基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010007450.9 (22)申请日 2020.01.04 (71)申请人 太原理工大学 地址 030024 山西省太原市万柏林区迎泽 西大街79号 (72)发明人 马晓宝石瑛侯洁王涛 任忠凯代新宇兰媛许小庆 马立峰江连运黄志权冯光 师玮史汉卿 (74)专利代理机构 太原申立德知识产权代理事 务所(特殊普通合伙) 14115 代理人 程园园 (51)Int.Cl. G05B 19/414(2006.01) B23D 15/06(2006.01) B23D 33/00(20。

2、06.01) (54)发明名称 一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监 控系统及方法 (57)摘要 本发明属于金属材料加工过程控制系统技 术领域， 具体涉及一种基于激光和视觉检测的滚 切剪质量监控系统及方法。 本发明的目的是为了 改善滚切剪智能化控制水平， 提高中厚板剪切质 量。 本发明包括系统监视上位机、 系统检测装置、 系统调控执行装置、 控制系统， 本发明所述剪刃 间隙楔形调整机构采用伺服液压缸进行驱动， 通 过伺服阀进行调控， 实现剪刃间隙的调整， 剪刃 间隙楔形调整机构通过将液压缸的纵向直线运 动转化为剪刃的水平横向运动， 通过楔形块、 压 紧机构保证了剪刃的刚度， 实现了滚切剪剪刃间。

3、 隙的控制。 权利要求书3页 说明书7页 附图8页 CN 111176218 A 2020.05.19 CN 111176218 A 1.一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统， 其特征在于： 包括系统监视上位 机、 系统检测装置、 系统调控执行装置、 控制系统， 所述系统监视上位机用于实时显示、 导 出、 打印中厚板剪切断口质量及定尺实际剪切长度的检测结果； 所述系统检测装置用于检 测中厚板剪切断口质量和定尺长度， 并将相关数据传递给控制系统， 所述控制系统根据检 测结果和系统模型决定是否启动系统调控执行装置； 所述系统调控执行装置接受来自系统 控制器的信号， 实现剪刃间隙和中厚板位置长。

4、度调整。 2.根据权利要求1所述的一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统， 其特征在 于： 所述系统监视上位机采用Labview平台开发； 所述系统调控执行装置包括运输辊道和剪 刃间隙楔形调整机构， 分别用于调整中厚板剪切长度和控制剪切断口质量； 所述运输辊道 动力机构采用可调速交流电机， 并采用PLC控制变频器进行电机调速， 实现运输辊道速度和 方向的调整， 所述运输辊道调速主要根据定尺长度对中厚板进给量进行调整， 保证剪切精 度， 所述运输辊道为普通圆柱形钢坯运输辊道， 分别位于滚切剪机机前和机后， 所述运输辊 道间接1m， 单侧数量10个； 所述剪刃间隙楔形调整机构采用伺服液压缸进行。

5、驱动， 通过伺 服阀进行调控， 实现滚切剪刃间隙的调整； 所述控制系统包括PLC控制器、 工业以太网交换机、 工业存储器、 二级过程控制系统、 三 级管理系统， 所述PLC控制器根据相关模型控制系统调控执行装置动作； 所述工业存储器用 于存储数据， 以便于所述系统监视上位机从工业存储器读取历史数据， 所述二级过程控制 系统根据模型数据库对板坯剪切工艺参数进行设定， 并传输给PLC控制器； 所述三级管理系 统用于向二级过程控制系统和系统监视上位机下发客户订单规格信息， 所述三级管理系 统、 二级过程控制系统、 系统监视上位机、 PLC控制器之间通过工业以太网交换机进行通讯； 所述系统检测装置包括。

6、激光测距传感器、 激光检测控制器、 视觉识别装置和视觉检测 控制器， 所述激光测距传感器和视觉识别装置分别通过激光检测控制器和视觉检测控制器 将激光测距传感器信号和图像信号传输给PLC控制器； 所述激光测距传感器设置在滚切剪 机出口的台架上， 距滚切剪主体水平距离35m， 台架距辊面高度24m， 激光测距传感器通 过带有光电编码的电机控制实现摆动， 与竖直面的入射角度从-60 60 ， 对出口辊道位置 进行扫描， 激光照射在板面、 剪切断口、 运输辊道三个位置的反射光具有一定差异， 通过判 断接收到的反射光差异进而确定剪切断口位置， 进一步测量换算得到剪切板长度。 3.根据权利要求2所述的一种。

7、基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统， 其特征在 于： 所述视觉识别装置包括相机和光源， 所述相机布置在滚切剪机出口的台架上， 所述相 机物镜对准中厚板输出到该位置时的剪切断面轮廓， 镜头滤镜透过蓝光， 过滤其他频率的 颜色， 所述光源为LED灯， 所述光源采用条形形状， 颜色为蓝色光源， 所述光源与相机一体安 装， 距滚切剪机水平距离812m， 台架距辊面高度0.51m。 4.根据权利要求2所述的一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统， 其特征在 于： 所述剪刃间隙楔形调整机构包括滚切剪剪刃(1)、 水平导向板(2)、 竖直导向板(3)、 主动 楔形块动力装置(4)、 多个配合楔形块(。

