CN103537489A

CN103537489A - 一种反射式轧辊磨损度在线检测装置

Info

Publication number: CN103537489A
Application number: CN201310417082.5A
Authority: CN
Inventors: 韩翔; 王治国; 杨根喜
Original assignee: XUZHOU SHENGHAI MACHINERY MANUFACTURING TECHNOLOGY Co Ltd; Xuzhou University of Technology
Current assignee: XUZHOU SHENGHAI MACHINERY MANUFACTURING TECHNOLOGY Co Ltd; Xuzhou University of Technology
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2014-01-29

Abstract

本发明涉及一种反射式轧辊磨损度在线检测装置，该检测装置设有一个直线导轨，直线导轨上部设有滑块，电磁位移控制管Ⅰ以双点连接在滑块上，电磁位移控制管Ⅱ以双点连接在滑块上，支架Ⅱ侧面固定设有上下两个平行的直线步进电机Ⅰ及直线步进电机Ⅱ，直线步进电机Ⅰ及直线步进电机Ⅱ的前端连接有CCD阵列，电磁位移控制管Ⅰ内安装有三角***激光光源，电磁位移控制管Ⅱ内安装有反射式光纤探头，滑块的侧面固定有角步进电机，角步进电机带动传送带运动。该装置灵敏度高，抗电磁干扰能力强，操作灵活，可以让实验员很快上手，具有较好的实用性，对提高我国带钢板材生产技术水平和发展我国科学仪器产业具有促进作用。

Description

一种反射式轧辊磨损度在线检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，尤其是可以精确检测轧辊磨损度的一种反射式轧辊磨损度在线检测装置。

背景技术

轧辊是带钢板材轧制过程中的一种重要的冶金工具，它的工作状态将直接影响到轧刚产品的质量。然而，轧辊可以有效利用的工作层有限。在轧制的过程中，轧辊不断受到变形、热膨胀、磨损等因素的影响，使轧辊的表面辊型不断发生变化。当辊型变化超出了其有效工作状态时，就会使轧制带钢产品的质量明显下降。所以，轧辊在使用一段时间后，必须进行修补和更换。

所谓轧辊磨损度，是指以轧后辊径最大值为基准，其他位置直径与基准值之差。随着长时间的工作，轧辊的磨损量逐渐变大，会给带钢板材轧制带来很大影响。能否有效的控制轧辊的磨损程度，将直接影响到带钢板材产品的质量。

针对这一问题，业界提出了对轧机轧辊的在线磨辊技术。在线磨辊技术就是不将轧辊移出轧机之外，利用轧制时间或轧制间歇时间，对轧辊进行修磨。而在线磨辊之前要对轧辊的磨损度进行在线检测，以确定磨削量的大小和磨削位置。实时精确地检测出轧辊的磨损度是实现在线磨辊技术，有效提高产品质量和轧机效能的关键所在，也是实现板形和板厚控制的重要条件。这样，研制轧辊磨损度的在线检测方法就成为一项迫切的任务。

轧辊磨损度在线检测是指在轧机正常运转的情况下，在两次轧制时间的间隙对轧辊表面形状进行检测。轧辊磨损度检测是实现轧钢板形控制的重要条件。轧辊磨损度在线检测技术的研究，对于提高产品质量、减少换辊次数、实现在线磨辊和自由程序轧制都具有重要意义。如果能提高轧辊磨损度的在线检测精度，就可以大幅度提高轧机轧后带材的板形质量和产量。因此，轧辊磨损度的在线精确检测技术的研究成为了提高轧机生产效率的关键问题。

目前，已有的轧辊磨损度检测方法包括超声波探头检测、光纤检测及电涡流传感器检测，超声波探头在应用时需要用水进行耦合，操作不便；光纤检测受机械振动干扰严重、受环境温度和粉尘微粒影响较大；电涡流传感器对工作环境温度的变化反应十分剧烈，而且工作环境中大量的冷却水和氧化铁皮也会对测量精度造成很大影响。

