專利名稱:非接觸式冷軋帶鋼板形檢測儀的制作方法
本發(fā)明是壓力加工工藝過程中的檢測儀。
板形檢測儀目前世界上一些國家正在研究中，國內(nèi)外一些較現(xiàn)代的軋機都沒有裝上板形檢測儀。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。已有一種板形檢測儀曾在軋機上試用過。例如金屬文摘22-0848中報導(dǎo)過一種平直度測量裝置，它是由多個圓環(huán)組裝在一起的導(dǎo)向輥作為檢測元件，環(huán)里裝有壓力傳感器，利用各個環(huán)受力大小不同來判斷帶鋼寬度上出現(xiàn)的平直度缺陷。金屬文獻93-0258中報導(dǎo)過另一種平直度測量裝置，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。上述兩種平直度測量裝置都屬于接觸式，檢測過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題，即接觸輥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，信號需要滑環(huán)才能引出，而滑環(huán)的接觸不良會導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差;安裝時和測量輥出現(xiàn)故障時都會影響軋機的正常作業(yè);導(dǎo)向輥無凸度，對帶鋼跑偏不能自動加以糾正。
美國專利4309902中敘述過一種非接觸式的帶鋼平直度測量裝置。它是通過檢測軋制過程中金屬板帶與安裝在其表面附近的檢測器之間的相對距離的變化，然后通過一套復(fù)雜的模擬器件求得振動幅度與振動進行的速度或頻率的比值，來確定帶鋼的平直度的缺陷。用此種方法檢測帶鋼平直度，由于被檢測信號弱，易受干擾，從而影響測量精度，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，測量精度高，能夠在線快速檢測的板形檢測儀。
本發(fā)明檢測帶鋼板形缺陷的基本原理是基于帶鋼出現(xiàn)板形缺陷時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，通過檢測帶鋼寬度方向上的張力分布即可檢測出帶鋼板形不良的情況。
本發(fā)明的組成如圖一所示，包括一個不與帶鋼相接觸的激振器〔1〕，若干個測振傳感器〔2〕、板形測量數(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。固定架上裝有手動調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)實際需要隨時調(diào)節(jié)激振器〔1〕與帶鋼間的距離。該電磁激振器用來加強被測振動信號。激振器〔1〕接通電源時，鐵芯內(nèi)產(chǎn)生電磁力吸動鋼板，斷開電源電磁力消失，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接通電源和斷開電源，使帶鋼不斷產(chǎn)生固定周期性的機械振動。
測振傳感器〔2〕屬于電動力式類型，它把帶鋼的機械振動信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，其原理是利用線圈和永久磁鋼的相對運動，切割磁力線，產(chǎn)生與振動速度成正比的電信號。測振傳感器〔2〕安裝在帶鋼下面沿寬度方向等距離布置，它離開帶鋼下表面的距離也可以任意調(diào)節(jié)。
板形測量數(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、振動檢測、微處理機系統(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。振動檢測〔4〕是多通道高靈敏度的測振裝置，它可以同時接收多個傳感器送來的振動信號，并經(jīng)過二次儀表放大、微分、積分運算，便可測得振動信號，最后將信號多路輸出。微處理機系統(tǒng)可采用用戶內(nèi)存不小于20K的單板機或微型機，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〕。該微處理機系統(tǒng)主要用于信息高速采集和數(shù)據(jù)處理。由鍵盤可以選擇通道數(shù)，采樣周期，頻譜分析精度。微處理機系統(tǒng)輸出信號送顯示器顯示，也可以由打印機打印出帶鋼數(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的指揮系統(tǒng)，它包括以下幾部分①把模數(shù)轉(zhuǎn)換來的數(shù)字信號進行濾波處理〔6〕，去除干擾信號;②通過數(shù)據(jù)窗函數(shù)〔7〕對瞬態(tài)激振的響應(yīng)信號進行截斷;③進行快速付里葉(FFT)計算〔8〕;④對FFT計算結(jié)果進行三點平滑處理〔9〕;⑤采用功率譜法〔10〕進行帶鋼固有頻率計算。
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基準頻率計算〔13〕;②帶鋼寬度方向所測各點的固有頻率與基準頻率的差值計算〔11〕，帶鋼張力分布計算及帶鋼板形參數(shù)計算〔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)字兩種方式同時顯示帶鋼板形缺陷的情況。
本發(fā)明的運行機制是，將本發(fā)明安裝于冷軋帶鋼軋機的出口端，不與帶鋼接觸，帶鋼在冷軋時由激振器定時加振，并由測振儀通過振動傳感器檢測板帶的振動信號，然后將測得的電壓或電流的模擬信號輸入給微處理機，經(jīng)過數(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行數(shù)據(jù)處理，并將計算結(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，可測量中波，邊波和1/4波;響應(yīng)速度4S;測量波峰值范圍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，也不需要軋機停機;本發(fā)明由于采用激振方法，使帶鋼自振成份得以加強，在進行頻譜分析時可以很方便地將帶鋼自振頻率從機械系統(tǒng)振動和其它噪聲成份中分離出來，因此測量靈敏度高;本發(fā)明采用自己研制的頻譜分析模塊，使微處理機的處理能力加強，處理速度加快，因而充分發(fā)揮了它的實時處理能力?？梢杂迷谲堉扑俣容^高的四輥單機、可逆式軋機和連軋機上。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;本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，通用性強，運轉(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)，對帶鋼板形進行在線控制和調(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儀，其特征在于該板形檢測儀包括有激振器、板形測量數(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儀，其特征在于所說的板形測量數(shù)字處理系統(tǒng)包括有激振器電源及其控制線路、振動檢測、微處理機及接口線路、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儀，其特征在于所說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、測量精度高，能夠在線快速檢測的板形檢測儀。它是由激振器、測振傳感器和板形測量數(shù)字處理系統(tǒng)所組成。使用本發(fā)明時，將其安裝于冷軋帶鋼軋機的出口端，不與帶鋼相接觸，帶鋼由激振器定時加振，并由測振儀通過振動傳感器檢測帶鋼的振動信號，然后將測得的電信號輸入數(shù)字處理系統(tǒng)進行數(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G01B17/02GK86101203SQ86101203
公開日1987年9月2日 申請日期1986年2月21日
發(fā)明者汪祥能, 黃寶森 申請人:東北工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan