一种圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统及其方法与流程

1.本发明属于圆盘剪剪切质量检测技术领域，尤其涉及一种圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统及其方法。


背景技术：

2.目前，圆盘剪设备是带材精整线的重要设备之一，其通过圆盘状的上下剪刃的旋转，用来纵向剪切运动的板带材，从而达到精确控制带材宽度和消除上游工序的边部缺陷的目的。若圆盘剪重叠量设置过大时，容易使带钢边缘与圆盘剪剪刃摩擦，影响带材边部质量；当重叠量过小时，带钢不易剪断，边部产生扣头、鱼鳞纹等质量问题。若不能及时调整合适的侧间隙，会产生塌角、毛刺以及损伤剪切设备等问题，导致带材质量下降。目前圆盘剪的参数调整大部分是通过人工调整，无法保证精度，且在带材剪切时出现问题也无法及时调整，这使得带材边部质量下降。因此，亟需设计一种新的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统及方法，以弥补现有技术的缺陷。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前圆盘剪的参数调整大部分是通过人工调整，无法保证精度，且在带材剪切时出现问题也无法及时调整，这使得带材边部质量下降。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统及其方法，尤其涉及一种基于专家系统的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统、方法。
5.本发明是这样实现的，一种圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统，所述圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统包括：
6.专家系统，包括人机交互界面、知识获取、知识库、推理机、解释器和综合数据库；其中，所述人机交互界面用于显示解释器解释的圆盘剪工艺参数推理过程；所述知识库用于储存相关知识，通过知识获取更新知识库；所述推理机用于结合输入和相关知识推理出圆盘剪工艺参数调整值。
7.监测系统，包括四台台工业相机、编码器和解码器；带材截面情况监测部分位于剪切带材的后方，用于实时监测带材的剪切情况；监测指标包括撕裂带与光亮带的占比、毛刺量以及扣头与鱼鳞纹现象。
8.控制系统，包括plc系统、驱动器、电机；所述专家系统将决策出的圆盘剪工艺参数传递给plc系统，所述plc系统将工艺参数的调整信号传递给驱动器，驱动器带动电机转动，圆盘剪工艺参数发生变动，工业相机实时反馈截面信息，并将信息传递给专家系统，实现圆盘剪工艺参数的闭环控制。
9.执行系统，包括传动装置，所述传动装置与圆盘剪刀轴连接，改变圆盘剪侧间隙；所述传动装置与圆盘剪刀轴连接，改变圆盘剪重叠量。
10.进一步，所述圆盘剪工艺参数包括侧间隙和重叠量。
11.本发明的另一目的在于提供一种应用所述的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制方法，所述圆盘剪剪切质量检测与反馈控制方法包括：
12.监测系统对剪切后的带材截面进行实时监测并将截面信息作为数据输入上传至专家系统，专家系统根据反馈信息决策得到工艺参数调整量，控制系统对圆盘剪进行参数调整；检测系统实时监测带材的剪切情况，对侧间隙进行实时调整；将圆盘剪参数的调整量信息传递到专家系统，专家系统进行自学习。
13.进一步，所述圆盘剪剪切质量检测与反馈控制方法包括以下步骤：
14.步骤一，根据来料的厚度h设置圆盘剪的重叠量，根据来料设定常用圆盘剪侧间隙设定值a；圆盘剪侧间隙回归原始位置a0；plc系统根据参数的设定值和原始位置，计算出侧间隙调整量；
15.步骤二，plc系统驱动器驱动电机以带动传动装置，调整工艺参数；当圆盘剪的工艺参数调节已达到要求，plc将信号传递给驱动器，电机停止旋转，参数调节结束；监测系统实时监测带材剪切后截面信息；
16.步骤三，若带材的撕裂带与光亮带占比m不在2：1以及在误差允许范围内且带材截面毛刺量小于n，带钢边部出现扣头与鱼鳞纹现象，监测系统将信息反馈到专家系统；
