用于電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制的裝置及方法
【專利摘要】本發明涉及一種電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制方法，包括如下步驟：生產線運行后，軟熔控制器（6）根據工藝條件實時計算得到目標軟熔線高度，將控制指令發送給驅動裝置（3）；驅動裝置（3）將高速攝像頭（2）調整到目標軟熔線高度；軟熔加熱電源（4）啟動運行，通過初步自動化或人工干預調整軟熔線至高速攝像頭（2）的最佳分析視場內，激活軟熔線的自動檢測分析狀態，軟熔加熱電源（4）進入自動狀態；軟熔線自動檢測分析激活后，在影像分析計算機（7）對所拍攝的影像實施抓取分析，確定軟熔線的實際高度，將結果返回給軟熔控制器（6）；軟熔控制器（6）對分析數據進行周期掃描，對軟熔加熱電源（4）的功率進行調節實現閉環控制。
【專利說明】用于電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及對金屬材料的鍍覆，特別是一種用于電鍍錫生產線中軟熔線高度的檢測與控制的裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]在帶鋼連續電鍍錫生產線中，軟熔是極為重要的工序之一，對產品質量起到決定性的作用。它是將電鍍錫后的帶鋼加熱到錫的熔點溫度(232.15°C)之上，使帶鋼表面的錫層熔化并在表面張力作用下流平，形成致密光亮表面，同時鋼基體中的鐵原子向液態錫中擴散，在鋼基體與表面錫層之間形成錫鐵合金層的處理工序。經軟熔工序處理的鍍錫帶鋼不僅具有良好的外觀，由于其表面錫層致密以及形成的錫鐵合金層，耐蝕性能顯著提高。
[0003]影響錫鐵合金層厚度的主要因素包括:鍍錫帶鋼淬水前的溫度以及加熱時間。錫鐵合金層的生成量隨淬水前鍍錫帶鋼溫度的升高以及加熱時間增長而增多。
[0004]軟熔加熱過程中，鍍錫帶鋼的溫度從第一支導電輥至淬水前的帶鋼溫度是線性遞增的。由于軟熔工藝必須將帶鋼的溫度加熱到錫的熔點以上，因此在已經熔化的錫層與未熔化錫層之間會形成明顯可見的固-液相分界線，此分界線即為“軟熔線”，軟熔線與淬水液面之間的帶鋼長度稱為“軟熔線的高度”。針對特定的鍍錫板寬度、厚度，軟熔爐長系數以及生產線運行速度，軟熔線的高度與錫鐵合金層的量之間有唯一的函數對應關系，在特定條件下通過軟熔線高度的控制即可實現對電鍍錫板錫鐵合金層生成量的控制，從而控制電鍍錫生產線產品質量。同時軟熔線非常直觀。因此，尋求實現軟熔線高度自動化檢測與控制的方法有著重要的意義。
[0005]目前軟熔線的高度采用兩種方法進行監控:1、人工目測軟熔線與標尺，確定軟熔線的高度；2、使用帶有模擬量輸出的紅外測溫儀測定鍍錫帶鋼的表面溫度，用于追蹤或者線性推算確定軟熔線的高度。
[0006]人工目測法由于目測偏差與人工干預的不準確性，難以很好的控制合金層的穩定。
[0007]紅外法廣泛用于高溫物體溫度的測量，但由于鍍錫帶鋼的(軟熔線溫度為232.15°C)發射率非常低，且鍍錫量與基板的粗糙度多種多樣，即反射程度有較大差異，因此測量準確度較差，無法參與閉環控制，實際使用中其檢測結果一般只作為參照用以輔助判斷。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是提供一種電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制方法，可提高軟熔線高度檢測的準確性與精度，并實現軟熔線高度完全自動控制。
[0009]為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案:
[0010]一種電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制方法，包括如下步驟:
[0011 ] a.生產線運行后，軟熔控制器6根據工藝條件實時計算得到目標軟熔線高度H，并將控制指令發送給驅動裝置3 ；
[0012]b.驅動裝置3將高速攝像頭2迅速調整到目標軟熔線高度H ；
[0013]c.軟熔加熱電源4相繼啟動運行，通過初步自動化或人工干預調整軟熔線至高速攝像頭2的最佳分析視場內，以激活軟熔線的自動檢測分析狀態，同時軟熔加熱電源4亦進入自動狀態；
[0014]d.軟熔線自動檢測分析激活后，在影像分析計算機7對所拍攝的影像實施抓取分析，確定軟熔線的實際高度，并將結果返回給軟熔控制器6 ;
[0015]e.軟熔控制器6對分析數據進行周期掃描，對軟熔加熱電源4的功率進行調節實現閉環控制。
[0016]所述步驟b中，高速攝像頭2的可移動范圍為離淬水槽5液面1.5?5.5m。
[0017]所述步驟c中，高速攝像頭2的最佳分析視場為以高速攝像頭2的水平軸線在鍍錫帶鋼I表面的投影為中心，位于鍍錫帶鋼I上的水平方向X豎直方向為500mmX500mm的方形區域。
