[发明专利]一种无缝钢管逐支跟踪生产系统

权利要求书

1.一种无缝钢管逐支跟踪生产系统，其特征在于，包括：

管坯区生产控制单元，利用管坯上的标识对进入管坯区的无缝钢管坯料进行逐支跟踪生产控制；

热轧区生产控制单元，对进入热轧区的定尺坯进行逐支跟踪生产控制，其中设置有轧辊压下量控制装置；

管排锯区生产控制单元，对在管排锯区被切割后的多个子管进行逐支跟踪生产控制；以及

精整区生产控制单元，对进入精整区的无缝钢管进行检测和精整处理，其设置有管材平直度检测装置，所述管材平直度检测装置具备：机架；横向移动机构，安装于机架上，用于沿管材轴线方向移动；升降机构，安装在所述横向移动机构上，用于驱动3D线扫模块升降；以及3D线扫模块，安装在所述升降机构上，所述3D线扫模块包括至少一个线扫激光轮廓仪，所述线扫激光轮廓仪用于在横向移动机构沿管材轴线方向移动时，发射线扫激光实时获得管材每一横截面的管材3D轮廓曲线，依次提取各管材3D轮廓曲线的中心点，对提取到的各中心点进行拟合获得拟合中心线，由此获得管材平直度误差，所述3D线扫模块对采集到的各中心点进行拟合获得所述管材的拟合中心线，包括：

采用直线拟合算法对各所述中心点进行直线拟合，获得在三维坐标系下的至少一个三维直线函数表达式；

根据各所述中心点在所述三维坐标系中的坐标，生成各所述中心点的三维点云；

通过将三维点云沿所述三维坐标系的三个坐标轴方向分别投影并且将沿投影方向的坐标轴的坐标值转换为灰度值，得到三张包含各所述中心点的二值投影灰度图；

利用霍夫变换分别得到各所述投影灰度图中的拟合直线；

获得位于各所述投影灰度图中的拟合直线上的所述中心点作为筛选点，将该筛选点在所述三维坐标系中的坐标代入各三维直线函数表达式中，判断该筛选点满足各三维直线函数表达式中的哪一个三维直线函数表达式，并将满足的筛选点数量最多的三维直线函数表达式作为最终的所述拟合中心线的三维直线函数表达式，

其中，3D线扫模块利用过所述拟合中心线的纵向截面与钢管外轮廓线的交线来根据如下公式（3）计算平直度X：

X=M(k3)-b/(a+b)* M (k1)-a/(a+b)* M (k2) (3)

其中，k1表示所述交线径向距离所述拟合中心线最近处的点，k2表示过点k1作所述拟合中心线的平行线与所述交线的交点，k3表示所述交线径向距离所述拟合中心线最远处的点，a表示点k1与点k3之间的水平间距，b表示点k2与点k3之间的水平间距，函数M（x）表示钢管某一点与所述线扫激光轮廓仪的距离，X表示平直度数值，

其中，所述轧辊压下量控制装置根据以下公式（1）计算并调整轧机的轧辊压下量调整值，

（1）

：轧辊压下量调整值，是第n-1根钢管轧制前轧辊的温度，是第n根钢管轧制前轧辊的温度，是管材的实际壁厚，是管材的壁厚给定值，K是轧辊辊型的特征系数，不同轧辊对应不同数值，取值范围0.5~1；

，

其中，所述管排锯区生产控制单元还包括用于控制管材头尾部的切除长度的钢管切除控制装置，所述钢管切除控制装置根据以下公式（2）计算钢管头尾切除长度L_q：

L_q= （2）

其中，是孔型系数，其取值范围是0.65~0.75；

S_n是参与轧制机架数，且S_n大于3；

Z_m是母管的平均张力系数；

y是张力叠加系数，取值范围：0.65~0.67；

D_z是相邻机架之间的距离；

α是母管的热膨胀系数，取值1.01*；

ΔX是定径机出口至管排锯区的变化温度。

2.根据权利要求1所述的无缝钢管逐支跟踪生产系统，其特征在于，

所述管材平直度检测装置还包括精细轮廓获取模块，所述精细轮廓获取模块用于对管材每一横截面的3D轮廓曲线进行亚像素细分，并使用插值算法获得管材每一横截面的精细3D轮廓曲线。

3.根据权利要求1所述的无缝钢管逐支跟踪生产系统，其特征在于，

所述3D线扫模块还通过拟合中心线获得钢管姿态角，并通过拟合中心线与横向移动机构移动轨迹的方位偏差来补偿管材平直度的测量误差。