪的长度值）： $\begin{array}{c}L1={\∫}_0^T\mathrm{vdt};\end{array}$

S42，激光测速仪将L1值传送到PLC；

S43，PLC根据L1值及激光测速仪到切头剪下剪刃的距离L0值计算出钢板的实际分段长度值L为：L=L0+L1，所述实际分段长度值是指从钢板头部到切头剪剪刃的距离；

S44，PLC将L值显示在显示器的画面上；

S5，将测长结果L与预设在PLC中的目标长度Lm进行比较；

S6，判别L是否等于Lm，如果不等于，继续上述步骤S3；

S7，如果上述步骤S6中判别到L等于Lm，输送辊道停止运行，钢板停止行进；

S8，L与Lm比较，判别其误差是否小于2mm；

S9，如果上述步骤S8比较的结果，L与Lm误差不是小于2mm，显示器画面上出现报警信号；

S10，出现报警信号后需手动控制输送辊道反转，钢板向后行进，使L与Lm比较，误差小于2mm；

S11，如果上述步骤S8中，判别到L与Lm比较的误差已小于2mm，或上述步骤S10中已控制到L与Lm比较的误差小于2mm，则切头剪启动，在钢板Lm长度处对钢板进行自动剪切，剪切好以后激光测速仪复位；

S12，判别钢板是否为最后一段剪切，如果不是最后一段剪切，需进行下一个分段的剪切，则继续执行步骤S1-S11，如果是最后一段剪切，流程结束。

上述流程中实时检测的钢板长度数据会在显示器的画面上，画面上显示的值是L=L0+L1，L0是定值，L1是激光测速仪实时检测的数据，是一直在变的，因此L值同时也在变。

L值和控制器里的目标长度值Lm一直在进行相减比较，在上述步骤S7中判别得到二者的差值为零时，输送辊道停止运行，钢板停止行进；切头剪会自动剪切，则进入上述步骤S11。但由于输送辊道停止转动时的惯性作用会使钢板继续往前走一点，为此，流程中增加了步骤S8-S11，使L值与Lm值相减接近于零且不为负值时输送辊道停止运行，二者的误差控制在不超过2mm，如果超过2mm，显示器画面上出现报警信号，操作员根据需要手动操作辊道反转，使误差数据达到最小，然后进行剪切。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种钢板测长的方法，其特征在于包含以下步骤：

S1，输送辊道开始运作，需要分段的钢板通过输送辊道向前行进，安装在切头剪出口方向并离切头剪的下剪刃刃口距离L0处的固定支架上的激光测速仪发出激光，钢板头部到达激光测速仪的正下方时，激光打在钢板上并其反馈信号反馈到激光测速仪内，激光测速仪将此反馈信号传送到PLC，PLC程序开始运行；

S2，PLC判别测速仪是否有反馈信号，如果没有反馈信号，继续上述步骤S1；

S3，如果上述步骤S1中判别到测速仪有反馈信号，开始对钢板进行测长检测；

S4，PLC进行测长计算，并在显示器画面上显示测长结果L；

S5，将测长结果L与预设在PLC中的目标长度Lm进行比较；

S6，判别L是否等于Lm，如果不等于，继续上述步骤S3；

S7，如果上述步骤S6中判别到L等于Lm，输送辊道停止运行，钢板停止行进；

S11，切头剪启动，在钢板Lm长度处对钢板进行自动剪切，剪切好以后激光测速仪复位；

S12，判别钢板是否为最后一段剪切，如果不是最后一段剪切，需进行下一个分段的剪切，则继续执行步骤S1-S11，如果是最后一段剪切，流程结束。

2.如权利要求1所述的钢板测长的方法，其特征在于：

所述步骤S4中测长计算的计算过程如下：

S41，由激光测速仪测出钢板头部通过激光测速仪的长度值L1；

S42，激光测速仪将L1值传送到PLC；

S43，PLC根据L1值及激光测速仪到切头剪下剪刃的距离L0值计算出钢板的实际分段长度值L为：L=L0+L1，所述实际分段长度值是指从钢板头部到切头剪剪刃的距离；

S44，PLC将L值显示在显示器的画面上。

3.如权利要求2所述的钢板测长的方法，其特征在于：

所述步骤S41中激光测速仪测出钢板头部通过激光测速仪的长度值L1的过程如下：

激光测速仪利用激光发射装置产生两束干涉光束在钢板的表面形成干涉条纹，光斑间距D是两束干涉光束的波长与入射角的函数：式中，λ为激光发射装置产生的激光波长；α为入射角，其是指两束干涉光束的半夹角；

钢板运行速度v为：其中f为激光发射光束的频率，其是光电信号频率；

通过对一段时间周期T内速度的积分就得到了钢板头部通过激光测速仪的长度值L1： $\begin{array}{c}L1={\∫}_0^T\mathrm{vdt}.\end{array}$

4.如权利要求1所述的钢板测长的方法，其特征在于：

所述步骤S7与步骤S11之间还包含以下步骤：

S8，L与Lm比较，判别其误差是否小于2mm，如果已小于2mm，进入所述步骤S11；

S9，如果上述步骤S8比较的结果，L与Lm误差不是小于2mm，显示器画面上出现报警信号；

S10，出现报警信号后需手动控制输送辊道反转，钢板向后行进，使L与Lm比较，误差小于2mm，使L值与Lm值相减接近于零且不为负值时进入所述步骤S11。