專利名稱：凸度儀用校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及作為鋼廠軋鋼生產(chǎn)線上鋼帶的凸度在線檢測(cè)設(shè)備的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
凸度儀是鋼廠板帶材生產(chǎn)和控制的關(guān)鍵設(shè)備，能夠瞬時(shí)連續(xù)地測(cè)量鋼帶的橫截面厚度分布。凸度儀的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主體結(jié)構(gòu)為一 C形架11，被測(cè)鋼帶12從C形架上下臂之間穿過，射線源13位于C形架上臂內(nèi)部，射線源為兩臺(tái)X光機(jī)；射線探測(cè)器陣列14位于C形架下臂內(nèi)部，探測(cè)器陣列由幾百個(gè)獨(dú)立的射線探測(cè)器單元排列而成。凸度儀測(cè)量被測(cè)鋼帶厚度的基本原理是輻射測(cè)量法，可以用公式表示為公式中，t為被測(cè)鋼帶的厚度，I0為射線穿過被測(cè)鋼帶前，也就是射線源發(fā)出的射線的強(qiáng)度，I為射線穿過被測(cè)鋼帶后，也就是探測(cè)器陣列所測(cè)量到的射線的強(qiáng)度，μ為被測(cè)鋼帶的線性吸收系數(shù)。如圖1所示，射線15穿過被測(cè)鋼帶12時(shí)，發(fā)生衰減，強(qiáng)度由Itl衰減到I，利用探測(cè)器陣列測(cè)量射線穿過被測(cè)鋼帶的衰減程度Ιο/Ι，就可以計(jì)算出被測(cè)鋼帶的厚度。Itl為無鋼帶通過設(shè)備時(shí)探測(cè)器陣列14的測(cè)量值，I為有被測(cè)鋼帶通過設(shè)備時(shí)探測(cè)器陣列14的測(cè)量值。此種凸度儀對(duì)鋼帶厚度的測(cè)量精度要求非常高，要求達(dá)到千分之一的水平，并且凸度儀在軋鋼生產(chǎn)線上往往要連續(xù)工作幾百個(gè)小時(shí)。要在這么長(zhǎng)的時(shí)間里，始終保持千分之一高的高精度，首先要求射線源發(fā)出的射線強(qiáng)度Itl的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性至少優(yōu)于千分之一的水平。并且由于公式中μ是與射線源發(fā)出的射線能量相關(guān)的量，所以，還要求射線源在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)的能量變化也至少要小于千分之一的水平。綜合以上兩點(diǎn)，即要求射線源的強(qiáng)度和能量的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性都要達(dá)到非常高的水平。凸度儀采用X光機(jī)作為射線源。X光機(jī)的穩(wěn)定性受電壓、溫度、濕度以及X光管的老化程度等多種因素影響，在當(dāng)前的技術(shù)條件下，是無法達(dá)到凸度儀的精度要求的。以此凸度儀設(shè)備選用的國(guó)際上具有較高水平的瑞士 COMET公司的XRS-225型X光機(jī)為例，其長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性也僅能達(dá)到百分之幾的水平。因此，需要根據(jù)射線源的變化對(duì)凸度儀設(shè)備的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證設(shè)備的測(cè)量精度，此操作稱為凸度儀的校準(zhǔn)。根據(jù)對(duì)XRS-225型X光機(jī)的穩(wěn)定性測(cè)量，其在1個(gè)小時(shí)之內(nèi)的穩(wěn)定性可以達(dá)到萬分之五的水平，滿足凸度儀測(cè)量的精度要求。因此只要在不長(zhǎng)于一個(gè)小時(shí)的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，對(duì)凸度儀進(jìn)行一次校準(zhǔn)操作，就可以使凸度儀的測(cè)量精度始終滿足千分之一的要求。校準(zhǔn)操作只能在凸度儀所在的軋鋼生產(chǎn)線上沒有鋼帶軋制的時(shí)候進(jìn)行，也就是兩卷鋼帶之間的時(shí)間間隔中間進(jìn)行。根據(jù)鋼廠軋鋼生產(chǎn)線的普遍情況，一卷鋼帶最長(zhǎng)的軋制時(shí)間不超過1個(gè)小時(shí)。因此，只需要在兩卷鋼帶之間的時(shí)間間隔中對(duì)凸度儀進(jìn)行一次校準(zhǔn)
3即可。兩卷鋼帶之間的時(shí)間間隔不少于2分鐘。據(jù)此要求單次校準(zhǔn)操作的時(shí)間不超過1 分鐘。X光機(jī)所發(fā)出的X射線強(qiáng)度和能量都存在不穩(wěn)定性，因此校準(zhǔn)操作不僅要校準(zhǔn)X射線強(qiáng)度的變化，還需要校準(zhǔn)X射線能量的變化。X射線強(qiáng)度的變化可以由射線直接從射線源射入探測(cè)器時(shí)的探測(cè)器讀數(shù)來表示，即只要軋鋼生產(chǎn)線上沒有鋼帶通過，射線穿過鋼板的厚度為0，即可以對(duì)射線源強(qiáng)度的變化進(jìn)行校準(zhǔn)。X射線能量的校準(zhǔn)比較復(fù)雜。