17.步骤四，专家系统将信息进行自学习训练强化，并进行决策得出重叠量反馈调整量x、侧间隙反馈调整量y，专家系统将调整信号传递给plc系统；
18.步骤五，plc系统将工艺参数调整信号传递给驱动器，驱动器带动电机转动，电机转动带动与圆盘剪刀轴水平运动连接的传动装置，改变侧间隙；电机转动带动与圆盘剪刀轴竖直运动连接的传动装置，改变重叠量；如此循环往复直至带材截面情况达到要求。
19.进一步，所述步骤一中的根据来料的厚度h设置圆盘剪的重叠量，调整值c＝0.85-0.2h；所述plc系统根据参数的设定值和原始位置，计算出侧间隙调整量包括：调整量x＝设定值a-原始位置a0；其中，a0为定值。
20.进一步，所述步骤二中的带材剪切后截面信息包括撕裂带与光亮带占比、毛刺量、扣头与鱼鳞纹现象。
21.进一步，所述步骤五中的电机转动带动与圆盘剪刀轴水平运动连接的传动装置，改变侧间隙；电机转动带动与圆盘剪刀轴竖直运动连接的传动装置，改变重叠量。
22.本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
23.监测系统对剪切后的带材截面进行实时监测并将截面信息作为数据输入上传至专家系统，专家系统根据反馈信息决策得到工艺参数调整量，控制系统对圆盘剪进行参数调整；检测系统实时监测带材的剪切情况，对侧间隙进行实时调整；将圆盘剪参数的调整量信息传递到专家系统，专家系统进行自学习。
24.本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
25.监测系统对剪切后的带材截面进行实时监测并将截面信息作为数据输入上传至专家系统，专家系统根据反馈信息决策得到工艺参数调整量，控制系统对圆盘剪进行参数
调整；检测系统实时监测带材的剪切情况，对侧间隙进行实时调整；将圆盘剪参数的调整量信息传递到专家系统，专家系统进行自学习。
26.本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统。
27.结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统、方法，具体涉及一种根据光亮带与撕裂带比例、毛刺量以及扣头与鱼鳞纹情况，及时调整圆盘剪参数的反馈控制系统、方法。本发明将带材剪切后的信息(光亮带与撕裂带占比、毛刺量、扣头与鱼鳞纹现象)作为数据输入，输入到专家系统，专家系统给出相对应的工艺参数调整值，然后控制系统对圆盘剪进行参数调整。
28.本发明的检测系统实时监测带材的剪切情况，对侧间隙进行实时调整，提高带材的剪切质量。这实现了圆盘剪剪切质量控制的智能化和自动化，同时提高了带材的剪切质量，降低了工人劳动量。
29.本发明的基于专家系统的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统能够连接控制多台圆盘剪设备，监测系统对剪切后的带材截面进行实时监测并将截面信息(撕裂带与光亮带占比、毛刺量、扣头与鱼鳞纹现象)上传到专家系统，专家系统根据反馈到的信息决策出工艺参数的调整量，控制系统则对圆盘剪进行参数调整。在完成一系列工作后，将圆盘剪参数的调整量信息传递到专家系统，专家系统进行自学习，提高专家系统决策的准确率和精度。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明实施例提供的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制方法流程图。
32.图2是本发明实施例提供的信息流通示意图。
33.图3是本发明实施例提供的圆盘剪外部结构示意图。
34.图4是本发明实施例提供的信息转换示意图。
35.图5是本发明实施例提供的圆盘剪控制系统原理图。
36.图6是本发明实施例提供的圆盘剪剪切质量监测与反馈控制系统的组成示意图。
37.图7是本发明实施例提供的电路示意图。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统、方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
40.如图1所示，本发明实施例提供的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制方法，包括以下
步骤：
