热轧钢板材首尾形状自动检测剪切系统

作     者：董魁 

作者单位：江苏科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：仲伟波

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：热轧钢板 首尾形状 在线检测 首尾剪切 

摘      要：随着我国工业化的发展,国内对钢板材的需求不断提高,同时也对板材质量提出了更高的要求,而轧钢板材首尾剪切作为钢板生产的重要环节,决定着钢板成品的质量。当前热轧钢板产线,受其恶劣的生产环境影响,板材首尾剪切所采用的方法为经验剪切法,因此会出现剪切过早截不齐,导致成品质量不合格,剪切过晚会造成不必要的浪费。为响应国家节能减排的政策要求,针对热轧钢板首尾形状参差不齐及中间坯切头切尾精度不高的问题。本课题就如何实现热轧钢板材首尾形状检测剪切自动化进行了研究。系统利用光栅检测的原理对板材首尾形状进行非接触式测量,采用三个STM32F407系列单片机开发板作为采集板卡对板材首尾形状数据及推进的速度进行采集计算,基于速度、时间与位移三者之间的关系计算板材首尾边缘各离散点到基准线的距离,通过描点绘图的方法,绘制板材的首尾形状。采集板卡利用采集到的数据计算板材的首尾剪切时间并将时间数据发送至板材截断机,同时将采集到的板材首尾形状及推进速度数据通过以太网发送至系统主控。本文将以总体设计思路为主线,从硬件设计和软件设计两个方面对系统进行详细介绍。硬件包括机架和电控两个部分,机架部分以固定传感器与保证传感器正常工作环境为目的。针对现场高温环境,设计了用于降低传感器周围环境温度的冷却水箱,并设计了一套温度检测系统实时监测水箱水温。针对粉尘大的问题设计了高压吹风管对传感器表面粉尘进行吹扫。电控部分以三个采集板为主,其中采集板A、B通过自制光耦隔离板与传感器相连接收来自传感器采集的板材首尾形状数据,采集板C用于计算板材首尾推进速度与首尾剪切时间,采集板B与相机相连,在特定时刻触发相机对板材首尾进行拍照。电控部分通过TCP/IP传输协议将数据发送至PC端的系统主控上。软件部分为基于Windows平台的人机交互软件,包括系统主控和数据检索两个部分。系统主控部分接收电控部分发送上来的数据,并对数据进行整理后保存至数据库,同时系统主控与现场生产服务器相连,通过以太网经行数据的交互。数据检索部分通过连接数据库对板材数据进行检索,通过检索到的数据进行板材首尾形状的绘制。课题研究的系统在浦项（张家港）不锈钢热轧产线上进行了在线实测,结果显示热轧钢板材首尾形状纵向测量误差小于2厘米,且具有良好的稳定性,能够满足热轧工艺优化和控制的阶段性要求。