[0018]所述步驟d中，在影像分析計算機7對高速攝像頭2拍攝的影像進行明暗度分析，在X軸取3?5個等距點并分析獲得各等距點所在豎直方向上表面色差變化點的Y坐標值，將計算平均值返回給軟熔控制器6。
[0019]所述步驟e中，其掃描周期內處理第四工序所反饋的2?4組數據，取算數平均值對軟熔加熱電源4的功率進行比例積分調節，實現閉環控制。
[0020]本發明的另一目的是提供一種用于電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制的裝置。
[0021]為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案:
[0022]一種用于電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制的裝置，它包括如下部件:
[0023]高速攝像頭2，用于垂直拍攝鍍錫帶鋼I板面影像；
[0024]驅動裝置3連接高速攝像頭2，用于伺服驅動調整高速攝像頭2的位置；
[0025]軟熔控制器6，用于根據工藝條件實時計算得到目標軟熔線高度并將控制指令發送給驅動裝置3，并對軟熔加熱電源4的功率進行調節；
[0026]影像分析計算機7，與高速攝像頭2連接，用于對拍攝到的影像進行后臺分析，確定軟熔線的實際高度。
[0027]所述高速攝像頭2與淬水槽5液面的距離的可移動范圍為1.5?5.5m。
[0028]為解決目前帶鋼連續電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測方法的準確性與精度不夠，且無法實現自動化控制，而導致電鍍錫板錫鐵合金層不穩定的問題，本發明提供了一種新的電鍍錫生產線中軟熔線高度的檢測與控制方法，用于更好的控制軟熔工序合金層的生成量，實現自動化控制。
[0029]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0030]1、對軟熔線位置的識別準確度與精確度較人工法與紅外法有很大提高，從而使對軟熔線高度的控制更加準確；
[0031]2、對不同鍍錫量與粗糙度的鍍錫帶鋼軟熔線的識別較紅外測溫法適用范圍更
[0032] 3、可實現軟熔線高度檢測與加熱功率的閉環控制，從而實現了對電鍍錫板錫鐵合金層生成量的自動化控制，提高了電鍍錫產品質量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1本發明的用于電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制的裝置的結構示意圖；
[0034]圖2本發明的電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制方法中的圖像分析示意圖。
附圖標記
[0035]鍍錫帶鋼I聞速攝像頭2[0036]驅動裝置3軟熔加熱電源4[0037]淬水槽5軟熔控制器6[0038]影像分析計算機7圖形分析視場8[0039]實際軟熔線9目標軟熔線10[0040]分析樣點11[0041]工藝條件數據D目標軟熔線高度H
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖及實施例，進一步地詳細解釋本發明的一種電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制方法。
[0043]圖1中示出本發明用于電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測的裝置:該裝置包括:鍍錫帶鋼1、高速攝像頭2、驅動裝置3、軟熔加熱電源4、淬水槽5、軟熔控制器6，高速攝像頭2用于垂直拍攝鍍錫帶鋼I板面影像，驅動裝置3用于調整高速攝像頭2位置。拍攝到的影像經后臺分析軟件，確定軟熔線的實際高度，軟熔控制器6通過比例微分調節軟熔加熱電源4的輸出功率使軟熔線的實際高度穩定在目標軟熔線的高度，實現軟熔線高度與軟熔電源4的閉環控制，從而更加精準地 控制鍍錫板錫鐵合金層的生成量，保證電鍍錫產品質量。
[0044]軟熔控制器6具備根據不同工藝條件要求計算所需軟熔線高度的功能。
[0045]軟熔控制器6具備對驅動裝置3的進行傳動控制與定位的功能。
[0046]軟熔控制器6具備處理圖形處理軟件反饋數據的功能。
[0047]軟熔控制器6具備對軟熔加熱電源4進行功率的比例積分閉環控制的功能。
[0048]本發明實施的具體步驟為:第一工序，生產線運行后，軟熔控制器6根據工藝條件實時計算得到所需的軟熔線高度，并將控制指令發送給驅動裝置3 ;第二工序，驅動裝置3將高速攝像頭2迅速調整到目標軟熔線高度；第三工序，軟熔加熱電源4相繼啟動運行，通過初步自動化或人工干預調整軟熔線至高速攝像頭2的最佳分析視場內，以激活軟熔線的自動檢測分析狀態，同時軟熔加熱電源4亦進入自動狀態；第四工序，軟熔線自動檢測分析激活后，在影像分析工作站內對所拍攝的影像實施抓取分析，并將結果返回給軟熔控制器6 ;第五工序，軟熔控制器6對分析數據進行周期掃描，對軟熔加熱電源4的功率進行調節實現閉環控制。