8、5)、 多个主动楔形块(6)和多个压紧机构(7)， 所述滚 切剪剪刃(1)包括滚切剪上剪刃(102)与滚切剪下剪刃(103)， 所述滚切剪上剪刃(102)相对 滚切剪下剪刃(103)沿板坯运动方向不移动， 且滚切剪上剪刃(102)通过多个运动连杆带 动， 保证沿滚切剪剪刃(1)方向做滚动， 所述剪刃间隙楔形调整机构布置在滚切剪下剪刃 权利要求书 1/3 页 2 CN 111176218 A 2 (103)上， 驱动滚切剪下剪刃(103)沿垂直于滚切剪剪刃(1)方向移动实现上滚切剪下剪刃 间隙调整， 在所述滚切剪下剪刃(103)的下部一侧均匀设有多个凹槽(101)， 另一侧加工有 沉孔， 所述配。

9、合楔形块(5)设置在凹槽(101)中， 且所述配合楔形块(5)的最小厚度大于凹槽 (101)的深度， 所述配合楔形块(5)与凹槽(101)配合面加工螺纹孔， 所述配合楔形块(5)和 滚切剪剪刃(1)通过内六角沉头螺钉进行连接； 所述水平导向板(2)设置在配合楔形块(5) 和滚切剪剪刃(1)的底部， 用来约束滚切剪剪刃(1)进行水平移动； 所述主动楔形块(6)和配 合楔形块(7)竖直布置， 在所述每个主动楔形块(6)的底部均设有主动楔形块动力装置(4)， 所述滚切剪剪刃(1)、 配合楔形块(5)、 主动楔形块(6)和竖直导向板(3)通过多个压紧机构 (7)约束连接， 并保留水平方向移动的自由度。。

10、 5.根据权利要求4所述的一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统， 其特征在 于： 所述压紧机构(7)包括弹簧架(701)、 垫片(702)、 螺母(703)和螺栓拉杆(704)； 所述螺栓 拉杆(704)是一端带有螺栓的螺杆， 所述螺栓拉杆(704)的一端与滚切剪下剪刃(103)连接， 另一端贯穿配合楔形块(5)、 主动楔形块(6)、 竖直导向板(3)， 并延伸至竖直导向板(3)外， 在所述螺栓拉杆(704)的另一端从左到右依次套设弹簧架(701)、 垫片(702)和螺母(703)， 在所述弹簧架(701)的外侧设有弹簧(705)， 所述垫片(702)与螺母(703)侧面接触， 所述弹 。

11、簧(705)套设在弹簧架(701)的外侧， 且弹簧(705)一端抵在垫片(702)上， 另一端抵在弹簧 架(701)里面， 并依靠螺母(703)的端面压紧弹簧(705)和垫片(702)， 从而调节弹簧(705)的 预紧力。 6.根据权利要求4所述的一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统， 其特征在 于： 所述主动楔形块动力装置(4)包括伺服油缸(401)、 连接螺母(402)和连接板(403)， 所述 伺服油缸(401)通过输出液压缸杆前段螺纹、 螺母与连接板(403)连接， 所述连接板(403)通 过螺钉与主动楔形块(6)下端面连接， 所述伺服油缸(401)安装在滚切剪机的机架上， 呈竖。

12、 直布置， 所述伺服油缸(401)的活塞杆输出端加工螺纹， 与连接板(403)通过沉孔内螺母相 连。 7.一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控方法， 其特征在于： 包括以下步骤： 步骤1， 采用运输辊道将中厚板板坯运输到剪切工位， 并将基于激光检测和视觉识别的 中厚板滚切剪质量监控系统进行初始化， 从二级过程控制系统读入中厚板板坯信息， 从三 级管理系统读入中厚板板坯长度设定信息， 并在上位机进行显示； 步骤2， 控制运输辊道转动， 调整中厚板板坯剪切长度， 采用激光定尺对中厚板板坯长 度进行测量， 并与三级管理系统读入的中厚板板坯长度设定值进行对比； 步骤3， 当实测中厚板板坯长度与设定中。

13、厚板板坯长度之差小于等于定值上限则进行 剪切， 剪切后输送中厚板板坯至视觉识别装置工位， 否则通过运输辊道对中厚板板坯位置 进行调整， 使得中厚板板坯长度检测值和设定值之差满足控制精度； 步骤4， 将步骤3中满足控制精度的中厚板板坯采用视觉识别装置对中厚板板坯剪切断 面进行图像识别， 获取剪切断面轮廓及形貌， 并将剪切断面质量与系统缺陷分级库进行对 比， 判定剪切断口质量等级， 将相关信息在上位机进行显示， 控制运输辊道转动， 向前运输 中厚板板坯， 结束本次剪切； 步骤5， 当剪切断口质量不合格， 根据剪切质量模型， 采用伺服液压缸驱动剪刃间隙楔 形调整机构对剪刃间隙进行调整， 控制运输辊道。

