一种扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪论文和设计-孙智明

全文摘要

一种扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，包括设置在被测扎材上方和下方的测头，所述测头上下方成对设置；测量时，所述测头在自身的高度沿预设轨迹做运动，且每一对所述测头与所述扎材厚度的中心轴面的垂直交点始终为同一点。本申请的有益效果是：能够实现对板、带轧材断截面厚度轮廓的在线测量。

主设计要求

1.一种扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：包括设置在被测扎材上方和下方的测头，所述测头上下方成对设置；测量时，所述测头在自身的高度沿预设轨迹做运动，且每一对所述测头与所述扎材厚度的中心轴面的垂直交点始终为同一点。

设计方案

2.根据权利要求1所述扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：所述测头运动的动力由驱动机构提供，所述驱动机构与所述测头连接。

3.根据权利要求2所述扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：所述驱动机构包括电机驱动机构、液压驱动机构和\/或气动驱动机构。

4.根据权利要求3所述扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：所述电机驱动机构包括两个分设在所述被测扎材两侧的滑轮(3.1.1)，两个所述滑轮之间由第一皮带(3.1.2)连接；所述测头与第一滑块(3.1.3)固定连接，所述第一滑块(3.1.3)与所述第一皮带(3.1.2)固定连接；所述第一滑块(3.1.3)与滑轨(3.1.4)滑动连接；所述滑轨(3.1.4)的轨迹为所述预设轨迹；一个所述滑轮(3.1.1)通过转接轮与第一电机(3.1.5)皮带连接。

5.根据权利要求4所述扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：所述转接轮为与用来与所述第一电机(3.1.5)连接的所述滑轮(3.1.1)同轴固定设置的转轮，所述转轮与所述第一电机(3.1.5)的转轴齿轮皮带连接。

6.根据权利要求4所述扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：所述转接轮为设于所述第一电机(3.1.5)与同侧的所述滑轮(3.1.1)之间的两个同轴设置的转轮；一个所述转轮通过所述第一皮带(3.1.2)与两个所述滑轮(3.1.1)连接；另一个所述转轮与所述第一电机(3.1.5)的转轴齿轮皮带连接。

7.根据权利要求3所述扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：所述电机驱动机构包括曲柄滑块结构和用于驱动所述曲柄滑块结构运动的第二电机(3.2.1)，所述测头固定设置在所述曲柄滑块结构的第二滑块(3.2.4)上；所述第二滑块(3.2.4)沿所述预设轨迹滑动。

8.根据权利要求3所述扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：所述电机驱动机构包括滚珠丝杠和用于驱动所述滚珠丝杠运动的第三电机(3.3.1)；所述滚珠丝杠上固定连接第三滑块(3.3.5)，所述第三滑块(3.3.5)上固定设有所述测头；所述第三滑块(3.3.5)与滑道(3.3.2)滑动连接；所述滑道(3.3.2)的轨迹与所述预设轨迹相同。

9.根据权利要求3所述扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：所述电机驱动机构包括第四电机(3.4.1)和与所述第四电机(3.4.1)连接的第四滑块(3.4.2)，所述第四电机(3.4.1)为直线电机；所述第四滑块(3.4.2)上固定设有所述测头，所述第四滑块(3.4.2)沿所述预设轨迹滑动。

10.根据权利要求1-9任一所述扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：所述测头为线阵激光位移传感器测头。

11.一种扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，其特征在于：包括设置在被测扎材上方和下方的测头，所述测头上下方成对设置；测量时，所述测头在自身的高度沿预设轨迹做运动，且每一对所述测头与所述扎材厚度的中心轴面的垂直交点可不为同一点。

设计说明书

技术领域

本申请属于扎材参数测量技术领域，具体地说，涉及一种扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪。

背景技术

目前国内钢铁企业对板、带扎材厚度的测量，使用的是固定式线阵激光位移传感器。由于测头和扎材的位置是固定的，所以仅能对板、带材固定位置处的厚度进行测量，而不能获取板、带扎材断截面轮廓厚度的轧制信息，也不能确定断截面轮廓厚度的最大值Hmax、最小值Hmin和平均值Hpin等特征尺寸。更谈不上满足工作人员对随意指定点处轧制信息的获知了解需求。

实用新型内容

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，能够对板、带轧材断截面的几何轮廓的尺寸进行测量。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，并采用以下技术方案来实现。

一种扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，包括设置在被测扎材上方和下方的测头，所述测头上下方成对设置；测量时，所述测头在自身的高度沿预设轨迹做运动，且每一对所述测头与所述扎材厚度的中心轴面的垂直交点始终为同一点。

进一步的，所述测头运动的动力由驱动机构提供，所述驱动机构与所述测头连接。

更进一步的，所述驱动机构包括电机驱动机构、液压驱动机构和\/或气动驱动机构。

再进一步的，所述电机驱动机构包括两个分设在所述被测扎材两侧的滑轮，两个所述滑轮之间由第一皮带连接；所述测头与第一滑块固定连接，所述第一滑块与所述第一皮带固定连接；所述第一滑块与滑轨滑动连接；所述滑轨的轨迹为所述预设轨迹；一个所述滑轮通过转接轮与第一电机皮带连接。

