CN110340159A - 一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，属于冶金设备自动化检测技术领域；提供了一种测量精准度较高、结构较为简单的一种热轧板带大范围板厚测量装置；技术方案为：一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，包括偏导辊牌坊和控制***，偏导辊牌坊上设置有可竖直移动的上梁和固定的下梁，上梁和下梁上都设有传感器组件，传感器组件包括激光位移传感器和热防护装置，位于上梁和下梁上的激光位移传感器对板带进行厚度测量，控制***实时调整上梁上的激光位移传感器距板带上表面的距离，使其处在激光位移传感器的测量范围；本发明可广泛应用于热轧板带厚度的在线测量，并且可通过增加上下梁中传感器组件的数量来实现板带凸度的在线测量。

Description

一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置

技术领域

本发明一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，属于冶金设备自动化检测技术领域。

背景技术

热轧板带产品的凸度是衡量板带质量的重要指标，而板带凸度在线检测的手段主要是凸度仪，其检测的关键技术是板带厚度检测的准确性，并对检测数据进行处理。可以说，板带厚度检测准确性，决定了板带凸度的准确性。目前，市场上成熟的产品均采用射线法，如美国的瑞美公司，德国的IMS公司以及日本的东芝公司，该方法的测量精度高，但结构复杂、价格昂贵，国内大型轧制企业的凸度仪均依赖进口。激光位移传感器属于精密的光电仪器，测量精度高，但其对环境温度要求较高，极限温度为-10℃～50℃，超出这个温度范围传感器将不能正常工作；并且激光位移传感器的位置是固定的，测量范围有限，因此，选用该方法的企业数量较少。

国内热轧板带生产企业多为中小型企业，其现有轧机设备以及经济基础均不允许引进进口凸度仪设备；并且轧机多为可逆热轧机，而可逆热轧机要求板带厚度的测量范围较大。缺少板带厚度的在线检测装置。

发明内容

本发明一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，克服了现有技术存在的不足，提供了一种测量精准度较高、结构较为简单的一种热轧板带大范围板厚测量装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，包括偏导辊牌坊和控制***，偏导辊牌坊上设置有可竖直移动的上梁和固定的下梁，上梁和下梁上都设有传感器组件，传感器组件包括激光位移传感器和热防护装置，热防护装置用于对激光位移传感器进行温度保护，位于上梁和下梁上的激光位移传感器对板带进行厚度测量，控制***实时调整上梁上的激光位移传感器距板带上表面的距离，使其处在激光位移传感器的测量范围。

进一步，所述偏导辊牌坊整体为H型，所述偏导辊牌坊的两侧都设有竖直的导向轴，所述上梁通过直线轴承与导向轴铰接。

进一步，所述控制***包括光栅尺、伺服电机、工控机、运动控制卡、转接端子板、伺服控制器、编码器、正限位传感器和负限位传感器，所述光栅尺竖直的设置在所述偏导辊牌坊的一侧，所述上梁与上梁外延板固定相连，上梁外延板与光栅尺滑动相连，工控机与运动控制卡相连，运动控制卡与转接端子板相连，伺服控制器分别与转接端子板、伺服电机、编码器、光栅尺、正限位传感器和负限位传感器相连，伺服电机与编码器相连。

进一步，所述上梁和所述下梁都设有多个所述传感器组件。

进一步，所述热防护装置包括铝合金防护盒、气凝胶和铝箔，铝合金防护盒的外层通过气凝胶与铝箔粘贴，铝合金防护盒内设有用于安装所述激光位移传感器的底座，铝合金防护盒的侧壁上开有光路狭缝。

进一步，所述热防护装置还包括压缩空气管路，压缩空气管路设置在所述铝合金防护盒中，压缩空气管路设有内部出风口和外部出风口，内部出风口位于所述底座的一旁，外部出风口设在所述铝合金防护盒的外壁的底部。

进一步，所述热防护装置还包括恒温控制装置，恒温控制装置设置在所述铝合金防护盒中，恒温控制装置包括单片机、半导体制冷片和温度传感器，半导体制冷片的冷端与所述底座粘贴，温度传感器与单片机的输入端相连，单片机输出端与半导体制冷片相连。

进一步，所述半导体制冷片的热端与水冷散热装置相连。

进一步，所述温度传感器包括第一至第四温度传感器，四个温度传感器分别布置在所述底座的四个侧壁上。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1.本发明实现了热轧板带大范围板带厚度的准确测量。

2.本发明结构简单，设备投资小。

3.本发明实现了激光位移传感器的测量范围的闭环控制。

5.本发明通过设置多个激光位移的传感器，可实现热轧板带凸度的检测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的的结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为本发明实施例提供的控制***的结构框图。