14、转动， 向前运输中厚板板坯， 进行下一次剪 权利要求书 2/3 页 3 CN 111176218 A 3 切准备， 所述剪刃间隙是指沿垂直于剪刃方向的滚切剪上剪刃与滚切剪下剪刃之间的间 隙。 权利要求书 3/3 页 4 CN 111176218 A 4 一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统及方法 技术领域 0001 本发明属于金属材料加工过程控制系统技术领域， 具体涉及一种基于激光和视觉 检测的滚切剪质量监控系统及方法。 背景技术 0002 剪板机是中厚板精整线上的重要核心设备， 随着钢板厚度的不断增厚， 钢板强度 的不断提高， 传统剪切技术制约中厚板剪切尺寸精度、 断面质量要求的提高，。

15、 相比一般斜剪 刃剪切技术， 滚切剪技术具有剪切质量好、 剪切厚度大、 剪刃划伤和磨损小， 剪切钢板平直、 剪切效率高。 因此广泛应用于中厚板精整线上。 中厚板剪切质量涉及切边 “错刀” 导致的边 缘不平齐， 钢板塌边、 毛刺、 剪切断口撕裂断口长等缺陷， 剪切定尺的长度也是产品的重要 衡量指标。 0003 而目前存在的问题： 中厚板后续精整处理过程， 需要对钢板剪切后的平直度、 定尺 的准确度、 断口的撕裂程度等进行检查， 传统的方法是依赖米尺检测及人工目测判定， 检测 精度和评判标准严重依赖于工人的责任心以及素质， 不仅费时费力， 而且不能做到全面、 实 时、 准确和可追溯的记录和评定。 。

16、随着下游用户对中厚板板坯质量要求的提高， 剪切质量的 自动化和智能化判定逐渐被重视。 美国NI公司的Labview计算机语言采用符号编程， 上位机 界面友好， 搭建方式简单， 被广泛应用于监控系统搭建， 本项目通过视觉检测装置、 激光测 距传感器、 辊道调速电机、 剪刃楔形调整机构、 工业存储服务器， PLC控制器、 Labview上位机 软件平台等， 搭建一套界面友好、 功能齐全的监控系统。 发明内容 0004 本发明的目的是为了改善滚切剪智能化控制水平， 提高中厚板剪切质量。 提供一 种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统及方法。 该监控系统可以实时显示在线中厚 板剪切质量， 也可以保存。

17、和读取存储在存储服务器中的历史记录， 实现过程质量可追溯， 根 据剪切断面质量和定尺要求， 通过楔形机构调整剪刃间隙， 调节输送电机控制剪切定尺长 度。 为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案为： 0005 一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统， 包括系统监视上位机、 系统检 测装置、 系统调控执行装置、 控制系统， 所述系统监视上位机用于实时显示、 导出、 打印中厚 板剪切断口质量及定尺实际剪切长度的检测结果； 所述系统检测装置用于检测中厚板剪切 断口质量和定尺长度， 并将相关数据传递给控制系统， 所述控制系统根据检测结果和系统 模型决定是否启动系统调控执行装置； 所述系统调控执行。

18、装置接受来自系统控制器的信 号， 实现剪刃间隙和中厚板位置长度调整， 所述系统监视上位机界面包含板坯号、 板坯厚 度、 板坯宽度、 板坯长度、 板坯重量信息， 可记录板坯剪切作业开始时间、 结束时间， 显示三 级管理系统中客户板坯长度设定要求， 切后实测长度， 可根据剪切断口监测结果进行剪切 质量分析， 计算剪切切断断面占比， 剪切撕裂面占比， 并根据上述结果对进行剪切断面质量 等级进行划分， 对剪切断口的轮廓直线度进行拟合并绘制结果， 系统可查询历史数据， 可打 说明书 1/7 页 5 CN 111176218 A 5 印数据结果， 导出结果保存数据； 所述控制系统根据监测结果， 通过所述二。

19、级过程控制系统 进行模型换算， 再凭借所述PLC控制器调节变频器实现对运输辊道驱动电机的转向、 速度控 制， 调节伺服液压阀对伺服液压缸杆输出位移控制， 进而推动剪刃间隙楔形调整机构调控 滚切剪剪刃间隙。 通过该系统可以提高剪切自动化和智能化水平， 实现对中厚板剪切质量 的追溯和监控， 改善中厚板剪切质量。 0006 进一步， 所述系统监视上位机采用Labview平台开发， 所述系统调控执行装置包括 运输辊道和剪刃间隙楔形调整机构， 分别用于调整中厚板剪切长度和控制剪切断口质量； 所述运输辊道动力机构采用可调速交流电机， 并采用PLC控制变频器进行电机调速， 实现运 输辊道速度和方向的调整， 。

20、所述运输辊道调速主要根据定尺长度对中厚板进给量进行调 整， 保证剪切精度， 所述运输辊道为普通圆柱形钢坯运输辊道， 分别位于滚切剪机机前和机 后， 所述运输辊道间接1m， 单侧数量10个； 所述剪刃间隙楔形调整机构采用伺服液压缸进 行驱动， 通过伺服阀进行调控， 实现剪刃间隙的调整； 0007 所述控制系统包括PLC控制器、 工业以太网交换机、 工业存储器、 二级过程控制系 统、 三级管理系统， 所述PLC控制器根据相关模型控制系统调控执行装置动作； 所述工业存 储器用于存储数据， 以便于所述系统监视上位机从工业存储器读取历史数据， 所述二级过 程控制系统根据模型数据库对板坯剪切工艺参数进行设。

21、定， 并传输给PLC控制器； 所述三级 管理系统用于向二级过程控制系统和系统监视上位机下发客户订单规格信息， 所述三级管 理系统、 二级过程控制系统、 系统监视上位机、 PLC控制器之间通过工业以太网交换机进行 通讯； 三级管理系统将客户中厚板板坯规格下发给二级过程控制系统， 二级过程控制系统 根据系统要求控制中厚板板坯进给位置， 采用激光测定尺系统对中厚板板坯的长度进行精 准测量， 反馈给二级过程控制系统， 通过基础自动化级对运输辊道进行实时控制， 精确地实 现中厚板板坯定尺长度的剪切。 剪切后中厚板板坯向前运输， 当运输到固定位置时， 采用视 觉识别装置对剪切后断口进行视觉识别， 通过和二。

22、级过程控制系统内部存储的中厚板板坯 断面缺陷分级库进行对比， 对中厚板板坯断面质量进行分级并存储， 根据中厚板板坯断面 质量的判定， 结合经验制定剪刃间隙调整模型或者剪刃更换准则， 通过对剪刃间隙楔形块 驱动液压缸进行伺服控制， 实现剪刃间隙调整； 0008 所述系统检测装置包括激光测距传感器、 激光检测控制器、 视觉识别装置和视觉 检测控制器， 所述激光测距传感器和视觉识别装置分别通过激光检测控制器和视觉检测控 制器将激光测距传感器信号和图像信号传输给PLC控制器； 所述激光测距传感器设置在滚 切剪机出口的台架上， 距滚切剪主体水平距离35m， 台架距辊面高度24m， 激光测距传感 器通过带。

23、有光电编码的电机控制实现摆动， 与竖直面的入射角度从-60 60 ， 对出口辊道 位置进行扫描， 激光照射在板面、 剪切断口、 运输辊道三个位置的反射光具有一定差异， 通 过判断接收到的反射光差异进而确定剪切断口位置， 进一步测量换算得到剪切板长度。 通 过增加激光测距传感器和视觉识别装置， 为中厚板滚切过程的智能化在线控制奠定了基 础， 是有效提高中厚板的剪切精度和剪切质量的重要手段。 0009 再进一步， 所述视觉识别装置包括相机和光源， 所述相机布置在滚切剪机出口的 台架上， 所述相机物镜对准中厚板输出到该位置时的剪切断面轮廓， 镜头滤镜透过蓝光， 过 滤其他频率的颜色， 所述光源为LE。

24、D灯， 所述光源采用条形形状， 颜色为蓝色光源， 所述光源 与相机一体安装， 距滚切剪机水平距离812m， 台架距辊面高度0.51m。 视觉识别装置满 说明书 2/7 页 6 CN 111176218 A 6 足中厚板精整车间光线复杂， 背景相似的问题， 合理的设置光源和位置有助于精确识别断 面轮廓形貌。 0010 更进一步， 所述剪刃间隙楔形调整机构包括滚切剪剪刃、 水平导向板、 竖直导向 板、 主动楔形块动力装置、 多个配合楔形块、 多个主动楔形块和多个压紧机构， 所述滚切剪 剪刃包括滚切剪上剪刃与滚切剪下剪刃， 所述滚切剪上剪刃相对滚切剪下剪刃沿板坯运动 方向不移动， 且滚切剪上剪刃通过。

25、多个运动连杆带动， 保证沿滚切剪剪刃方向做滚动， 所述 剪刃间隙楔形调整机构布置在滚切剪下剪刃上， 驱动滚切剪下剪刃沿垂直于滚切剪剪刃方 向移动实现上滚切剪下剪刃间隙调整， 在所述滚切剪下剪刃的下部一侧均匀设有多个凹 槽， 另一侧加工有沉孔， 所述配合楔形块设置在凹槽中， 且所述配合楔形块的最小厚度大于 凹槽的深度， 所述配合楔形块与凹槽配合面加工螺纹孔， 所述配合楔形块和滚切剪剪刃通 过内六角沉头螺钉进行连接； 所述水平导向板设置在配合楔形块和滚切剪剪刃的底部， 用 来约束滚切剪剪刃进行水平移动； 所述主动楔形块和配合楔形块竖直布置， 在所述每个主 动楔形块的底部均设有主动楔形块动力装置， 。

