一种线材试样的重量偏差检测装置及检测方法

专利名称：一种线材试样的重量偏差检测装置及检测方法

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202210039666.2

专利申请（专利权）人：广东韶钢松山股份有限公司
权利人地址：广东省韶关市曲江区马坝

专利发明（设计）人：发明人:周宇,彭雄茂,巫献华,沈伟东,冯力,詹高潮,朱国兴,李丽莹

专利摘要：本申请提供一种线材试样的重量偏差检测装置及检测方法，属于样品检测领域。重量偏差检测装置包括线材试样夹持机构和称重台，线材试样夹持机构采用上下布置的滚轮对线材试样进行夹持，并同时测量线材试样的长度，称重台设置在线材试样夹持机构下游，用于对夹持机构递送过来的线材试样进行称重。另外，本申请充分考虑到线材试样头部进入滚轮的咬合阶段时，存在线材试样头部长度测量不准确的问题，针对性的设计了公式，可以计算出线材试样从咬入到稳定运行阶段之间线材试样的长度，从而提高整体数据的精确性。本申请的检测装置和方法操作简单，尤其适合弯曲线材试样的重量偏差检测。

主权利要求：
1.一种线材试样的重量偏差的检测方法，采用一种线材试样的重量偏差检测装置，所述检测装置包含：线材试样夹持机构，所述线材试样夹持机构采用上下布置的滚轮对线材试样进行夹持，并同时测量线材试样的长度；
称重台，所述称重台设置在线材试样夹持机构下游，用于对夹持机构递送过来的线材试样进行称重；所述装置还包括滚轮夹紧机构，且所述滚轮之间的间距可以调整；所述滚轮上设置有压力传感器；所述装置还包括导卫机构，所述导卫机构设置在所述滚轮前端，用于导入线材试样；
其特征在于，包含以下步骤：
步骤1：准备工作，测量线材试样的直径d，根据线材试样直径d，设置夹持机构中上下滚轮之间的初始间距d’，其中，d’小于d；
步骤2：将线材试样放入导卫机构中，导卫机构运送线材试样缓缓送入线材试样夹持机构，当线材试样端部接触到夹持机构的滚轮时，线材试样给滚轮施加作用力，滚轮上的压力传感器收到信号，开始计算滚轮的行程，同时滚轮之间的间距逐渐变大，当滚轮之间的间距等于d时，夹持机构夹持线材试样稳定运行；
步骤3：当线材试样与滚轮脱离接触时，滚轮受到的作用力消失，滚轮上的压力传感器收到信号，结束计算滚轮的行程，通过公式（1）计算获得线材试样的长度为L，（1）其中，D为滚轮的直径，t为滚轮夹持线材试样的总时长，t1为线材试样从与滚轮接触到咬入滚轮的时长；d为线材试样的直径，d’为上下滚轮之间的初始间距，v为滚轮转动的角速度；
步骤4：经过长度测量的线材试样进入称重台，获得线材试样的重量为w；
步骤5：根据公式（2）获得线材试样的重量偏差δ，
（2）
其中，wi为理论总量，即单位长度的线材试样应当具备的重量。
2.根据权利要求1所述的一种线材试样的重量偏差的检测方法，所述滚轮表面上设置有凸起。
3.根据权利要求1所述的一种线材试样的重量偏差的检测方法，其特征在于，所述装置还包括：清理机构，所述清理机构用于清理称重后留在称重台的线材试样；
收集斗，所述收集斗设置在称重台的下游，用于收集清理机构清理出的线材试样。
4.根据权利要求1所述的一种线材试样的重量偏差的检测方法，其特征在于，所述装置还包括报警器和显示系统，所述报警器在线材试样重量偏差超过标准值时发出报警信号，所述显示系统用于显示重量偏差检测结果。
5.根据权利要求1所述的一种线材试样的重量偏差的检测方法，其特征在于，所述检测方法中还包括步骤6，所述步骤6通过显示系统显示检测结果以及通过报警器对不合格结果进行报警。
