一种直线度或弯曲度在线测量装置的制作方法

本实用新型属于型材直线度和弯曲度领域，尤其是涉及一种直线度或弯曲度在线测量装置。

背景技术：

目前，大直径棒材、管材等型钢轧材得到越来越广泛应用，因生产需求，使用前需对这类型钢轧材直线度和弯曲度进行测量，判断其是否在设定工艺范围内，常见测量方法是通过移动百分表完成，也就是沿该型钢轧材中轴线方向移动百分表，通过百分表显示数值检测处径向偏差，来检测设定长度内直线度和弯曲度，该检测方法一方面由于百分表和型钢轧材直接接触磨损，因此需定时调整该百分表精度和基础值，同时，该检测过程中，容易漏掉因型钢轧材表面缺陷如凹点后凸点造成的误判现象。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种直线度或弯曲度在线测量装置，以实现对型材在线直线度或弯曲度的检测。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种直线度或弯曲度在线测量装置，包括第一检测单元n及其正下方设置的第二检测单元m，第一、第二检测单元分别包括至少三个等距离并列布置的探头，且第一、第二检测单元探头数量相同，且第一检测单元的探头各自和第二检测单元的一个探头对应设置。

进一步的，所述探头为线阵激光位移传感器探头。

进一步的，第一检测单元n中最外侧两个探头间距、第二检测单元m中最外侧两个探头间距分别为单位距离10000m。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种直线度或弯曲度在线测量装置具有以下优势：

本实用新型所述的一种直线度或弯曲度在线测量装置中，设置了两个检测单元，每一个检测单元中至少并列设置了三个探头，通过每两个对应探头对被测物距离值的分析与比较，有效排除因轧材凹凸缺陷对直线度和弯曲度测量的影响，提高了在线测量的准确性。

一种轧材直线度在线测量方法，包括以下步骤：

s1、将轧材经过第一、第二检测单元间，每一个探头发出的投射光线分别和该轧材表面相交，且所有探头投射的光线均在一个测量平面内；

s2、通过第一检测单元n和第二检测单元m各个探头检测各自至轧材表面的距离，并由轧材同一端记为计数始端，顺次记录两组检测单元各个探头的距离检测值n1、n2、……nn及m1、m2、……mn；

s3、对该轧材直线度计算：

通过第一检测单元n各个距离检测值，计算轧材对应该检测长度内的直线度δ：

δ＝(δn+δm)/2

或δ＝(δn/L1n+δm/L1nˊ)/2；

其中：δn＝│n1－nn│；

δm＝│m1－mn│；

L1n——第一检测单元n中第一和第n个探头间距离；

L1nˊ——第二检测单元m中第一和第n个探头间距离；

进一步的，步骤s2和s3间还包括对轧材凹凸缺陷点进行检验排除的步骤s2.5：通过所有每两个对应设置探头的距离检测值，计算出轧材该检测长度内各个检测点处厚度或弦长，将每一个检测点处厚度径或弦长和其他检测点厚度或弦长分别比较求差值，将所得差值和轧材设定权值作比较，若有一个差值大于或等于轧材设定权值，则判定该超差差值对应两个检测点中存在不能用于检测直线度的凹缺陷或凸缺陷点；若该差值均小于轧材设定权值，则进行步骤s3操作；

轧材检测点处厚度或弦长大小为：该检测点对应两个探头间距离顺次减去该两个探头各自和轧材的距离检测值。

一种轧材弯曲度在线测量方法，包括以下步骤：

s1、将轧材经过第一、第二检测单元间，每一个探头发出的投射光线分别和该轧材表面相交，且所有探头投射的光线均在一个测量平面内；

s2、通过第一检测单元n和第二检测单元m各个探头(1)检测各自至轧材表面的距离，并由轧材同一端记为计数始端，顺次记录两组检测单元各个探头的距离检测值n1、n2、……nn及m1、m2、……mn；

