激光跟踪仪在立式活套辊系精度检测中的技术研究

赵跃志 安晓星

摘要：激光跟踪仪测量冷轧厂立式活套辊系空间位置精度，可以利用自由设站法将所有活套辊转化到同一基准下。以便全方位对立式活套辊系进行精度检测，并快速对辊系相对位置和活套车框架进行调整，使其恢复到图纸要求的精度标准，满足生产需求。已应用到冷轧厂连退机组﹑热镀锌机组立式活套辊系的精度检测中。

关键词：激光跟踪仪;立式活套辊系;空间位置;精度检测

1、概述

冷轧厂立式活套辊系空间位置与带钢轧制中心线相对精度不符合图纸要求时，带钢会跑偏运行。在生产过程中带钢跑偏会影响带钢产品质量，也会对生产线机械设备工作性能和生产能力产生影响，严重时会影响机械设备的使用寿命，甚至造成生产事故，因此控制立式活套辊系空间位置精度，减少带钢在辊系中的跑偏现象能给生产线生产提供有力的支持。立式活套辊系空间位置精度的改变主要表现在活套辊自身水平度和活套辊与轧制中心线的垂直度不符合生产设备的精度要求。传统的测量方法无法满足现有的高精度要求。因此研究出利用激光跟踪仪对冷轧立式活套辊系精度的检测技术。

2、冷轧厂立式活套现状

2.1带钢跑偏影响

目前国内钢铁企业大力发展高强汽车板﹑家电板﹑镀锌板等冷轧产品，冷轧带钢是各大钢铁企业的主要增效点，为钢铁企业的发展起到了不可替代的推动作用。

冷轧带钢的产品质量是钢铁企业在市场竞争中的重要因素，生产线的安全平稳运行是带钢产品的重要保障。

在冷轧厂连退、热镀锌机组生产运行一定年限后，随着设备磨损﹑老化等问题的出现，立式活套辊系相对位置精度出现偏差。带钢跑偏影响机械设备性能，降低带钢质量，影响带钢产品市场竞争力。严重时会使活套内带钢刮到框架，带钢跑偏量过大滑出活套辊表面，造成生产事故 。

2.2立式活套内带钢跑偏原因

在活套长期的运行过程中，活套辊表面与带钢的接触部位会产生一定的磨损。磨损后的辊子会对钢带产生轴向力，在轴向力和摩擦力的作用下会使带钢出现偏离中心线的情况，导致钢带跑偏。活套辊在运行过程中，由于辊子和带钢的相互摩擦，辊子表面粗糙度会下降，增加钢带打滑的几率。打滑也会导致带钢跑偏。活套辊在长期运行中由于受力作用、震动和地基沉降等原因，各辊的相对位置会发生改变，此时活套辊中心线与带钢轧制中心线不垂直，活套辊自身不水平，当变化量达到一定量后，使轴向力大于摩擦力，带钢产生跑偏。由于个别辊子之间的夹角较大，变化量使活套辊精度超差。影响了机组设备的高效运行。

2.3立式活套辊系精度要求

控制住带钢在立式活套内的跑偏，可以有效确保生产线安全生产，保证带钢产品质量。然而在实际生产中，对带钢在立式活套中跑偏现象的控制一直是一个难题，考虑到目前影响跑偏的主要因素是活套辊的空间位置精度问题，需对活套辊进行精度检测和调整恢复。

冷轧厂立式活套辊系水平度、垂直度精度要求：<0.1mm/m，辊系相对平行度精度要求：<0.2mm/m。

3、激光跟踪仪检测技术及方法

3.1激光跟踪仪检测技术

激光跟踪仪是目前精度最高的移动坐标测量设备，具备快速、高精度和动态模拟等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造等精密工业测量领域，基于空间极坐标原理，在有效范围内可实现微米级点位测量。利用其自由设站的原理可高效，精准的将立式活套所有辊子转化到同一基准中，进行高精度的三维空间检测。

3.2对立式活套辊系精度的检测方法

三维空间辊系精度控制基础在于检测，而传统的精度检测方法及工具只能进行点到点测量，不能从空间整体上去检测辊系精度，无法确定辊与辊的空间位置关系。为了进一步提高全线三维空间辊系设备精度，满足目前的设备高精度要求，选用高精度的激光跟踪仪进行测量，解决了立式活套辊系精度难以检测的问题。其主要检测方法如下：

1）使用机组轧制中心线为基准建立参考系，利用激光跟踪仪自由设站原理，转站、摇点测量立式活套区域轧制中心线上的两个基准点Q1、Q2。以3-2-1法建立三维空间坐标系，即：

“3”：不在同一直线上的三个点能确定一个平面（激光跟踪仪自身测得大地水平面）;

“2”：两点确定一条直线（轧制中心线）;

“1”：一点，用于确立坐标系原点（轧制中心线中点）。

2）选择合适的位置转站测量几根活套底辊。选择垂直度与水平度相对较好的一个底辊为基准，将测量得到的活套辊圆柱中心点投影到水平基准面上得到投影点。最后用基准面﹑投影点和活套辊中心点建立三維坐标系。

对活套系辊身两端进行取点，轧辊表面每端取两列每列5到8点，通过SA软件的自带拟合功能对采集的点组进行建模，参考拟合误差、圆柱度矢量分析，舍掉误差较大的点，建立模拟辊系。

部分设备会对轧辊进行遮挡，不能一次全部测量完成，因此，必须进行转站才能完成全部空间辊系测量，转站误差直接影响测量结果，因此必须合理布置转站点，将转站误差控制在合理的范围内尽量选取最少的转战次数。最大限度的减少人工测量误差、累积误差的产生，进而很好地保证活套三维空间辊系测量的准确性。

在活套辊系测量完成后，在活套车框架底部选取两侧各选取4个点，尽量保证两侧点对称。并对测量点进行标记以保证后续再次测量时测量位置大致相同。

活套车辊系测量完成后，在SA软件中进行数据处理，最终出具活套辊系和活套车的数据检测报告。根据检测结果计算超差辊子的水平方向和垂直方向的调整量，出调整方案进行调整。调整后以同样方法进行复测，检验实际调整结果是否满足设备精度要求。如果发现未达到调整目标，需要按测量值继续调整，直至空间位置精度满足机组精度要求。

3.3精度控制

在日常生产中要注意生产状态，观察带钢在活套区域的运行情况，利用激光跟踪仪在立式活套辊系精度检测中的改进技术，对立式活套辊系进行周期性检测，以有效控制活套辊空间位置精度，保证生产和产品质量。

4﹑结束语

激光跟踪仪三维空间检测技术能高效、精准地定位设备的空间三维坐标，可以将立式活套辊系进行整体建模分析，避免人工测量误差、累积误差的产生。通过测量技术的研究改进，制定出便捷，高效的测量方法，能够很好地保证冷轧厂立式活套辊系和其他辊类设备空间位置精度检测要求，保证测量精度，提高检测及调整的工作效率。

参考文献

【1】叶春雷，赵峻.冷轧酸轧机组入口活套跑偏的治理[J].江西冶金，2017（1） .

【2】王彦. 激光跟踪仪测量系统校准技术研究[J]. 测试技术，2003（3）： 37-41.

【3】}孙国菲，亓萌.冷轧带钢的跑偏机理及纠偏措施[J].一重技术，2013（4）.

【4】郭文生.三坐标测量机在产品质量检测中的应用[D].东北：长春工业大学，2017.