26、所述滚切剪剪刃、 配合楔形块、 主动楔形块和 竖直导向板通过多个压紧机构约束连接， 并保留水平方向移动的自由度， 剪刃间隙楔形调 整机构通过将液压缸的纵向直线运动转化为剪刃的水平横向运动， 通过楔形块、 压紧机构 保证了剪刃的刚度， 实现了滚切剪剪刃间隙的控制。 0011 更进一步， 所述压紧机构包括弹簧架、 垫片、 螺母和螺栓拉杆； 所述螺栓拉杆是一 端带有螺栓的螺杆， 所述螺栓拉杆的一端与滚切剪下剪刃连接， 另一端贯穿配合楔形块、 主 动楔形块、 竖直导向板， 并延伸至竖直导向板外， 在所述螺栓拉杆的另一端从左到右依次套 设弹簧架、 垫片和螺母， 在所述弹簧架的外侧设有弹簧， 所述垫片与螺。

27、母侧面接触， 所述弹 簧套设在弹簧架的外侧， 且弹簧一端抵在垫片上， 一端抵在弹簧架里面， 并依靠螺母的端面 压紧弹簧和垫片， 从而调节弹簧的预紧力。 压紧机构弹簧刚度要求较大， 整体结构较为简 单。 0012 更进一步， 所述主动楔形块动力装置包括伺服油缸、 连接螺母和连接板， 所述伺服 油缸通过输出液压缸杆前段螺纹、 螺母与连接板连接， 所述连接板通过螺钉与主动楔形块 下端面连接， 所述伺服油缸安装在滚切剪机的机架上， 呈竖直布置， 所述伺服油缸的活塞杆 输出端加工螺纹， 与连接板通过沉孔内螺母相连。 0013 一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控方法， 包括以下步骤： 0014 步骤1。

28、， 采用运输辊道将中厚板板坯运输到剪切工位， 并将基于激光检测和视觉识 别的中厚板滚切剪质量监控系统进行初始化， 从二级过程控制系统读入中厚板板坯信息， 从三级管理系统读入中厚板板坯长度设定信息， 并在上位机进行显示； 0015 步骤2， 控制运输辊道转动， 调整中厚板板坯剪切长度， 采用激光定尺对中厚板板 坯长度进行测量， 并与三级管理系统读入的中厚板板坯长度设定值进行对比； 0016 步骤3， 当实测中厚板板坯长度与设定中厚板板坯长度之差小于等于定值上限则 进行剪切， 剪切后输送中厚板板坯至视觉识别装置工位， 否则通过运输辊道对中厚板板坯 位置进行调整， 使得中厚板板坯长度检测值和设定值之。

29、差满足控制精度； 0017 步骤4， 将步骤3中满足控制精度的中厚板板坯采用视觉识别装置对中厚板板坯剪 切断面进行图像识别， 获取剪切断面轮廓及形貌， 并将剪切断面质量与系统缺陷分级库进 行对比， 判定剪切断口质量等级， 将相关信息在上位机进行显示， 控制运输辊道转动， 向前 说明书 3/7 页 7 CN 111176218 A 7 运输中厚板板坯， 结束本次剪切； 0018 步骤5， 当剪切断口质量不合格， 根据剪切质量模型， 采用伺服液压缸驱动剪刃间 隙楔形调整机构对剪刃间隙进行调整， 控制运输辊道转动， 向前运输中厚板板坯， 进行下一 次剪切准备， 所述剪刃间隙是指沿垂直于剪刃方向的上剪。

30、刃与下剪刃之间的间隙。 0019 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 0020 1.本发明所述系统监视上位机界面包含板坯号、 板坯厚度、 板坯宽度、 板坯长度、 板坯重量信息， 可记录板坯剪切作业开始时间、 结束时间， 显示三级管理系统中客户板坯长 度设定要求， 切后实测长度， 可根据剪切断口监测结果进行剪切质量分析， 计算剪切切断断 面占比， 剪切撕裂面占比， 并根据上述结果对进行剪切断面质量等级进行划分， 对剪切断口 的轮廓直线度进行拟合并绘制结果， 系统可查询历史数据， 可打印数据结果， 导出结果保存 数据； 所述控制系统根据监测结果， 通过所述二级过程控制系统进行模型换算， 再凭借。

31、所述 PLC控制器调节变频器实现对运输辊道驱动电机的转向、 速度控制， 调节伺服液压阀对伺服 液压缸杆输出位移控制， 进而推动剪刃间隙楔形调整机构调控滚切剪剪刃间隙。 通过该系 统可以提高剪切自动化和智能化水平， 实现对中厚板剪切质量的追溯和监控， 改善中厚板 剪切质量。 0021 2.本发明所述剪刃间隙楔形调整机构采用伺服液压缸进行驱动， 通过伺服阀进行 调控， 实现剪刃间隙的调整， 剪刃间隙楔形调整机构通过将液压缸的纵向直线运动转化为 剪刃的水平横向运动， 通过楔形块、 压紧机构保证了剪刃的刚度， 实现了滚切剪剪刃间隙的 控制。 0022 3.本发明所述三级管理系统将客户中厚板板坯规格下发。