由于X光機(jī)所發(fā)出的X射線能量并不單一，而是由多種能量組合而成，因此直接對(duì)其能量組合進(jìn)行精確測(cè)量難度很大，較難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為滿足一種凸度儀設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)操作的功能要求，設(shè)計(jì)出一種凸度儀用校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠，可遠(yuǎn)程操控的特點(diǎn)；每次到達(dá)的校準(zhǔn)位置具有高度可重復(fù)性。本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種凸度儀用校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，其特征在于，該校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)為一箱式結(jié)構(gòu)，包括一箱體，固定在箱體內(nèi)的多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，放置在每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的校準(zhǔn)片，和與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過控制線相連并設(shè)置在遠(yuǎn)離箱體的控制單元，所述的箱體上頂及下底的相應(yīng)位置開有使射線穿過的長(zhǎng)條通孔，該校準(zhǔn)片由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)沿長(zhǎng)條通孔徑向移動(dòng)，使該長(zhǎng)條通孔遮蓋或開啟。本發(fā)明具有以下功能特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠，可遠(yuǎn)程操控；8個(gè)校準(zhǔn)片任意組合，其組合厚度覆蓋0. 5 24. 9mm的厚度范圍，且任何兩個(gè)相鄰組合厚度點(diǎn)之間的間隔不大于0. 5mm ；校準(zhǔn)片由氣缸驅(qū)動(dòng)，沿導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)，每次到達(dá)的校準(zhǔn)位置具有高度可重復(fù)性。


圖1為凸度儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)在凸度儀設(shè)備中的布置示意圖。圖3為本發(fā)明的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)總體示意圖。圖4為本發(fā)明的單個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)-校準(zhǔn)片單元示意圖。圖5為本發(fā)明的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)片推入狀態(tài)示意圖。圖6為本發(fā)明的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)片退出狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖2所示，本發(fā)明的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)23裝配在凸度儀C形架上臂21的內(nèi)部，共有兩套，分別布置在兩臺(tái)X光機(jī)22的所發(fā)出的X射線通路上，用來校準(zhǔn)所對(duì)應(yīng)的X光機(jī)的不穩(wěn)定性。兩套校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)完全相同。由于凸度儀C形架上臂內(nèi)部的空間狹小，要求校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的必須緊湊。本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種凸度儀用校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，如圖3所示，該校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)為一箱式結(jié)構(gòu)，包括一箱體，固定在箱體內(nèi)的多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，放置在每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的校準(zhǔn)片，和與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過控制線相連并設(shè)置在遠(yuǎn)離箱體的控制單元，所述的箱體上頂及下底的相應(yīng)位置開有使射線穿過的長(zhǎng)條通孔，該校準(zhǔn)片由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)沿長(zhǎng)條通孔徑向移動(dòng)，使該長(zhǎng)條通孔遮蓋或開啟。本發(fā)明的工作原理為射線源的能量跟鋼板對(duì)于此能量射線的線性吸收系數(shù)μ 相關(guān)，也就是，穿過固定厚度的鋼板，不同能量的射線的衰減程度也不同。因此，可以通過測(cè)量射線穿過固定厚度鋼板的衰減程度來測(cè)量射線能量的變化。這些固定厚度的鋼板稱為校準(zhǔn)片?？紤]到凸度儀測(cè)量鋼帶的厚度為一個(gè)厚度范圍，即凸度儀的測(cè)量范圍，校準(zhǔn)片的厚度也需要有一個(gè)厚度范圍，這個(gè)范圍需要覆蓋凸度儀的測(cè)量范圍。因此，本發(fā)明的校準(zhǔn)片設(shè)計(jì)為一組固定厚度序列的鋼板，用這組校準(zhǔn)片疊加，得到不同的校準(zhǔn)厚度點(diǎn)，厚度點(diǎn)的范圍要大于凸度儀的測(cè)量范圍。此凸度儀的測(cè)量范圍為0.5 20mm?；谕苟葍x測(cè)量精度跟校準(zhǔn)厚度點(diǎn)之間的關(guān)系的理論推算，校準(zhǔn)厚度點(diǎn)之間的間隔要求小于0. 5mm。本校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)各部件的具體實(shí)施方式