s3、对该轧材弯曲度计算：

计算第一检测单元n中每相邻两个探头距离检测差值、第二测量单元m 中每相邻两个探头距离检测差值，然后计算出该检测长度内轧材弯曲度W，具体：

两个检测单元中，每相邻两个探头距离检测差值分别为：

Δn1,2＝n2-n1；Δn 2,3＝n3-n2；……Δn(n-1),n＝nn-n(n-1)；

Δm1,2＝m2-m1；Δm 2,3＝m3-m2；……Δm(n-1),n＝mn-n(n-1)；弯曲度W为：W＝(Wn+Wm)/2

其中：Wn＝[|Δn1,2|+|Δn 2,3|+……+|Δn(n-1),n|]/(n-1)；

Wm＝[|Δm1,2|+|Δm 2,3|+……+|Δm(n-1),n|]/(n-1)；

进一步的，步骤s2和s3间还包括对轧材凹凸缺陷点进行检验排除的步骤s2.5：通过所有每两个对应设置探头的距离检测值，计算出轧材该检测长度内各个检测点处厚度或弦长，将每一个检测点处厚度径或弦长和其他检测点厚度或弦长分别比较求差值，将所得差值和轧材设定权值作比较，若有一个差值大于或等于轧材设定权值，则判定该超差差值对应两个检测点中存在不能用于检测弯曲度的凹缺陷或凸缺陷点；若该差值均小于轧材设定权值，则进行步骤s3操作；

轧材检测点处厚度或弦长大小为：该检测点对应两个探头间距离顺次减去该两个探头各自和轧材的距离检测值。

相对于现有技术，本实用新型所述的轧材直线度和弯曲度在线测量方法具有以下优势：

本发明所述的轧材直线度或弯曲度在线测量方法中，通过对每两个对应探头距离检测值分析，且对所有每对应两个探头距离检测值比较，排除因型材凹凸点造成的混淆情况，得出准确的直线度或弯曲度数值，提高直线度或弯曲度在线测量的准确性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为一种直线度或弯曲度在线测量装置示意图；

图2为应用该检测装置的轧材直线度在线测量原理图；

图3为应用该检测装置的轧材弯曲度在线测量原理图；

图4为线阵激光位移传感器工作原理图；

附图标记说明：

1-探头；2-轧材；4-CMOS(线阵CCD)阵列；5-信号处理器；6-待测物体；7-半导体激光器；8-第一镜片；9-第三镜片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种直线度或弯曲度在线测量装置，包括第一检测单元n 及其正下方设置的第二检测单元m，第一、第二检测单元分别包括至少三个等距离并列布置的探头1，且第一、第二检测单元探头1数量相同，且第一检测单元的探头1各自和第二检测单元的一个探头1对应设置，优选的，所述探头1为线阵激光位移传感器探头。由于轧材直线度和弯曲度常规规定为： 1000mm长度内其形状径向位置变化量表示为该轧材直线度和弯曲度，因此本实施例中，第一检测单元n中最外侧两个探头1间距、第二检测单元m中最外侧两个探头1间距分别为1000mm或其它数值，该数值也可根据具体生产环境和需求设定。

如图4所示，所述探头1为线阵激光位移传感器探头，其包括半导体激光器7、第一镜片8、第三镜片9、CMOS(线阵CCD)阵列4及信号处理器5，原理为：半导体激光器7发射光线，该光线被第一镜片8聚焦到被测物体6 上，其反射光被第二镜片9收集，然后投射到CMOS(线阵CCD)阵列4上，信号处理器5通过三角函数计算阵列4上的光点位置得到距物体的距离，根据不同的光点位置，信号处理器5就能计算出传感器和被测物体之间的距离。图中，L0为起始距离，h为量程，a、b两点分别是测物体6的不同位置。

以下直线度或弯曲度检测方法中，以每一组检测单元中探头1数量为3 个为例说明，通过对轧材2三个检测点处距离检测实现轧材直线度弯曲度检测判断。

如图2所示，一种应用该测量装置的轧材直线度在线测量方法，包括以下步骤：

s1、将轧材2经过第一、第二检测单元间，保证每一个探头1发出的投射光线分别和该轧材2表面相交；

s2、通过第一检测单元n和第二检测单元m中各个探头1检测各自和轧材2的距离，并由轧材同一端记为计数始端，顺次记录两组检测单元各个探头的距离检测值n1、n2、n3及m1、m2、m3；