发明内容

为了解决现有的轧辊磨损度检测装置受环境影响大、抗干扰能力差的问题，本发明提供一种反射式轧辊磨损度在线检测装置，该反射式轧辊磨损度在线检测装置结合了光纤传感技术、几何光学检测技术、智能控制技术及计算机数据处理技术，该装置可以作为一套完整的检测***使用，灵敏度高，抗电磁干扰能力强，操作灵活，可以让实验员很快上手，非接触测量更是为检测工作提供了便利，具有较好的实用性，能满足轧辊磨损度测量***的精度及环境要求，对提高我国带钢板材生产技术水平和发展我国科学仪器产业具有促进作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该反射式轧辊磨损度在线检测装置包括直线步进电机Ⅰ、直线步进电机Ⅱ、CCD 阵列、反射式光纤探头、激光光源、滑块、直线导轨、角步进电机、传送带、直线步进电机Ⅲ、电磁位移控制管Ⅰ、电磁位移控制管Ⅱ、支架Ⅰ、支架Ⅱ及直线步进电机Ⅳ，该检测装置设有一个直线导轨，直线导轨上部吻合滑动设有滑块，所述电磁位移控制管Ⅰ以双点连接在滑块上，其中一个连接点通过直线步进电机Ⅲ连接，另一个连接点固定在支架Ⅰ上；电磁位移控制管Ⅱ以双点连接在滑块上，其中一个连接点通过直线步进电机Ⅳ连接，另一个连接点固定在支架Ⅱ上，通过控制直线步进电机Ⅲ和直线步进电机Ⅳ工作，便可调整电磁位移控制管Ⅰ和电磁位移控制管Ⅱ及内部器件的俯仰角度，支架Ⅱ侧面固定设有上下两个平行的直线步进电机Ⅰ及直线步进电机Ⅱ，直线步进电机Ⅰ及直线步进电机Ⅱ的前端连接有CCD阵列，电磁位移控制管Ⅰ内安装有三角***激光光源，电磁位移控制管Ⅱ内安装有反射式光纤探头，通过对电磁位移控制管Ⅰ和电磁位移控制管Ⅱ供电分别控制三角***激光光源及反射式光纤探头的位置；滑块的侧面固定有角步进电机，角步进电机带动传送带运动，传送带与滑块底部固定，使滑块随传送带运动，整个检测部分即跟随传送带的运动对轧辊表面进行扫描，激光光源发出的光经轧辊表面反射，被反射式光纤探头接收，信号经处理后便可得到轧辊磨损度的曲线。

在低成本情况下，也可以弃用反射式光纤探头，而仅选用由激光光源与 CCD 阵列组成三角反射定位装置与运动直线导轨结合，构成一套精度相对较低的轧辊磨损度检测装置，该装置利用三角反射测距原理实现对轧辊磨损度的检测，发射光经轧辊表面反射，由 CCD 阵列接收，通过反射光成像位置的变化也可以绘制出轧辊磨损度曲线。

反射式轧辊磨损度检测装置的整体控制模块包括传感探头模块、探头控制与信号采集模块、***控制模块及电源模块；CCD阵列与CCD读出电路匹配电连接，CCD阵列接收的光信号传送到CCD读出电路，再由CCD读出电路传送到MCU电路进行信号处理，光纤传感器与光电转换电路匹配电连接，信号由光纤传感器传送到光电转换电路，定为***光源与光源开关门匹配电连接，光源开关门接收从MCU电路发送的信号，对定位***光源进行控制，运行控制电路接收从MCU电路发送的信号，对导轨运动进行控制；所述光电转换电路依次连接着滤波放大电路、A/D转换电路及MCU电路，MCU电路与USB接口电路匹配电连接，MCU电路及USB接口电路分别于频率电路相连通，USB接口电路将输出信号传送到PC机进行显示，电源模块可以为传感探头模块、探头控制与信号采集模块及***控制模块提供正常工作所需要的电压。

