激光光学确定铸坯导辊的高度的探头、系统及应用与方法技术方案

本发明专利技术涉及激光光学确定铸坯导辊的高度的探头、系统及应用与方法。本发明专利技术涉及对圆柱形辊的圆周表面进行采样的测量接触探头和借助于测量系统对铸坯导架中的铸坯导辊的实际高度的激光光学确定的方法。本发明专利技术的目标是描述可快速地以高精确度和简单装置确定铸坯导辊的实际高度的测量接触探头和方法。该目标通过测量接触探头实现，其具有：接触探头；连接到接触探头的垂直导引成型件；包括探测器试场和距离评估单元的激光接收单元，其中激光接收单元可在导引成型件上沿垂直方向移位，探测器试场被用于探测激光束，并且距离评估单元确定激光束相对于激光接收单元的第一垂直距离；以及移位测量装置，用于确定接触探头与激光接收单元之间的第二垂直距离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适合于对圆柱形棍(cylindrical roller)(例如单流连铸机的铸坯导架(strand guide)中的辊、或者冷轧机或热轧机的辊道或带钢加工设备(strip processing installation)的棍道中的棍)的圆周表面进行采样的测量接触探头(measuring touch probe)。采样被理解为通过接触对至少一个点进行感测,其中测量接触探头的接触表面接触所述圆周表面上的点。此外，本专利技术还涉及一种适合于对圆柱形辊的高度进行激光光学测量的测量系统。另外，本专利技术涉及一种用于借助于测量系统对铸坯导架中的铸坯导辊的实际高度Hiktual进行激光光学确定的方法。铸坯导辊的高度对于单流连铸机的无故障运行而言是重要的，因为部分被固化的钢绞线(strand)尤其是只能经受住低水平的机械负荷。例如由于不正确地被调节的铸坯导辊而引起的过度的机械负荷可以导致不可接受得高的弯曲应力，该弯曲应力可以导致钢绞线中的裂缝，乃至可以导致薄坯壳(strand shell)的漏钢。最后，本专利技术涉及根据权利要求8至9中的任一权利要求所述的测量系统的用于执行根据权利要求10至14中的任一权利要求所述的方法的应用。
技术介绍
公知的实践是对单流连铸机的铸坯导架中的辊(也称为铸坯导辊)在所谓的水平台(leveling stand)上进行整平。通常在这种情况下，铸坯导轨的部分(例如铸坯导架段的内框架或外框架)被夹在水平台上，并且通过测量装置(例如通过钢绞线测微计(strandmicrometer))来确定铸坯导辊相对于钢尺的实际距离。根据铸坯导架的安装几何形状，可能限定在尺与辊之间的设定点距离，使得可以精确地调节铸坯导辊的高度，例如通过垫片来调节。由于钢尺的弯曲，对铸坯导辊的高度的确定是不精确的，并且由于大量的手动测量，所以这非常耗时。另外的缺点在于，这些高度并未自动地被感测和被记录。尽管从计量学的
原则上公知了借助于测量接触探头对对象进行激光光学整平，但是由于在弧形的铸坯导架段的不同的辊之间的高度差相对大，所以现有的刚性实现的测量接触探头仍不适合于精确地且快速地确定该实际高度。
技术实现思路
本专利技术的目标是克服现有技术的缺点，并且是描述一种用于确定铸坯导架中的铸坯导辊的实际高度的方法，借助于测量接触探头和方法可以 -快速地，即在用于测量和评估的短时间内， -利用尽可能简单的装置， -在不需要精细的评估的情况下，以及 -以高精确度地， 确定铸坯导辊的实际高度。该目标是通过一种用于对圆柱形辊的圆周表面进行采样的测量接触探头来实现的，该测量接触探头具有 -至少一个包括接触表面的接触探头； -垂直导引成型件(guide profile),所述垂直导引成型件刚性地被连接到所述接触探头; -激光接收单元，所述激光接收单元包括探测器试场(detector field)和距离评估单元，其中所述激光接收单元在导引成型件上沿垂直方向是可移位的，所述探测器试场被实现用于探测激光束，并且所述距离评估单元可以确定所述激光束相对于所述激光接收单元的第一垂直距离VA1;以及 -移位测量装置，用于确定所述接触探头与所述激光接收单元之间的第二垂直距离VA2。