CN103962394A - 一种热轧机轧辊轧制方向偏移量的在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种热轧机轧辊轧制方向偏移量在线检测的方法，属于热轧机轧辊检测方法技术领域，用于精确地测定轧辊在轧制方向相对牌坊的偏移量。其技术方案是：以热轧机牌坊作为参照物，以与牌坊相对静止的可透光圆孔的光强中心作为牌坊位置特征点，在轧制过程中通过与轧辊相对静止的CCD摄像机获取牌坊位置特征点的图像，通过与标定距离相比较，计算牌坊特征点中心的实时物理坐标，从而得到轧辊相对牌坊在轧制方向的偏移量。本发明的方法简单实用、测试效果准确可靠，为辊系调整、板形的精确控制提供可靠的偏移量校正数据，对于钢板成材率的提高有重要意义。本发明解决了长期困扰生产的无法准确测量轧辊轧制方向偏移量的难题，有极高的推广使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种在线检测热轧机轧辊在轧制方向偏移量的方法，属于热轧机轧辊检测方法技术领域。
背景技术
普通四辊热轧机的轧辊辊系通常包括由上至下依次排列的上支承辊、上工作辊、下工作辊和下支承辊。上支承辊和下支承辊两端分别安装在各自的支承辊轴承座上，上工作辊和下工作辊两端分别安装在各自的工作辊轴承座上，支承辊轴承座和工作辊轴承座均安装在一个机架牌坊内，轴承座与机架间由垫片填在空隙位置，轧辊与其轴承座在轧制方向上相对静止。正常工作情况下，轧辊轴承座相对机架在轧向上不能有大的偏移，更不允许有辊系交叉。
但轧机工作时，轧辊轴承座相对机架在轧制方向会有较大的偏移量，这种偏移量最大时接近20mm，且随着轧制进程周期性地变化。这种周期性的偏移对于轧制的控制带来了一定的困难，也会使轴承磨损严重，对轧制部件的使用寿命也带来严重影响。在中厚板轧制中如果辊系交叉，这种偏移会造成镰刀弯加重且很难通过HAGC辊缝调节消除，板形无法精确控制，制约了钢板成材率的提高。
目前在实际生产过程中，轧机工作时轧辊轧制方向偏移状态一直没有可以实时精确测量的方法，无法获取生产过程中辊系的偏移状态，无法为辊系调整、板形的精确控制提供可靠的偏移量校正数据，直接影响了生产，成为困扰热轧钢板质量的难题，一直没有得到有效的解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热轧机轧辊轧制方向偏移量的在线检测方法，这种方法可以精确地测定轧辊在轧制方向相对牌坊的偏移量，获取生产过程中辊系的偏移状态，为辊系调整、板形的精确控制提供可靠的偏移量校正数据，对于钢板成材率的提高有重要意义。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种热轧机轧辊轧制方向偏移量的在线检测方法，它采用以下步骤进行：
1．以轧机牌坊作为参照物，设定一个与轧机牌坊相对静止的透光圆孔的光强中心作为牌坊位置特征点；
2．将CCD摄像机与轧辊固定连接，在轧制过程中通过CCD摄像机获取牌坊位置特征点的图像；
3．在牌坊位置特征点的一侧设定标定光孔，确定牌坊位置特征点与标定光孔的几何圆心距离；
4．确定牌坊位置特征点的透光圆孔平面与CCD摄像机镜头之间的距离，打开作为牌坊位置特征点透光圆孔后的光源，同时开启标定光孔后的光源；
5．在轧机静止状态下，通过CCD摄像机同帧照片获取牌坊位置特征点透光圆孔与标定光孔图像，并计算CCD摄像机获取的图像中两光斑的像素距离；
6．设定时间-偏移量坐标系，将CCD摄像机获取的轧机静止状态下牌坊位置特征点透光圆孔的光斑的光强中心作为物理坐标系0点，完成对牌坊特征点透光圆孔物理坐标点的标定；
