專利名稱:非接觸式冷軋帶鋼板形檢測(cè)儀的制作方法
本發(fā)明是壓力加工工藝過(guò)程中的檢測(cè)儀。
板形檢測(cè)儀目前世界上一些國(guó)家正在研究中，國(guó)內(nèi)外一些較現(xiàn)代的軋機(jī)都沒(méi)有裝上板形檢測(cè)儀。生產(chǎn)中還是靠工人手執(zhí)大木棒敲擊帶鋼兩側(cè)邊，作為判斷板帶鋼是否有板形缺陷的手段。已有一種板形檢測(cè)儀曾在軋機(jī)上試用過(guò)。例如金屬文摘22-0848中報(bào)導(dǎo)過(guò)一種平直度測(cè)量裝置，它是由多個(gè)圓環(huán)組裝在一起的導(dǎo)向輥?zhàn)鳛闄z測(cè)元件，環(huán)里裝有壓力傳感器，利用各個(gè)環(huán)受力大小不同來(lái)判斷帶鋼寬度上出現(xiàn)的平直度缺陷。金屬文獻(xiàn)93-0258中報(bào)導(dǎo)過(guò)另一種平直度測(cè)量裝置，它是組合彎曲輥，利用彎曲輥的位移與帶鋼寬度上的張力函數(shù)關(guān)系，可以決定帶鋼的不平直度。上述兩種平直度測(cè)量裝置都屬于接觸式，檢測(cè)過(guò)程中必須保證帶鋼與導(dǎo)向輥或彎曲輥緊密接觸。它們具有共同性的問(wèn)題，即接觸輥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，信號(hào)需要滑環(huán)才能引出，而滑環(huán)的接觸不良會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差;安裝時(shí)和測(cè)量輥出現(xiàn)故障時(shí)都會(huì)影響軋機(jī)的正常作業(yè);導(dǎo)向輥無(wú)凸度，對(duì)帶鋼跑偏不能自動(dòng)加以糾正。
美國(guó)專利4309902中敘述過(guò)一種非接觸式的帶鋼平直度測(cè)量裝置。它是通過(guò)檢測(cè)軋制過(guò)程中金屬板帶與安裝在其表面附近的檢測(cè)器之間的相對(duì)距離的變化，然后通過(guò)一套復(fù)雜的模擬器件求得振動(dòng)幅度與振動(dòng)進(jìn)行的速度或頻率的比值，來(lái)確定帶鋼的平直度的缺陷。用此種方法檢測(cè)帶鋼平直度，由于被檢測(cè)信號(hào)弱，易受干擾，從而影響測(cè)量精度，且儀器本身較復(fù)雜，調(diào)整困難，成本高，通用性差。
本發(fā)明目的在于提供一種非接觸式，測(cè)量精度高，能夠在線快速檢測(cè)的板形檢測(cè)儀。
本發(fā)明檢測(cè)帶鋼板形缺陷的基本原理是基于帶鋼出現(xiàn)板形缺陷時(shí)帶鋼寬度方向上的張力分布也不均勻，平直部分張力大，起浪部分張力小。于是，通過(guò)檢測(cè)帶鋼寬度方向上的張力分布即可檢測(cè)出帶鋼板形不良的情況。
本發(fā)明的組成如圖一所示，包括一個(gè)不與帶鋼相接觸的激振器〔1〕，若干個(gè)測(cè)振傳感器〔2〕、板形測(cè)量數(shù)字處理系統(tǒng)〔3〕。
非接觸式激振器如圖2所示，為電磁式激振器，是一“E”字形鐵芯，由硅鋼片疊成，其間繞有線圈。它安裝于帶鋼下部的固定架上，與帶鋼下表面保持一定距離。固定架上裝有手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)調(diào)節(jié)激振器〔1〕與帶鋼間的距離。該電磁激振器用來(lái)加強(qiáng)被測(cè)振動(dòng)信號(hào)。激振器〔1〕接通電源時(shí)，鐵芯內(nèi)產(chǎn)生電磁力吸動(dòng)鋼板，斷開(kāi)電源電磁力消失，帶鋼就產(chǎn)生自由衰減振蕩。激振器電源由電氣線路控制，使其按一定的周期定時(shí)接通電源和斷開(kāi)電源，使帶鋼不斷產(chǎn)生固定周期性的機(jī)械振動(dòng)。