6.根据权利要求1所述的一种线材试样的重量偏差的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括步骤7，所述步骤7通过清理机构将称重后留在称重台的线材试样清理至收集斗。 说明书 : 一种线材试样的重量偏差检测装置及检测方法技术领域[0001] 本申请涉及样品检测领域，具体而言，涉及一种线材试样的重量偏差检测装置及检测方法。背景技术[0002] 金属线棒材在轧制加工过程中，为了使产品尺寸公差符合国标及企业内控标准，需要对生产的线棒材进行尺寸及重量偏差检测。以螺纹钢为例，在螺纹钢(包含线材试样的盘螺或棒材的直螺)生产过程中，生产过程因换辊换槽或轧制张力调整会造成整条钢(或整卷钢)头、中、尾的尺寸不一，所以为了调整好各部分尺寸及最终成分符合标准范围，必须对螺纹钢进行重量偏差检查。一般螺纹钢的重量偏差检查，首先是在线截取试样，再通过钢卷尺按弧度形状测量长度，之后用电子秤称得重量，最后通过设定好的计算公式输入长度和重量自动查看是否超差。但是，线棒材重量偏差检测工作量大，上述操作方式工作效率低、误差大。[0003] 为了解决该问题，专利CN106706090A公开了一种钢筋重量偏差检测仪器，其采用扫描模块扫描待测样品两端面，由数据处理模块计算出两端面体积V1,V2，数据处理模块计算得到钢筋两端面对应质量，从而计算出钢筋的重量偏差。该方法虽然可以提高效率，但是该方法适用于直线型的线棒材，对于弯曲线棒材适用性差。而专利CN112326006A提出了一种钢筋重量偏差测量仪，该测量仪包括激光测距仪，激光测距仪包括探头、竖直运动机构和水平运动机构，探头通过探头支架固定在竖直运动机构和水平运动机构上，探头通过水平运动机构的水平运动路径与样品台的长度方向平行，其采用激光测距仪和探头配合，对探头扫描的方式获得重量偏差。该方法虽然可以测量弯曲线棒材的重量偏差，但是其采用激光测距仪和探头，并且需要竖直和水平运动机构配合，设备复杂，操作繁琐。[0004] 因此，本技术领域亟需一种操作简单、便捷的弯曲线材重量偏差检测设备和方法。发明内容[0005] 本申请的目的在于提供一种线材试样的重量偏差检测装置，能够有效解决线材试样(尤其是弯曲等不规则线材试样)的重量偏差检测繁琐低效的技术问题。[0006] 本申请的一方面是提供一种线材试样的重量偏差检测装置，该检测装置包含：[0007] 线材试样夹持机构，线材试样夹持机构采用上下布置的滚轮对线材试样进行夹持，并同时测量线材试样的长度；[0008] 称重台，称重台设置在线材试样夹持机构下游，用于对夹持机构递送过来的线材试样进行称重。[0009] 在上述技术方案中，通过线材试样夹持机构中的滚轮对线材试样进行夹持，当滚轮转动时，设置固定的滚轮转速(角速度)，通过测量滚轮的直径以及记录线材试样夹持机构夹持线材试样后的运行时间，获得线材试样的长度数据。其次，通过设置在线材试样夹持机构下游的称重台，对已经测量长度后的线材试样进行称重，获得重量数据，根据线材试样重量偏差数据计算公式自动获得重量偏差。通过这种简单的方式，可以快速的对线材试样进行重量偏差检测，尤其是，上述技术方案特别适用于弯曲(如圆弧型、蛇形等)线材试样的检测，只要该线材试样的弯曲部的曲率不过分大即可。[0010] 需要说明的是，上述技术方案中的线材试样为横截面为圆形或者椭圆形，其目的是为了便于滚轮的有效夹持。[0011] 在一些可选的实施方案中，装置还包括滚轮夹紧机构，且滚轮之间的间距可以调整。[0012] 上述技术方案中，通过滚轮间距可调整的设置，可以提高线材试样长度测量的精度，尤其是在线材试样和滚轮开始咬合时，线材试样可以逐渐顶开滚轮，使其间距逐渐增大，而间距可调整使得该咬合阶段的线材试样长度也可以通过一定的公式进行测量。其次，间距可调整使得不同直径的线材试样均可采用该装置进行重量偏差的检测，提高装置的适应性。[0013] 在一些可选的实施方案中，滚轮表面上设置有凸起。[0014] 在上述技术方案中，通过在滚轮表面设置凸起，提高滚轮和试样表面的摩擦力，从而避免线材试样和滚轮之间打滑，确保滚轮滚动过的距离就是线材试样的长度。[0015] 在一些可选的实施方案中，滚轮上设置有压力传感器。[0016] 在上述技术方案中，通过在滚轮上设置压力传感器，可以更加准确监控滚轮和线材试样的接触、脱离时间点，从而进一步提高线材试样长度测量的准确性。[0017] 在一些可选的实施方案中，装置还包括：[0018] 清理机构，清理机构用于清理称重后留在称重台的线材试样；[0019] 收集斗，收集斗设置在称重台的下游，用于收集清理机构清理出的线材试样。