一種帶鋼卷取張力設定值優化裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種帶鋼卷取張力優化裝置及方法，特別涉及一種帶鋼卷取張力設定 值優化方法及方法。
【背景技術】
[0002] 合理設定帶鋼卷取張力值對于確保卷形質量至關重要。張力過大會導致帶鋼寬度 拉窄甚至斷帶，對機械設備也會造成不必要的損傷；而張力過小又會導致鋼卷疏松、扁卷或 松卷等卷形質量問題。可見，為了兼顧卷形質量和生產順行，必須合理設定卷取張力值。目 前大多數鋼廠控制帶鋼張力的方法是：首先根據理論計算和經驗設定張力控制值，然后在 卷取過程中進行恒張力或分段恒張力控制。
[0003] 現有技術存在的主要問題是：未實現張力設定值與卷形質量相對應的閉環反饋控 制；一旦出現卷形質量問題，需人工發現和干預張力設定值。因而存在如下缺點：1)不能實 時發現張力不足所致的卷形質量問題；2)張力設定值憑經驗，遇到新情況還要重新摸索。
[0004] 檢索發現：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。其張力設定方法是：首先計算第一級、第二級設定值的計算；然后對帶鋼寬度和卷 取質量進行檢測判斷，若不合格則調整張力系數；最后進行自適應步驟。該控制方法克服了 現有技術的缺點，很好的解決了目前帶鋼寬度質量和卷取質量不能兼得的問題，在保證帶 鋼寬度質量的同時也保障了帶鋼卷取質量。但無論是卷取質量檢測判斷，還是張力系數調 整都需要人工干預。
[0005] CN200910063341. 2《非接觸式張力檢測并反饋控制的織帶卷取裝置》，在兩導輥間 的織帶外側設置有電荷藕合器件圖像傳感器，織帶團外周設置有超聲波傳感器，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；靠近卷取輥設置張力調節裝置。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生影響，檢測結果更加精確；結合電機的調速與氣缸帶動調 節輥共同調節織帶張力，張力調節更迅速更有效。該技術非接觸式檢測和判定裝置比較復 雜，且相應的計算機判定和調整規則未公開。因此，迫切的需要一種新的方案解決上述技術 問題。
【發明內容】
[0006] 本發明正是針對現有技術中存在的技術問題，提供一種帶鋼卷取張力設定值優化 方法及方法，本發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，以及相應的 帶鋼卷取張力設定值優化方法。可以即時發現卷形疏松問題，輔助設定合理的帶鋼卷取張 力設定值。具有實現方法簡單，裝置可移動，實時和自動測量等優點。
[0007] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下，一種帶鋼卷取張力設定值優化 裝置，其特征在于，所述優化裝置包括徑向定位系統，卷徑變化量測量裝置以及計算機處理 系統，所述徑向定位系統、卷徑變化量測量裝置均通過雙向數據信號線與計算機處理系統 連接；在計算機處理系統的控制下，分別啟動和結束徑向定位信號時刻和卷徑變化量的測 量，并將測量數據實時傳送給計算機處理系統，在計算機處理系統內進行數據處理，完成卷 形質量判定。計算機處理系統從外部帶鋼厚度測量系統獲得帶鋼厚度值，并將張力設定值 調整系數輸出給外部張力控制系統。
[0008] 作為本發明的一種改進，所述徑向定位系統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 轉角位置，標志檢測裝置在卷筒旋轉過程中，每一圈發現一次定位標志并發出一個定位脈 沖，依據脈沖時刻在時間軸上實現帶鋼的逐圈分割；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 光光線發射和接收裝置組成，在卷筒軸頸底部，位于定位標志的兩側，發出一條垂直與卷筒 軸線的光線，該光線當定位指針每轉過軸頸正下方時會被瞬間遮擋一次，從而使激光光線 接收裝置發出一個定位脈沖信號。本技術的卷形測量原理是，由于理論上該距離每圈減少 一個帶鋼厚度值，當卷形疏松時變化量會大于一個帶鋼厚度值，所以可依據該距離的變化 情況判斷鋼卷的疏松程度。
[0009] 作為本發明的一種改進，所述徑向定位標志設置為鋼質指針，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 器發出的光線。
