一種帶鋼卷取張力設(shè)定值優(yōu)化裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種帶鋼卷取張力優(yōu)化裝置及方法，特別涉及一種帶鋼卷取張力設(shè)定 值優(yōu)化方法及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 合理設(shè)定帶鋼卷取張力值對于確保卷形質(zhì)量至關(guān)重要。張力過大會導(dǎo)致帶鋼寬度 拉窄甚至斷帶，對機械設(shè)備也會造成不必要的損傷；而張力過小又會導(dǎo)致鋼卷疏松、扁卷或 松卷等卷形質(zhì)量問題。可見，為了兼顧卷形質(zhì)量和生產(chǎn)順行，必須合理設(shè)定卷取張力值。目 前大多數(shù)鋼廠控制帶鋼張力的方法是：首先根據(jù)理論計算和經(jīng)驗設(shè)定張力控制值，然后在 卷取過程中進行恒張力或分段恒張力控制。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)存在的主要問題是：未實現(xiàn)張力設(shè)定值與卷形質(zhì)量相對應(yīng)的閉環(huán)反饋控 制；一旦出現(xiàn)卷形質(zhì)量問題，需人工發(fā)現(xiàn)和干預(yù)張力設(shè)定值。因而存在如下缺點：1)不能實 時發(fā)現(xiàn)張力不足所致的卷形質(zhì)量問題；2)張力設(shè)定值憑經(jīng)驗，遇到新情況還要重新摸索。
[0004] 檢索發(fā)現(xiàn)：CN201010022652. 7《一種熱軋卷取張力的控制方法》，采用兩級卷取張 力控制。其張力設(shè)定方法是：首先計算第一級、第二級設(shè)定值的計算；然后對帶鋼寬度和卷 取質(zhì)量進行檢測判斷，若不合格則調(diào)整張力系數(shù)；最后進行自適應(yīng)步驟。該控制方法克服了 現(xiàn)有技術(shù)的缺點，很好的解決了目前帶鋼寬度質(zhì)量和卷取質(zhì)量不能兼得的問題，在保證帶 鋼寬度質(zhì)量的同時也保障了帶鋼卷取質(zhì)量。但無論是卷取質(zhì)量檢測判斷，還是張力系數(shù)調(diào) 整都需要人工干預(yù)。
[0005] CN200910063341. 2《非接觸式張力檢測并反饋控制的織帶卷取裝置》，在兩導(dǎo)輥間 的織帶外側(cè)設(shè)置有電荷藕合器件圖像傳感器，織帶團外周設(shè)置有超聲波傳感器，電荷藕合 器件圖像傳感器連接有圖像采集卡，超聲波傳感器連接有信號采集卡，圖像采集卡、信號采 集卡與PC工控機連接，PC工控機連接有運動控制卡，運動控制卡通過變頻器與交流異步電 機連接；靠近卷取輥設(shè)置張力調(diào)節(jié)裝置。采用非接觸式檢測織帶的張力和卷取半徑的變化， 不會因接觸織帶而對其張力產(chǎn)生影響，檢測結(jié)果更加精確；結(jié)合電機的調(diào)速與氣缸帶動調(diào) 節(jié)輥共同調(diào)節(jié)織帶張力，張力調(diào)節(jié)更迅速更有效。該技術(shù)非接觸式檢測和判定裝置比較復(fù) 雜，且相應(yīng)的計算機判定和調(diào)整規(guī)則未公開。因此，迫切的需要一種新的方案解決上述技術(shù) 問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種帶鋼卷取張力設(shè)定值優(yōu)化 方法及方法，本發(fā)明給出了一套基于卷筒徑向定位的鋼卷半徑逐圈測量裝置，以及相應(yīng)的 帶鋼卷取張力設(shè)定值優(yōu)化方法?？梢约磿r發(fā)現(xiàn)卷形疏松問題，輔助設(shè)定合理的帶鋼卷取張 力設(shè)定值。具有實現(xiàn)方法簡單，裝置可移動，實時和自動測量等優(yōu)點。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下，一種帶鋼卷取張力設(shè)定值優(yōu)化 裝置，其特征在于，所述優(yōu)化裝置包括徑向定位系統(tǒng)，卷徑變化量測量裝置以及計算機處理 系統(tǒng)，所述徑向定位系統(tǒng)、卷徑變化量測量裝置均通過雙向數(shù)據(jù)信號線與計算機處理系統(tǒng) 連接；在計算機處理系統(tǒng)的控制下，分別啟動和結(jié)束徑向定位信號時刻和卷徑變化量的測 量，并將測量數(shù)據(jù)實時傳送給計算機處理系統(tǒng)，在計算機處理系統(tǒng)內(nèi)進行數(shù)據(jù)處理，完成卷 形質(zhì)量判定。計算機處理系統(tǒng)從外部帶鋼厚度測量系統(tǒng)獲得帶鋼厚度值，并將張力設(shè)定值 調(diào)整系數(shù)輸出給外部張力控制系統(tǒng)。
