本发明属于轧机加工技术领域，具体涉及一种孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正装置及方法。
背景技术：
孔型轧机是一种在轧辊辊面上设置若干个环形凹槽并形成孔型，用以轧制一定规格金属坯料的机械设备。通常，孔型轧制现场采用的是非全自动加工机床，即通过人工为轧辊加工口喂料，喂料结束后工件受轧辊的拖动通过孔型。当加工温度过高或过低时所轧制的工件为不合格品。现有技术中采用的方式存在不确定的人为因素，而且，因加工过程中无法查看工件加工温度，加工后无法通过直接观察工件判断工件的合格与否，使得加工后的工件中存在较多的不合格品，生产产品的质量难以保证。因此，在加工过程中对加工温度进行实时监测及记录，对于判断工件的合格情况具有极其重要的意义。
目前，常用的孔型轧机温度监测主要采用在孔型轧机进料口处安装单个红外线测温仪实时测取温度、现场单片机定时接收发送、远程上位机接收显示实时温度系统实现对工件加工温度的监测，最终以图片形式保存工件加工时的温度曲线，最后通过人工分析该温度曲线实现计量工件数量和判定产品是否合格，这种方法为判断工件是否合格提供了一定的依据。但是，由于此种监测采用的红外线测温仪是非接触型红外线测温仪，仅限于测量物体外部温度，不能测量工件内部和存在障碍物时的温度，红外测温仪测量的为加工前工件的温度值并非工件处于轧辊间的温度值，且由于轧辊拖动工件通过孔型时，工件会出现摆动，即红外线测温仪测取的温度低于工件实际温度，不能反应工件的实际温度，这将出现判断不出不合格产品，或是大量合格产品被误判为不合格产品的问题。所以现存的方法只实现了对孔型轧机进料口温度信息采集及曲线显示保存，没有测得工件处于轧辊间实际温度，未实现软件对“虚假”数据的校正、真实曲线的还原及温度数据的后处理，只能通过后期人工分析温度曲线实现对工件数量的计量及不合格品的判定，且“打偏”现象易影响判定结果；而且，现存的方法存储的温度数据量较大，查看曲线时需对曲线多次分析才能获得加工工件数量、合格判定结果等等，具有诸多不便，且劳动强度大，费时费力，误判率极高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单，设计合理，实用性强，使用效果好的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正装置，其特征在于，包括孔型轧机进料口温度检测单元、孔型轧机出料口温度检测单元和远程监控终端，所述孔型轧机进料口温度检测单元包括依次连接的进料口温度传感器、进料口模数转换电路模块、进料口微处理器和进料口通信模块，所述进料口温度传感器设置在孔型轧机进料口的垂直正上方；所述孔型轧机出料口温度检测单元包括依次连接的出料口温度传感器、出料口模数转换电路模块、出料口微处理器和出料口通信模块，所述出料口温度传感器设置在孔型轧机出料口的垂直正上方；所述进料口通信模块和出料口通信模块均与远程监控终端相接。
上述的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正装置，其特征在于：所述进料口温度传感器和出料口温度传感器均为红外温度传感器。
上述的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正装置，其特征在于：所述进料口微处理器和出料口微处理器均为dsp数字信号处理器dsp28335，所述进料口模数转换电路模块集成在进料口微处理器内部，所述出料口模数转换电路模块集成在出料口微处理器内部。
上述的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正装置，其特征在于：所述进料口通信模块和出料口通信模块均为rs-485通信模块。
上述的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正装置，其特征在于：所述远程监控终端为工控机。
本发明还提供了一种方法步骤简单，设计合理，能够实现计量加工工件数量、完成工件合格情况判定的目的，误判率低，降低了人工处理复杂度的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、参数设置及计算，具体过程为：
步骤101、设置无加工时孔型轧机的环境温度tc，由孔型轧机进料口到孔型轧机出料口的最大温降δt，以及孔型轧机所能加工工件长度的最大值lmax和最小值lmin；设置本批次加工时孔型轧机轧辊的线速度v、所加工工件的长度l、加工温度上限tmax、加工温度下限tmin，并设置远程监控终端的采样时间ts；
步骤102、根据公式
步骤103、根据公式
步骤二、数据实时采集及处理，具体过程为：
步骤201、当人将工件送入孔型轧机进料口时，进料口温度传感器实时测量孔型轧机进料口的温度ta，出料口温度传感器实时测量出料口的温度tb，并将ta和tb均与tmin-tδ比较；
当ta＜tmin-tδ且tb＜tmin-tδ时，判断为没有工件加工，记录温度值为
当首次出现ta＞tmin-tδ时，记录此时时刻为第1个工件开始加工时刻ta1，并将孔型轧机进料口的温度数据存入温度数组a；当第i次出现ta＞tmin-tδ时，判断此时时刻与上次出现ta＞tmin-tδ的时刻的差值是否大于tmin，当此时时刻与上次出现ta＞tmin-tδ的时刻的差值小于tmin时，不对此时时刻和孔型轧机进料口的温度进行记录；当此时时刻与上次出现ta＞tmin-tδ的时刻的差值大于tmin时，记录此时时刻为第i个工件开始加工时刻tai，并将孔型轧机进料口的温度数据存入温度数组a；其中，i的取值为大于1的自然数；
在tax～tax+δt-td时间段内，当出现温度值小于tmin-tδ时，记录此时时刻并开始延时记录，使用延时温度数组ad对孔型轧机进料口的温度数据进行暂时记录，当在延时时间td内出现大于等于tmin-tδ的温度值时，将大于等于tmin-tδ的温度值与温度数组a内最后一个温度值取均值，作为延时时间td内所有采样时刻点的孔型轧机进料口的温度值存入温度数组a；当延时时间td内温度值一直小于tmin-tδ时，在延时时间td结束后，将延时温度数组ad合并到温度数组a中；其中，x的取值为大于1的自然数，tax为第x个工件开始加工时刻；
在tax+δt-td～tax+δt时间段内，当在tax+δt-td时刻最后一次延时记录未达到延时时间td时，将孔型轧机进料口的温度ta与无加工时孔型轧机的环境温度tc进行比较，当ta-tc＞200时，判断为工件未完全通过孔型轧机进料口，将该段时间内的最高温度存入温度数组a中，当ta-tc≤200时，判断为在talast+td时刻，工件已完全通过了孔型轧机进料口；其中，talast为在tax～tax+δt-td时间段内最后一次延时记录开始的时间；当在tax+δt-td时刻最后一次延时记录已达到延时时间td时，将孔型轧机进料口的温度ta与tmin-tδ比较，当ta＞tmin-tδ时，将孔型轧机进料口的温度数据存入温度数组a，直到ta＜tmin-tδ，当ta＜tmin-tδ时，判断为工件已完全通过了孔型轧机进料口；
步骤202、当轧辊将工件拖动至出料口温度传感器下方时，tb开始大于tmin-tδ；
当首次出现tb＞tmin-tδ时，记录此时时刻为第1个工件结束加工时刻tb1，并将孔型轧机出料口的温度数据存入温度数组b；当第i次出现tb＞tmin-tδ时，判断此时时刻与上次出现tb＞tmin-tδ的时刻的差值是否大于tmin，当此时时刻与上次出现tb＞tmin-tδ的时刻的差值小于tmin时，不对此时时刻和孔型轧机出料口的温度进行记录；当此时时刻与上次出现tb＞tmin-tδ的时刻的差值大于tmin时，记录此时时刻为第i个工件结束加工时刻tbi，并将孔型轧机出料口的温度数据存入温度数组b；其中，i的取值为大于1的自然数；
在tbx～tbx+δt-td时间段内，当出现温度值小于tmin-tδ时，记录此时时刻并开始延时记录，使用延时温度数组bd对孔型轧机出料口的温度数据进行暂时记录，当在延时时间td内出现大于等于tmin-tδ的温度值时，将大于等于tmin-tδ的温度值与温度数组b内最后一个温度值取均值，作为延时时间td内所有采样时刻点的孔型轧机出料口的温度值存入温度数组b；当延时时间td内温度值一直小于tmin-tδ时，在延时时间td结束后，将延时温度数组bd合并到温度数组b中；其中，x的取值为大于1的自然数，tbx为第x个工件结束加工时刻；
在tbx+δt-td～tbx+δt时间段内，当在tbx+δt-td时刻延时记录未达到延时时间td时，将孔型轧机出料口的温度tb与无加工时孔型轧机的环境温度tc进行比较，当tb-tc＞200时，判断为工件未完全通过孔型轧机出料口，将该段时间内的最高温度存入温度数组b中，当tb-tc≤200时，判断为在tblast+td时刻，工件已完全通过了孔型轧机出料口；其中，tblast为在tbx～tbx+δt-td时间段内最后一次延时记录开始的时间；当在tbx+δt-td时刻延时记录已达到延时时间td时，将孔型轧机出料口的温度tb与tmin-tδ比较，当tb＞tmin-tδ时，将孔型轧机出料口的温度数据存入温度数组b，直到tb＜tmin-tδ，当tb＜tmin-tδ时，判断为工件已完全通过了孔型轧机出料口；
从tbx时刻开始，首先，对每个采样时刻对应的孔型轧机进料口的温度ta与孔型轧机出料口的温度tb进行比较，当0＜ta-tb≤δt时，将
步骤203、将取得的最大值温度值分别与加工温度上限tmax和加工温度下限tmin比较，对整体数值大于下限且小于上限的工件判定为合格，否则判定为不合格，直至tax+δt完成最后一次记录判定，工件数据处理结束，工件数量加1。
上述的方法，其特征在于：步骤二之后还包括拟合还原轧辊处的温度曲线的步骤三，具体过程为：
在
在
上述的方法，其特征在于：步骤101中所述δt的取值为20℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正装置，采用了模块化的设计，结构简单，设计合理。
2、本发明通过孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正方法实现计量加工工件数量，且校正进料口和出料口处红外温度传感器因“打偏”造成的工件数量的误判，削减了由于硬件不足引起的合格率低的问题。
3、本发明通过对孔型轧机进料口和出料口温度的判断计算得到不同时刻轧辊处的温度，获得的温度准确。
4、本发明的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正方法，能够有效完成工件合格情况的判定，误判率低。
5、本发明的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正方法，还能够拟合还原轧辊处的温度曲线，得到校正后的孔型轧机加工过程中的真实温度曲线，降低了人工处理复杂度。
综上所述，本发明设计合理，能够实现计量加工工件数量、完成工件合格情况判定的目的，误判率低，降低了人工处理复杂度，克服了现有孔型轧机温度监测记录系统中红外测温仪测取温度非实际工件处于轧辊间时温度及工件摆动时造成的温度不真实性，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正装置的电路原理框图。
图2为本发明孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正方法的方法流程框图。
图3为本发明含有辐射温度的进料口温度曲线图。
图4为本发明滤除辐射温度后的进料口温度曲线图。
图5为本发明进料口温度曲线的四种情况图。
图6为本发明延时滤波后的温度曲线图。
图7为本发明滤波后的进料口温度曲线图。
图8为本发明滤波后的出料口温度曲线图。
图9为本发明经过处理后获得的轧辊处温度曲线图。
图10为本发明校正后的孔型轧机加工过程中的真实温度曲线图。
附图标记说明:
1—进料口温度传感器；2—进料口模数转换电路模块；
3—进料口微处理器；4—进料口通信模块；
5—远程监控终端；6—出料口温度传感器；
7—出料口模数转换电路模块；8—出料口微处理器；
9—出料口通信模块。
具体实施方式
如图1所示，本发明的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正装置，包括孔型轧机进料口温度检测单元、孔型轧机出料口温度检测单元和远程监控终端5，所述孔型轧机进料口温度检测单元包括依次连接的进料口温度传感器1、进料口模数转换电路模块2、进料口微处理器3和进料口通信模块4，所述进料口温度传感器1设置在孔型轧机进料口的垂直正上方；所述孔型轧机出料口温度检测单元包括依次连接的出料口温度传感器6、出料口模数转换电路模块7、出料口微处理器8和出料口通信模块9，所述出料口温度传感器6设置在孔型轧机出料口的垂直正上方；所述进料口通信模块4和出料口通信模块9均与远程监控终端5相接。
本实施例中，所述进料口温度传感器1和出料口温度传感器6均为红外温度传感器。
本实施例中，所述进料口微处理器3和出料口微处理器8均为dsp数字信号处理器dsp28335，所述进料口模数转换电路模块2集成在进料口微处理器3内部，所述出料口模数转换电路模块7集成在出料口微处理器8内部。
本实施例中，所述进料口通信模块4和出料口通信模块9均为rs-485通信模块。
本实施例中，所述远程监控终端5为工控机。
如图2所示，本发明的孔型轧机加工温度实时监测记录与误差校正方法，包括以下步骤：
步骤一、参数设置及计算，具体过程为：
