[发明专利]一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置及方法

权利要求书

1.一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置，其特征在于：包括测量单元、运动单元、控制单元和数据采集单元，

测量单元包括多功能支架（2）、设置在多功能支架（2）上的多个激光位移传感器（1），多功能支架（2）的截面为角状、其包括相连接的水平段和竖直段，多功能支架（2）位于运动单元上；

运动单元包括安装架、上下设置在安装架上的多个导轨（4）、设置在安装架上并与导轨（4）平行的丝杠（5）、穿套在导轨（4）和丝杠（5）上并可滑动的滑台（6）、设置在安装架上并与丝杠（5）电性连接的步进电机（7）、设置在安装架两端的限位开关（8），限位开关（8）也位于导轨（4）和丝杠（5）的两端，多功能支架（2）固定设置在滑台（6）上；

控制单元包含电机驱动器（9）、控制器（10）和直流稳压电源（11），电机驱动器（9）用于控制步进电机（7）的旋转方向，控制器（10）用于控制步进电机（7）的转动速度；激光位移传感器（1）、步进电机（7）、电机驱动器（9）、控制器（10）、限位开关（8）均通过导线（14）与直流稳压电源（11）电性连接；

控制器（10）通过导线（14）电性连接激光位移传感器（1）、限位开关（8）、电机驱动器（9）；

数据采集单元包括数据采集器（12）和计算机（13），激光位移传感器（1）、数据采集器（12）、计算机（13）依次通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置，其特征在于：激光位移传感器的测量精度≤20 μm，步进电机（7）的转速范围为1-20r/min。

3.根据权利要求1所述的一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置，其特征在于：激光位移传感器（1）安装在多功能支架（2）的水平段和竖直段。

4.根据权利要求3所述的一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置，其特征在于：水平段转动设置在竖直段上。

5.根据权利要求1所述的一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置，其特征在于：丝杠（5）设置在滑台（6）的中心位置；导轨（4）设置在滑台（6）的边角处。

6.根据权利要求1所述的一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测装置，其特征在于：多功能支架（2）通过紧固件固定设置在滑台（6）上。

7.一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测方法，其特征在于：通过上述离线检测装置实现，包括如下步骤：

S1：加工多功能支架（2）、导轨（4）、滑台（6）、丝杠（5），准备限位开关（8）、步进电机（7）、激光位移传感器（1）（精度为≤10μm）、准备计算机（13）、直流稳压电源（11）和若干紧固件；将电机驱动器（9）、控制器（10）、数据采集器（12）集成至控制柜中，连接导线（14）；

S2：选择测试连铸坯的上表面或侧面距离角部5mm处的振痕，用钢丝刷将待测连铸坯表面和装置放置处的保护渣渣皮、氧化铁皮清理干净；

S3：将运动单元放置于连铸坯上表面，以与连铸坯长度方向平行为标准调整运动单元的位置；

S4：根据目标测量位置来调整激光位移传感器（1）在多功能支架（2）上的具体安装位置，使其能测试到上表面或侧面距离角部5mm处的振痕；

S5：打开直流稳压电源（11），调节电机驱动器（9）以调整步进电机（7）的旋转速度，按动控制器（10）开关，步进电机（7）带动丝杠（5）旋转，载有激光位移传感器（1）的滑台（6）在导轨（4）上做直线运动，测量出整个行程中的振痕深度；

S6：数据采集器（12）采集激光位移传感器（1）测量的距离信号，传给计算机（13）中的采集软件进行数据存储；

S7：用测量的原始数据作图，读取相邻波峰和波谷的数值，它们的差值即为振痕的深度。

8.根据权利要求7所述的一种连铸坯表面振痕形貌的离线检测方法，其特征在于：步骤S4中，在测量连铸坯上表面的振痕时，将激光位移传感器（1）放置于多功能支架（2）的水平段；在测量连铸坯侧面振痕时，将激光位移传感器（1）放置于多功能支架（2）的竖直段，然后根据目标测量位置来调整激光位移传感器（1）在多功能支架（2）上的具体安装位置。