CN113358051A - 定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置及方法，本装置在底座两端设有吊装工位和检测框架，检测框架内设有检测工位，平移机构的驱动电机设于检测框架一侧，传送链铺设于底座顶面；三辊驱动机构间隔设于检测框架，光源和直线及旋转运动机构设于检测框架一侧，相机设于直线及旋转运动机构。本方法通过吊装工位和平移机构将被检定径机辊架移至检测工位，三辊驱动机构夹持并驱动辊架中三个轧辊按设定速度同步旋转；设定相机检测位置并拍摄辊形轮廓，根据辊形轮廓沿径向的变动量和相机位置得到辊架的动态孔型以及辊缝间隙。本装置及方法提高了检测的准确性及精度，合理确定辊型修复工艺，减少修复量，降低辊耗，确保产品质量。

Description

定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置及方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置及方法。

背景技术

定径机是热轧无缝钢管生产中的主要轧制工具之一，利用它可将穿管机加工出的荒管在张力作用下通过减径、定径，生产出需要规格的成品钢管。定径机目前大多采用三辊式张力定径机，通过在机架上安装三个相成120°度夹角的轧辊，利用三个轧辊辊型之间组合成的孔型实现钢管的减径，实际生产中轧辊辊型形状和尺寸精度以及辊间辊缝大小对减径后钢管形状、尺寸精度和表面光洁度及青线的有无有着直接关系。

生产中，如果对使用后待修复的张力定径机辊架辊型形状进行动态辊型检测，检测后得到的辊型形状可根据修复工艺直接确定出辊型修复量，大大降低辊耗量，检测的同时通过对辊间间隙检测也可提前发现轧辊边部是否破损以及辊架轴承是否失效；如果对加工或修复后张力定径机辊架辊型形状和辊间间隙进行检测，同样可以判定出辊架孔型形状和辊缝间隙是否合格，避免由于辊型或辊缝间隙问题造成缺陷产品的产生。

中国专利文献CN103383224A公开了一种皮尔格轧辊孔型检测装置及检测方法，其测量轧辊基础数据、安装调整检测装置在轧辊辊身位置、测量轧辊孔型截面各部分参数值以及误差值的计算和判断步骤，实现皮尔格轧辊的全尺寸量化检测。但是该装置及方法不能检测三辊式张力定径机的辊架动态孔型及辊缝间隙。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置及方法，本装置及方法实现三辊式张力定径机辊架动态孔型及辊缝间隙的离线检测，提高了检测的准确性及精度，保证了数据的可靠性和可追溯性，从而确定辊型的修复工艺，减少修复量，降低辊耗，避免缺陷产品及疵品的产生。

为解决上述技术问题，本发明定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置包括底座、吊装工位、检测框架、平移机构、三辊驱动机构、光源、相机和直线及旋转运动机构，所述吊装工位和检测框架分别设于所述底座顶面两端，所述底座在检测框架内设有检测工位，所述平移机构包括驱动电机和传送链，所述驱动电机设于所述检测框架一侧的底座端面，所述传送链铺设于所述底座顶面并自吊装工位延伸至检测工位，所述驱动电机驱动所述传送链运动，所述三辊驱动机构设于所述检测框架并呈120度夹角间隔布置，所述光源和直线及旋转运动机构设于所述检测框架一侧，所述相机设于所述直线及旋转运动机构并经直线及旋转运动机构驱动作直线和旋转移动。

进一步，所述三辊驱动机构包括油缸、伺服电机、减速箱和圆弧齿杆，所述伺服电机经减速箱连接所述圆弧齿杆，所述油缸设于所述伺服电机壳体并且驱动杆连接所述圆弧齿杆。

进一步，所述直线及旋转运动机构包括滑移板、立杆、滑块、旋转盘、磁栅尺和编码器，所述滑移板通过滑槽设于所述检测框架一侧并采用丝杠和步进电机驱动滑移板移动，所述旋转盘通过支架设于所述滑移板并采用伺服电机驱动旋转盘旋转，所述编码器设于所述伺服电机驱动轴检测旋转盘的旋转位置，所述立杆经所述旋转盘中心设于所述旋转盘表面，所述滑块设于所述立杆并沿立杆滑移，所述相机及光源设于所述滑块，所述磁栅尺设于所述立杆侧面。

进一步，所述光源为与所述相机的CCD成像***平行的高强光源。

一种基于上述检测装置的定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测方法包括如下步骤：

步骤一、通过吊机将待检定径机辊架吊至吊装工位，并以滚动轴承方式对待检定径机辊架进行平面支撑；

步骤二、启动平移机构通过传送链将被检定径机辊架移至检测框架内的检测工位；

步骤三、启动三辊驱动机构夹持被检定径机辊架，并驱动被检定径机辊架中三个轧辊按设定速度同步旋转；

步骤四、根据检测位置，通过直线及旋转运动机构将相机移动至检测位置，并带动相机沿被检定径机辊架进行周向旋转，相机对被检定径机辊架进行周向扫描检测得到被检定径机辊架中辊形轮廓，通过直线及旋转运动机构将相机旋转至辊形轮廓位置并锁定；