測(cè)振傳感器〔2〕屬于電動(dòng)力式類型，它把帶鋼的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，其原理是利用線圈和永久磁鋼的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割磁力線，產(chǎn)生與振動(dòng)速度成正比的電信號(hào)。測(cè)振傳感器〔2〕安裝在帶鋼下面沿寬度方向等距離布置，它離開(kāi)帶鋼下表面的距離也可以任意調(diào)節(jié)。
板形測(cè)量數(shù)字處理系統(tǒng)〔3〕是本儀器的主體部分，其內(nèi)裝有激振器電源及其電氣線路、振動(dòng)檢測(cè)、微處理機(jī)系統(tǒng)及接口、頻譜分析模塊、板形信息處理模塊、板形缺陷顯示等六部分。其工作過(guò)程如圖3所示。激振器電源〔14〕為一般可控硅整流電路，由電氣線路定時(shí)控制可控硅接通和關(guān)閉，保證激振器有固定的工作周期。振動(dòng)檢測(cè)〔4〕是多通道高靈敏度的測(cè)振裝置，它可以同時(shí)接收多個(gè)傳感器送來(lái)的振動(dòng)信號(hào)，并經(jīng)過(guò)二次儀表放大、微分、積分運(yùn)算，便可測(cè)得振動(dòng)信號(hào)，最后將信號(hào)多路輸出。微處理機(jī)系統(tǒng)可采用用戶內(nèi)存不小于20K的單板機(jī)或微型機(jī)，它應(yīng)帶有高速A/D轉(zhuǎn)換裝置〔5〕及接口，并裝有本發(fā)明專門(mén)研制的頻譜分析模塊〔6〕、〔7〕、〔8〕、〔9〕、〔10〕和板形信息處理模塊〔11〕、〔12〕、〔13〕。該微處理機(jī)系統(tǒng)主要用于信息高速采集和數(shù)據(jù)處理。由鍵盤(pán)可以選擇通道數(shù)，采樣周期，頻譜分析精度。微處理機(jī)系統(tǒng)輸出信號(hào)送顯示器顯示，也可以由打印機(jī)打印出帶鋼數(shù)據(jù)，軋制工藝條件，以及板形缺陷等有關(guān)數(shù)據(jù)。
頻譜分析模塊是微處理機(jī)的指揮系統(tǒng)，它包括以下幾部分①把模數(shù)轉(zhuǎn)換來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理〔6〕，去除干擾信號(hào);②通過(guò)數(shù)據(jù)窗函數(shù)〔7〕對(duì)瞬態(tài)激振的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行截?cái)?③進(jìn)行快速付里葉(FFT)計(jì)算〔8〕;④對(duì)FFT計(jì)算結(jié)果進(jìn)行三點(diǎn)平滑處理〔9〕;⑤采用功率譜法〔10〕進(jìn)行帶鋼固有頻率計(jì)算。
板形信息處理模塊主要完成帶鋼固有頻率和張力的轉(zhuǎn)換，帶鋼張力分布和板形參數(shù)的轉(zhuǎn)換，它包括以下幾部分①基準(zhǔn)頻率計(jì)算〔13〕;②帶鋼寬度方向所測(cè)各點(diǎn)的固有頻率與基準(zhǔn)頻率的差值計(jì)算〔11〕，帶鋼張力分布計(jì)算及帶鋼板形參數(shù)計(jì)算〔12〕;③最后將所得結(jié)果送顯示器顯示。
板形缺陷顯示是一屏幕顯示器，它可以以圖形和數(shù)字兩種方式同時(shí)顯示帶鋼板形缺陷的情況。
本發(fā)明的運(yùn)行機(jī)制是，將本發(fā)明安裝于冷軋帶鋼軋機(jī)的出口端，不與帶鋼接觸，帶鋼在冷軋時(shí)由激振器定時(shí)加振，并由測(cè)振儀通過(guò)振動(dòng)傳感器檢測(cè)板帶的振動(dòng)信號(hào)，然后將測(cè)得的電壓或電流的模擬信號(hào)輸入給微處理機(jī)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集，模數(shù)轉(zhuǎn)換，由頻譜分析模塊和板形信息處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將計(jì)算結(jié)果送顯示器顯示帶鋼平直度狀況。
