[发明专利]一种激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法

说明书

本发明揭示了一种激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法，通过机械方式检测和放大显示聚焦辊位移量，以及配套设置带标尺刻度显示的顶杆装置，实现聚焦辊位置的快速校正，便于对焦点位置进行过程监控，有效消除了焦点位置不准造成的刻痕改善率降低问题，提高刻痕效果。本发明实施简单，成本低，能够在10分钟内确认聚焦辊位置状态，大大缩短确认时间；采用机械检测方式，没有零位漂移问题，检测准确；作为对工艺过程和产品质量的重要监控手段，激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法简单、实用，易于复制，具有较好的推广应用前景。

技术领域

本发明涉及取向硅钢激光刻痕技技术领域，更具体地指一种取向硅钢激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法。

背景技术

激光刻痕示意图如图1所示。在激光刻痕扫描盒100内，入射激光200通过聚焦镜400聚焦后，照射到由聚焦辊400顶起的带钢500上，聚焦辊两侧还有稳定辊600用于将带钢绷紧。正常情况下，入射激光200角度和聚焦镜300位置均不变，一旦聚焦镜300的焦距选定后，实际的焦点位置是不变的，由聚焦辊400升降，将带钢500顶到焦点位置进行刻痕。聚焦辊400最顶端处带钢500上表面即为聚焦后的激光焦点位置。聚焦辊400的高度位置通过电机连接的丝杆调节，由编码器进行行程检测和控制。带钢是否在焦点位置对刻痕效果极为关键，因此聚焦辊高度位置的精度和准确度极为重要。在实际生产中会遇到如下问题：

(1)编码器精度易受温度影响，并且精度漂移后难以察觉，特别是在精整机组或选用短焦距的激光刻痕设备中，聚焦辊高度每卷都需要进行升降，累计误差会比较大。

(2)编码器损坏更换后标定非常困难。由于聚焦辊精度通常达到0.1mm，更换编码器后零位确定困难，费时费力。

(3)聚焦辊辊面磨损造成顶部实际高度变化，偏离焦点位置。聚焦辊需要在表面喷涂无机涂层来提高辊面耐热性。但在长期使用中辊面涂层或磨损，聚焦辊实际辊径变小，导致带钢偏离焦点位置。

(4)聚焦辊与扫描盒异常相对位移，导致偏离焦点。聚焦辊和扫描盒在两个独立框架上，在某些异常情况下两者产生了一定的相对位移，一般聚焦辊偏离原来位置可能性较大，导致偏离了实际焦点位置。

发生上述情况，需要重新标定聚焦辊位置。目前对于焦点位置的确认，所采用的原理都是焦点位置光斑尺寸最小、能量最集中。较为精密的方法是采用专用的能量密度检测仪，通过仪器放置于聚焦辊上，连续改变聚焦辊高度，当检测到能量密度最大时，此位置即为焦点位置；但是这种方法一般只在设备安装、调试阶段使用。钢厂一般没有该仪器，日常生产过程中如果需要确认焦点，则需要联系设备厂家实施，流程较长，实施难度大，费用高。

另外还有较为粗糙的方法是，将感光相纸粘贴于聚焦辊上，改变聚焦辊位置，打开激光后会在相纸上留下光斑的形貌，测量光斑尺寸，当光斑尺寸最小时的聚焦辊位置即为焦点位置。但由于感光相纸需要每测试一次、更换一次，因此检测时间较长，一般不低于8h。同时实际操作过程中不可能实现聚焦辊的连续位置变换，并且感光相纸上光斑的边缘模糊，测量精度不够。因此两个因素叠加导致该方法检测的焦点位置精度不高，一般仅能达到0.5mm级别。对于目前采用的固体激光器来说，由于激光光斑腰长较小，该精度不尽如人意。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对上述现有技术聚焦辊高度位置精度和准确度低缺陷问题，本发明的目的在于提供一种快捷、易操作的取向硅钢激光刻痕聚焦辊位置校正装置及方法，通过机械方式检测和放大显示聚焦辊位移量，以及配套设置带标尺刻度显示的顶杆装置，实现聚焦辊位置的快速校正，便于对焦点位置进行过程监控，提高刻痕效果。

(二)技术方案