图4为本发明实施例提供的热防护装置的风冷结构示意图。

图5为本发明实施例提供的热防护装置的绝热结构示意图。

图6位本发明实施例提供的温度监测点布置的示意图。

图中，1-偏导辊牌坊，2-导向轴，3-上梁，4-上梁外延板，5-直线轴承，6-光栅尺，7-下梁，8-传感器组件，9-传输辊，10-板带，11-L型支座，12-同步带惰轮，13-同步带夹板，14-同步带，15-导向轴支座,16-主动轮，17-减速机，18-伺服电机，19-工控机，20-运动控制卡，21-转接端子板，22-伺服控制器，23-编码器，24-正限位传感器，25-负限位传感器，26-内部出风口，27-压缩空气管路，28-外部出风口，29-铝合金防护盒，30-激光位移传感器，31-气凝胶，32-铝箔，33-底座，34-光路狭缝，35-第一温度传感器，36-第二温度传感器，37-第三温度传感器，38-第四温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，包括偏导辊牌坊1和控制***，偏导辊牌坊1上设置有可竖直移动的上梁3和固定的下梁7，上梁3和下梁7上都设有传感器组件8，传感器组件8包括激光位移传感器30和热防护装置，热防护装置用于对激光位移传感器30进行温度保护。传输辊9驱动板带10在上梁3和下梁7之间平移，位于上梁3和下梁7上的激光位移传感器30对板带10进行厚度测量，控制***实时调整上梁3上的激光位移传感器30距板带10上表面的距离，使其处在激光位移传感器30的测量范围。偏导辊牌坊1整体为H型，偏导辊牌坊1的两侧都设有竖直的导向轴2，上梁3通过直线轴承5与导向轴2铰接。

如图3所示，控制***包括光栅尺6、伺服电机18、工控机19、运动控制卡20、转接端子板21、伺服控制器22、编码器23、正限位传感器24和负限位传感器25，光栅尺6竖直的设置在偏导辊牌坊1的一侧，上梁3与上梁外延板4固定相连，上梁外延板4与光栅尺6滑动相连，工控机19与运动控制卡20相连，运动控制卡20与转接端子板21相连，伺服控制器22分别与转接端子板21、伺服电机18、编码器23、光栅尺6、正限位传感器24和负限位传感器25相连，伺服电机18与编码器23相连。

为了能够测量板带10的凸度，根据需要可以在上梁3和下梁7都安装上多个传感器组件8。上梁3和下梁7上传感器组件8的数量可根据实际需要设定。

上梁3在竖直方向上通过同步带14在导向轴2上运动，其导向形式为直线轴承5与导向轴2的配合而成。当未进入检测状态时，上梁3处于导向轴2的上端；当进入检测状态时，根据板带厚度，上梁3在伺服电机18的驱动下运动到合适的位置，其位置精度的确定可以通过光栅尺6进行检测并将其值反馈到控制***中。光栅尺6的读数头安装在上梁外延板4上，随上梁3运动。上梁3在竖直方向上的运动的具体形式是：以偏导辊牌坊1为基础，伺服电机18与减速机17安装在偏导辊牌坊1的顶端，伺服电机18通过减速机17降低其转速，然后再将运动传递给同步带14，同步带夹板13将同步带14与上梁3固结，上梁3安装在两侧的直线轴承5上面，直线轴承5与导向轴2组成运动副，其作用是导向与支撑，该机构在伺服电机18的作用下实现了上梁3的竖直运动。

上下梁是板厚检测装置的关键部件，其振动直接影响到测量的精度。因此，不仅要考虑其静刚度，还要考虑其动刚度，设计时要尽量提高其固有频率，且要求避开偏导牌坊1振动能量的频率范围。

上梁3竖直运动模块的控制以工控机19为主体，采用研华PCI总线接口的运动控制卡20，型号为PCI1240，运动控制卡20上连接了两个转接端子板21，型号为ADAM3952。每个ADAM3952可以转接两个伺服控制器22。伺服控制器22将脉冲控制指令转换为三相电压给伺服电机18，使其执行相应的运动。伺服电机选用型号为MSMD042G1U。伺服电机18自带编码器23检测电机转子轴进行速度反馈，光栅尺6的检测末端直线位移进行位置反馈，从而实现高精度的上梁3位置控制。导向轴2的上下两端分别设有正限位传感器24和负限位传感器25，使上梁3在指定的范围内做竖直运动。

如图5、图6所示，为了满足激光位移传感器对环境温度的要求，对传感器组件8设计了绝热结构。传感器组件8设置在铝合金防护盒29内，铝合金防护盒29的外层通过气凝胶31与铝箔32粘贴，铝合金防护盒29内设有用于安装激光位移传感器30的底座33，铝合金防护盒29的侧壁上开有光路狭缝34。