在这种情况下，可以通过至少一个包括接触表面的接触探头来对圆柱形辊的圆周表面上的点进行采样。根据该圆周表面上的一个点(或者也可能多个点)，可能在考虑到几何形状(例如基于已知的辊直径)的情况下，可能推出辊的高度。接触探头自身刚性地被连接到测量接触探头的垂直导引成型件，其中所述导引成型件可以具有例如圆形或多边形的断面。测量接触探头具有包括探测器试场的激光接收单元，其中所述探测器试场被实现来感测激光束的高度。在这种情况下的激光接收单元在导引成型件上是可移位的，使得可以感测到大于所述探测器试场的纵向扩展的高度。所述探测器试场主要地包括多个分立的探测器，所述多个分立的探测器例如成列地或以包括多个列的矩阵而被布置。所述探测器试场自身被连接到距离评估单元，其中所述距离评估单元可以确定所述激光束相对于所述激光接收单元的第一垂直距离。由于可以借助于移位测量装置来确定所述激光接收单元相对于所述接触探头的距离，所以所述激光束距所述接触探头的第二垂直距离由此也可以充分地被确定。在这种情况下的所述移位测量装置可被集成在例如所述导引成型件中，或者可被布置在所述导引成型件的外部。所有的接触移位测量装置(例如电位器)或无需接触地进行操作的移位测量装置(例如磁致伸缩的、感应式的、电容性的、或光学的移位测量装置)可以被用于移位测量。为了确保测量接触探头在长期使用中的精确性，有利的是将该接触探头实现来以便是可更换的。为了保持测量接触探头相对简单、稳健和轻便，有利的是测量接触探头具有用于通过信息技术装置连接到评估单元的通信模块，其中所述通信模块被连接到所述移位测量装置和被连接到所述距离评估单元。结果，来自所述测量接触探头的数据由信息技术装置(例如有线地或无线地)被发送到评估单元，例如被发送到个人计算机，其中所述评估单元确定所述辊的高度，并且如果需要的话，计算所述高度的设定点/实际偏差。例如，所述通信模块被实现为蓝牙或WLAN接口。可替换地，所述测量接触探头同样可能具有评估单元，其中所述评估单元被连接到所述移位测量装置和所述距离评估单元。在这种情况下，所述评估单元被实现为例如微控制器，所述微控制器被集成到所述测量接触探头中。在这种情况下，所述测量接触探头还可能具有指示器单元(例如显示器)，使得不仅可以在所述测量接触探头上评估所述高度，而且可以在所述测量接触探头上输出所述高度。为了启动测量,有益的是通过信号技术装置将操作控制部(operating control)连接到所述通信模块或连接到所述评估单元。如果该操作控制部被布置在所述测量接触探头上，则可能进行简单的操作。如果接触探头在所有情况下都被布置在翼部(limb)上，则所述测量接触探头可能被可靠地放置到所述铸坯导辊上，其中两个翼部围成角度45° 〈 a < 135°。如果测量接触探头的几何形状、辊的直径和在接触探头与激光接收单元之间的距离是已知的，则可以容易地确定铸坯导辊的高度。如果所述测量接触探头具有至少三个接触探头，则可以以特别简单的方式实现放置，其中两个接触探头被布置在第一平面中，并且一个接触探头被布置在第二平面中，而且所述第一平面与所述第二平面平行地被对准。这可以被实现，例如，因为两个翼部在所有情况下都被串联地布置，使得所述激光接收装置与所述第一平面和所述第二平面平行地被布置，即被布置在垂直于所述辊的纵向轴线的平面中。如果所述接触表面具有弧形的、特别是圆柱形的或球形的轮廓，则可以确保在所述接触探头与所述圆周表面之间的所限定的线接触或点接触。为了防止激光接收单元在测量接触探头已被放置上之后的不期望的移位，有利的是测量接触探头具有闭锁装置(例如夹紧装置或固定螺钉)，用于固定激光接收单元相对于导引成型件的位置，或者测量接触探头具有阻尼器。该阻尼器(例如气体加压阻尼器)例如被布置在导引成型件与激光接收单元之间，使得可能防止由激光接收单元的重力所导致的激光接收单元的不期望的移位。