步骤五、由直线及旋转运动机构中的磁栅尺记录相机当前旋转半径，并将此位置作为辊形检测初始位置，直线及旋转运动机构驱动相机以被检定径机辊架中心旋转并在相机光源对射照明环境下拍摄定径机辊形轮廓照片，拍照过程中直线及旋转运动机构中编码器记录拍照旋转角度；

步骤六、根据相机检测到的定径机辊形轮廓照片，计算沿辊型径向方向的变动量，和相机在定径机辊形径向以及圆周方向拍照测量过程中的位置和角度，得到辊形轮廓形状数据，依据辊形轮廓形状数据进而获得被检定径机辊架的动态孔型以及辊缝间隙数据，得到与生产所需的定径机棍形参数差异数据。

由于本发明定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置及方法采用了上述技术方案，即本装置在底座顶面两端设有吊装工位和检测框架，检测框架内设有检测工位，平移机构的驱动电机设于检测框架一侧，传送链铺设于底座顶面并自吊装工位延伸至检测工位，驱动电机驱动传送链运动，三辊驱动机构设于检测框架并呈120度夹角间隔布置，光源和直线及旋转运动机构设于检测框架一侧，相机设于直线及旋转运动机构并经直线及旋转运动机构驱动作直线和旋转移动。本方法通过吊装工位和平移机构将被检定径机辊架移至检测工位，三辊驱动机构夹持并驱动辊架中三个轧辊按设定速度同步旋转；设定相机检测位置并拍摄辊形轮廓，根据辊形轮廓沿径向的变动量和相机位置得到辊架的动态孔型以及辊缝间隙。本装置及方法实现三辊式张力定径机辊架动态孔型及辊缝间隙的离线检测，提高了检测的准确性及精度，保证了数据的可靠性和可追溯性，从而确定辊型的修复工艺，减少修复量，降低辊耗，避免缺陷产品及疵品的产生。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置结构示意图；

图2为本装置的平面视图；

图3为本装置中直线及旋转运动机构示意图。

具体实施方式

实施例如图1和图2所示，本发明定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置包括底座1、吊装工位2、检测框架3、平移机构4、三辊驱动机构5、光源6、相机7和直线及旋转运动机构8，所述吊装工位2和检测框架3分别设于所述底座1顶面两端，所述底座1在检测框架3内设有检测工位31，所述平移机构4包括驱动电机41和传送链42，所述驱动电机41设于所述检测框架3一侧的底座1端面，所述传送链42铺设于所述底座1顶面并自吊装工位2延伸至检测工位31，所述驱动电机41驱动所述传送链42运动，所述三辊驱动机构5设于所述检测框架3并呈120度夹角间隔布置，所述光源6和直线及旋转运动机构8设于所述检测框架3一侧，所述相机7设于所述直线及旋转运动机构8并经直线及旋转运动机构8驱动作直线和旋转移动。

优选的，所述三辊驱动机构5包括油缸51、伺服电机52、减速箱53和圆弧齿杆54，所述伺服电机52经减速箱53连接所述圆弧齿杆54，所述油缸51设于所述伺服电机52壳体并且驱动杆连接所述圆弧齿杆54。

优选的，所述直线及旋转运动机构8包括滑移板81、立杆82、滑块83、旋转盘84、磁栅尺85和编码器86，所述滑移板81通过滑槽设于所述检测框架一侧并采用丝杠87和步进电机88驱动滑移板81移动，所述旋转盘84通过支架89设于所述滑移板81并采用伺服电机驱动旋转盘84旋转，所述编码器86设于所述伺服电机驱动轴检测旋转盘84的旋转位置，所述立杆82经所述旋转盘84中心设于所述旋转盘84表面，所述滑块83设于所述立杆82并沿立杆82滑移，所述相机7及光源6设于所述滑块83，所述磁栅尺85设于所述立杆82侧面。

优选的，所述光源6为与所述相机7的CCD成像***平行的高强光源。

一种基于上述检测装置的定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测方法包括如下步骤：

步骤一、通过吊机将待检定径机辊架吊至吊装工位，并以滚动轴承方式对待检定径机辊架进行平面支撑；

步骤二、启动平移机构通过传送链将被检定径机辊架移至检测框架内的检测工位；

步骤三、启动三辊驱动机构夹持被检定径机辊架，并驱动被检定径机辊架中三个轧辊按设定速度同步旋转；

步骤四、根据检测位置，通过直线及旋转运动机构将相机移动至检测位置，并带动相机沿被检定径机辊架进行周向旋转，相机对被检定径机辊架进行周向扫描检测得到被检定径机辊架中辊形轮廓，通过直线及旋转运动机构将相机旋转至辊形轮廓位置并锁定；

步骤五、由直线及旋转运动机构中的磁栅尺记录相机当前旋转半径，并将此位置作为辊形检测初始位置，直线及旋转运动机构驱动相机以被检定径机辊架中心旋转并在相机光源对射照明环境下拍摄定径机辊形轮廓照片，拍照过程中直线及旋转运动机构中编码器记录拍照旋转角度；