本發(fā)明的主要性能指標(biāo)帶厚0.1～0.8mm;帶寬500～1200mm的冷軋帶卷;軋制速度＜10m/S;橫向分辨率，可測(cè)量中波，邊波和1/4波;響應(yīng)速度4S;測(cè)量波峰值范圍0.2～4%;顯示器12吋矩形CRT;電源220V。
本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)使用本發(fā)明不與帶鋼接觸，因此不影響帶鋼的表面質(zhì)量，安裝維修比較方便，也不需要軋機(jī)停機(jī);本發(fā)明由于采用激振方法，使帶鋼自振成份得以加強(qiáng)，在進(jìn)行頻譜分析時(shí)可以很方便地將帶鋼自振頻率從機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)和其它噪聲成份中分離出來(lái)，因此測(cè)量靈敏度高;本發(fā)明采用自己研制的頻譜分析模塊，使微處理機(jī)的處理能力加強(qiáng)，處理速度加快，因而充分發(fā)揮了它的實(shí)時(shí)處理能力。可以用在軋制速度較高的四輥單機(jī)、可逆式軋機(jī)和連軋機(jī)上。由于本發(fā)明配有打印記錄裝置，因而可以把原始數(shù)據(jù)、采析數(shù)據(jù)頻譜分析結(jié)果，板形圖形等打印出來(lái);本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，并有清晰的圖象顯示出帶鋼平直度的狀況，是軋機(jī)操作者理想的操作指示儀器，本發(fā)明還可以與帶鋼板形控制裝置相連接，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)帶鋼板形進(jìn)行在線控制和調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種帶有傳感器的冷軋帶鋼非接觸式板形檢測(cè)儀，其特征在于該板形檢測(cè)儀包括有激振器、板形測(cè)量數(shù)字處理系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求
1所述的非接觸式冷軋帶鋼板形檢測(cè)儀，其特征在于所說(shuō)的板形測(cè)量數(shù)字處理系統(tǒng)包括有激振器電源及其控制線路、振動(dòng)檢測(cè)、微處理機(jī)及接口線路、板形缺陷顯示器，頻譜分析模塊和板形信息處理模塊。
3.如權(quán)利要求
1和2所述的非接觸式冷軋帶鋼板形檢測(cè)儀，其特征在于所說(shuō)的激振器為電磁式激振器，采用“E”字形鐵芯，由硅鋼片疊成，其間繞有線圈。
專利摘要
本發(fā)明為冷軋帶鋼提供了一種非接觸式、測(cè)量精度高，能夠在線快速檢測(cè)的板形檢測(cè)儀。它是由激振器、測(cè)振傳感器和板形測(cè)量數(shù)字處理系統(tǒng)所組成。使用本發(fā)明時(shí)，將其安裝于冷軋帶鋼軋機(jī)的出口端，不與帶鋼相接觸，帶鋼由激振器定時(shí)加振，并由測(cè)振儀通過(guò)振動(dòng)傳感器檢測(cè)帶鋼的振動(dòng)信號(hào)，然后將測(cè)得的電信號(hào)輸入數(shù)字處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將結(jié)果送顯示器顯示出帶鋼的平直度狀況。
文檔編號(hào)G01B17/02GK86101203SQ86101203
公開(kāi)日1987年9月2日 申請(qǐng)日期1986年2月21日
發(fā)明者汪祥能, 黃寶森 申請(qǐng)人:東北工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan