鋼卷測高系統(tǒng)算法的分析和優(yōu)化

陳曉偉+晏志武+聞富軍

摘 要 文章對冷軋連退線高度對中系統(tǒng)進行簡要介紹，對生產(chǎn)中可能產(chǎn)生對高誤差的原因進行分析。就鋼卷小車測高系統(tǒng)進行了比較詳細的分析，查找出舊程序中會產(chǎn)生誤差的因數(shù)，對超聲波測距儀器進行重新標定，對西門子經(jīng)驗補償值進行修改，優(yōu)化了舊的測高系統(tǒng)算法，使新的測高算法能夠?qū)φ`差產(chǎn)生的原因進行校正。

關(guān)鍵詞 芯軸對高；超聲波測距；測高算法；誤差分析

中圖分類號：TG33 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0128-02

冷軋連續(xù)退火線入口段開卷機上卷子是通過步進梁將卷子送到鞍座上，然后再通過鋼卷小車將卷子運到開卷機上，這其中所有的步驟都是順控自動完成。而鋼卷小車在將卷子運到開卷機芯軸上的時候就涉及到了小車高度的對中問題（即鋼卷的圓心要與芯軸的高度一致）。而入口測高系統(tǒng)的算法的準確性決定了芯軸上卷時鋼卷小車抬起的高度，只有卷徑測量準確的卷子才能平穩(wěn)的上到卷取機上。長期生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)連退線上西門子舊的測高程序存在缺陷，鋼卷測高值與實際值存在誤差，本文重新標定程序中的影響因數(shù)，修改其中有缺陷的測高算法，消除連退線上卷溢出故障。

入口芯軸對高的算法如圖1。

其中，Hi：卷機芯軸中心到鋼卷小車最低點上表面的距離（通過把小車打維護模式降到最低點，再拉皮尺測芯軸中心到鋼卷小車上表面得到）；R：是指鋼卷的半徑（通過卷徑檢測計算出來）；Hc：是我們想要計算的鋼卷小車的垂直抬升高度。

根據(jù)公式：Hc=Hi-R

可知如果我們檢測出將要上卷的鋼卷半徑就可以計算出鋼卷小車的上卷高度。

而原西門子舊的卷徑測高的算法如圖2。

其中，Ht：是超聲波測距儀到鋼卷小車最低位的距離（通過把小車打維護模式降到最低點，再拉皮尺測超聲波測距儀中心到鋼卷小車上表面得到）；S：是鋼卷小車測高位的高度值；H：是超聲波測距儀到鋼卷小車側(cè)高位上表面的距離；M：是超聲波測距儀到鋼卷上表面的距離（直接通過模擬量檢測獲得）；R：是鋼卷的半徑；D：是鋼卷的直徑；G：是鋼卷小車的縫隙補償值。

根據(jù)公式：

Ht=M+2R+G

可以得出公式：

R=（Ht-M-G）/2

求出鋼卷的半徑和直徑，可以用于卷徑計算和求出鋼卷小車的上卷高度：

Hc=Hi-（Ht-M-G）/2

但是在連退線剛投產(chǎn)后的一段時間，鋼卷小車在上卷子時一直存在卷心和芯軸高度芯軸對中存在誤差問題，導致在上卷吊裝過程中鋼卷無法對準芯軸。一方面引起芯軸頂卷心造成卷心溢出嚴重，甚至會造成翻卷，卷子掉下鋼卷小車砸壞設(shè)備的情況。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)西門子所用算法中的鋼卷底部到小車面的縫隙補償值G是一個經(jīng)驗值，當大鋼卷和小鋼卷放上去時所產(chǎn)生的縫隙值并不恒定，而是一個變量，這樣就會在大小不同的鋼卷測量時產(chǎn)生測量誤差。

補償值G誤差原理如圖3所示。

圖3

從圖可以看出當鋼卷的外徑相差越大時，產(chǎn)生的誤差就越大。針對這個缺陷，我們優(yōu)化了西門子的舊算法，新的算法彌補了這個誤差，使高度測量值準確無誤。保障了后面卷徑計算和芯軸對高的準確性。

測高新算法原理如圖4所示。

其中，Hg：是鋼卷卷心到小車側(cè)高位上表面距離；a：是鋼卷到小車膠墊切面和垂直線角度；r：是鋼卷小車承重膠的傾斜角度（依機械提供角度數(shù)據(jù)）。

由圖可以知道：角a=角r

根據(jù)直角勾股定理得出：

Hg=R/COS a

從而得出公式：

H=M+R+R/COS a

即可求出準確半徑：

R=（H-M）/（1+1/COSa）

測高新算法程序如圖5所示。

本次研究通過對西門子舊的測高程序進行詳細的分析，對可能影響測高誤差數(shù)據(jù)進行重新標定，對有缺陷的算法部份進行了分析和優(yōu)化改正。新的算法投入使用后，入口基本無發(fā)生溢出卷和掉鋼卷故障，這說明新算法將誤差控制在合理的范圍內(nèi)，達到了生產(chǎn)工藝的條件，滿足了連續(xù)生產(chǎn)機組的要求。

參考文獻

[1]付艷鵬，金曉宏.開卷張力控制中鋼卷直徑的獲取[J].武漢科技大學學報（自然科學版），2005（04）.endprint

摘 要 文章對冷軋連退線高度對中系統(tǒng)進行簡要介紹，對生產(chǎn)中可能產(chǎn)生對高誤差的原因進行分析。就鋼卷小車測高系統(tǒng)進行了比較詳細的分析，查找出舊程序中會產(chǎn)生誤差的因數(shù)，對超聲波測距儀器進行重新標定，對西門子經(jīng)驗補償值進行修改，優(yōu)化了舊的測高系統(tǒng)算法，使新的測高算法能夠?qū)φ`差產(chǎn)生的原因進行校正。

關(guān)鍵詞 芯軸對高；超聲波測距；測高算法；誤差分析

中圖分類號：TG33 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0128-02

冷軋連續(xù)退火線入口段開卷機上卷子是通過步進梁將卷子送到鞍座上，然后再通過鋼卷小車將卷子運到開卷機上，這其中所有的步驟都是順控自動完成。而鋼卷小車在將卷子運到開卷機芯軸上的時候就涉及到了小車高度的對中問題（即鋼卷的圓心要與芯軸的高度一致）。而入口測高系統(tǒng)的算法的準確性決定了芯軸上卷時鋼卷小車抬起的高度，只有卷徑測量準確的卷子才能平穩(wěn)的上到卷取機上。長期生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)連退線上西門子舊的測高程序存在缺陷，鋼卷測高值與實際值存在誤差，本文重新標定程序中的影響因數(shù)，修改其中有缺陷的測高算法，消除連退線上卷溢出故障。

入口芯軸對高的算法如圖1。

其中，Hi：卷機芯軸中心到鋼卷小車最低點上表面的距離（通過把小車打維護模式降到最低點，再拉皮尺測芯軸中心到鋼卷小車上表面得到）；R：是指鋼卷的半徑（通過卷徑檢測計算出來）；Hc：是我們想要計算的鋼卷小車的垂直抬升高度。

根據(jù)公式：Hc=Hi-R

可知如果我們檢測出將要上卷的鋼卷半徑就可以計算出鋼卷小車的上卷高度。

而原西門子舊的卷徑測高的算法如圖2。

其中，Ht：是超聲波測距儀到鋼卷小車最低位的距離（通過把小車打維護模式降到最低點，再拉皮尺測超聲波測距儀中心到鋼卷小車上表面得到）；S：是鋼卷小車測高位的高度值；H：是超聲波測距儀到鋼卷小車側(cè)高位上表面的距離；M：是超聲波測距儀到鋼卷上表面的距離（直接通過模擬量檢測獲得）；R：是鋼卷的半徑；D：是鋼卷的直徑；G：是鋼卷小車的縫隙補償值。

根據(jù)公式：

Ht=M+2R+G

可以得出公式：

R=（Ht-M-G）/2

求出鋼卷的半徑和直徑，可以用于卷徑計算和求出鋼卷小車的上卷高度：

Hc=Hi-（Ht-M-G）/2

但是在連退線剛投產(chǎn)后的一段時間，鋼卷小車在上卷子時一直存在卷心和芯軸高度芯軸對中存在誤差問題，導致在上卷吊裝過程中鋼卷無法對準芯軸。一方面引起芯軸頂卷心造成卷心溢出嚴重，甚至會造成翻卷，卷子掉下鋼卷小車砸壞設(shè)備的情況。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)西門子所用算法中的鋼卷底部到小車面的縫隙補償值G是一個經(jīng)驗值，當大鋼卷和小鋼卷放上去時所產(chǎn)生的縫隙值并不恒定，而是一個變量，這樣就會在大小不同的鋼卷測量時產(chǎn)生測量誤差。

補償值G誤差原理如圖3所示。

圖3

從圖可以看出當鋼卷的外徑相差越大時，產(chǎn)生的誤差就越大。針對這個缺陷，我們優(yōu)化了西門子的舊算法，新的算法彌補了這個誤差，使高度測量值準確無誤。保障了后面卷徑計算和芯軸對高的準確性。

測高新算法原理如圖4所示。

其中，Hg：是鋼卷卷心到小車側(cè)高位上表面距離；a：是鋼卷到小車膠墊切面和垂直線角度；r：是鋼卷小車承重膠的傾斜角度（依機械提供角度數(shù)據(jù)）。

由圖可以知道：角a=角r

根據(jù)直角勾股定理得出：

Hg=R/COS a

從而得出公式：

H=M+R+R/COS a

即可求出準確半徑：

R=（H-M）/（1+1/COSa）

測高新算法程序如圖5所示。

本次研究通過對西門子舊的測高程序進行詳細的分析，對可能影響測高誤差數(shù)據(jù)進行重新標定，對有缺陷的算法部份進行了分析和優(yōu)化改正。新的算法投入使用后，入口基本無發(fā)生溢出卷和掉鋼卷故障，這說明新算法將誤差控制在合理的范圍內(nèi)，達到了生產(chǎn)工藝的條件，滿足了連續(xù)生產(chǎn)機組的要求。

參考文獻

[1]付艷鵬，金曉宏.開卷張力控制中鋼卷直徑的獲取[J].武漢科技大學學報（自然科學版），2005（04）.endprint

摘 要 文章對冷軋連退線高度對中系統(tǒng)進行簡要介紹，對生產(chǎn)中可能產(chǎn)生對高誤差的原因進行分析。就鋼卷小車測高系統(tǒng)進行了比較詳細的分析，查找出舊程序中會產(chǎn)生誤差的因數(shù)，對超聲波測距儀器進行重新標定，對西門子經(jīng)驗補償值進行修改，優(yōu)化了舊的測高系統(tǒng)算法，使新的測高算法能夠?qū)φ`差產(chǎn)生的原因進行校正。

關(guān)鍵詞 芯軸對高；超聲波測距；測高算法；誤差分析

中圖分類號：TG33 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0128-02

冷軋連續(xù)退火線入口段開卷機上卷子是通過步進梁將卷子送到鞍座上，然后再通過鋼卷小車將卷子運到開卷機上，這其中所有的步驟都是順控自動完成。而鋼卷小車在將卷子運到開卷機芯軸上的時候就涉及到了小車高度的對中問題（即鋼卷的圓心要與芯軸的高度一致）。而入口測高系統(tǒng)的算法的準確性決定了芯軸上卷時鋼卷小車抬起的高度，只有卷徑測量準確的卷子才能平穩(wěn)的上到卷取機上。長期生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)連退線上西門子舊的測高程序存在缺陷，鋼卷測高值與實際值存在誤差，本文重新標定程序中的影響因數(shù)，修改其中有缺陷的測高算法，消除連退線上卷溢出故障。

入口芯軸對高的算法如圖1。

其中，Hi：卷機芯軸中心到鋼卷小車最低點上表面的距離（通過把小車打維護模式降到最低點，再拉皮尺測芯軸中心到鋼卷小車上表面得到）；R：是指鋼卷的半徑（通過卷徑檢測計算出來）；Hc：是我們想要計算的鋼卷小車的垂直抬升高度。

根據(jù)公式：Hc=Hi-R

可知如果我們檢測出將要上卷的鋼卷半徑就可以計算出鋼卷小車的上卷高度。

而原西門子舊的卷徑測高的算法如圖2。

其中，Ht：是超聲波測距儀到鋼卷小車最低位的距離（通過把小車打維護模式降到最低點，再拉皮尺測超聲波測距儀中心到鋼卷小車上表面得到）；S：是鋼卷小車測高位的高度值；H：是超聲波測距儀到鋼卷小車側(cè)高位上表面的距離；M：是超聲波測距儀到鋼卷上表面的距離（直接通過模擬量檢測獲得）；R：是鋼卷的半徑；D：是鋼卷的直徑；G：是鋼卷小車的縫隙補償值。

根據(jù)公式：

Ht=M+2R+G

可以得出公式：

R=（Ht-M-G）/2

求出鋼卷的半徑和直徑，可以用于卷徑計算和求出鋼卷小車的上卷高度：

Hc=Hi-（Ht-M-G）/2

但是在連退線剛投產(chǎn)后的一段時間，鋼卷小車在上卷子時一直存在卷心和芯軸高度芯軸對中存在誤差問題，導致在上卷吊裝過程中鋼卷無法對準芯軸。一方面引起芯軸頂卷心造成卷心溢出嚴重，甚至會造成翻卷，卷子掉下鋼卷小車砸壞設(shè)備的情況。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)西門子所用算法中的鋼卷底部到小車面的縫隙補償值G是一個經(jīng)驗值，當大鋼卷和小鋼卷放上去時所產(chǎn)生的縫隙值并不恒定，而是一個變量，這樣就會在大小不同的鋼卷測量時產(chǎn)生測量誤差。

補償值G誤差原理如圖3所示。

圖3

從圖可以看出當鋼卷的外徑相差越大時，產(chǎn)生的誤差就越大。針對這個缺陷，我們優(yōu)化了西門子的舊算法，新的算法彌補了這個誤差，使高度測量值準確無誤。保障了后面卷徑計算和芯軸對高的準確性。

測高新算法原理如圖4所示。

其中，Hg：是鋼卷卷心到小車側(cè)高位上表面距離；a：是鋼卷到小車膠墊切面和垂直線角度；r：是鋼卷小車承重膠的傾斜角度（依機械提供角度數(shù)據(jù)）。

由圖可以知道：角a=角r

根據(jù)直角勾股定理得出：

Hg=R/COS a

從而得出公式：

H=M+R+R/COS a

即可求出準確半徑：

R=（H-M）/（1+1/COSa）

測高新算法程序如圖5所示。

本次研究通過對西門子舊的測高程序進行詳細的分析，對可能影響測高誤差數(shù)據(jù)進行重新標定，對有缺陷的算法部份進行了分析和優(yōu)化改正。新的算法投入使用后，入口基本無發(fā)生溢出卷和掉鋼卷故障，這說明新算法將誤差控制在合理的范圍內(nèi)，達到了生產(chǎn)工藝的條件，滿足了連續(xù)生產(chǎn)機組的要求。

參考文獻

[1]付艷鵬，金曉宏.開卷張力控制中鋼卷直徑的獲取[J].武漢科技大學學報（自然科學版），2005（04）.endprint