41.s101，根据来料的厚度h设置圆盘剪的重叠量，根据来料设定常用圆盘剪侧间隙设定值a；圆盘剪侧间隙回归原始位置a0；plc系统根据参数的设定值和原始位置，计算出侧间隙调整量；
42.s102，plc系统驱动器驱动电机以带动传动装置，调整工艺参数；当圆盘剪的工艺参数调节已达到要求，plc将信号传递给驱动器，电机停止旋转，参数调节结束；监测系统实时监测带材剪切后截面信息；
43.s103，若带材的撕裂带与光亮带占比m不在2：1以及在误差允许范围内且带材截面毛刺量小于n，带钢边部出现扣头与鱼鳞纹现象，监测系统将信息反馈到专家系统；
44.s104，专家系统将信息进行自学习训练强化，并进行决策得出重叠量反馈调整量x、侧间隙反馈调整量y，专家系统将调整信号传递给plc系统；
45.s105，plc系统将工艺参数调整信号传递给驱动器，驱动器带动电机转动，电机转动带动与圆盘剪刀轴水平运动连接的传动装置，改变侧间隙；电机转动带动与圆盘剪刀轴竖直运动连接的传动装置，改变重叠量；如此循环往复直至带材截面情况达到要求。
46.下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
47.实施例1
48.圆盘剪剪切质量的评判指标：撕裂带与光亮带占比、毛刺量、扣头与鱼鳞纹现象；评判标准：撕裂带与光亮带占比为2：1或在误差范围内、毛刺量在规定范围内、是否出现扣头与鱼鳞纹现象。侧间隙会影响撕裂带与光亮带占比以及毛刺量进而影响剪切质量。侧间隙的大小由圆盘剪剪刃尺寸精度、剪刃之间的定位套尺寸及其精度决定，长时间的剪切过程会影响剪刃的侧间隙，同时剪刃和圆盘剪轴变形以及圆盘剪轴的定位也会影响剪刃的侧间隙。因此，需要对圆盘剪侧间隙进行实时监测。
49.本发明实施例提供的基于专家系统的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制系统能够连接控制多台圆盘剪设备，监测系统对剪切后的带材截面进行实时监测并将截面信息(撕裂带与光亮带占比、毛刺量、扣头与鱼鳞纹现象)上传到专家系统，专家系统根据反馈到的信息决策出工艺参数的调整量，控制系统则对圆盘剪进行参数调整。在完成一系列工作后，将圆盘剪参数的调整量信息传递到专家系统，专家系统进行自学习，提高专家系统决策的准确率和精度。
50.本发明实施例提供的圆盘剪剪切质量监测与反馈控制系统包括专家系统、监测系统、控制系统、执行系统。
51.专家系统包括：人机交互界面、知识获取、知识库、推理机、解释器和综合数据库。其中人机交互界面用于显示解释器解释的圆盘剪工艺参数(侧间隙、重叠量)推理过程；知识库用于储存相关知识，可通过知识获取更新知识库；推理机结合输入和相关知识推理出圆盘剪工艺参数(侧间隙、重叠量)调整值。
52.监测系统包括：四台台工业相机、编码器和解码器。带材截面情况监测部分位于剪切带材的后方，用于实时监测带材的剪切情况，主要监测的指标是撕裂带与光亮带的占比、毛刺量以及扣头与鱼鳞纹现象。
53.控制系统包括：plc系统、驱动器、电机。专家系统将决策出的圆盘剪工艺参数(侧间隙、重叠量)传递给plc系统，plc系统将工艺参数的调整信号传递给驱动器，驱动器带动
电机转动，圆盘剪工艺参数发生变动，工业相机实时反馈截面信息，并将信息传递给专家系统，以此实现圆盘剪工艺参数的闭环控制。
54.执行系统包括：传动装置。传动装置与圆盘剪刀轴(水平运动)连接，改变圆盘剪侧间隙；传动装置与圆盘剪刀轴(竖直运动)连接，改变圆盘剪重叠量。
55.本发明实施例提供的基于专家系统的圆盘剪剪切质量检测与反馈控制方法如下：
56.1、根据来料的厚度h设置圆盘剪的重叠量，调整值c＝0.85-0.2h；
57.2、根据来料设定常用圆盘剪侧间隙设定值(a)；
58.3、圆盘剪侧间隙回归原始位置(a0)，其中a0为定值；
59.4、plc系统根据参数的设定值和原始位置，计算出侧间隙调整量：调整量(x)＝设定值-原始位置(a-a0)；
60.5、plc系统驱动器驱动电机以带动传动装置，达到调整工艺参数的目的。当圆盘剪的工艺参数调节已达到要求，plc就将信号传递给驱动器，电机就可以停止旋转，参数调节结束；
61.6、监测系统工作：
62.监测系统实时监测带材剪切后截面信息(撕裂带与光亮带占比、毛刺量、扣头与鱼鳞纹现象)；
63.7、专家系统工作：
