一种使用激光测距原理测量板坯锥度仪锥度的方法与流程

本发明涉及加工检测技术领域，具体为一种使用激光测距原理测量板坯锥度仪锥度的方法。

背景技术：

板坯锥度仪全名锥度测量仪，是利用高精度线性位移传感器对炼钢连铸结晶器铜管内壁锥度进行准确测量的仪器，它是炼钢工艺设备中必不可少的工具之一，板坯锥度仪是利用锥度仪测量小车上的高精度位移传感器对铜管内壁变化值进行测量，具体过程是在结晶器铜管内壁或一侧用手匀速拉动小车，多个位移传感器对方圆坯铜管内壁和板坯结晶器侧面进行实时逐点测量，并通过串行通讯将数据传给计算机，然后通过专门软件根据多角度传感器测量值绘制结晶器铜管内壁轮廓曲线图，最终计算出锥度值，根据锥度值为用户提出锥度调整报告，板坯锥度仪具有以下特点：1、作为测量元件，精度高，重复性好；2、测量小车在结构上保证位移传感器处在正确的测量位置；3、运用高精度，稳定性能好的lvdt位移传感器电池供电；4、小巧灵活，携带使用方便，抗干扰能力强串行通讯；5、信号传输准确可编程的16位a/d转换器；6、内部具有程控数字滤波、程控放大倍数等；7、满足测量需要可测量单锥度、多锥度、抛物线锥度；8、数据连续采集；9、智能标定功能；10、可实现铜管品质管理，对每根铜管唯一编号，准确记录测量时间，智能对比数据，实现铜管锥度变化跟踪。

目前的板坯锥度仪大多是采用位移传感器进行检测，而这种测量方式测量精度低、稳定性不强、安装便捷繁琐和可观测性弱，不能适用于各大钢铁企业的连续铸造过程中连铸结晶器的表面镀层检测、表面平整度分析、表面探伤和锥度测量，无法达到对于圆坯、方坯、板坯和异形坯进行很好的测量的目的，从而大大缩小了板坯锥度仪的应用范围。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种使用激光测距原理测量板坯锥度仪锥度的方法，解决了现有的测量方式测量精度低、稳定性不强、安装便捷繁琐和可观测性弱，不能适用于各大钢铁企业的连续铸造过程中连铸结晶器的表面镀层检测、表面平整度分析、表面探伤和锥度测量，无法达到对于圆坯、方坯、板坯和异形坯进行很好的测量的目的，从而大大缩小了板坯锥度仪应用范围的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种使用激光测距原理测量板坯锥度仪锥度的方法，具体包括以下步骤：

s1、首先将待减小测量的板坯放入结晶器内，再将校验台卡接固定于结晶器的上方，然后设备启动后自动完成自检过程，控制器可根据编辑程序控制高精密激光测距传感器自动回到起始零位；

s2、之后控制器会分别控制水平数字伺服电机和竖直数字伺服电机开始工作，水平数字伺服电机会分别通过水平方向滑动丝杆、螺纹套筒和控制器带动高精密激光测距传感器在结晶器内进行水平运动，而竖直数字伺服电机会分别通过垂直方向滑动丝杆带动高精密激光测距传感器在结晶器内进行竖直方向运动，从而实现在数字伺服电机的驱动下先沿着结晶器外弧宽面对板坯进行扫描；

s3、扫描到距离结晶器窄面一定距离的位置时缓慢旋转90度角，转到窄面继续扫描，窄面扫描完成后同样旋转90度角转到结晶器内弧宽面继续扫描，同样的方式扫描左侧窄面，扫描完成后回到零点位置，至此完成一周数据扫描；

s4、然后高精密激光测距传感器下降一段距离继续第二周的数据扫描，周而复始从结晶器上方一周往下扫描到结晶器下方，完成整个结晶器内腔内板坯的扫描工作，扫描完成后数据通过通讯线缆传输到上位机电脑上，上位机软件把采集到的数据导入到模型库中，通过计算分析得到结晶器的表面镀层磨损状况、表面平整度表面裂纹情况和结晶器锥度数据。

优选的，该测量方法的测量装置包括高精密激光测距传感器、水平数字伺服电机、竖直数字伺服电机、水平方向滑动丝杆、垂直方向滑动丝杆、结晶器、校验台和控制器，所述结晶器的顶部与校验台的底部卡接。

优选的，所述校验台顶部的一侧通过连接板与水平数字伺服电机的底部固定连接，且校验台顶部的另一侧通过安装支撑板转动连接有水平方向滑动丝杆，所述水平方向滑动丝杆远离安装支撑板的一端贯穿控制器并延伸至控制器的一侧，所述水平方向滑动丝杆延伸至控制器一侧的一端通过联轴器与水平数字伺服电机的输出轴固定连接。

优选的，所述水平方向滑动丝杆位于控制器内部的外表面螺纹连接有螺纹套筒，且螺纹套筒的外表面与控制器的内部固定连接，所述控制器的底部通过滑块与校验台的顶部滑动连接。

优选的，所述控制器的顶部固定连接有竖直数字伺服电机，且竖直数字伺服电机的输出轴通过联轴器固定连接有垂直方向滑动丝杆，所述垂直方向滑动丝杆的底端贯穿控制器并延伸至控制器的底部，且垂直方向滑动丝杆延伸至控制器底部的一端与高精密激光测距传感器的顶部螺纹连接。