分別說明如下如圖3所示，校準(zhǔn)箱31的具體實(shí)施方式
是由若干塊厚度為IOmm的鋼板通過螺栓連接而成，包括由頂板36、底板37、兩塊側(cè)板35連接成的兩端敞開的箱體，和設(shè)置在箱體兩端中部并固定在頂板36、底板37之間的兩塊豎板34 (圖中只顯示出一端的豎板)。IOmm厚的鋼板保證了整個(gè)校準(zhǔn)箱具有足夠的剛性和穩(wěn)定性。頂板36和底板37上中間部位的對(duì)應(yīng)位置均開有50X400mm的長(zhǎng)孔39，用于射線的無遮擋穿過。底板的四個(gè)角上開有四個(gè)直徑為16mm的圓孔38，此孔大于連接校準(zhǔn)箱和凸度儀C形架上臂內(nèi)部底板的M8螺栓的外徑，因此整個(gè)校準(zhǔn)箱在水平方向上的位置有正負(fù)4mm的調(diào)節(jié)余量。校準(zhǔn)箱總高200mm，滿足凸度儀設(shè)備對(duì)其緊湊性的要求。校準(zhǔn)箱內(nèi)裝有8個(gè)校準(zhǔn)片32，8個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)33。校準(zhǔn)片為形狀相同、厚度不同的 8片鋼板。8片校準(zhǔn)片任意疊加組合，可以得到更大范圍、間隔更小的校準(zhǔn)厚度點(diǎn)。本實(shí)施例中8片校準(zhǔn)片的厚度序列為0. 5,0. 6,0. 8,1. 0,2. 0,4. 0,8. 0,8. 0mm，用這8個(gè)厚度點(diǎn)來組合，組合厚度的范圍為0. 5 24. 9mm,并且組合的任何兩個(gè)厚度點(diǎn)間隔都不大于0. 5mm。 這一厚度序列完全滿足該凸度儀設(shè)備對(duì)校準(zhǔn)范圍和厚度間隔的要求。8個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完全相同，選用德國(guó)FESTO公司的產(chǎn)品，型號(hào)為DFM-16-80-P-A-GF。 8個(gè)校準(zhǔn)片和8個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一一連接，成為8組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)-校準(zhǔn)片單元，固定在校準(zhǔn)箱上兩塊豎板34上。如圖5(垂直于校準(zhǔn)箱側(cè)板35的視圖，側(cè)板35未畫出)所示，每一塊豎板上安裝4組，在豎直方向上，兩兩交錯(cuò)，布置緊湊。單個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)-校準(zhǔn)片單元如圖4所示。為校準(zhǔn)片32，由氣缸42、導(dǎo)桿43、汽缸體44和托板45組成一整體的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，氣缸與導(dǎo)桿設(shè)置在同一氣缸體內(nèi)，托板固定在氣缸的活塞上。校準(zhǔn)片41固定在托板45上。氣缸42為雙作用氣缸，可拉可推，由壓力為6bar 的高壓空氣驅(qū)動(dòng)，安全可靠，該壓縮空氣源在凸度儀的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)可以方便的獲取。氣缸的行程兩端都設(shè)計(jì)有緩沖裝置，用于減緩校準(zhǔn)片從運(yùn)動(dòng)到停止時(shí)產(chǎn)生的撞擊，可以大大減小驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和校準(zhǔn)片的連接以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和校準(zhǔn)箱的連接由于撞擊而發(fā)生松動(dòng)的可能。校準(zhǔn)片 41由氣缸42驅(qū)動(dòng)，在推入(氣缸推出)和退出(氣缸拉回)兩個(gè)位置之間切換，推入位置為校準(zhǔn)位置，即使校準(zhǔn)片處于箱體頂板和底板上的開孔39位置之間。如垂直于校準(zhǔn)箱側(cè)板 35的視5所示，圖5中所有8片校準(zhǔn)片都處于推入位置。圖6(垂直于校準(zhǔn)箱側(cè)板35的視圖，側(cè)板35未畫出)中所有8片校準(zhǔn)片都處于退出位置。某一片校準(zhǔn)片推入到校準(zhǔn)位置時(shí)，完全遮擋X射線路徑；退出時(shí)，完全避開X射線路徑。兩根導(dǎo)桿43和氣缸42裝配在同一汽缸體44之上。校準(zhǔn)片沿導(dǎo)桿43精確地在同一直線上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，保證了校準(zhǔn)片每次到達(dá)的校準(zhǔn)位置具有高度可重復(fù)性。