[发明专利]一种钢铁辊系位置检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种钢铁辊系位置检测装置及方法，该装置包括全站仪、参考地标及标杆，所述标杆包括标杆臂、棱镜、滑块及真空吸盘，所述全站仪架设于参考地标及待测辊轴的一侧，所述棱镜固定连接在标杆顶部，标杆臂沿滑块上下移动，通过定位销定位，滑块固定连接在真空吸盘上。本发明的优点是整套测量装置能够实现单辊及辊系多项参数指标同时检测，且采用自适应阈值调整算法，提高了传统空间圆拟合算法的准确性及拟合速度，能够用于指导辊系校准，大大提高产品的产能、质量和效益。

技术领域

本发明涉及一种测量装置及方法，具体涉及一种钢铁辊系位置检测装置及方法。

背景技术

钢铁辊系由于长期高速运转，其垂直度、水平度等空间位置关系会逐渐发生变化，导致钢卷出现起皱、跑偏、溢边及产品板形不良等问题，直接影响产能、质量和效益。因此要求对辊系进行空间位置测量，获得其水平度和垂直度等偏移量，以便对辊轴进行位置调整。传统的钢尺水平仪测量的方法常在实际测量中用到，但因其精度有限且使用环境受限，已逐渐退出历史舞台；基于激光器测量的方法是将基准激光与探测靶光源通过光学元件形成90°夹角来检测相互的平行度，然而因其价格不低、不能得出精确偏差数据且功能单一等原因未被广泛使用；基于陀螺仪的运动检测方法测量较为精密，但其造价昂贵、成本开销过大。

全站仪因其具有速度快、灵活性好和自动化程度高等特点，广泛应用于水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差等物理量的测量。长期以来，技术人员总结出了以水平度和垂直度为主要参考指标的辊系评价标准，但辊系位置检测系统的测量装置及数据处理算法设计仍不完善。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够同时检测单辊及辊系多项参数指标的钢铁辊系位置检测装置；本发明的另一目的是提供基于该钢铁辊系位置检测装置的检测方法。

技术方案：一种钢铁辊系位置检测装置，该装置包括全站仪、参考地标及标杆，所述标杆包括标杆臂、棱镜、滑块及真空吸盘，所述全站仪架设于参考地标及待测辊轴的一侧，所述棱镜固定连接在标杆顶部，标杆臂沿滑块上下移动，通过定位销定位，滑块固定连接在真空吸盘上。

为了增强定位效果，滑块与标杆臂之间优选采用螺丝定位，标杆臂设有若干螺孔，所述滑块设有第一螺孔，其尺寸与标杆臂螺孔一致，通过第一螺丝连接标杆臂与滑块；滑块外侧边缘设有第二螺孔，通过第二螺丝与真空吸盘连接。

所述标杆臂为金属材料，优选为铝质材料，可调范围0.5～2.0m，适用于不同规格、不同尺寸的轧辊测量。

所述棱镜为平面棱镜、360°棱镜或球形棱镜，优选为球形棱镜，经过高精度加工与工艺控制后，棱镜中心与球心的重合度小于0.1mm，外径公差小于0.1mm，即反射中心和球心的不重合性小于0.2mm。

本发明所述的检测钢铁辊系位置的方法，包括如下步骤：

(1)启动全站仪，将标杆臂调至适当长度，通过真空吸盘固定于待测辊轴端面，利用全站仪测得棱镜中心的三维坐标；

(2)旋转轧辊，带动标杆转动，使其在任一位置停止，全站仪再次测得棱镜中心的三维坐标；

(3)重复上述过程，连续得到8～10组数据，完成单辊测量；

(4)将全站仪数据通过串口传至PC机，利用PC机计算辊系位置偏差指标，计算方法如下：

(41)对从单个辊轴获取的数据散点作预处理后进行空间圆拟合，利用拟合圆与实测点的距离关系说明圆的拟合准确度，来反映单辊被测端面的规范度；所述距离关系包括平均偏差及标准偏差两项指标，距离平均偏差计算公式为：

其中d_i为第i个点到拟合平面的欧氏距离，距离标准差计算公式为：