[发明专利]带钢跑偏与漂浮量激光扫描检测方法及纠偏系统

说明书

技术领域

本发明涉及带钢跑偏与漂浮量激光扫描检测方法及纠偏系统，主要针对冷热轧带钢运行过程横向跑偏、上下漂浮、及板型实时量化检测及纠偏量输出给纠偏执行机构，同时也可应用于连铸板坯、方坯板型检测，以及其他带材纠偏应用领域（例如：轻金属行业、铜行业、印刷和装订行业以及造纸和橡胶化学行业等）实时检测，属于冶金技术领域。

 

背景技术

带钢连续处理机组在穿带和生产过程中常出现跑偏现象，其结果不仅会造成带钢缺陷产生、成材率减少，还会影响机组的正常运行和损坏生产设备，进而导致整体生产能力下降。带材纠偏系统(Edge Position Control，简称EPC)是轧钢生产线上的常用技术，普遍应用于酸洗、冷热轧、平整、涂镀层、重卷、剪切等机组中，由于受机组各设备的安装精度、辊组偏差和振动、辊子长期磨损、带材断面不均匀及带钢张力波动等因素影响，带钢跑偏已成为常见现象。因此，实时有效地检测出带钢的横向偏移量，并实施纠偏控制，是保证带钢处理机组顺利进行，提高带钢处理质量的关键一环，这可以保证带钢的无故障运送，卷取时边缘整齐，以及在包装、运输和码放都很方便，有利于带钢较好地完成技术指标，提高经济效益，降低成本。

实践表明，跑偏现象是客观存在不可避免的。因此，如何采用有效的跑偏检测技术，精确检测出带材的跑偏量并将信号实时传送给纠偏执行机构，来满足生产工艺要求，是解决问题的关键所在。从理论上讲，如果能精确计算出带钢运行过程中的偏移量，就可以根据计算结果实时控制纠偏执行机构动作，但该数据的准确快速计算非常困难。因为跑偏的主要原因是由于带钢本身板形和机械设备安装误差造成的，因此，采用数值计算的方法会存在很多难以确定的边界条件。现有的带材跑偏识别方法主要通过各种传感器实现，带钢测量传感器目前共有电感式、电容式、光电式等三种类型。目前，国外该方面的检测技术比较成熟，但技术复杂，成本高，设备昂贵，而国内自主开发的带钢跑偏检测控制系统基本为零，其主要原因在于传感器的设计技术不成熟，检测精度低，并且不能保证长期可靠运行。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、检测精度高、实时性强、抗干扰能力强的带钢跑偏与漂浮量激光扫描检测方法。

本发明同时基于本检测方法设计了一套带钢跑偏纠偏系统。

本发明解决上述技术问题的技术手段是这样实现的：

带钢跑偏与漂浮量激光扫描检测方法,其检测步骤为：

1）利用线性激光发射器（倾斜一定角度）照射带钢，在带钢宽度方向上形成一条垂直于长度方向的高亮度激光线形光束，激光线形光束全覆盖带钢宽度且大于带钢宽度；

2）在带钢上方设置面阵图像传感器，由面阵图像传感器实时扫描激光线形光束，面阵图像传感器扫描方向垂直于带钢表面；

3）将扫描的激光线形光束送入计算机，由于激光线形光束在带钢上的图像和带钢外的图像之间存在明显的差异，在带钢边缘处有明显的分界线，通过该差异即可由计算机确定带钢边缘；

4）根据不同时刻计算机确定的带钢边缘即可计算出带钢跑偏量，并可重构出带钢的板形形态（即两长边缘轮廓线）；同时根据激光线形光束在带钢长度方向上的位移量（再结合面阵图像传感器的高度）即可计算出带钢上下漂浮量。

一种带钢纠偏系统，它包括对带钢运行速度检测的测速机构和带钢跑偏后的纠偏执行机构，在带钢上方设有用于照射带钢以在带钢宽度方向形成激光线形光束的线性激光发射器和用于捕获激光线形光束的面阵图像传感器，线性激光发射器和面阵图像传感器分别设于高温保护罩内；所述面阵图像传感器通过图像采集卡与控制单元连接，测速机构的输出接控制单元，控制单元通过信号转换电路与纠偏执行机构连接。

线性激光发射器所在的高温保护罩与冷却气体输送机构连通，由冷却气体输送机构向线性激光发射器所在的高温保护罩内输送冷却气体。

面阵图像传感器所在的高温保护罩前面安装有仅让激光线形光束通过的滤色片。

面阵图像传感器的成像靶面与带钢上表面平行。

所述测速机构设于驱动带钢运行的驱动辊上，根据驱动辊的转速确定带钢运行速度。

所述面阵图像传感器为面阵CCD/CMOS图像传感器。

本发明可同时检测带钢跑偏量和上下浮动（漂浮）量，以光学成像方法通过图像处理技术实现了带钢运行中的边缘形态的监控，且检测精度可控。本发明根据带钢传送速度实现快速扫描，并实时重构出激光线带钢边缘点阵图像走向，并根据双边缘形态可视化带钢运行过程中的板形变化形态。