32、给二级过程控制系统， 二 级过程控制系统根据系统要求控制中厚板板坯进给位置， 采用激光测定尺系统对中厚板板 坯的长度进行精准测量， 反馈给二级过程控制系统， 通过基础自动化级对运输辊道进行实 时控制， 精确地实现中厚板板坯定尺长度的剪切。 剪切后中厚板板坯向前运输， 当运输到固 定位置时， 采用视觉识别装置对剪切后断口进行视觉识别， 通过和二级过程控制系统内部 存储的中厚板板坯断面缺陷分级库进行对比， 对中厚板板坯断面质量进行分级并存储， 根 据中厚板板坯断面质量的判定， 结合经验制定剪刃间隙调整模型或者剪刃更换准则， 通过 对剪刃间隙楔形块驱动液压缸进行伺服控制， 实现剪刃间隙调整。 002。

33、3 4.本发明通过增加激光测距传感器和视觉识别装置， 为中厚板滚切过程的智能化 在线控制奠定了基础， 是有效提高中厚板的剪切精度和剪切质量的重要手段， 视觉识别装 置满足中厚板精整车间光线复杂， 背景相似的问题， 合理的设置光源和位置有助于精确识 别断面轮廓形貌。 0024 5.本发明实现剪切断面质量图形检测和定尺长度的高精度测量， 并可以实时显示 当前测量结果， 并保存历史数据； 本发明可定义中厚板滚切质量评价标准， 进行产品质量分 级， 打印产品质量数据报表； 本发明可根据剪切定尺长度、 剪切断面质量实现辊道速度和剪 刃间隙的调节。 附图说明 0025 图1是本发明中厚板滚切剪质量监控系统。

34、示意图； 0026 图2是基于Labview的中厚板滚切剪质量监控系统上位机监控界面； 说明书 4/7 页 8 CN 111176218 A 8 0027 图3是本发明中厚板板坯剪切质量监控系统工作流程图； 0028 图4是本发明剪刃间隙楔形调整机构的三维立体图； 0029 图5是本发明剪刃间隙楔形调整机构的剖面图； 0030 图6是本发明剪刃间隙楔形调整机构的侧视图； 0031 图7是本发明剪刃间隙楔形调整机构的主视图； 0032 图8是本发明滚切剪下剪刃的前视图； 0033 图9是本发明滚切剪下剪刃的后视图； 0034 图10是本发明主动楔形块动力装置与主动楔形块连接的结构示意图； 003。

35、5 图11是本发明主动楔形块的结构示意图； 0036 图12是本发明配合楔形块的前视三维图； 0037 图13是本发明配合楔形块的后视平面图； 0038 图中： 1-滚切剪剪刃、 101-凹槽、 102-滚切剪上剪刃、 103-滚切剪下剪刃、 2-水平导 向板、 3-竖直导向板、 4-主动楔形块动力装置、 401-伺服油缸、 402-连接螺母、 403-连接板、 5-多个配合楔形块、 6-多个主动楔形块、 7-多个压紧机构、 701-弹簧架、 702-垫片、 703-螺 母、 704-螺栓拉杆、 705-弹簧。 具体实施方式 0039 下面结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案。

36、进行清楚、 完整 地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本 发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例， 都属于本发明保护的范围。 0040 实施例 0041 如图1、 图3-12， 一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控系统， 包括系统监视 上位机、 系统检测装置、 系统调控执行装置、 控制系统， 所述系统监视上位机用于实时显示、 导出、 打印中厚板剪切断口质量及定尺实际剪切长度的检测结果； 所述系统检测装置用于 检测中厚板剪切断口质量和定尺长度， 并将相关数据传递给控制系统， 所述控制系统根据 检测。

37、结果和系统模型决定是否启动系统调控执行装置， 并控制系统调控执行装置调节可调 速运输辊道转向、 速度以及剪刃间隙大小； 所述系统调控执行装置接受来自系统控制器的 信号， 实现系统调控执行装置调控、 剪刃间隙和中厚板位置长度调整。 0042 所述系统调控执行装置包括运输辊道和剪刃间隙楔形调整机构， 分别用于调整中 厚板剪切长度和控制剪切断口质量； 所述运输辊道动力机构采用可调速交流电机， 并采用 PLC控制变频器进行电机调速， 实现运输辊道速度和方向的调整， 所述运输辊道调速主要根 据定尺长度对中厚板进给量进行调整， 保证剪切精度， 所述运输辊道为普通圆柱形钢坯运 输辊道， 分别位于滚切剪机机前。