本发明的有益效果是，该反射式轧辊磨损度在线检测装置结合了光纤传感技术、几何光学检测技术、智能控制技术及计算机数据处理技术，该装置可以作为一套完整的检测***使用，灵敏度高，抗电磁干扰能力强，操作灵活，可以让实验员很快上手，非接触测量更是为检测工作提供了便利，具有较好的实用性，能满足轧辊磨损度测量***的精度及环境要求，对提高我国带钢板材生产技术水平和发展我国科学仪器产业具有促进作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明的模块连接原理示意图。

图中，1. 直线步进电机Ⅰ，2. 直线步进电机Ⅱ，3.CCD 阵列，4.反射式光纤探头，5.激光光源，6.滑块，7.直线导轨，8.角步进电机，9.传送带，10.直线步进电机Ⅲ，11.电磁位移控制管Ⅰ、12、电磁位移控制管Ⅱ，13.支架Ⅰ，14.支架Ⅱ，15. 直线步进电机Ⅳ。

具体实施方式

在图中，该反射式轧辊磨损度在线检测装置包括直线步进电机Ⅰ1、直线步进电机Ⅱ2、CCD 阵列3、反射式光纤探头4、激光光源5、滑块6、直线导轨7、角步进电机8、传送带9、直线步进电机Ⅲ10、电磁位移控制管Ⅰ11、电磁位移控制管Ⅱ12、支架Ⅰ13、支架Ⅱ14及直线步进电机Ⅳ15，该检测装置设有一个直线导轨7，直线导轨7上部吻合滑动设有滑块6，所述电磁位移控制管Ⅰ11以双点连接在滑块6上，其中一个连接点通过直线步进电机Ⅲ10连接，另一个连接点固定在支架Ⅰ13上；电磁位移控制管Ⅱ12以双点连接在滑块6上，其中一个连接点通过直线步进电机Ⅳ15连接，另一个连接点固定在支架Ⅱ14上，通过控制直线步进电机Ⅲ10和直线步进电机Ⅳ15工作，便可调整电磁位移控制管Ⅰ11和电磁位移控制管Ⅱ12及内部器件的俯仰角度，支架Ⅱ14侧面固定设有上下两个平行的直线步进电机Ⅰ1及直线步进电机Ⅱ2，直线步进电机Ⅰ1及直线步进电机Ⅱ2的前端连接有CCD阵列3，电磁位移控制管Ⅰ11内安装有三角***激光光源5，电磁位移控制管Ⅱ12内安装有反射式光纤探头4，通过对电磁位移控制管Ⅰ11和电磁位移控制管Ⅱ12供电分别控制三角***激光光源5及反射式光纤探头4的位置；滑块6的侧面固定有角步进电机8，角步进电机8带动传送带9运动，传送带9与滑块6底部固定，使滑块6随传送带9运动，整个检测部分即跟随传送带9的运动对轧辊表面进行扫描，激光光源5发出的光经轧辊表面反射，被反射式光纤探头4接收，信号经处理后便可得到轧辊磨损度的曲线。

在低成本情况下，也可以弃用反射式光纤探头4，而仅选用由激光光源5与 CCD 阵列3组成三角反射定位装置与运动直线导轨7结合，构成一套精度相对较低的轧辊磨损度检测装置，该装置利用三角反射测距原理实现对轧辊磨损度的检测，发射光经轧辊表面反射，由 CCD 阵列3接收，通过反射光成像位置的变化也可以绘制出轧辊磨损度曲线。