保證校準(zhǔn)片校準(zhǔn)位置的可重復(fù)性，對(duì)于此校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)非常關(guān)鍵。根據(jù)推算，如果同一校準(zhǔn)片，兩次推入時(shí)，其偏離水平面的角度相差3度，那么給整個(gè)設(shè)備在此校準(zhǔn)片厚度下的測(cè)量精度就會(huì)帶來千分之1. 4的誤差。經(jīng)過測(cè)量，本校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)內(nèi)的校準(zhǔn)片任何兩次到達(dá)的校準(zhǔn)位置的角度偏差都在0. 5度以下，此偏差對(duì)整個(gè)設(shè)備的精度影響在萬分之一以下，滿足要求。由于凸度儀所在的軋鋼生產(chǎn)線為高溫、高危的環(huán)境。因此校準(zhǔn)操作需要遠(yuǎn)程操作， 本校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的控制單元可放置在遠(yuǎn)離箱體的安全場(chǎng)所，控制單元通過氣管與每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。本實(shí)施例的控制單元包括電磁閥和PLC控制器。電磁閥與氣缸之間靠軟性的氣管連接，可以進(jìn)行靈活方便的布置和走線。通過PLC控制器編程自動(dòng)控制電磁閥的開閉，進(jìn)而控制各校準(zhǔn)片的順序推拉動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和快速的校準(zhǔn)操作，滿足了凸度儀對(duì)校準(zhǔn)操作的快速的要求。
權(quán)利要求
1.一種凸度儀用校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，其特征在于，該校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)為一箱式結(jié)構(gòu)，包括一箱體，固定在箱體內(nèi)的多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，放置在每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的校準(zhǔn)片，和與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過控制線相連并設(shè)置在遠(yuǎn)離箱體的控制單元，所述的箱體上頂及下底的相應(yīng)位置開有使射線穿過的長(zhǎng)條通孔，該校準(zhǔn)片由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)沿長(zhǎng)條通孔徑向移動(dòng)，使該長(zhǎng)條通孔遮蓋或開啟。
2.如權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，特征在于，所述箱體由頂板、底板、兩塊側(cè)板連接成的兩端敞開的箱體，在箱體內(nèi)還包括固定在頂板、底板之間的兩塊豎板，該兩塊豎板分別位于所述箱體敞開的兩端中部，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為兩組，每組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在該一塊豎板上。
3.如權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由氣缸、導(dǎo)桿、汽缸體和托板組成，氣缸與導(dǎo)桿設(shè)置在同一氣缸體內(nèi)，托板固定在氣缸的活塞上。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為8個(gè)，校準(zhǔn)片為形狀相同、厚度不同的8片鋼板；8片校準(zhǔn)片的厚度序列為0. 5,0. 6,0. 8,1. 0,2. 0,4. 0,8. 0、 8. Omm0
全文摘要
本發(fā)明涉及凸度儀用校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，屬于核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，該校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)為一箱式結(jié)構(gòu)，包括一箱體，固定在箱體內(nèi)的多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，放置在每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的校準(zhǔn)片，和與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過控制線相連并設(shè)置在遠(yuǎn)離箱體的控制單元，所述的箱體上頂及下底的相應(yīng)位置開有使射線穿過的長(zhǎng)條通孔，該校準(zhǔn)片由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)沿長(zhǎng)條通孔徑向移動(dòng)，使該長(zhǎng)條通孔遮蓋或開啟。
文檔編號(hào)B21B38/04GK102297668SQ20111010516
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者吳志芳, 李立濤, 王振濤 申請(qǐng)人:清華大學(xué)