[0020] 在上述技术方案中，为了实现对大批量的线材试样进行逐根的重量偏差检测，需要对前面已经称量结束留在称重台的线材试样进行清理，送入收集斗中，通过清理机构和夹持机构的接续配合，可以快速高效地进行大批量线材试样的检测。[0021] 在一些可选的实施方案中，装置还包括报警器和显示系统，报警器在线材试样重量偏差超过标准值时发出报警信号，显示系统用于显示重量偏差检测结果。[0022] 在上述技术方案中，通过报警器的提示以及显示系统的显示，可以更加直观的发现不合格的线材试样并获得具体的重量偏差数值。[0023] 在一些可选的实施方案中，装置还包括导卫机构，导卫机构设置在所述滚轮前端，用于导入线材试样。[0024] 在上述技术方案中，通过在滚轮前段设置导卫机构，可以作为线材试样的导入输送系统，并且提高线材试样在滚轮中的稳定性。[0025] 本申请第二方面在于提供一种线材试样的重量偏差的检测方法，该检测方法采用上述的装置，包含以下步骤：[0026] 步骤1：准备工作，测量线材试样的直径d，根据线材试样直径d，设置夹持机构中上下滚轮之间的初始间距d’，其中，d’小于d；[0027] 步骤2：将线材试样采用放入导卫机构中，导卫机构运送线材试样缓缓送入线材试样夹持机构，当线材试样端部接触到夹持机构的滚轮时，线材试样给滚轮施加作用力，滚轮上的压力传感器收到信号，开始计算滚轮的行程，同时滚轮之间的间距逐渐变大，当滚轮之间的间距等于d时，夹持机构夹持线材试样稳定运行；[0028] 步骤3：当线材试样与滚轮脱离接触时，滚轮受到的作用力消失，滚轮上的压力传感器收到信号，结束计算滚轮的行程，通过公式(1)计算获得线材试样的长度为L，[0029][0030] 其中，D为滚轮的直径，t为滚轮夹持线材试样的总时长，t1为线材试样从与滚轮接触到咬入滚轮的时长；d为线材试样的直径，d’为上下滚轮之间的初始间距d’，v为滚轮转动的角速度；[0031] 步骤4：经过长度测量的线材试样进入称重台，获得线材试样的重量为w；[0032] 步骤5：根据公式(2)获得线材试样的重量偏差δ，[0033][0034] 其中，wi为理论总量，即单位长度的线材试样应当具备的重量。[0035] 在上述技术方案中，通过线材试样夹持机构的滚轮测量线材试样的长度，通过称重台获得线材试样的重量，根据线材试样重量偏差数据计算公式，快速获得重量偏差。另外，上述技术方案充分考虑到线材试样头部进入滚轮的咬合阶段时，存在线材试样头部长度测量不准确的问题，针对性的设计了公式(1)，可以计算出线材试样从咬入到稳定运行阶段之间线材试样的长度，根据该公式，可以精确地的计算出线材试样的实际长度，从而提高整体数据的精确性。[0036] 在一些可选的实施方案中，检测方法中还包括步骤6，步骤6通过显示系统显示检测结果以及通过报警器对不合格结果进行报警。[0037] 在一些可选的实施方案中，检测方法还包括步骤7，步骤7通过清理机构将称重后留在称重台的线材试样清理至收集斗。附图说明[0038] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0039] 图1为本申请实施例提供的线材试样的重量偏差检测装置示意图；[0040] 图2为本申请实施例中表面具有凸起的滚轮示意图；[0041] 图3为本申请实施例线材试样咬入滚轮和脱离滚轮时的位置关系图。[0042] 图标：100‑重量偏差检测装置；200‑编码器；201‑滚轮；202‑液压装置；203‑凸起；300‑称重台；301‑清理机构；400‑收集斗；500‑线材试样；600‑报警器；700‑显示系统；D‑滚轮直径；d‑线材试样直径；d’‑滚轮初始间距。具体实施方式[0043] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。[0044] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。