[发明专利]一种实现卷取机与光电检测装置同步移动的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于光机电液一体化的测量技术领域，具体涉及一种实现卷取机与光电检测装置机械上分离但同步移动的方法及对应的光电式纠偏控制系统。

背景技术

在现代化冷轧带材生产线上，由于受生产线较长、机组设备的安装精度、辊子的制造精度和使用后的磨损、带材运行速度快、带材板形不好（如边浪、镰刀弯、焊接偏移等）等各种因素的影响，往往会出现带材跑偏的现象。带材跑偏不仅使带材无法卷齐，而且会使带材表面出现划伤，带材边缘碰撞折边，甚至会造成带材断带和设备损坏等生产事故。为了提高带材质量、降低成本，以满足市场对优质带材的需求，纠偏控制系统已成为冷轧生产线上不可缺少的设备。它广泛应用于冷轧生产线如退火线、酸洗线、镀锌线、平整线、重卷线等领域。

纠偏控制系统根据带材位置检测原理不同，可以分为光电式、电容式、电感式、CCD摄像式等几种检测方式。其中光电式和电感式已经成为纠偏控制系统的首选检测方式。电感式纠偏控制系统运行可靠、测量精度较高、免维护，但只能用于磁性带材生产线，测量高度有限制（电感测量框架一般高度为250mm～400mm）。现在常用的光电式纠偏控制系统具有能够克服光源老化和污染、不受外界光的干扰、测量精度高、测量高度范围大等优点，特别适合用在冷轧生产线的开卷机和卷取机的纠偏控制。在冷轧生产线上，开卷机的纠偏和中间纠偏控制（CPC）是对带材边缘位置的偏差进行纠正，而卷取机的纠偏（EPC）则是对带材边缘位置进行跟踪。由于带材不会总是在同一点位置运行，卷取机和纠偏检测装置必须随时跟踪带材横移，以保证带材直线卷取。因此在卷取机的纠偏控制（EPC）中，一般地将光电检测装置通过刚性机械臂连接在卷取机上，但是在带材高速卷取时会产生抖动从而使卷取机也随着生产带来振动，卷取机的振动使光电检测装置不能正常工作，影响检测精度，从而造成成品卷会出现塔形卷、溢出边卷和错边卷取的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现卷取机与光电式检测装置机械上分离，但电气上同步移动的方法以及光电式纠偏控制系统，克服由于卷取机的振动而影响光电式检测装置的正常工作的问题，从而保证光电式检测装置的测量精度和带材卷取控制效果。

本发明提供的一种实现卷取机与光电检测装置同步移动的方法，包括如下步骤：

步骤1：在卷取机之前的导向辊的前面、被测带材某一侧边缘的上方设置有光电检测装置，光电检测装置包括主光电检测器和参考光电检测器，通过标定器实测出主光电检测器的视场宽度D_标；

步骤2：对于被测带材的某一侧边缘，通过主光电检测器检测该侧边缘位置的电压信号V_A，通过参考光电检测器检测该侧边缘位置的光源背景亮度的电压信号V_B，将电压信号V_A和V_B发送给控制器PLC；

步骤3：控制器PLC根据电压信号，获得被测带材某一侧边缘不受光源老化和污染影响的相对位置信号V_A/V_B；

步骤4：控制器PLC确定被测带材某一侧边缘的绝对位置D和带材偏移量d；其中，D=V_A/V_B×D_标，带材的偏移量d=D-D_标/2；

步骤5：控制器PLC获取被测带材的运行速度，根据光电检测装置与卷取机的水平距离，计算延时时间t₁；

步骤6：进行光电检测装置跟踪控制，具体是：控制器PLC根据带材边缘绝对位置D通过脉冲接口，向伺服驱动器发出正向或反向的位置脉冲信号驱动伺服电机运动；伺服电机根据位置脉冲信号通过滚珠丝杠带动光电检测装置寻找带材边缘，使该带材边缘置于主光电检测器光路的中心；伺服电机末端的光电编码器将伺服电机的角位移和转速通过脉冲信号的方式反馈至控制器PLC；控制器PLC通过计数器获伺服电机位置的反馈值，以保证主光电检测器光路的中心置于该带材边缘；

步骤7：进行卷取机跟踪控制，具体是：控制器PLC根据带材偏移量d在延迟时间t₁后，向伺服放大器发送0～±5V的电压信号，由伺服放大器输出0～±300mA带颤振的电流信号给伺服阀，从而通过伺服阀控制液压缸来驱动卷取机完成对带材边缘的跟踪控制，使带材边缘卷齐，完成纠偏控制；控制过程中，与液压缸联动的磁尺将液压缸的位置反馈到伺服放大器中。