(三)有益效果

本发明提供了一种使用激光测距原理测量板坯锥度仪锥度的方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该使用激光测距原理测量板坯锥度仪锥度的方法，具体包括以下步骤：s1、首先将待减小测量的板坯放入结晶器内，再将校验台卡接固定于结晶器的上方，然后设备启动后自动完成自检过程，控制器可根据编辑程序控制高精密激光测距传感器自动回到起始零位，s2、之后控制器会分别控制水平数字伺服电机和竖直数字伺服电机开始工作，水平数字伺服电机会分别通过水平方向滑动丝杆、螺纹套筒和控制器带动高精密激光测距传感器在结晶器内进行水平运动，s3、扫描到距离结晶器窄面一定距离的位置时缓慢旋转90度角，转到窄面继续扫描，窄面扫描完成后同样旋转90度角转到结晶器内弧宽面继续扫描，同样的方式扫描左侧窄面，扫描完成后回到零点位置，至此完成一周数据扫描，s4、然后高精密激光测距传感器下降一段距离继续第二周的数据扫描，周而复始从结晶器上方一周往下扫描到结晶器下方，完成整个结晶器内腔内板坯的扫描工作，扫描完成后数据通过通讯线缆传输到上位机电脑上，上位机软件把采集到的数据导入到模型库中，通过计算分析得到结晶器的表面镀层磨损状况、表面平整度表面裂纹情况和结晶器锥度数据，可实现采用一台高精度、高灵敏度的激光测距传感器，该传感器以一条固定宽度的激光线扫描的方式来对结晶器铜板进行扫描，实时返回测量数据，上位机通过对数据的建模分析后给出结晶器镀层的磨损数据情况、以及表面裂纹、表面平整度等数据，上位机软件以数据表，数据曲线和结晶器三维模型图的表示方式直观的给用户反映被检测结晶器内板坯的表面轮廓和厚度偏差等数据，为现场作业人员维护保养结晶器提供真实可靠的理论依据，具有测量精度高、稳定性强、安装便捷和可观测性强等诸多优势，适用于各大钢铁企业的连续铸造过程中连铸结晶器的表面镀层检测、表面平整度分析、表面探伤、锥度测量等，适用于圆坯、方坯、板坯、异形坯等，应用广泛，功能强大。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明高精密激光测距传感器和垂直方向滑动丝杆的结构示意图。

图中，1高精密激光测距传感器、2水平数字伺服电机、3竖直数字伺服电机、4水平方向滑动丝杆、5垂直方向滑动丝杆、6结晶器、7校验台、8控制器、9螺纹套筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种使用激光测距原理测量板坯锥度仪锥度的方法，具体包括以下步骤：

s1、首先将待减小测量的板坯放入结晶器6内，再将校验台7卡接固定于结晶器6的上方，然后设备启动后自动完成自检过程，控制器8可根据编辑程序控制高精密激光测距传感器1自动回到起始零位；

s2、之后控制器8会分别控制水平数字伺服电机2和竖直数字伺服电机3开始工作，水平数字伺服电机2会分别通过水平方向滑动丝杆4、螺纹套筒9和控制器8带动高精密激光测距传感器1在结晶器6内进行水平运动，而竖直数字伺服电机3会分别通过垂直方向滑动丝杆5带动高精密激光测距传感器1在结晶器6内进行竖直方向运动，从而实现在数字伺服电机的驱动下先沿着结晶器6外弧宽面对板坯进行扫描；

s3、扫描到距离结晶器6窄面一定距离的位置时缓慢旋转90度角，转到窄面继续扫描，窄面扫描完成后同样旋转90度角转到结晶器6内弧宽面继续扫描，同样的方式扫描左侧窄面，扫描完成后回到零点位置，至此完成一周数据扫描；

s4、然后高精密激光测距传感器1下降一段距离继续第二周的数据扫描，周而复始从结晶器6上方一周往下扫描到结晶器6下方，完成整个结晶器6内腔内板坯的扫描工作，扫描完成后数据通过通讯线缆传输到上位机电脑上，上位机软件把采集到的数据导入到模型库中，通过计算分析得到结晶器6的表面镀层磨损状况、表面平整度表面裂纹情况和结晶器6锥度数据。

本发明中，该测量方法的测量装置包括高精密激光测距传感器1、水平数字伺服电机2、竖直数字伺服电机3、水平方向滑动丝杆4、垂直方向滑动丝杆5、结晶器6、校验台7和控制器8，水平数字伺服电机2、竖直数字伺服电机3均为可编程控制的伺服电机，可通过控制器8上的编码器进行编程控制，结晶器6的顶部与校验台7的底部卡接，控制器8的型号为arm9。

本发明中，校验台7顶部的一侧通过连接板与水平数字伺服电机2的底部固定连接，且校验台7顶部的另一侧通过安装支撑板转动连接有水平方向滑动丝杆4，水平方向滑动丝杆4远离安装支撑板的一端贯穿控制器8并延伸至控制器8的一侧，水平方向滑动丝杆4延伸至控制器8一侧的一端通过联轴器与水平数字伺服电机2的输出轴固定连接。

本发明中，水平方向滑动丝杆4位于控制器8内部的外表面螺纹连接有螺纹套筒9，且螺纹套筒9的外表面与控制器8的内部固定连接，控制器8的底部通过滑块与校验台7的顶部滑动连接，校验台7的顶部固定连接有与滑块相适配的滑轨，从而实现控制器8在校验台7上进行滑动。

本发明中，控制器8的顶部固定连接有竖直数字伺服电机3，且竖直数字伺服电机3的输出轴通过联轴器固定连接有垂直方向滑动丝杆5，垂直方向滑动丝杆5的底端贯穿控制器8并延伸至控制器8的底部，且垂直方向滑动丝杆5延伸至控制器8底部的一端与高精密激光测距传感器1的顶部螺纹连接。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。