有利的是，测量系统具有 -激光器； -测量接触探头； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对圆柱形辊（20）的圆周表面（21）进行采样的测量接触探头（1），所述测量接触探头（1）具有：??至少一个接触探头（2），所述至少一个接触探头（2）包括接触表面（3）；??刚性地连接到所述接触探头（2）的垂直导引成型件（4）；??激光接收单元（5），所述激光接收单元（5）包括探测器试场（6）和距离评估单元（7），其中所述激光接收单元（5）能够在所述导引成型件（4）上沿着垂直方向被移位，所述探测器试场（6）被实现用于探测激光束（8），并且所述距离评估单元（7）能够确定所述激光束（8）相对于所述激光接收单元（5）的第一垂直距离VA1；以及??移位测量装置（9），用于确定在所述接触探头（2）与所述激光接收单元（5）之间的第二垂直距离VA2。

【技术特征摘要】
2011.09.30 EP 11183450.31.ー种用于对圆柱形辊(20)的圆周表面(21)进行采样的测量接触探头(1)，所述测量接触探头(I)具有 -至少ー个接触探头(2)，所述至少ー个接触探头(2)包括接触表面(3)； -刚性地连接到所述接触探头(2)的垂直导引成型件(4)； -激光接收单元(5 )，所述激光接收单元(5 )包括探測器试场(6 )和距离评估単元(7 )，其中所述激光接收单元(5)能够在所述导引成型件(4)上沿着垂直方向被移位，所述探测器试场(6)被实现用于探测激光束(8)，并且所述距离评估单元(7)能够确定所述激光束(8)相对于所述激光接收单元(5)的第一垂直距离VA1 ;以及 -移位測量装置(9 )，用于确定在所述接触探头(2 )与所述激光接收单元(5 )之间的第ニ垂直距离VA2。2.根据权利要求1所述的测量接触探头，其特征在于，所述测量接触探头(I)具有通信模块(11)，用于通过信息技术装置连接到评估单元(30)，其中所述通信模块(11)被连接到所述移位測量装置(9 )和被连接到所述距离评估单元(7 )。3.根据权利要求1所述的测量接触探头，其特征在于，所述测量接触探头(I)具有评估単元(30 )，其中所述评估単元(30 )被连接到所述移位測量装置(9 )和所述距离评估单元(7)。4.根据权利要求2或3所述的测量接触探头，其特征在干，操作控制部(12)通过信号技术装置被连接到通信模块(11)或被连接到评估单元(30)，其中所述操作控制部(12)优选地被布置在所述测量接触探头(I)上。5.根据权利要求1所述的测量接触探头，其特征在于，在所有情况下，接触探头(2)被布置在所述测量接触探头(I)的翼部(13)上，其中两个翼部(13)围成角度45° 〈 a <135。。6.根据权利要求5所述的测量接触探头，其特征在于，所述测量接触探头具有至少三个接触探头，其中两个接触探头被布置在第一平面中，并且ー个接触探头被布置在第二平面中，而且所述第一平面与所述第二平面平行地被对准。7.根据权利要求1所述的测量接触探头，其特征在于，所述测量接触探头(I)具有用于相对于所述导引成型件(4)而固定所述激光接收单元(5)的位置的闭锁装置(15)，或者所述测量接触探头(I)具有阻尼器。8.ー种用于对圆柱形辊(20)的高度进行激光光学测量的測量系统，其具有 -激光器(31); -根据权利要求1至7中的任ー权利要求所述的测量接触探头(I)； -评估单元(30)，所述评估単元(30)通过信息技术装置被连接到所述测量接触探头(I);以及 -输出单元(32...

【专利技术属性】
技术研发人员：T菲恩哈默，J古滕布鲁纳，W豪斯莱特纳，C欣特雷特，M迈尔霍费尔，J佩恩，P普兰克，M施塔雷迈尔，
申请(专利权)人：西门子VAI金属科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：