步骤101、设置无加工时孔型轧机的环境温度tc(单位为℃)，由孔型轧机进料口到孔型轧机出料口的最大温降δt，以及孔型轧机所能加工工件长度的最大值lmax(单位为mm)和最小值lmin(单位为mm)；设置本批次加工时孔型轧机轧辊的线速度v(单位为m/s)、所加工工件的长度l(单位为mm)、加工温度上限tmax(单位为℃)、加工温度下限tmin(单位为℃)，并设置远程监控终端5的采样时间ts(单位为ms)；
本实施例中，步骤101中所述δt的取值为20℃。
本实施例中，tc的取值为280℃，lmax的取值为1500mm，lmin的取值为1000mm，v的取值为1.0m/s，l的取值为1200mm，tmax的取值为1000℃，tmin的取值为700℃，ts的取值为20ms。
步骤102、根据公式
本实施例中，
步骤103、根据公式
本实施例中，
步骤二、数据实时采集及处理，具体过程为：
步骤201、当人将工件送入孔型轧机进料口时，进料口温度传感器1实时测量孔型轧机进料口的温度ta，出料口温度传感器6实时测量出料口的温度tb，并将ta和tb均与tmin-tδ比较；
当ta＜tmin-tδ且tb＜tmin-tδ时，判断为没有工件加工，记录温度值为
当首次出现ta＞tmin-tδ时，记录此时时刻为第1个工件开始加工时刻ta1，并将孔型轧机进料口的温度数据存入温度数组a；当第i次出现ta＞tmin-tδ时，判断此时时刻与上次出现ta＞tmin-tδ的时刻的差值是否大于tmin，当此时时刻与上次出现ta＞tmin-tδ的时刻的差值小于tmin时，不对此时时刻和孔型轧机进料口的温度进行记录；当此时时刻与上次出现ta＞tmin-tδ的时刻的差值大于tmin时，记录此时时刻为第i个工件开始加工时刻tai，并将孔型轧机进料口的温度数据存入温度数组a；其中，i的取值为大于1的自然数；
当第i次出现ta＞tmin-tδ时，判断此时时刻与上次出现ta＞tmin-tδ的时刻的差值是否大于tmin，目的是滤除“打偏”数据，“打偏”数据可能不是工件加工的温度，而是上一个工件加工结束后没有及时取走的辐射温度。这样做能够避免进料口温度传感器1测取的工件辐射温度对工件温度曲线的影响。
如图3所示，有相邻的较近温度高于tmin-tδ的两个矩形波①②，两者之间时间间隔小于1.0s，由此可判断②为临近轧辊轧制时的辐射温度，该温度造成的该轧辊加工工件的假象。因临近两个温度首次高于红线的时间间隔小于1.0s，故可以通过tax-ta(x-1)＞1.0s条件滤除该段波形，不记tax。结果如图4所示。
在tax～tax+δt-td时间段内，当出现温度值小于tmin-tδ时，记录此时时刻并开始延时记录，使用延时温度数组ad对孔型轧机进料口的温度数据进行暂时记录，当在延时时间td内出现大于等于tmin-tδ的温度值时，将大于等于tmin-tδ的温度值与温度数组a内最后一个温度值取均值，作为延时时间td内所有采样时刻点的孔型轧机进料口的温度值存入温度数组a；当延时时间td内温度值一直小于tmin-tδ时，在延时时间td结束后，将延时温度数组ad合并到温度数组a中；其中，x的取值为大于1的自然数，tax为第x个工件开始加工时刻；
在tax+δt-td～tax+δt时间段内，当在tax+δt-td时刻最后一次延时记录未达到延时时间td时，将孔型轧机进料口的温度ta与无加工时孔型轧机的环境温度tc进行比较，当ta-tc＞200时，判断为工件未完全通过孔型轧机进料口，将该段时间内的最高温度存入温度数组a中，当ta-tc≤200时，判断为在talast+td时刻，工件已完全通过了孔型轧机进料口；其中，talast为在tax～tax+δt-td时间段内最后一次延时记录开始的时间；当在tax+δt-td时刻最后一次延时记录已达到延时时间td时，将孔型轧机进料口的温度ta与tmin-tδ比较，当ta＞tmin-tδ时，将孔型轧机进料口的温度数据存入温度数组a，直到ta＜tmin-tδ，当ta＜tmin-tδ时，判断为工件已完全通过了孔型轧机进料口；
步骤202、当轧辊将工件拖动至出料口温度传感器6下方时，tb开始大于tmin-tδ；
当首次出现tb＞tmin-tδ时，记录此时时刻为第1个工件结束加工时刻tb1，并将孔型轧机出料口的温度数据存入温度数组b；当第i次出现tb＞tmin-tδ时，判断此时时刻与上次出现tb＞tmin-tδ的时刻的差值是否大于tmin，当此时时刻与上次出现tb＞tmin-tδ的时刻的差值小于tmin时，不对此时时刻和孔型轧机出料口的温度进行记录；当此时时刻与上次出现tb＞tmin-tδ的时刻的差值大于tmin时，记录此时时刻为第i个工件结束加工时刻tbi，并将孔型轧机出料口的温度数据存入温度数组b；其中，i的取值为大于1的自然数；
