一种辊棒断裂检测装置及方法与流程

本发明主要涉及辊道炉技术领域，特指一种辊棒断裂检测装置及方法。

背景技术：

辊道炉使用辊棒作为传动机构，通过辊棒与匣钵间的摩擦驱动匣钵在炉内前进。由于辊道炉连续进料的特点，一旦存在辊棒发生断裂且没有及时更换，将会引起匣钵跌落辊道，造成物料浪费和设备损坏等生产事故。而一台辊道炉使用了成百上千根辊棒，对断裂辊棒的检测和精确定位提出了挑战。

专利zl201620582356.5《一种具有断辊检测的辊道炉》采用对射光电开关及信号挡板作为检测断辊是否发生，信号挡板安装于辊棒的一端用于周期性触发上下布置的两组对射光电开关，当发生断辊时上下布置的对射开关将不再呈周期性触发信号。该方法通过分析对射开关的信号周期可实现断辊非接触式检测，但无法确定断辊位置。

专利zl201711421946.5《一种辊道炉断辊监测装置》在辊道下方布设光电传感发射器和光电传感接收器，当发生断辊时匣钵跌落辊道触发辊道下方的光电传感器。该方法的局限性在于依赖匣钵发生倾覆，只有当匣钵跌落辊道时才能检测出断辊。

如上所述，现有的非接触式测量方法中，基于光电式传感器(例如对射式光电开关等)一定的布置方式可以测量一段区域内的辊棒是否发生断辊，所测信号为传感器的开关量输出信号0或1值，根据开关量信号的变化周期判断是否有断辊现象发生，但由于光电式传感器所输出信号的限制，仅通过“0—1”模式的开关量信号难以检测出发生断裂的辊棒所在具体位置。通过间接测量匣钵是否发生跌落来检测辊棒是否发生断裂的方法依赖匣钵发生倾覆，而当断裂辊棒数量小于承载匣钵所需的最小辊棒数量时，匣钵和辊棒并不一定会发生倾覆，这种情况无法检测出断棒。

另外，现有的接触式测量方法基于运动件循环往复的运动实现逐根辊棒的巡检以判定是否发生断辊，通过运动件上布置的接触式传感器周期性与辊棒或辊棒上安装的检测件发生接触实现断辊检测；或者通过每根辊棒上安装传感器测量辊棒的运动周期。前者的缺点在于运动机构结构复杂，且断辊发生上翘等位置变动时才可触发接触式传感器的脉冲信号改变。后者缺点在于布线复杂，安装数量大，可行性不高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、检测精准可靠、且操作简便的辊棒断裂检测装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种辊棒断裂检测装置，包括控制单元、多个靶标和两个测距仪；各所述靶标安装于各辊棒的无动力端，各所述辊棒上的靶标呈弧形状且开口朝向一致；两个测距仪安装于辊棒的一侧，检测方向分别与辊棒的上侧和下侧相切，各所述靶标在对应辊棒断裂时能被其中至少一个测距仪检测到；控制单元与两个测距仪相连，用于根据测距仪的测量信号判断辊棒是否断裂以及断裂辊棒的位置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述靶标通过卡簧固定于辊棒上并伸出所述辊棒的端部。

还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元相连，用于在靶标断裂时进行报警，并提示相对应断裂辊棒的位置。

还包括上位机，所述上位机与所述控制单元相连，用于对各辊棒的状态进行显示。

本发明还公开了一种基于如上所述的辊棒断裂检测装置的检测方法，包括以下步骤：

s01、在辊道炉运行的过程中，两个所述测距仪分别对辊棒上靶标的距离进行测量；

s02、根据两个测距仪的测量信号判断所述辊棒是否断裂，以及定位断裂辊棒的位置。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤s02中，将测量信号的波形与预设标准波形进行对比，以判断辊棒是否断裂，并根据测量信号的波形中的异常数据对断裂辊棒进行定位；所述预设标准波形的前半个周期的幅值为l1，后半个周期的幅值为d，其中l1为测距仪与最近第一个靶标之间的距离，d为测距仪的极限测距距离。