[0008] 作為本發(fā)明的一種改進，所述徑向定位系統(tǒng)由徑向定位標志和定位標志檢測裝置 組成；所述卷徑變化量測量裝置由激光位移傳感器組成；定位標志指示卷筒的某一特定旋 轉(zhuǎn)角位置，標志檢測裝置在卷筒旋轉(zhuǎn)過程中，每一圈發(fā)現(xiàn)一次定位標志并發(fā)出一個定位脈 沖，依據(jù)脈沖時刻在時間軸上實現(xiàn)帶鋼的逐圈分割；卷徑變化量測量裝置檢測激光位移傳 感器安裝點至鋼卷表面的距離，沿卷筒半徑和水平方向測量；所述定位標志檢測裝置由激 光光線發(fā)射和接收裝置組成，在卷筒軸頸底部，位于定位標志的兩側(cè)，發(fā)出一條垂直與卷筒 軸線的光線，該光線當(dāng)定位指針每轉(zhuǎn)過軸頸正下方時會被瞬間遮擋一次，從而使激光光線 接收裝置發(fā)出一個定位脈沖信號。本技術(shù)的卷形測量原理是，由于理論上該距離每圈減少 一個帶鋼厚度值，當(dāng)卷形疏松時變化量會大于一個帶鋼厚度值，所以可依據(jù)該距離的變化 情況判斷鋼卷的疏松程度。
[0009] 作為本發(fā)明的一種改進，所述徑向定位標志設(shè)置為鋼質(zhì)指針，其上端帶磁性底座， 可以完美貼合在卷筒軸頸曲線上；下端呈倒三角形狀，倒三角的末端遮擋住激光光線傳感 器發(fā)出的光線。
[0010] 一種帶鋼卷取張力設(shè)定值優(yōu)化的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟，1)在 卷筒軸頸上設(shè)置徑向定位標志；在徑向定位標志下方設(shè)置光線發(fā)射和接收器，使得徑向定 位標志每次轉(zhuǎn)過下方時，都遮擋一次光線，在光線接收器上產(chǎn)生一個定位脈沖信號；根據(jù) 現(xiàn)場情況，還可以選擇劃線、編碼等作為徑向定位標志，以及攝像和解碼等方法標記徑向位 置、檢測和發(fā)出定位脈沖信號。如：定位標志為一條沿卷筒軸線方向畫在軸頸上的白色或其 它顏色鮮明的標志線。此時定位標志檢測裝置，為CCD相機，其特征為該相機的圖像信號傳 送到計算機系統(tǒng)后，通過圖像識別技術(shù)確定標志線出現(xiàn)時刻。通過調(diào)節(jié)畫線位置，實現(xiàn)CCD 相機檢測到定位標志線時刻與激光位移傳感器檢測到帶頭的時刻同步。
[0011] 2)在與卷筒軸線等高的水平面上設(shè)置非接觸式位移傳感器，在固定點到卷筒軸心 的直線上，測量固定點到鋼卷表面的距離1 ; 3) 通過計算機系統(tǒng)采集定位脈沖信號和距離1測量值，調(diào)試徑向定位標志的安裝位 置，使得在發(fā)現(xiàn)帶頭的同一時刻，可以獲得一個定位脈沖信號； 4) 以后每獲得一個定位脈沖信號，則表示卷筒轉(zhuǎn)過一圈，以該定位脈沖信號被讀取的 時刻作為前一圈帶鋼結(jié)束和后一圈帶鋼開始時刻，實現(xiàn)帶鋼在時間軸上的逐圈分隔，根據(jù) 本技術(shù)的卷形測量原理，激光位移傳感器在相鄰2個定位脈沖信號時刻間所測得的位移變 化情況，就可以反映卷形變化情況； 5) 應(yīng)用本系統(tǒng)時，張力設(shè)定值從(略低于）理論計算值開始，當(dāng)前后兩(或數(shù)）圈測量的 平均值差異過大時，則認為存在卷形疏松，并相應(yīng)增大卷取張力設(shè)定值。
[0012] 作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟5中，卷形疏松具體判斷方法如下，首先確 定從帶頭開始的每一圈帶鋼的頭尾檢測時刻；然后讀取非接觸式位移傳感器在每一圈 帶鋼頭尾時刻間的測量值1，將第i圈帶鋼測量平均值^與前1圈帶鋼測量平均h i相 比較，設(shè)δ H i，當(dāng)δ >c〇h時，其中h為帶鋼厚度，ω彡1是自定的可反映卷形疏 松程度的卷徑系數(shù)，則表示卷形疏松；卷取張力設(shè)定值從(略低于）理論計算值開始，設(shè)

ω為卷徑系數(shù)，當(dāng) J寸，判定為卷形正常，保持原張力不 變，否則提高張力設(shè)定值一個步進值。