[0010] 一種帶鋼卷取張力設定值優化的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟，1)在 卷筒軸頸上設置徑向定位標志；在徑向定位標志下方設置光線發射和接收器，使得徑向定 位標志每次轉過下方時，都遮擋一次光線，在光線接收器上產生一個定位脈沖信號；根據 現場情況，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 送到計算機系統后，通過圖像識別技術確定標志線出現時刻。通過調節畫線位置，實現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) 通過計算機系統采集定位脈沖信號和距離1測量值，調試徑向定位標志的安裝位 置，使得在發現帶頭的同一時刻，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束和后一圈帶鋼開始時刻，實現帶鋼在時間軸上的逐圈分隔，根據 本技術的卷形測量原理，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) 應用本系統時，張力設定值從(略低于）理論計算值開始，當前后兩(或數）圈測量的 平均值差異過大時，則認為存在卷形疏松，并相應增大卷取張力設定值。
[0012] 作為本發明的一種改進，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δ H i，當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，則表示卷形疏松；卷取張力設定值從(略低于）理論計算值開始，設
ω為卷徑系數，當 J寸，判定為卷形正常，保持原張力不 變，否則提高張力設定值一個步進值。
[0013] 作為本發明的一種改進，所述步驟4中帶鋼逐圈分割具體過程如下如下，在卷筒 軸頸處設置徑向定位標志，通過調整其安裝位置，使其每旋轉至正下方就遮擋一次光線和 發出一個脈沖信號；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；以后每次接收到一個脈沖信號，就標志著前一圈帶鋼結束和后一圈帶鋼開始，通過標記 時刻實現帶鋼的逐圈分割。
[0014] 相對于現有技術，本發明的優點如下，本發明所述的一種帶鋼卷取張力設定值優 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定值 優化調整，尤其適合于產品規格品種，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，可以及時發現由于張力不 足所導致的鋼卷疏松問題；同時在保證卷形質量的前提下，盡量采用較小的張力設定值，以 保護機械設備和避免張力過大所致的寬度拉窄甚至斷帶；本技術具有卷形疏松問題發現速 度快、卷取張力實時反饋控制的特點。具有可依據實測數據更加精準地設定卷取張力值，從 而有效減少卷形不良、寬度拉窄等問題的發生，以及保護設備的明顯優勢。方法簡單、易于 實現，屬冶金測量控制技術領域。
【附圖說明】
[0015] 圖1本發明裝置的系統組成框圖； 圖2圖1中的組件1原理7K意圖； 圖3本發明裝置的現場布置示意圖； 圖4卷形疏松判定及張力優化流程示意圖； 1 一徑向定位系統，2-卷徑變化量測量儀，3-計算機處理系統，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] 為了加深對本發明的理解和認識，下面結合附圖對本發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定值優化裝置，所述優化裝置包括徑向 定位系統1，卷徑變化量測量裝置2以及計算機處理系統3,所述徑向定位系統1、卷徑變化 量測量裝置2均通過雙向數據信號線與計算機處理系統3連接；在計算機處理系統3的控 制下，分別啟動和結束徑向定位信號時刻和卷徑變化量的測量，并將測量數據實時傳送給 計算機處理系統，在計算機處理系統3內進行數據處理，完成卷形質量判定。計算機處理系 統3從外部帶鋼厚度測量系統獲得帶鋼厚度值，并將張力設定值調整系數輸出給外部張力 控制系統。
[0018] 參見圖2、圖3,作為本發明的一種改進，所述徑向定位系統由徑向定位標志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角位置，標志檢測裝置在卷筒旋轉過程中，每一圈發現一次定位標 志并發出一個定位脈沖，依據脈沖時刻在時間軸上實現帶鋼的逐圈分割；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射和接收裝置組成，在卷筒軸頸底部，位于定位標志的兩側， 發出一條垂直與卷筒軸線的光線，該光線當定位指針每轉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出一個定位脈沖信號。本技術的卷形測量原理是，由于理論 上該距離每圈減少一個帶鋼厚度值，當卷形疏松時變化量會大于一個帶鋼厚度值，所以可 依據該距離的變化情況判斷鋼卷的疏松程度。