在所述测量信号的波形中出现异常的数据幅值s时，计算m＝(s-l1)/l，并对m向上取整并加1，得到最终的n，并确定第n根辊棒断裂；其中为相邻辊棒轴线之间的距离，n≠1。

当其中一个测距仪的测量信号波形中的幅值s不变且s＝l1时，则判断第一根辊棒断裂。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的辊棒断裂检测装置及方法，采用测距仪配合安装在各个辊棒上的靶标的结构，实现对靶标距离的检测以判断是否存在断裂辊棒以及断裂辊棒的位置，整体结构简单、操作简便；采用非接触的方式，检测可靠性高且检测精准；通过分析测量信号的幅值信号即可实现断裂辊棒的位置的精准定位，操作简便。

附图说明

图1为本发明检测装置在实施例中的主视结构图。

图2为本发明检测装置在实施例中的俯视结构图。

图3为本发明检测方法在实施例中的方法流程图。

图4为本发明的测量信号在实施例中的波形图。

图中标号表示：1、控制单元；2、测距仪；3、辊棒；4、靶标。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，本实施例的辊棒断裂检测装置，包括控制单元1、多个靶标4和两个测距仪2；各靶标4安装于各辊棒3的无动力端，各辊棒3上的靶标4呈弧形状且开口朝向一致；两个测距仪2安装于辊棒3的一侧，检测方向分别与辊棒3的上侧和下侧相切，各靶标4在对应辊棒3断裂时能被其中至少一个测距仪2检测到；控制单元1与两个测距仪2相连，用于根据测距仪2的测量信号判断辊棒3是否断裂以及断裂辊棒3的位置。

具体地，靶标4为半圆形且通过卡簧固定地各辊棒3的无动力输入端，且各靶标4按照统一的开口朝向安装并伸出至辊棒3的端部外部；测距仪2为非接触式测距仪，安装于辊道炉的炉口位置，安装高度分别位于圆形辊棒3的上、下半周高度上，在炉膛的宽度方向上其安装位置与半圆形靶标4位置一致，使得上下两台测距仪2的测量工作面正好位于半圆形靶标4开口朝下时和开口朝上时所在高度面上。

本实施例中，测距仪2为激光测距仪，通过双绞线与控制单元1相连；另外控制单元1还连接有报警单元和上位机，报警单元用于在靶标4断裂时进行报警，并提示相对应断裂辊棒3的位置；上位机可以用于对各辊棒3的状态进行显示。

具体地，测距仪2可以测得靶标4至测距仪2间的直线距离，且每个半圆形靶标4在对应辊棒3断裂时可以有效遮挡住至少一个测距仪2，测距仪2将所测距离传输至控制单元1(如控制器)中进行计算和处理。未发生断辊时，所有辊棒3上安装的半圆形靶标4呈同步运动规律，因此，对于上部和下部的测距仪2来说，其测量的距离信号均呈“第1个半圆形靶标4测距值l1—测距上限d—第1个半圆形靶标4测距值l1”的周期性变化，其信号的最小值为第1个半圆形靶标4测距值l1，信号最大值为测距仪2的测量上限d，如图4中的虚线部分所示，属于正常预设的标准波形。当发生断辊时，两个测距仪2中存在一个测量值呈现不同的信号幅值，即“第1个半圆形靶标4测距值l1—第n个半圆形靶标4测距值s—第1个半圆形靶标4测距值l1”的变化规律，其信号的最小值为第1个半圆形靶标4测距值l1，信号最大值为第n个半圆形靶标4测距值，如图4中的实线波形所示。信号幅值发生改变的测距仪2由辊棒3发生断裂时其上固定安装的半圆形靶标4的开口朝向决定，若开口朝上，则安装在下侧的测距仪2信号幅值发生改变，若开口朝上，则安装在上侧的测距仪2信号幅值发生改变。当第一根辊棒3发生断辊时，存在一个测量信号不再为脉动信号，而为一定幅值的直流信号，幅值为第1个半圆形靶标4测距值l1。当第n根辊棒3发生断辊时，依据所测得信号中的幅值可以计算出断辊所在位置，通过报警单元(如报警器)进行报警提示，并将该断辊所在位置显示于上位机的显示屏中，提示管理人员对设备进行维护。