步骤六、根据相机检测到的定径机辊形轮廓照片，计算沿辊型径向方向的变动量，和相机在定径机辊形径向以及圆周方向拍照测量过程中的位置和角度，得到辊形轮廓形状数据，依据辊形轮廓形状数据进而获得被检定径机辊架的动态孔型以及辊缝间隙数据，得到与生产所需的定径机棍形参数差异数据。

本装置底座以土建预埋件或膨胀螺栓安装固定脚位的方式安装到应用场地，待检定径机辊架与吊装工位以滚动轴承方式实现平面支撑，通过辊架平移机构上的传送链拖动待检定径机辊架完成平面直线运动；三辊驱动机构通过螺栓精密固定于检测框架，其中，油缸推动圆弧齿杆前进运动至待检定径机辊架的对应槽位对待检定径机辊架进行夹持，通过伺服电机和减速箱实现待检定径机辊架上轧辊的驱动；直线及旋转运动机构安装于检测框架一侧，相机的直线运动通过滑块沿立杆的升降实现，旋转运动通过伺服电机驱动旋转盘转动实现；利用丝杠和步进电机驱动的滑移板实现相机的前进和后退运动，运动距离以磁栅尺检测定位，旋转位置通过编码器实现周向精密定位。

本方法为非接触式辊形轮廓检测，采用光学成像原理，利用与辊架垂直放置的高强平行光光源与相机的CCD成像***，通过光源与CCD成像***沿辊形圆周旋转，在定径机辊架上三个轧辊同步旋转的情况下，对定径机辊架孔型及辊间间隙进行检测。从而便于确定辊形的修复工艺、修复量，降低辊耗，减少缺陷产品的产生。

Claims (5)

1.一种定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置，其特征在于：本装置包括底座、吊装工位、检测框架、平移机构、三辊驱动机构、光源、相机和直线及旋转运动机构，所述吊装工位和检测框架分别设于所述底座顶面两端，所述底座在检测框架内设有检测工位，所述平移机构包括驱动电机和传送链，所述驱动电机设于所述检测框架一侧的底座端面，所述传送链铺设于所述底座顶面并自吊装工位延伸至检测工位，所述驱动电机驱动所述传送链运动，所述三辊驱动机构设于所述检测框架并呈120度夹角间隔布置，所述光源和直线及旋转运动机构设于所述检测框架一侧，所述相机设于所述直线及旋转运动机构并经直线及旋转运动机构驱动作直线和旋转移动。

2.根据权利要求1所述的定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置，其特征在于：所述三辊驱动机构包括油缸、伺服电机、减速箱和圆弧齿杆，所述伺服电机经减速箱连接所述圆弧齿杆，所述油缸设于所述伺服电机壳体并且驱动杆连接所述圆弧齿杆。

3.根据权利要求1或2所述的定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置，其特征在于：所述直线及旋转运动机构包括滑移板、立杆、滑块、旋转盘、磁栅尺和编码器，所述滑移板通过滑槽设于所述检测框架一侧并采用丝杠和步进电机驱动滑移板移动，所述旋转盘通过支架设于所述滑移板并采用伺服电机驱动旋转盘旋转，所述编码器设于所述伺服电机驱动轴检测旋转盘的旋转位置，所述立杆经所述旋转盘中心设于所述旋转盘表面，所述滑块设于所述立杆并沿立杆滑移，所述相机及光源设于所述滑块，所述磁栅尺设于所述立杆侧面。

4.根据权利要求3所述的定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测装置，其特征在于：所述光源为与所述相机的CCD成像***平行的高强光源。

5.一种基于权利要求1至4任一项所述检测装置的定径机辊架动态孔型及辊缝间隙离线检测方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、通过吊机将待检定径机辊架吊至吊装工位，并以滚动轴承方式对待检定径机辊架进行平面支撑；

步骤二、启动平移机构通过传送链将被检定径机辊架移至检测框架内的检测工位；

步骤三、启动三辊驱动机构夹持被检定径机辊架，并驱动被检定径机辊架中三个轧辊按设定速度同步旋转；

步骤四、根据检测位置，通过直线及旋转运动机构将相机移动至检测位置，并带动相机沿被检定径机辊架进行周向旋转，相机对被检定径机辊架进行周向扫描检测得到被检定径机辊架中辊形轮廓，通过直线及旋转运动机构将相机旋转至辊形轮廓位置并锁定；

步骤五、由直线及旋转运动机构中的磁栅尺记录相机当前旋转半径，并将此位置作为辊形检测初始位置，直线及旋转运动机构驱动相机以被检定径机辊架中心旋转并在相机光源对射照明环境下拍摄定径机辊形轮廓照片，拍照过程中直线及旋转运动机构中编码器记录拍照旋转角度；

步骤六、根据相机检测到的定径机辊形轮廓照片，计算沿辊型径向方向的变动量，和相机在定径机辊形径向以及圆周方向拍照测量过程中的位置和角度，得到辊形轮廓形状数据，依据辊形轮廓形状数据进而获得被检定径机辊架的动态孔型以及辊缝间隙数据，得到与生产所需的定径机棍形参数差异数据。

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