[0013] 作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟4中帶鋼逐圈分割具體過程如下如下，在卷筒 軸頸處設(shè)置徑向定位標志，通過調(diào)整其安裝位置，使其每旋轉(zhuǎn)至正下方就遮擋一次光線和 發(fā)出一個脈沖信號；在位移傳感器檢測到帶頭的時刻，正好有一個脈沖信號到達計算機系 統(tǒng)；以后每次接收到一個脈沖信號，就標志著前一圈帶鋼結(jié)束和后一圈帶鋼開始，通過標記 時刻實現(xiàn)帶鋼的逐圈分割。
[0014] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點如下，本發(fā)明所述的一種帶鋼卷取張力設(shè)定值優(yōu) 化方法，適用于較厚帶鋼，1.5mm及以上，如：熱軋和酸洗高強度帶鋼卷取時的張力設(shè)定值 優(yōu)化調(diào)整，尤其適合于產(chǎn)品規(guī)格品種，如：厚度、寬度、強度等，頻繁變化的情況。通過實時測 量卷徑變化值，并將相鄰2圈的卷徑差δ與帶鋼厚度h相比較，可以及時發(fā)現(xiàn)由于張力不 足所導(dǎo)致的鋼卷疏松問題；同時在保證卷形質(zhì)量的前提下，盡量采用較小的張力設(shè)定值，以 保護機械設(shè)備和避免張力過大所致的寬度拉窄甚至斷帶；本技術(shù)具有卷形疏松問題發(fā)現(xiàn)速 度快、卷取張力實時反饋控制的特點。具有可依據(jù)實測數(shù)據(jù)更加精準地設(shè)定卷取張力值，從 而有效減少卷形不良、寬度拉窄等問題的發(fā)生，以及保護設(shè)備的明顯優(yōu)勢。方法簡單、易于 實現(xiàn)，屬冶金測量控制技術(shù)領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0015] 圖1本發(fā)明裝置的系統(tǒng)組成框圖； 圖2圖1中的組件1原理7K意圖； 圖3本發(fā)明裝置的現(xiàn)場布置示意圖； 圖4卷形疏松判定及張力優(yōu)化流程示意圖； 1 一徑向定位系統(tǒng)，2-卷徑變化量測量儀，3-計算機處理系統(tǒng)，4一徑向定位標志，5- 定位標志檢測裝置，6-激光位移傳感器。
【具體實施方式】
[0016] 為了加深對本發(fā)明的理解和認識，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述和介紹。
[0017] 實施例1 :參見圖1，一種帶鋼卷取張力設(shè)定值優(yōu)化裝置，所述優(yōu)化裝置包括徑向 定位系統(tǒng)1，卷徑變化量測量裝置2以及計算機處理系統(tǒng)3,所述徑向定位系統(tǒng)1、卷徑變化 量測量裝置2均通過雙向數(shù)據(jù)信號線與計算機處理系統(tǒng)3連接；在計算機處理系統(tǒng)3的控 制下，分別啟動和結(jié)束徑向定位信號時刻和卷徑變化量的測量，并將測量數(shù)據(jù)實時傳送給 計算機處理系統(tǒng)，在計算機處理系統(tǒng)3內(nèi)進行數(shù)據(jù)處理，完成卷形質(zhì)量判定。計算機處理系 統(tǒng)3從外部帶鋼厚度測量系統(tǒng)獲得帶鋼厚度值，并將張力設(shè)定值調(diào)整系數(shù)輸出給外部張力 控制系統(tǒng)。
[0018] 參見圖2、圖3,作為本發(fā)明的一種改進，所述徑向定位系統(tǒng)由徑向定位標志4和定 位標志檢測裝置5組成；所述卷徑變化量測量裝置2由激光位移傳感器6組成；定位標志指 示卷筒的某一特定旋轉(zhuǎn)角位置，標志檢測裝置在卷筒旋轉(zhuǎn)過程中，每一圈發(fā)現(xiàn)一次定位標 志并發(fā)出一個定位脈沖，依據(jù)脈沖時刻在時間軸上實現(xiàn)帶鋼的逐圈分割；卷徑變化量測量 裝置檢測激光位移傳感器安裝點至鋼卷表面的距離，沿卷筒半徑和水平方向測量；所述定 位標志檢測裝置由激光光線發(fā)射和接收裝置組成，在卷筒軸頸底部，位于定位標志的兩側(cè)， 發(fā)出一條垂直與卷筒軸線的光線，該光線當(dāng)定位指針每轉(zhuǎn)過軸頸正下方時會被瞬間遮擋一 次，從而使激光光線接收裝置發(fā)出一個定位脈沖信號。本技術(shù)的卷形測量原理是，由于理論 上該距離每圈減少一個帶鋼厚度值，當(dāng)卷形疏松時變化量會大于一個帶鋼厚度值，所以可 依據(jù)該距離的變化情況判斷鋼卷的疏松程度。