本发明的辊棒断裂检测装置，采用测距仪2配合安装在各个辊棒3上的靶标4的结构，实现对靶标4距离的检测以判断是否存在断裂辊棒3以及断裂辊棒3的位置，整体结构简单、操作简便；采用非接触的方式，检测可靠性高且检测精准；通过分析测量信号的幅值信号即可实现断裂辊棒3的位置的精准定位，操作简便。

如图3所示，本发明还公开了一种基于如上所述的辊棒断裂检测装置的检测方法，包括以下步骤：

s01、在辊道炉运行的过程中，两个测距仪2分别对辊棒3上靶标4的距离进行测量；

s02、根据两个测距仪2的测量信号判断辊棒3是否断裂，以及定位断裂辊棒3的位置。

本实施例中，在步骤s02中，将测量信号的波形与预设标准波形进行对比，以判断辊棒3是否断裂，并根据测量信号的波形中的异常数据对断裂辊棒3进行定位；预设标准波形的前半个周期的幅值为l1，后半个周期的幅值为d，其中l1为测距仪2与最近第一个靶标4之间的距离，d为测距仪2的极限测距距离；在测量信号的波形中出现异常的数据幅值s时，计算m＝(s-l1)/l，并对m向上取整并加1，得到最终的n，并确定第n根辊棒3断裂；其中l为相邻辊棒3轴线之间的距离，n≠1；当其中一个测距仪2的测量信号波形中的幅值s不变且s＝l1时，则判断第一根辊棒3断裂。

本发明的检测方法，基于如上所述的检测装置来实现，不仅具有如上检测装置所述的优点，而且检测方法简单、易于实现。

具体检测流程为：其中第一根辊棒3的中心轴距离激光测距仪2在水平方向的距离均为l1，辊棒3等间距排布，中心轴的间距为l，半圆形靶标4的半径为r，测距仪2的测量上限为d。辊道炉运行时，未发生断辊情况下，由于第一根辊棒3上安装的半圆形靶标4对激光测距仪2存在遮挡和未遮挡两种状态，使得激光测距仪2所测得信号幅值呈现“l1—d—l1”的变化规律，其变化周期为辊棒3旋转的周期一致，如图4中虚线所示。当第n根辊棒3发生断裂时动力传输中断，无动力的一端将停止转动，半圆形靶标4由于固定安装于辊棒3的无动力端也将停止转动，此时该辊棒3的半圆形靶标4开口朝向与其他辊棒3的半圆形靶标4不一致，且可以有效遮挡下部激光测距仪2。当其余未断裂辊棒3转至上半周时，下部激光测距仪2测得数据为第n个半圆形靶标4至激光测距仪2的直线距离，该距离值落在[l1+(n-1)·l-r,l1+(n-1)·l+r]区间内；当其余未断裂辊棒3转至下半周时，下部激光测距仪2测得第一根辊棒3至激光测距仪2的直线距离l1。因此，随着其余辊棒3的正常运行下部激光测距仪2的测量数据呈现出“第1个半圆形靶标4测距值l1—第n个半圆形靶标4测距值s—第1个半圆形靶标4测距值l1”的变化规律，其信号如图4中实线所示，根据s得到断裂辊棒的具体位置。同理，若断裂辊棒3所对应的半圆形靶标4开口朝下时，上部激光测距仪2的测量值将反应出相同的变化规律，将算出的断辊位置显示于上位机的屏幕中，以提示设备管理人员及时维护设备。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。