38、和机后， 所述运输辊道间接1m， 单侧数量10个； 所述剪刃 间隙楔形调整机构采用伺服液压缸进行驱动， 通过伺服阀进行调控， 实现剪刃间隙的调整； 0043 所述控制系统包括PLC控制器、 工业以太网交换机、 工业存储器、 二级过程控制系 统、 三级管理系统， 所述PLC控制器根据相关模型控制系统调控执行装置动作； 所述工业存 储器用于存储数据， 以便于所述系统监视上位机从工业存储器读取历史数据， 所述二级过 程控制系统根据模型数据库对板坯剪切工艺参数进行设定， 并传输给PLC控制器； 所述三级 说明书 5/7 页 9 CN 111176218 A 9 管理系统用于向二级过程控制系统和系统监视。

39、上位机下发客户订单规格信息， 所述三级管 理系统、 二级过程控制系统、 系统监视上位机、 PLC控制器之间通过工业以太网交换机进行 通讯； 0044 所述系统检测装置包括激光测距传感器、 激光检测控制器、 视觉识别装置和视觉 检测控制器， 所述激光测距传感器和视觉识别装置分别通过激光检测控制器和视觉检测控 制器将激光测距传感器信号和图像信号传输给PLC控制器； 所述激光测距传感器设置在滚 切剪机出口的台架上， 距滚切剪主体水平距离35m， 台架距辊面高度24m， 激光测距传感 器通过带有光电编码的电机控制实现摆动， 与竖直面的入射角度从-60 60 ， 对出口辊道 位置进行扫描， 激光照射在板。

40、面、 剪切断口、 运输辊道三个位置的反射光具有一定差异， 通 过判断接收到的反射光差异进而确定剪切断口位置， 进一步测量换算得到剪切板长度。 0045 所述剪刃间隙楔形调整机构包括滚切剪剪刃1、 水平导向板2、 竖直导向板3、 主动 楔形块动力装置4、 多个配合楔形块5、 多个主动楔形块6和多个压紧机构7， 所述滚切剪剪刃 1包括滚切剪上剪刃102与滚切剪下剪刃103， 所述滚切剪上剪刃102相对滚切剪下剪刃103 沿板坯运动方向不移动， 且滚切剪上剪刃102通过多个运动连杆带动， 保证沿滚切剪剪刃1 方向做滚动， 所述剪刃间隙楔形调整机构布置在滚切剪下剪刃103上， 驱动滚切剪下剪刃 103。

41、沿垂直于滚切剪剪刃1方向移动实现上滚切剪下剪刃间隙调整， 在所述滚切剪下剪刃 103的下部一侧均匀设有多个凹槽101， 另一侧加工有沉孔， 所述配合楔形块5设置在凹槽 101中， 且所述配合楔形块5的最小厚度大于凹槽101的深度， 所述配合楔形块5与凹槽101配 合面加工螺纹孔， 所述配合楔形块5和滚切剪剪刃1通过内六角沉头螺钉进行连接； 所述水 平导向板2设置在配合楔形块5和滚切剪剪刃1的底部， 用来约束滚切剪剪刃1进行水平移 动； 所述主动楔形块6和配合楔形块7竖直布置， 在所述每个主动楔形块6的底部均设有主动 楔形块动力装置4， 所述滚切剪剪刃1、 配合楔形块5、 主动楔形块6和竖直导向。

42、板3通过多个 压紧机构7约束连接， 并保留水平方向移动的自由度。 0046 剪刃间隙楔形调整机构的核心零件主动楔形块6加工有扁长条通孔， 数量2个， 另 一端面加工有与连接板403连接的螺纹孔， 数量为2个； 配合楔形块5与滚切剪下剪刃103连 接端面加工有连接螺纹孔和螺栓拉杆沉孔， 连接螺纹孔为非通孔， 螺栓拉杆沉孔为通孔， 数 量均与主动楔形块6扁长条通孔数量相等， 2个； 连接板403一侧加工有两个与主动楔形块6 连接的沉孔， 数量对应主动楔形块6连接螺纹孔数量， 为2个， 另一侧为与液压缸杆连接的沉 孔， 数量1个， 两侧面的沉孔均为通孔； 竖直导向板3与主动楔形块6连接面上加工有凹槽。

43、， 凹 槽宽度等于主动楔形块宽度， 长度大于等于主动楔形块6高度与主动楔形块6移动行程之 和， 凹槽101的数量等于主动楔形块6的数量， 为3个， 竖直导向板3的另一侧加工有安装弹簧 架701的沉孔， 沉孔数量等于所有配合楔形块5螺栓拉杆沉孔数量之和(也等于所有主动楔 形块扁长条通孔数量之和)； 滚切剪下剪刃103与配合楔形块5连接面上加工有凹槽101， 凹 槽101宽度等于配合楔形块5宽度， 长度大于等于配合楔形块5高度， 数量等于配合楔形块5 的数量， 为3个， 滚切剪下剪刃103的另一侧加工有安装配合楔形块5的连接螺栓的沉孔， 数 量等于所有配合楔形块5连接沉孔数量之和(也等于所有主动楔。