7．轧制过程中进行实时测量、实时处理CCD摄像机获取的每帧照片中牌坊特征点的物理坐标，所得偏移量正值为轧辊偏离静止状态下位置一侧的偏移量，所得偏移量为负值为轧辊偏离静止状态下另一侧的偏移量。
上述热轧机轧辊轧制方向偏移量的在线检测方法，所述牌坊位置特征点的透光圆孔直径大小为0.01mm~2mm，透光圆孔与轧机牌坊之间采用刚性支架连接，且透光方向垂直于轧制长度方向和轧制厚度方向，透过的光为可见光。
上述热轧机轧辊轧制方向偏移量的在线检测方法，所述CCD摄像机与轧辊刚性连接，CCD摄像机的摄像头方向垂直于轧制长度方向和轧制厚度方向，并与作为牌坊位置特征点的透光圆孔相对，CCD摄像机的摄像头与透光圆孔的距离为5cm~200cm。
上述热轧机轧辊轧制方向偏移量的在线检测方法，所述标定光孔与牌坊位置特征点的透光圆孔的距离为1cm~10cm，标定光孔的圆孔直径为0.01mm~2mm，且透光方向垂直于轧制长度方向和轧制厚度方向，透过光为可见光。
本发明的有益之处在于：
本发明设置了与轧机牌坊相对静止的透光圆孔的光强中心作为牌坊位置特征点，在轧制过程中通过与轧辊相对静止的CCD摄像机获取牌坊位置特征点的实时图像，通过计算牌坊特征点中心的实时物理坐标，确定相机镜头相对于牌坊位置特征点轧制方向的位移量，从而得到轧辊相对轧机牌坊在轧制方向的偏移量。本发明可以在轧辊两侧同时进行测量，获取生产过程中辊系的偏移状态，为辊系调整、板形的精确控制提供可靠的偏移量校正数据，对于钢板成材率的提高有重要意义。本发明构思巧妙、结构简单实用、测试效果准确可靠，解决了长期困扰生产的无法准确测量热轧机轧辊轧制方向偏移量的难题，在本行业中有极高的推广使用价值。
附图说明
图1是本发明的测试状态示意图；
图2是一个实施例的绝对偏差分布图；
图3是一个实施例的轧向实际偏移量检测结果图。
图中标记如下：轧机轧辊轴承座1、轧机牌坊2、CCD摄像机3、透光圆孔4、标定光孔5、刚性支架6、图像采集7、计算机分析处理8、轧辊9。
具体实施方式
本发明以热轧机牌坊作为参照物，以与牌坊相对静止的可透光圆孔的光强中心作为牌坊位置特征点，在轧制过程中通过与轧辊相对静止的CCD摄像机获取牌坊位置特征点的图像，通过与标定距离相比较，计算牌坊特征点中心的实时物理坐标，确定相机镜头相对于牌坊位置特征点轧制方向的位移量，从而得到轧辊相对牌坊在轧制方向的偏移量。
这种方法采取以下步骤具体实施：
（1）以轧机牌坊2作为参照物，设定一个与轧机牌坊2相对静止的透光圆孔4的光强中心作为牌坊位置特征点，作为牌坊位置特征点的透光圆孔4直径大小为0.01mm~2mm，与轧机牌坊2之间采用刚性支架6连接，且连接透光方向垂直于轧制长度方向和轧制厚度方向，透过的光为可见光。
（2）将CCD摄像机3与轧辊固定连接，摄像头方向垂直于轧制长度方向和轧制厚度方向，并与所述作为牌坊位置特征点的透光圆孔4相对，距离5cm~200cm，在轧制过程中通过CCD摄像机3获取牌坊位置特征点的图像。
（3）在牌坊位置特征点的一侧设定标定光孔5，确定牌坊位置特征点与标定光孔5的几何圆心距离。本发明的一个实施例的牌坊位置特征点的透光圆孔4与标定光孔5的圆心距离为1cm~10cm，标定光孔5圆孔直径0.01mm~2mm，透过光为可见光。
（4）透光圆孔4和标定光孔5后均有可见光光源，测试时打开作为牌坊位置特征点透光圆孔4后的光源，同时开启标定光孔5后的光源。
（5）在轧机静止状态下，采用CCD摄像机3同帧照片获取牌坊位置特征点透光圆孔4与标定光孔5图像。并计算CCD摄像机3获取的图像中两光斑的像素距离。
（6）设定时间-偏移量坐标系，将CCD摄像机3获取的轧机静止状态下牌坊位置特征点光斑的光强中心作为物理坐标系0点，完成对牌坊特征点透光圆孔4物理坐标点的标定，关闭标定光孔5的光源。
