基于激光测距仪轧机自动上卷的研究
基于激光测距仪轧机自动上卷的研究
作者:孙凯;刘文奇
轧机上卷小车是轧钢工艺的主要设备之一。该设备的整个系统中起着至关重要的作用,它能否正常运行直接影响着轧钢生产线的状况、产品产量和质量。小车的自动控制过程贯穿整个上卷过程,如果失败,可能造成钢卷或设备的损坏,甚至危害到人身安全。因此,小车的自动控制必须做到准确、及时、安全可靠。在轧钢生产线中,人口小车受限从鞍座位去卷,然后进行钢卷直径测量和高度对中,对中准确后进行上卷,使钢卷的宽度中心位于开卷机心轴的中心位一致,这样,才能实现准确的上卷。鉴于小车在整个自动上卷过程中经常出现因无法准确找到鞍座位置导致故障,影响生产进度,故本文主要研究小车自动上卷过程中基于激光测距仪的鞍座定位。
1、小车自动上卷
1.1自动上卷原理
工作原理概述:(1)自动上卷开始后,小车由开卷机下开出,通过激光测距仪准确检测鞍座位置,并从鞍座位上取卷,正常工作时,行车根据实际情况把钢卷放在1号鞍座位或2号鞍座位上,上卷小车能够自动做出判断准确及时地把钢卷从鞍座位传送高度调整位。(2)小车横移定位到高度调整位后,进行直径测量和高度对中。(3)高度对中准确后,小车开始上卷,小车横移定位到开卷机处 ,进行甩带头开卷。上述三项工作中 ,对于小车来说,最复杂的控制是小车的自动对中 ,钢卷能自动对准并套进悬臂式开卷机的卷筒,保证其高度对准开卷机的心轴(高度对中),钢卷宽度中心对准机组中心(宽度对中),这一过程称为自动对中。而在实际生产过程中由各种原因使鞍座无法准确定位,导致自动上卷无法顺利实现,更是频发故障。
1. 2 鞍座无法定位原因
自动上卷过程中小车对鞍座的定位主要有两种方式,一是通过编码器测量小车的行走距离,到达设定值停止,二是在每个鞍座位置增加接近开关,当小车触碰到开关时自动停止。从长时间的使用来看这两种定位方式都有其缺点:编码器的原理是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转换成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小,编码器在行走的过程中常常由于在轨道的上打滑形成短暂的空转,此时位移的测量不会停止,这样当编码器还是按原先设定值控制小车移动位置时,小车再寻找鞍座位置肯定就会出现错误,接近开关的原理是当金农检测体接近开关的感应区域,开关就能在无接触,无压力、无火花情况下感应到信号,并迅速发出指令,准确反应出运动机构的位置和行程,通过PLC控制设备动作。问题是轧机区域环境不好,油污较多,对开关本身和接线电缆的腐蚀较大,而且小车在移动过程中不是很稳定,有时会碰到接近开关,严重时导致开关损坏,这样大大减少了接近开关的使用寿命,影响了生产进度。
2激光测距仪
2. 1激光测距原理
激光测距仪实现精确测量主要靠其激光传感器(lasertransducer)来实现。激光传感器是利用激光传输时间来测量距离的传感器。它由激光器、激光检测器和测董电路组成,其基本原理是通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离。
传输时间激光传感器工作时,先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。 雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离。
2. 2激光洌距的优点及应用
1. 激光测距的优点
(1)测董距离远,测距精度高。
激光测距的精度与操作者的经验和被测距离无关,误差仅取决千仪器本身的精度。激光具有方向性强、亮度高、单色性好等优点,它保证了能在较远距离实现精密距离检测。激光测距是激光最早的应用之一 。 激光在检测领域中的应用十分广泛,技术含量十分丰富,对社会生产和生活的影响也十分明显。
(2)分辨率高 ,杭光、 杭电干扰能力强。
窄的光束和短的脉冲宽度,不仅使横向和纵向目标分辨率大大提高,而且不受电磁干扰和地波干扰。传输时间激光传感器必须极其精确地测定传输时间,因为光速太快.
2. 激光测距的应用
(1)激光测距仪在自动上卷中的应用
本文激光测距仪主要应用于对1# 、2# 鞍座和高度调整位的定位。针对现场检测元件在应用中出现的问题,决定用激光测距仪取代原先接近开关、编码器。如图 1中所画,激光测距仪所在位置发射激光脉冲,脉冲返回后经过计笋,测量出小车行走距离 ,再传给PLC ,通过PLC控制实现上卷小车准确的行走. 停止动作。 激光测距仪的测距优点测距远. 精度高,分辨率高、 抗干扰能力强决定了它应用在该区域的优势,而且图 1 中激光测距仪所装位置离鞍座、小车比较远,避免被触碰到,且环境相对较好,如此降低了上卷过程中的故障率,保证生产顺利进行。
(2)激光测距仪与PLC的通讯
任何一 种测量仪表在使用前都要进行标定。激光测距仪在轧机上卷区域使用前也要先标定。这里使用输入信号标定方式,如图1当在零位(开卷机位)时,调整测距仪表输出4m a信号(可能有偏差,仪表会自动捕获实际值),显示值设定为O,在最高位(I#鞍座)时,调整输出20m a信号,仪表捕获该值,显示值设定为量程的最大值,即可完成标定。
激光测距仪测得小车移动距离后,转换为对应4-20ma电流信号传给PLC.PLC再通过程序计算,将4-20ma电流信号转换成对应移动距离,程序中每一 个所要定位的位置都设定一个设定值,当小车移动距离到达设定值时, PLC就会控制小车停止运行,实现定位。
3、结语
实践证明,激光测距仪是为一项高效的测量技术用千轧钢自动上卷的过程中。激光测距传感器处理传送数据送给PLC.PLC实时监控上卷小车行走距离,通过程序控制小车移动距离来实现准确定位。激光测距仪的应用,去除了原来接近开关和编码器的配合使用,既降低了成本,减少了资源的浪费,又起到了很好的测量效果,使上卷小车在寻找鞍座时更加准确,提高了自动上卷的稳定性,保证了轧钢的顺利进行。
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