64.若带材的撕裂带与光亮带占比m不在2：1以及在误差允许范围内且带材截面毛刺量小于n，带钢边部出现扣头与鱼鳞纹现象，监测系统将信息反馈到专家系统。专家系统将信息进行自学习训练强化提高决策精度，并进行决策得出重叠量反馈调整量x、侧间隙反馈调整量y，专家系统将调整信号传递给plc系统。
65.8、plc系统将工艺参数调整信号传递给驱动器，驱动器带动电机转动，电机转动带动与圆盘剪刀轴(水平运动)连接的传动装置，改变侧间隙；电机转动带动与圆盘剪刀轴(竖直运动)连接的传动装置，改变重叠量。如此循环往复直至带材截面情况达到要求。
66.本发明实施例提供的信息流通示意图如图2所示，本发明实施例提供的圆盘剪外部结构示意图如图3所示，本发明实施例提供的信息转换示意图如图4所示，本发明实施例提供的圆盘剪控制系统原理图如图5所示，本发明实施例提供的圆盘剪剪切质量监测与反馈控制系统的组成示意图如图6所示，本发明实施例提供的电路示意图如图7所示。
67.实施例2
68.由于左右两个刀箱的结构一致，且控制方法一致，只介绍其中一个的控制即可，具体结构如下：
69.刀箱(1)、工业相机(2)、上刀(3)、下刀(4)、传动装置(斜楔结构)(5)、传动装置(偏心涡轮)(6)、丝杠(7)、导轨(8)、上刀电机(9)、下刀电机(10)、刀箱电机(11)。其中上刀(2)可以随着传动装置(5)前后移动，传动装置与电机(9)连接；下刀(4)随传动装置(6)上下运动，传动装置与电机(10)连接；工业相机(2)安装在刀箱(1)上，刀箱(1)在电机(11)驱动下沿丝杠(6)和导轨(7)运动。
70.上述plc模块型号均为sinamics s7-1200系列，工业相机型号均为基士恩ca-h2100c系列，驱动器型号均为sinamics v90系列，电机型号均为simotics s-1fl6系列。
71.结合具体机构后，本发明实施例提供的基于专家系统的圆盘剪剪切质量检测与反
馈控制方法如下：
72.1、根据来料的厚度h设置圆盘剪的重叠量，调整值c＝0.85-0.2h
73.2、根据来料厚度设定常用圆盘剪侧间隙设定值(a)；
74.3、圆盘剪侧间隙回归原始位置(a0)，其中a0为定值；
75.4、plc系统根据参数的设定值和原始位置，计算出侧间隙调整量：调整量(x)＝设定值-原始位置(a-a0)；
76.5、plc系统将信号传递到驱动器，驱动器带动电机，电机带动丝杠机构运动，调整圆盘剪的侧间隙值和圆盘剪重叠量值。
77.6、当圆盘剪的侧间隙和重叠量已达到要求，plc就将信号传递给驱动器，电机就可以停止旋转，参数调节结束；
78.7、圆盘剪开始工作：
79.工业相机实时监测带材剪切后截面信息(撕裂带与光亮带占比、毛刺量、扣头与鱼鳞纹现象)，并准备传输到专家系统。
80.8、工业相机内置编码器将监测到的带材截面信息——撕裂带与光亮带占比(m)和毛刺量(n)以及是否出现扣头与鱼鳞纹现象(k)转换成用于通讯、传输和储存的电信号，然后通过编码器将电信号传递到专家系统。
81.9、专家系统通过解码器把含有带材截面信息的电信号解码还原成截面信息，并准备用于决策过程。
82.10、专家系统决策过程：
83.若带材的撕裂带与光亮带占比m不在2：1以及在误差允许范围内且带材截面毛刺量n小于标准设定值n，带材出现扣头与鱼鳞纹现象k＝1，专家系统将带材截面信息进行自学习训练强化以提高决策精度，并进行决策得出侧间隙反馈调整量y和重叠量调整值x；
84.11、专家系统将调整量x和y信号传递给plc系统，plc系统将重叠量和侧间隙调整信号传递给驱动器，驱动器带动电机转动，电机转动带动与圆盘剪刀轴(水平运动)连接的斜楔机构，改变侧间隙；电机转动带动与圆盘剪刀轴(水平运动)连接的偏心涡轮机构，改变重叠量。如此循环往复直至带材截面情况达到标准要求。
85.注：为实现上述功能和方法，可以将各个传动装置具体化，传动装置可以实例化为斜楔机构实现侧间隙控制或者偏心涡轮结构实现重叠量控制。这些具体的机构只是作为说明使用，在实际过程中也可以换成其他的机构。
86.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
87.在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网
络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(ssd))等。
88.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。