当第i次出现tb＞tmin-tδ时，判断此时时刻与上次出现tb＞tmin-tδ的时刻的差值是否大于tmin，目的是滤除“打偏”数据，“打偏”数据可能不是工件加工的温度，而是上一个工件加工结束后没有及时取走的辐射温度。这样做能够避免出料口温度传感器6测取的工件辐射温度对工件温度曲线的影响。
在tbx～tbx+δt-td时间段内，当出现温度值小于tmin-tδ时，记录此时时刻并开始延时记录，使用延时温度数组bd对孔型轧机出料口的温度数据进行暂时记录，当在延时时间td内出现大于等于tmin-tδ的温度值时，将大于等于tmin-tδ的温度值与温度数组b内最后一个温度值取均值，作为延时时间td内所有采样时刻点的孔型轧机出料口的温度值存入温度数组b；当延时时间td内温度值一直小于tmin-tδ时，在延时时间td结束后，将延时温度数组bd合并到温度数组b中；其中，x的取值为大于1的自然数，tbx为第x个工件结束加工时刻；
在tbx+δt-td～tbx+δt时间段内，当在tbx+δt-td时刻延时记录未达到延时时间td时，将孔型轧机出料口的温度tb与无加工时孔型轧机的环境温度tc进行比较，当tb-tc＞200时，判断为工件未完全通过孔型轧机出料口，将该段时间内的最高温度存入温度数组b中，当tb-tc≤200时，判断为在tblast+td时刻，工件已完全通过了孔型轧机出料口；其中，tblast为在tbx～tbx+δt-td时间段内最后一次延时记录开始的时间；当在tbx+δt-td时刻延时记录已达到延时时间td时，将孔型轧机出料口的温度tb与tmin-tδ比较，当tb＞tmin-tδ时，将孔型轧机出料口的温度数据存入温度数组b，直到tb＜tmin-tδ，当tb＜tmin-tδ时，判断为工件已完全通过了孔型轧机出料口；
从tbx时刻开始，首先，对每个采样时刻对应的孔型轧机进料口的温度ta与孔型轧机出料口的温度tb进行比较，当0＜ta-tb≤δt时，将
步骤203、将取得的最大值温度值分别与加工温度上限tmax和加工温度下限tmin比较，对整体数值大于下限且小于上限的工件判定为合格，否则判定为不合格，直至tax+δt完成最后一次记录判定，工件数据处理结束，工件数量加1。
以孔型轧机进料口温度曲线为例进行介绍，数据具体处理方法为：在工件到来后出现的其中四种情况如图5中的①、②、③、④所示，进行延时滤波后的温度曲线如图6所示。其中直线为tmin-tδ＝595℃的直线，这里主要是为了可以直观判断工件到来时刻。
图5中，在tax～tax+1.1(即tax～tax+δt-td)时间段，①为在加工过程中温度突降至280℃，且保持时间小于延时时间120ms，②为工件加工过程中温度降至低于tmin-tδ的某一温度，且保持时间小于延时时间120ms，故图5中①、②可通过延时滤波对其中的打偏温度进行滤除，进而除去判定为不合格的可能性，结果如图6中的①、②所示；图5中，③为温度出现降低现象，但仍高于tmin-tδ的某一温度，且后期出现温度高于tmin-tδ，易判定该段偏低温度为正常非打偏温度，不进行滤波处理，④为理想的正常温度曲线，在tax～tax+1.1时间内温度一直高于tmin-tδ，不进行延时滤波处理，故在tax+1.1～tax+1.2(即tax+δt-td～tax+δt)时间段将测得的温度值与tmin-tδ比较，直至小于tmin-tδ认为加工结束，结果分别如图6中③、④所示。
本实施例中，对于通过ta和tb曲线获得轧辊间温度曲线的处理分别如图7和图8所示，经过处理后获得的轧辊处温度曲线如图9所示。图9中①为合格工件，②、③为不合格工件。
对比图5和图9可知，通过上述的装置及方法可在孔型轧机轧制过程中对温度进行监测记录及误差校正，滤除了由于进料口温度传感器1和出料口温度传感器6“打偏”而造成的温度偏低不合格的假象，削减了由于硬件不足引起的合格率低的问题。
本实施例中，步骤二之后还包括拟合还原轧辊处的温度曲线的步骤三，具体过程为：
在
在
本实施例中，得到校正后的孔型轧机加工过程中的真实温度曲线如图10所示，直线a1为加工温度上限，直线a2为加工温度下限，曲线a3为加工曲线，由该图可知，②、③为不合格工件。
本发明降低了人工处理复杂度，实现了对加工工件数量的计量和工件处于轧辊处实际温度曲线的还原。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。