激光跟蹤儀在立式活套輥系精度檢測中的技術研究

趙躍志 安曉星

摘要：激光跟蹤儀測量冷軋廠立式活套輥系空間位置精度，可以利用自由設站法將所有活套輥轉化到同一基準下。以便全方位對立式活套輥系進行精度檢測，并快速對輥系相對位置和活套車框架進行調整，使其恢復到圖紙要求的精度標準，滿足生產需求。已應用到冷軋廠連退機組﹑熱鍍鋅機組立式活套輥系的精度檢測中。

關鍵詞：激光跟蹤儀;立式活套輥系;空間位置;精度檢測

1、概述

冷軋廠立式活套輥系空間位置與帶鋼軋制中心線相對精度不符合圖紙要求時，帶鋼會跑偏運行。在生產過程中帶鋼跑偏會影響帶鋼產品質量，也會對生產線機械設備工作性能和生產能力產生影響，嚴重時會影響機械設備的使用壽命，甚至造成生產事故，因此控制立式活套輥系空間位置精度，減少帶鋼在輥系中的跑偏現象能給生產線生產提供有力的支持。立式活套輥系空間位置精度的改變主要表現在活套輥自身水平度和活套輥與軋制中心線的垂直度不符合生產設備的精度要求。傳統的測量方法無法滿足現有的高精度要求。因此研究出利用激光跟蹤儀對冷軋立式活套輥系精度的檢測技術。

2、冷軋廠立式活套現狀

2.1帶鋼跑偏影響

目前國內鋼鐵企業大力發展高強汽車板﹑家電板﹑鍍鋅板等冷軋產品，冷軋帶鋼是各大鋼鐵企業的主要增效點，為鋼鐵企業的發展起到了不可替代的推動作用。

冷軋帶鋼的產品質量是鋼鐵企業在市場競爭中的重要因素，生產線的安全平穩運行是帶鋼產品的重要保障。

在冷軋廠連退、熱鍍鋅機組生產運行一定年限后，隨著設備磨損﹑老化等問題的出現，立式活套輥系相對位置精度出現偏差。帶鋼跑偏影響機械設備性能，降低帶鋼質量，影響帶鋼產品市場競爭力。嚴重時會使活套內帶鋼刮到框架，帶鋼跑偏量過大滑出活套輥表面，造成生產事故 。

2.2立式活套內帶鋼跑偏原因

在活套長期的運行過程中，活套輥表面與帶鋼的接觸部位會產生一定的磨損。磨損后的輥子會對鋼帶產生軸向力，在軸向力和摩擦力的作用下會使帶鋼出現偏離中心線的情況，導致鋼帶跑偏。活套輥在運行過程中，由于輥子和帶鋼的相互摩擦，輥子表面粗糙度會下降，增加鋼帶打滑的幾率。打滑也會導致帶鋼跑偏。活套輥在長期運行中由于受力作用、震動和地基沉降等原因，各輥的相對位置會發生改變，此時活套輥中心線與帶鋼軋制中心線不垂直，活套輥自身不水平，當變化量達到一定量后，使軸向力大于摩擦力，帶鋼產生跑偏。由于個別輥子之間的夾角較大，變化量使活套輥精度超差。影響了機組設備的高效運行。

2.3立式活套輥系精度要求

控制住帶鋼在立式活套內的跑偏，可以有效確保生產線安全生產，保證帶鋼產品質量。然而在實際生產中，對帶鋼在立式活套中跑偏現象的控制一直是一個難題，考慮到目前影響跑偏的主要因素是活套輥的空間位置精度問題，需對活套輥進行精度檢測和調整恢復。

冷軋廠立式活套輥系水平度、垂直度精度要求：<0.1mm/m，輥系相對平行度精度要求：<0.2mm/m。

3、激光跟蹤儀檢測技術及方法

3.1激光跟蹤儀檢測技術

激光跟蹤儀是目前精度最高的移動坐標測量設備，具備快速、高精度和動態模擬等特點，廣泛應用于航空、航天、汽車、機械制造等精密工業測量領域，基于空間極坐標原理，在有效范圍內可實現微米級點位測量。利用其自由設站的原理可高效，精準的將立式活套所有輥子轉化到同一基準中，進行高精度的三維空間檢測。

3.2對立式活套輥系精度的檢測方法

三維空間輥系精度控制基礎在于檢測，而傳統的精度檢測方法及工具只能進行點到點測量，不能從空間整體上去檢測輥系精度，無法確定輥與輥的空間位置關系。為了進一步提高全線三維空間輥系設備精度，滿足目前的設備高精度要求，選用高精度的激光跟蹤儀進行測量，解決了立式活套輥系精度難以檢測的問題。其主要檢測方法如下：

1）使用機組軋制中心線為基準建立參考系，利用激光跟蹤儀自由設站原理，轉站、搖點測量立式活套區域軋制中心線上的兩個基準點Q1、Q2。以3-2-1法建立三維空間坐標系，即：

“3”：不在同一直線上的三個點能確定一個平面（激光跟蹤儀自身測得大地水平面）;

“2”：兩點確定一條直線（軋制中心線）;

“1”：一點，用于確立坐標系原點（軋制中心線中點）。

2）選擇合適的位置轉站測量幾根活套底輥。選擇垂直度與水平度相對較好的一個底輥為基準，將測量得到的活套輥圓柱中心點投影到水平基準面上得到投影點。最后用基準面﹑投影點和活套輥中心點建立三維坐標系。

對活套系輥身兩端進行取點，軋輥表面每端取兩列每列5到8點，通過SA軟件的自帶擬合功能對采集的點組進行建模，參考擬合誤差、圓柱度矢量分析，舍掉誤差較大的點，建立模擬輥系。

部分設備會對軋輥進行遮擋，不能一次全部測量完成，因此，必須進行轉站才能完成全部空間輥系測量，轉站誤差直接影響測量結果，因此必須合理布置轉站點，將轉站誤差控制在合理的范圍內盡量選取最少的轉戰次數。最大限度的減少人工測量誤差、累積誤差的產生，進而很好地保證活套三維空間輥系測量的準確性。

在活套輥系測量完成后，在活套車框架底部選取兩側各選取4個點，盡量保證兩側點對稱。并對測量點進行標記以保證后續再次測量時測量位置大致相同。

活套車輥系測量完成后，在SA軟件中進行數據處理，最終出具活套輥系和活套車的數據檢測報告。根據檢測結果計算超差輥子的水平方向和垂直方向的調整量，出調整方案進行調整。調整后以同樣方法進行復測，檢驗實際調整結果是否滿足設備精度要求。如果發現未達到調整目標，需要按測量值繼續調整，直至空間位置精度滿足機組精度要求。

3.3精度控制

在日常生產中要注意生產狀態，觀察帶鋼在活套區域的運行情況，利用激光跟蹤儀在立式活套輥系精度檢測中的改進技術，對立式活套輥系進行周期性檢測，以有效控制活套輥空間位置精度，保證生產和產品質量。

4﹑結束語

激光跟蹤儀三維空間檢測技術能高效、精準地定位設備的空間三維坐標，可以將立式活套輥系進行整體建模分析，避免人工測量誤差、累積誤差的產生。通過測量技術的研究改進，制定出便捷，高效的測量方法，能夠很好地保證冷軋廠立式活套輥系和其他輥類設備空間位置精度檢測要求，保證測量精度，提高檢測及調整的工作效率。

參考文獻

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