s3、轧材2直线度计算：

通过第一检测单元n各个距离检测值，计算轧材2对应该检测长度内的直线度δ：

δ＝(δ1+δ2)/2

或δ＝(δ1/L13+δ2/L13ˊ)/2；

其中：δ1＝│n1－n3│；

δ2＝│m1－m3│；

L13——第一检测单元n中第一和第三个探头间距离；

L13ˊ——第一检测单元m中第一和第三个探头间距离。

如图3所示，一种应用该测量装置的轧材弯曲度在线测量方法，包括以下步骤：

s1、将轧材2经过第一、第二检测单元间，保证每一个探头1发出的投射光线分别和该轧材2表面相交；

s2、通过第一检测单元n和第二检测单元m中各个探头1检测各自和轧材2的距离，并由轧材同一端记为计数始端，顺次记录两组检测单元各个探头的距离检测值n1、n2、n3及m1、m2、m3；

s3、轧材2弯曲度计算：

计算检测单元n中每相邻两个探头距离检测差值、第二测量单元m中每相邻两个探头距离检测差值，然后计算出该检测长度内轧材(3)弯曲度W，具体：两个检测单元中，每相邻两个探头距离检测差值分别为：

Δn1,2＝n2-n1；Δn 2,3＝n3-n2；

Δm1,2＝m2-m1；Δm 2,3＝m3-m2；

弯曲度W为：W＝(Wn+Wm)/2

其中：Wn＝(|Δn1,2|+|Δn 2,3|)/2；

Wm＝(|Δm1,2|+|Δm 2,3|/2。

如图2所示，(由于轧材弯曲度检测过程中，对于影响弯曲度检测的凹凸缺陷点检验排除方式及原理和直线度检测过程中凹凸缺陷点排除方式及原理相同，因此该图2也可作为弯曲度检测中凹凸缺陷排除检验原理用图) 由于实际轧材2表面经常存有凹凸缺陷点，同时轧材2在行进时也常伴有径向抖动，在对该轧材直线度或弯曲度测量过程中，这些因素将直接影响对被轧材直线度或弯曲度的在线测量，当轧材2出现凸缺陷时或凹缺陷时均影响直线度和弯曲度的计算，因此，本直线度或弯曲度测量方法中，在步骤s2 和s3间增加了对轧材2上不能用于直线度或弯曲度计算的凹凸缺陷点进行检验排除的步骤s2.5：由于本实施例中，以每一检测单元中三个探头为例说明，因此，在任一检测时刻，检测点为三个，通过所有每两个对应设置探头 1的距离检测值，计算出轧材2该检测长度内三个个检测点处厚度或弦长 d11、d22和d33，弦长表示针对轧材2为圆钢结构时，对其直线度或弯曲度在线检测，两个对应设置的探头检测到该圆钢厚度即为其弦长，为说明方便，记为弦长(圆钢)，即为每两个对应设置的探头所检测出该圆钢对应点处弦长；将该三个检测点中任一检测点检测计算出的厚度或弦长(圆钢)的值其他两个检测点检测计算出的厚度或弦长(圆钢)分别比较求差值，即│d11-d22│值、│d22-d33│值、│d11-d33│值，将各个差值分别和设定的权值Δ作比较在，若有一个差值大于或等于设定的权值Δ，则判定该超差差值对应的两个检测点中存在不能用于直线度或弯曲度计算的凹缺陷或凸缺陷，若该差值均小于权值，则进行步骤(3)操作；通常轧材2厚度或直径偏差设定的权值Δ不能过大和过小，权值过大将影响弯曲度或直线度测量的精度，权值过小将减少采集数据样本空间的大小，其应根据现场的轧制工况和用户的实际需求具体规定，本实施例中，权值Δ设定为0.3-0.8mm之间。

轧材2三个检测点处检测厚度或弦长(圆钢)大小为：该检测点对应两个探头间距离顺次减去该两个探头各自和轧材2的距离检测值，既：

第一个检测点处直径：d11＝H11-n1-m1；

第一个检测点处直径：d22＝H22-n2-m2；

第一个检测点处直径：d33＝H33-n3-m3；

其中：H11为轧材第一个检测点处对应两个探头间距离；

H22为轧材第二个检测点处对应两个探头间距离；

H33为轧材第三个检测点处对应两个探头间距离；

若|d11－d22|或|d22－d33|或|d11－d33|≥Δ，

则认定三组测头中至少有一组测头探测到凹凸缺陷数据不能用于直线度或弯曲度计算。

若|d11－d22|与|d22－d33|与|d11－d33|同时满足＜Δ，则此时刻各探头得到的数据可用于直线度或弯曲度计算。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。