44、形块6的扁长条通孔数量之 和)。 0047 所述压紧机构7包括弹簧架701、 垫片702、 螺母703和螺栓拉杆704； 所述螺栓拉杆 704是一端带有螺栓的螺杆， 所述螺栓拉杆704的一端与滚切剪下剪刃103连接， 另一端贯穿 说明书 6/7 页 10 CN 111176218 A 10 配合楔形块5、 主动楔形块6、 竖直导向板3， 并延伸至竖直导向板3外， 在所述螺栓拉杆704的 另一端从左到右依次套设弹簧架701、 垫片702和螺母703， 在所述弹簧架701的外侧设有弹 簧705， 所述垫片702与螺母703侧面接触， 所述弹簧705套设在弹簧架701的外侧， 且弹簧705 一端抵在。

45、垫片702上， 一端抵在弹簧架701里面， 并依靠螺母703的端面压紧弹簧705和垫片 702， 从而调节弹簧705的预紧力。 0048 所述主动楔形块动力装置4包括伺服油缸401、 连接螺母402和连接板403， 所述伺 服油缸401通过输出液压缸杆前段螺纹、 螺母与连接板403连接， 所述连接板403通过螺钉与 主动楔形块6下端面连接， 所述伺服油缸401安装在滚切剪机的机架上， 呈竖直布置， 所述伺 服油缸401的活塞杆输出端加工螺纹， 与连接板403通过沉孔内螺母相连。 0049 一种基于激光和视觉检测的滚切剪质量监控方法， 包括以下步骤： 0050 步骤1， 采用运输辊道将中厚板板坯。

46、运输到剪切工位， 并将基于激光检测和视觉识 别的中厚板滚切剪质量监控系统进行初始化， 从二级过程控制系统读入中厚板板坯信息， 从三级管理系统读入中厚板板坯长度设定信息， 并在上位机进行显示； 0051 步骤2， 控制运输辊道转动， 调整中厚板板坯剪切长度， 采用激光定尺对中厚板板 坯长度进行测量， 并与三级管理系统读入的中厚板板坯长度设定值进行对比； 0052 步骤3， 当实测中厚板板坯长度与设定中厚板板坯长度之差小于等于定值上限则 进行剪切， 剪切后输送中厚板板坯至视觉识别装置工位， 否则通过运输辊道对中厚板板坯 位置进行调整， 使得中厚板板坯长度检测值和设定值之差满足控制精度； 0053 。

47、步骤4， 将步骤3中满足控制精度的中厚板板坯采用视觉识别装置对中厚板板坯剪 切断面进行图像识别， 获取剪切断面轮廓及形貌， 并将剪切断面质量与系统缺陷分级库进 行对比， 判定剪切断口质量等级， 将相关信息在上位机进行显示， 控制运输辊道转动， 向前 运输中厚板板坯， 结束本次剪切； 0054 步骤5， 当剪切断口质量不合格， 根据剪切质量模型， 采用伺服液压缸驱动剪刃间 隙楔形调整机构对剪刃间隙进行调整， 控制运输辊道转动， 向前运输中厚板板坯， 进行下一 次剪切准备， 所述剪刃间隙是指沿垂直于剪刃方向的上剪刃与下剪刃之间的间隙。 0055 本实施方式是采用如图2所示的LabView平台开发滚。

48、切剪剪切质量监控系统上位 机界面， 该上位机界面可以实现中厚板板坯信息和规格信息显示， 中厚板板坯定尺长度和 实际剪切长度信息， 中厚板板坯剪切断口形貌， 剪切断口曲线， 中厚板板坯剪切断口轮廓质 量评价， 剪切断面等级划分， 历史数据查询以及打印等功能。 0056 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技 术人员而言， 显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或 基本特征的情况下， 能够以其他的具体形式实现本发明。 因此， 无论从哪一点来看， 均应将 实施例看作是示范性的， 而且是非限制性的， 本发明的范围由所附权利要求而不是上述说 明。

49、限定， 因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明 内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 0057 此外， 应当理解， 虽然本说明书按照实施方式加以描述， 但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案， 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体， 各实施例中的技术方案也可以经适当组合， 形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。 说明书 7/7 页 11 CN 111176218 A 11 图1 图2 说明书附图 1/8 页 12 CN 111176218 A 12 图3 说明书附图 2/8 页 13 CN 111176218 A 13 图4 说明书附图 3/8 页 14 CN 111176218 A 14 图5 说明书附图 4/8 页 15 CN 111176218 A 15 图6 图7 说明书附图 5/8 页 16 CN 111176218 A 16 图8 图9 说明书附图 6/8 页 17 CN 111176218 A 17 图10 图11 说明书附图 7/8 页 18 CN 111176218 A 18 图12 图13 说明书附图 8/8 页 19 CN 111176218 A 19 。