再进一步的，所述转接轮为与用来与所述第一电机连接的所述滑轮同轴固定设置的转轮，所述转轮与所述第一电机的转轴齿轮皮带连接。

再进一步的，所述转接轮为设于所述第一电机与同侧的所述滑轮之间的两个同轴设置的转轮；一个所述转轮通过所述第一皮带与两个所述滑轮连接；另一个所述转轮与所述第一电机的转轴齿轮皮带连接。

进一步的，所述电机驱动机构包括曲柄滑块结构和用于驱动所述曲柄滑块结构运动的第二电机，所述测头固定设置在所述曲柄滑块结构的第二滑块上；所述第二滑块沿所述预设轨迹滑动。

进一步的，所述电机驱动机构包括滚珠丝杠和用于驱动所述滚珠丝杠运动的第三电机；所述滚珠丝杠上固定连接第三滑块，所述第三滑块上固定设有所述测头；所述第三滑块与滑道滑动连接；所述滑道的轨迹与所述预设轨迹相同。

进一步的，所述电机驱动机构包括第四电机和与所述第四电机连接的第四滑块，所述第四电机为直线电机；所述第四滑块上固定设有所述测头，所述第四滑块沿所述预设轨迹滑动。

进一步的，所述测头为线阵激光位移传感器测头。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：能够实现对板、带轧材断截面厚度轮廓的在线测量。

当然，实施本申请的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请第一实施例板带扎材宽度较小时测量仪结构示意图。

图2是本申请第二实施例板带扎材宽度较大时测量仪结构示意图。

图3是本申请板带扎材厚度轮廓测量仪的测量原理示意图。

图4是本申请驱动机构的第一实施例的结构示意图。

图5是本申请驱动机构的第二实施例的结构示意图。

图6是本申请驱动机构的第三实施例的结构示意图。

图7是本申请驱动机构的第四实施例的结构示意图。

图8是本申请另一实施例板带扎材宽度较小时测量仪结构示意图。

其中，图中：

1、第一测头；2、第二测头；3、驱动机构；4、测头轨道；5、被测体；6、第三测头；7、第四测头；

3.1.1、滑轮；3.1.2、第一皮带；3.1.3、第一滑块；3.1.4、滑轨；3.1.5、第一电机；

3.2.1、第二电机；3.2.2、曲柄；3.2.3、连杆；3.2.4、第二滑块；

3.3.1、第三电机；3.3.2、滑道；3.3.3、旋母；3.3.4、丝杠；3.3.5、第三滑块；3.4.1、第四电机；3.4.2、第四滑块。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪的第一实施例：

如图1所示，扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪包括：设置在板带扎材上方和下方的第一测头1和第二测头2，第一测头1和第二测头2正对应，即两者与扎材的厚度的中心轴面的垂直交点为同一点，这样能够保证测量结果的准确性。

由于板带材的尺度相对较大，每一对所述测头与所述扎材厚度的中心轴面垂直交点可不为同一点，只要相距的距离d很短，其不影响对板带材整体轮廓的检测效果，然而这对所述测头的安装工艺带来极大方便(如图

-8)

板带扎材一般为片状，虽有厚度，但厚度相对于长度和宽度是很小的，这里说的扎材上下两侧指的是扎材水平放置时的上、下两侧，仅表示三者的相对位置关系。

测量时，第一测头1和第二测头2用相同的速度向相同方向做往复运动，始终保证两个测头与板带扎材厚度的中心轴面的垂直交点为同一点。运动轨迹优选直线，从扎材的这侧扫描到扎材的另一侧，并配合扎材产线上扎材的自动运行，从而完成扎材各个点的厚度的测量。第一测头1和第二测头2设置在测头轨道上，并在驱动机构的驱动下沿各自轨道移动。很明显的，两个测头轨道4在扎材厚度的中心轴面上的投影完全重合，这样才能保证测量时两个测头的探测点是相对应的，测量数据才会准确。驱动机构3与测头连接，用来给测头的运动提供动力。

本申请的测量原理如图3所示，第一测头1和第二测头2分别测出各自距离被测物5的表面的距离L1和L2，用第一测头1和第二测头2之间的距离L减去L1和L2，即可得到被测物5(也就是板带扎材)的厚度x。扫描式测量时会测量若干甚至无数次，可以从中选出厚度的最大值、最小值；亦可用所有测量厚度的总和除以测量次数求得平均值；还可根据这些测量值利用仿真工具仿真出扎材表面的轮廓。