（7）轧制过程中进行实时测量、实时处理CCD摄像机3获取的每帧照片中牌坊特征点的物理坐标，所得偏移量正值为轧辊偏离静止状态下位置一侧的偏移量，所得偏移量为负值为轧辊偏离静止状态下另一侧的偏移量。
本发明的一个实施案如下：
在某350热轧机轧辊一侧进行在线检测。与牌坊相对静止的透光圆孔4直径大小为0.1mm，与轧机牌坊2之间采用刚性支架6连接，且连接透光方向垂直于轧制长度方向和轧制厚度方向；
标定光孔5圆孔直径0.1mm，且标定光孔5与牌坊特征点提取用透光圆孔4的几何圆心距离0.8mm；
透光圆孔4平面与CCD摄像机3摄像头距离10cm，CCD摄像机3为130万像素黑白工业相机，帧率15帧/秒。
CCD摄像机3与图像采集7、计算机分析处理8相连接。
共轧制6块不同钢种热轧板，轧制过程为可逆轧制，分别为6~10道次。经稳定性测试绝对偏差量全部集中在0.075mm范围内， 经在线检测，轧辊一侧相对牌坊轧向偏移在-0.15mm~0.15mm范围内，且随着轧制方向的改变也具有相同的偏移趋势。
绝对偏差分布见附图2，轧向实际偏移量检测结果见附图3，附图3中的X为轧向偏移量，F为对应道次轧制力。
Claims (4)
1.一种热轧机轧辊轧制方向偏移量的在线检测方法，其特征在于：它采用以下步骤进行：
a．以轧机牌坊（2）作为参照物，设定一个与轧机牌坊（2）相对静止的透光圆孔（4）的光强中心作为牌坊位置特征点；
b．将CCD摄像机（3）与轧辊固定连接，在轧制过程中通过CCD摄像机（3）获取牌坊位置特征点的图像；
c．在牌坊位置特征点的一侧设定标定光孔（5），确定牌坊位置特征点与标定光孔（5）的几何圆心距离；
d．确定牌坊位置特征点的透光圆孔（4）平面与CCD摄像机（3）镜头之间的距离，打开作为牌坊位置特征点透光圆孔（4）后的光源，同时开启标定光孔（5）后的光源；
e．在轧机静止状态下，通过CCD摄像机（3）同帧照片获取牌坊位置特征点透光圆孔（4）与标定光孔（5）图像，并计算CCD摄像机（3）获取的图像中两光斑的像素距离；
f．设定时间-偏移量坐标系，将CCD摄像机（3）获取的轧机静止状态下牌坊位置特征点透光圆孔（4）光斑的光强中心作为物理坐标系0点，完成对牌坊特征点透光圆孔（4）物理坐标点的标定；
g．轧制过程中进行实时测量、实时处理CCD摄像机（3）获取的每帧照片中牌坊特征点的物理坐标，所得偏移量正值为轧辊偏离静止状态下位置一侧的偏移量，所得偏移量为负值为轧辊偏离静止状态下另一侧的偏移量。
2.根据权利要求1所述的热轧机轧辊轧制方向偏移量的在线检测方法，其特征在于：所述牌坊位置特征点的透光圆孔（4）直径大小为0.01mm~2mm，透光圆孔（4）与轧机牌坊（2）之间采用刚性支架（7）连接，且透光方向垂直于轧制长度方向和轧制厚度方向，透过的光为可见光。
3.根据权利要求2所述的热轧机轧辊轧制方向偏移量的在线检测方法，其特征在于：所述CCD摄像机（3）与轧辊刚性连接，CCD摄像机（3）的摄像头方向垂直于轧制长度方向和轧制厚度方向，并与作为牌坊位置特征点的透光圆孔（4）相对，CCD摄像机（3）的摄像头与透光圆孔（4）的距离为5cm~200cm。
4.根据权利要求3所述的热轧机轧辊轧制方向偏移量的在线检测方法，其特征在于：所述标定光孔（5）与牌坊位置特征点的透光圆孔（4）的距离为1cm~10cm，标定光孔（5）的圆孔直径为0.01mm~2mm，且透光方向垂直于轧制长度方向和轧制厚度方向，透过光为可见光。
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