[0049]軟熔控制器6具備對不同工藝條件要求計算目標軟熔線高度的功能；具備對驅動裝置3進行傳動控制與定位的功能；具備圖形處理軟件反饋數據的功能；具備對軟熔加熱電源4進行功率的比例積分閉環控制的功能。[0050]高速攝像頭2的可移動范圍為離淬水槽5液面1.5-5.5m。其最佳分析視場為以高速攝像頭2的水平軸線在鍍錫帶鋼I表面的投影為中心，位于鍍錫帶鋼I上的500mmX500mm (水平方向X豎直方向)的方形區域。
[0051]分析軟件對高速攝像頭2拍攝的影像進行明暗度分析，在X軸(視場的水平中分線上)取不少于3個等距點并分析獲得各等距點所在豎直方向上表面色差變化點的Y坐標值，將計算平均值返回給軟熔控制器6，為保證分析軟件的運行效率以及縮短運行周期，等距點的數量一般不超過5個。
[0052]軟熔控制器6 —個掃描周期內處理所拍攝影像抓取分析出的2-4組數據，取算數平均值對軟熔加熱電源4的功率進行比例積分調節，實現閉環控制。
[0053]實施例1:
[0054]生產線運行速度穩定在200m/min，閉環控制，對實際軟熔線的5幅圖像進行20個樣點分析，取算術平均值，結果如下:
[0055]
【權利要求】
1.一種電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制方法，其特征在于:包括如下步驟:a.生產線運行后，軟熔控制器(6)根據工藝條件實時計算得到目標軟熔線高度(H)，并將控制指令發送給驅動裝置(3)；b.驅動裝置(3)將高速攝像頭(2)迅速調整到目標軟熔線高度(H);c.軟熔加熱電源(4)相繼啟動運行，通過初步自動化或人工干預調整軟熔線至高速攝像頭(2)的最佳分析視場內，以激活軟熔線的自動檢測分析狀態，同時軟熔加熱電源(4)亦進入自動狀態；d.軟熔線自動檢測分析激活后，在影像分析計算機(7)對所拍攝的影像實施抓取分析，確定軟熔線的實際高度，并將結果返回給軟熔控制器(6)；e.軟熔控制器(6)對分析數據進行周期掃描，對軟熔加熱電源(4)的功率進行調節實現閉環控制。
2.根據權利要求1所述的電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制方法，其特征在于:所述步驟b中，高速攝像頭(2)的可移動范圍為離淬水槽(5)液面1.5?5.5m。
3.根據權利要求1所述的電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制方法，其特征在于:所述步驟c中，高速攝像頭(2)的最佳分析視場為以高速攝像頭(2)的水平軸線在鍍錫帶鋼(I)表面的投影為中心，位于鍍錫帶鋼(I)上的水平方向X豎直方向為500mmX500mm的方形區域。
4.根據權利要求1所述的電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制方法，其特征在于:所述步驟d中，在影像分析計算機(7)對高速攝像頭(2)拍攝的影像進行明暗度分析，在X軸取3?5個等距點并分析獲得各等距點所在豎直方向上表面色差變化點的Y坐標值，將計算平均值返回給軟熔控制器(6 )。
5.根據權利要求1所述的電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制方法，其特征在于:所述步驟e中，其掃描周期內處理第四工序所反饋的2?4組數據，取算數平均值對軟熔加熱電源(4)的功率進行比例積分調節，實現閉環控制。
6.一種用于電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制的裝置，其特征在于:它包括如下部件:高速攝像頭(2)，用于垂直拍攝鍍錫帶鋼(I)板面影像；驅動裝置(3)連接高速攝像頭(2)，用于伺服驅動調整高速攝像頭(2)的位置；軟熔控制器(6)，用于根據工藝條件實時計算得到目標軟熔線高度并將控制指令發送給驅動裝置(3)，并對軟熔加熱電源(4)的功率進行調節；影像分析計算機(7)，與高速攝像頭(2)連接，用于對拍攝到的影像進行后臺分析，確定軟熔線的實際高度。
7.根據權利要求6所述的電鍍錫生產線中軟熔線高度檢測與控制的裝置，其特征在于:所述高速攝像頭(2)與淬水槽(5)液面的距離的可移動范圍為1.5?5.5m。
【文檔編號】C25D5/08GK103438806SQ201310362312
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】張振林, 王興民, 張啟富, 王海林, 雷永華, 楊鵬飛, 趙曉常, 郭振英 申請人:新冶高科技集團有限公司, 天津市吉宇薄板有限公司