第一测头1和第二测头2均选用线阵激光位移传感器测头。测头分别与控制单元电连接，控制单元用于接收计算L1和L2的测量信息，并根据这些信息以及每对测头之间的固定距离计算出L1、L2和每个点的扎材厚度；再根据每个点的扎材厚度计算厚度的最大值、最小值以及平均值。激光测距的技术在各行业已有了广泛的应用，属于现有技术，这里不再赘述。

扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪的第二实施例：

此实施例与第一实施例的区别在于，第一实施例设有一对测头，而第二实施例设有两对或若干对测头，即图2中的第三测头6和第四测头7(此为两对测头的情况)。这是由于测头往复运动的速度v是有限的，在板、带扎材的宽度较大时，一对测头从扎材一侧到另一侧所用的时间较长，与扎材产线的运行速度无法匹配，导致测量轨迹呈现之子形，因而无法准确测量出扎材表面的轮廓趋势，需要设置两对或若干对测头来共同测量，这样便可在相同的时段内(完成一次扫描测量所用的时间)，完成2倍(或多倍)宽度的被测物轧材5的检测。测头可均选用线阵激光位移传感器测头。

设置在同一测头轨道上的两个或若干个测头可以选择共用一个驱动机构才提供动力，只需这些测头之间固定连接即可；也可以选择每个测头自用一个驱动机构；或选用其他能够实现两个实施例中要求的测量结果的方式。

驱动机构3为测头沿测头轨道4的运行提供动力，驱动力的种类有多种。可使用电机，利用电机转轴的转动来带动测头运动；亦可利用液压驱动的方式来带动测头运动；还可采用气动驱动的方式来提供动力。

其中利用电机来驱动的方式是比较常见的，电机驱动的驱动机构本申请列举四个实施例，下面对该四个实施例进行详细说明。

驱动机构的第一实施例：

如图4所示，采用皮带滑轮式结构来驱动测头运动。该驱动机构包括两个分设在板带扎材两侧的滑轮3.1.1，两个滑轮之间用第一皮带3.1.2连接，使得一个滑轮转动时带动另一个转动。测头与第一皮带3.1.2和第一滑块3.1.3均固定连接，第一滑块3.1.3与滑轨3.1.4滑动连接。本实施例的滑轨3.1.4与测头轨道4为同一轨道。滑块与滑轨的滑动连接的方式是本领域的惯用手段，是现有技术，这里不再赘述。一个滑轮3.1.1与第一电机3.1.5驱动连接，即由第一电机3.1.5的转动带动该滑轮3.1.1的转动。第一电机3.1.5的转轴处固定连接一个电机齿轮，电机齿轮与滑轮3.1.1可以通过转换轮来实现，转换轮包括同轴固定连接的两个转轮，一个转轮与电机齿轮皮带连接，另一个转轮与滑轮3.1.1通过第一皮带3.1.2连接。为了简化结构，前述的用来与转接轮连接的滑轮与转接轮的用来和滑轮连接的转轮为同一个。

驱动机构的第二实施例：

如图5所示，采用曲柄滑块结构来驱动测头运动。该驱动机构包括第二电机3.2.1、曲柄3.2.2、连杆3.2.3和第二滑块3.2.4。曲柄3.2.2的两端，一端与第二电机3.2.1的转轴固定连接，另一端与连杆3.2.3的一端可活动的铰接，连杆3.2.3的另一端与第二滑块3.2.4可活动连接。测头与第二滑块3.2.4固定连接，第二滑块3.2.4与测头轨道4可滑动连接。同样的滑块与轨道或滑轨的可滑动连接是本领域的惯常用法，是现有技术，这里不再赘述。

驱动机构的第三实施例：

如图6所示，采用滚珠丝杠结构来驱动测头运动。该驱动机构包括丝杠3.3.4和设在丝杠中间的旋母3.3.3，旋母3.3.3的螺纹内设有滚珠，旋母3.3.3固定连接第三滑块3.3.5，第三滑块3.3.5上固定设有测头。丝杠的一端与第三电机3.3.1的转轴连接。第三滑块3.3.5与滑道3.3.2滑动连接。滑道3.3.2与测头轨道4可以为同一滑道。当电机转动时，丝杠也转动，通过旋母以及其内的滚珠带动滑块运动，从而实现测头的运动。

驱动机构的第四实施例：

如图7所示，直线电机直接驱动的方式来驱动测头运动。该驱动机构没有中间的运动转换机构，仅包括第四电机3.4.1和与第四电机3.4.1连接的第四滑块3.4.2，第四电机3.4.1采用直线电机。第四滑块3.4.2上固定设有测头，第四滑块3.4.2与测头轨道4可滑动连接。通过这样的结构，直线电机直接拖动第四滑块3.4.2在测头轨道4内滑动，从而带动测头运动。

驱动机构的四个实施例中的电机均与控制单元电连接，由控制单元控制电机的启停和方向，实现测头运动的精准。

本申请的有益效果是：能够实现对板、带轧材断截面厚度轮廓的在线测量。

以上对本申请实施例所提供的一种扫描式板带轧材厚度轮廓测量仪，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含\/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

设计图

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