如图4所示，为了提高对激光位移传感器30的散热效率，设计了风冷散热结构。在铝合金防护盒29内设有压缩空气管路27，压缩空气管路27设有内部出风口26和外部出风口27，内部出风口26位于底座33的一旁，外部出风口34设在铝合金防护盒29的外壁的底部。风冷散热的介质为0.4MPa的压缩空气，压缩空气经过铝合金防护盒29底部并从其光路窄缝34流出，将内部的热量带走。压缩空气从外部出风口34流出后，将覆盖整个铝合金防护盒的外表底面，并带走外表底面的热量。

为了进一步准确监控激光位移传感器30的温度并对其进行恒温控制。在铝合金防护盒29设有恒温控制装置，恒温控制装置包括单片机、半导体制冷片和温度传感器，半导体制冷片的冷端与底座33粘贴，温度传感器与单片机的输入端相连，单片机输出端与半导体制冷片相连。半导体制冷片是一种热泵，分为热端和冷端，其热端的散热效果直接影响制冷效果，若热端的散热效果不好，则冷端温度就很难降下来。因此，制冷片的热端采用水冷方式对其进行散热半导体制冷片的热端与水冷散热装置相连。水冷散热装置包括水池、水泵、水冷头、散热水排、散热风扇以及管路，水冷头与半导体制冷片之间通过导热硅脂粘接在一起，循环的冷却水将制冷片热端的热量带走。

如图6所示，为了更加准确的测量激光位移传感器30的温度，温度传感器包括第一至第四温度传感器35-38，温度传感器的型号可以需用DS18B20，四个温度传感器分别布置在底座33的四个侧壁上。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (9)

1.一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，其特征在于：包括偏导辊牌坊（1）和控制***，偏导辊牌坊（1）上设置有可竖直移动的上梁（3）和固定的下梁（7），上梁（3）和下梁（7）上都设有传感器组件（8），传感器组件（8）包括激光位移传感器（30）和热防护装置，热防护装置用于对激光位移传感器（30）进行温度保护，位于上梁（3）和下梁（7）上的激光位移传感器（30）对板带（10）进行厚度测量，控制***实时调整上梁（3）上的激光位移传感器（30）距板带（10）上表面的距离，使其处在激光位移传感器（30）的测量范围。

2.根据权利要求1所述的一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，其特征在于：所述偏导辊牌坊（1）整体为H型，所述偏导辊牌坊（1）的两侧都设有竖直的导向轴（2），所述上梁（3）通过直线轴承（5）与导向轴（2）铰接。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，其特征在于：所述控制***包括光栅尺（6）、伺服电机（18）、工控机（19）、运动控制卡（20）、转接端子板（21）、伺服控制器（22）、编码器（23）、正限位传感器（24）和负限位传感器（25），所述光栅尺（6）竖直的设置在所述偏导辊牌坊（1）的一侧，所述上梁（3）与上梁外延板（4）固定相连，上梁外延板（4）与光栅尺（6）滑动相连，工控机（19）与运动控制卡（20）相连，运动控制卡（20）与转接端子板（21）相连，伺服控制器（22）分别与转接端子板（21）、伺服电机（18）、编码器（23）、光栅尺（6）、正限位传感器（24）和负限位传感器（25）相连，伺服电机（18）与编码器（23）相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，其特征在于：所述上梁（3）和所述下梁（7）都设有多个所述传感器组件（8）。

5.根据权利要求1所述的一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，其特征在于：所述热防护装置包括铝合金防护盒（29）、气凝胶（31）和铝箔（32），铝合金防护盒（29）的外层通过气凝胶（31）与铝箔（32）粘贴，铝合金防护盒（29）内设有用于安装所述激光位移传感器（30）的底座（33），铝合金防护盒（29）的侧壁上开有光路狭缝（34）。

6.根据权利要求5所述的一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，其特征在于：所述热防护装置还包括压缩空气管路（27），压缩空气管路（27）设置在所述铝合金防护盒（29）中，压缩空气管路（27）设有内部出风口（26）和外部出风口（27），内部出风口（26）位于所述底座（33）的一旁，外部出风口（34）设在所述铝合金防护盒（29）的外壁的底部。

7.根据权利要求6所述的一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，其特征在于：所述热防护装置还包括恒温控制装置，恒温控制装置设置在所述铝合金防护盒（29）中，恒温控制装置包括单片机、半导体制冷片和温度传感器，半导体制冷片的冷端与所述底座（33）粘贴，温度传感器与单片机的输入端相连，单片机输出端与半导体制冷片相连。

8.根据权利要求7所述的一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，其特征在于：所述半导体制冷片的热端与水冷散热装置相连。

9.根据权利要求7所述的一种用于热轧板带大范围板厚测量的装置，其特征在于：所述温度传感器包括第一至第四温度传感器（35-38），四个温度传感器分别布置在所述底座（33）的四个侧壁上。