[发明专利]一种带钢纤维条长度测量方法及测量装置

说明书

本发明公开了一种带钢纤维条长度测量方法及测量装置，通过测量带钢厚度方向的变化，然后计算出带钢宽度方向上纤维条的长度，具体的，将带钢视为由N个连续纤维条组成的一个整体，激光器发射的激光投射到带钢的表面形成光斑B，由于压力加工变形，带钢的厚度变化后光斑移动到A，而在接收器的光敏元件上，成像点由B'移动到A'，根据几何关系，可得到带钢的厚度变化量h与成像点的移动距离h'的关系，进而通过厚度变化量h可计算出带钢纤维条的长度。本发明弥补了原有无专业装置测量带钢纤维条长度的空白，且激光器和接收器不与带钢板面接触，故可避免划伤带钢板面。另外，可以通过设置激光器和接收器的精度来排除带钢振动或摆动所产生的干扰。

技术领域

本发明涉及非接触式测量领域，尤其涉及一种带钢纤维条长度测量方法及测量装置。

背景技术

类似于带钢等材料经常要通过轧制或矫直等压力加工方式进行加工，在进行加工参数的精确选择时，经常将带钢视为由N个连续纤维条组成的一个整体，在压力加工的过程中，同一截面上，所有纤维层总是保持着一个动态的平衡，其平衡方程如下：

这些连续纤维条有的受压，有的受拉，所以会变的长短不一，长短不一的纤维条会造成浪形缺陷和残余应力分布不均等问题，需要提高压力加工的加工精度或后续工艺进行改善，但目前还没有检测装置能够测量连续纤维条的长度，为后续或前期压力加工提供参考因素。

发明内容

为了解决上述问题，且考虑到带钢很薄时，很难直接动态测量带钢宽度方向纤维条的长度，本发明基于光学原理，提出了一种带钢纤维条长度测量方法及测量装置，通过测量带钢厚度方向的变化，然后计算出带钢宽度方向上纤维条的长度，该方法为非接触式测量方法，且测量简单快捷，具体的，包括以下步骤：

S1.以带钢表面某点O为中心建立三维坐标系，其x轴平行于带钢的长度方向，y轴平行于带钢的宽度方向，z轴平行于带钢的厚度方向；将带钢视为由N个连续纤维条组成的一个整体，带钢纤维条的长度方向平行于y轴，宽度方向平行于x轴，厚度方向平行于z轴；

S2.激光器发射的激光投射到带钢的表面形成光斑B，由于压力加工变形，带钢的厚度由z_i-1变为z_i时，光斑移动到A，而在接收器的光敏元件上，成像点由B'移动到A'，根据几何关系，带钢的厚度变化量h＝|z_i-z_i-1|与成像点的移动距离h'的关系为：

式中，k₁、k₂和k₃分别为带钢在x轴、y轴和z轴方向的刚度影响系数；

S3.由于带钢在连续压力加工过程中往往是运动的，当带钢沿x轴方向运动时，在时刻t₁，t₂，…，t_n通过式(1)得到带钢的厚度变化量h＝|z_i-z_i-1|，然后根据下式可计算出带钢纤维条的长度L：

式中，v_i为测量带钢厚度z_i时带钢的运动速度，n为测量点数。

进一步的，假设带钢在压力变形过程中应力和应变中性层重叠，在压力变形过程中不会出现偏移，且带钢中部变形区长度是整体长度的一半以内；再设带钢长度为l，压力变形后，带钢的长度延伸变化量为Δl，宽度延伸变化量与长度延伸变化量之比为λ；

由于在带钢内部的各个方向都存在着互相平衡的内力，带钢的拉长会受到三个方向刚端效应的影响，其刚度影响系数k₁、k₂和k₃分别为：