反射式轧辊磨损度检测装置的整体控制模块包括传感探头模块、探头控制与信号采集模块、***控制模块及电源模块；CCD阵列3与CCD读出电路匹配电连接，CCD阵列3接收的光信号传送到CCD读出电路，再由CCD读出电路传送到MCU电路进行信号处理，光纤传感器与光电转换电路匹配电连接，信号由光纤传感器传送到光电转换电路，定为***光源与光源开关门匹配电连接，光源开关门接收从MCU电路发送的信号，对定位***光源进行控制，运行控制电路接收从MCU电路发送的信号，对导轨运动进行控制；所述光电转换电路依次连接着滤波放大电路、A/D转换电路及MCU电路，MCU电路与USB接口电路匹配电连接，MCU电路及USB接口电路分别于频率电路相连通，USB接口电路将输出信号传送到PC机进行显示，电源模块可以为传感探头模块、探头控制与信号采集模块及***控制模块提供正常工作所需要的电压。

Claims

1.一种反射式轧辊磨损度在线检测装置，该反射式轧辊磨损度在线检测装置包括直线步进电机Ⅰ（1）、直线步进电机Ⅱ（2）、CCD 阵列（3）、反射式光纤探头（4）、激光光源（5）、滑块（6）、直线导轨（7）、角步进电机（8）、传送带（9）、直线步进电机Ⅲ（10）、电磁位移控制管Ⅰ（11）、电磁位移控制管Ⅱ（12）、支架Ⅰ（13）、支架Ⅱ（14）及直线步进电机Ⅳ（15），其特征在于，该检测装置设有一个直线导轨（7），直线导轨（7）上部吻合滑动设有滑块（6），所述电磁位移控制管Ⅰ（11）以双点连接在滑块（6）上，其中一个连接点通过直线步进电机Ⅲ（10）连接，另一个连接点固定在支架Ⅰ（13）上；电磁位移控制管Ⅱ（12）以双点连接在滑块（6）上，其中一个连接点通过直线步进电机Ⅳ（15）连接，另一个连接点固定在支架Ⅱ（14）上，通过控制直线步进电机Ⅲ（10）和直线步进电机Ⅳ（15）工作，便可调整电磁位移控制管Ⅰ（11）和电磁位移控制管Ⅱ（12）及内部器件的俯仰角度，电磁位移控制管Ⅰ（11）内安装有三角***激光光源（5），电磁位移控制管Ⅱ（12）内安装有反射式光纤探头（4），通过对电磁位移控制管Ⅰ（11）和电磁位移控制管Ⅱ（12）供电分别控制三角***激光光源（5）及反射式光纤探头（4）的位置。

2.根据权利要求1所述的一种反射式轧辊磨损度在线检测装置，其特征在于，所述支架Ⅱ（14）侧面固定设有上下两个平行的直线步进电机Ⅰ（1）及直线步进电机Ⅱ（2），直线步进电机Ⅰ（1）及直线步进电机Ⅱ（2）的前端连接有CCD阵列（3）。

3.根据权利要求1所述的一种反射式轧辊磨损度在线检测装置，其特征在于，所述滑块（6）的侧面固定有角步进电机（8），角步进电机（8）带动传送带（9）运动，传送带（9）与滑块（6）底部固定。

4.一种反射式轧辊磨损度在线检测装置，该反射式轧辊磨损度检测装置的整体控制模块包括传感探头模块、探头控制与信号采集模块、***控制模块及电源模块，其特征在于，CCD阵列（3）与CCD读出电路匹配电连接，CCD阵列（3）接收的光信号传送到CCD读出电路，再由CCD读出电路传送到MCU电路进行信号处理，光纤传感器与光电转换电路匹配电连接，信号由光纤传感器传送到光电转换电路，定为***光源与光源开关门匹配电连接，光源开关门接收从MCU电路发送的信号，对定位***光源进行控制，运行控制电路接收从MCU电路发送的信号，对导轨运动进行控制；所述光电转换电路依次连接着滤波放大电路、A/D转换电路及MCU电路，MCU电路与USB接口电路匹配电连接，MCU电路及USB接口电路分别于频率电路相连通，USB接口电路将输出信号传送到PC机进行显示，电源模块可以为传感探头模块、探头控制与信号采集模块及***控制模块提供正常工作所需要的电压。