[0045] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0046] 在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0047] 结合图1，本实施例提供了一种重量偏差检测装置100，用于对线材试样500进行重量偏差检测，该检测装置100包含线材试样夹持机构、称重台300和收集斗400线材试样夹持机构采用上下布置的滚轮201对线材试样进行夹持，并同时测量线材试样的长度；称重台300设置在线材试样夹持机构下游，用于对夹持机构递送过来的线材试样500进行称重；收集斗400设置在称重台300的下游，用于收集被清理的线材试样。[0048] 线材试样夹持机构中，滚轮201设置在刚性的机架中，刚性机架可以确保滚轮201在测量线材试样500的长度时可以稳定运行。[0049] 如图1所示，下滚轮中设置有编码器200，编码器200同时具有记录滚轮转速和旋转时间的功能，上滚轮中设置有液压装置202，通过液压装置202可以调节上下滚轮中间的距离，并且提供足够的夹持力夹持线材试样500。[0050] 需要说明的是，编码器200和液压装置202的位置不限于上述设置方式，例如可以在下滚轮中设置液压装置，在上滚轮中设置编码器，或者在上下滚轮中同时设置液压装置和编码器。[0051] 在一些示例性的实施方式中，滚轮201上还设置有压力传感器。通过在滚轮201上设置压力传感器，可以更加准确监控滚轮201和线材试样500的接触、脱离时间点，从而进一步提高线材试样500长度测量的准确性。[0052] 在一些示例性的实施方式中，为了进一步稳定线材试样500，可以在滚轮201前端设置线材试样导卫机构(图中未示出)，该导卫机构用于线材试样500的稳定输入，确保线材试样500在咬入滚轮201的初始阶段，能够对中。[0053] 如图2所示，在一些示例性的实施方式中，滚轮201表面设置有凸起203，凸起203可以提高滚轮201和线材试样500表面的摩擦力，从而避免线材试样500和滚轮201之间打滑，确保滚轮201滚动过的距离就是线材试样500的长度。[0054] 称重台300设置在夹持机构下游，其表面尺寸应当大于所有的线材试样500以确保称重台能够容纳线材试样500。[0055] 进一步地，在滚轮201和称重台300之间还可以设置线材导出装置(图中未示出)，该导出装置可以带动线材试样500往下移动，确保线材试样500能够顺利进入到称重台300中。[0056] 进一步地，称重台300的表面有无阻挡的通道以供线材试样500被清理到下游的收集斗400中。需要说明的是，称重台300前后端可以设置挡板以避免线材试样500脱离称重台300。[0057] 如图1所示，重量偏差检测装置100还包括清理机构301，清理机构301设置在称重台300前端，清理机构301通过动力机构驱动，进行伸出和缩回两种动作，工作时，清理机构301伸出，其下表面紧贴称重台300上表面，以确保留在称重台300上的线材试样500能够被顺利清理。清理机构301的动作节拍和夹持机构保持一致，在夹持机构完成一件线材试样500的长度测量并称重完毕时，清理机构301及时进行线材试样500的清理，以确保下一次工作时，称重台300上无残留线材试样500。[0058] 在一些示例性的实施方式中，清理机构301的端面长度和称重台300相同方向上的长度相同。[0059] 在一些示例性的实施方式中，重量偏差检测装置100还包括报警器600和显示系统700，报警器600在线材试样重量偏差超过标准值时发出报警信号，显示系统700用于显示重量偏差检测结果。报警器600和显示系统700安装在醒目位置，例如安装在线材试样500进料的前端。示例性地，报警器600为声光报警器。[0060] 结合图3，对重量偏差检测装置100的工作原理进行说明。[0061] 首先，测量线材试样的直径d(本实施例中，线材试样截面为圆形)，根据线材试样直径d，设置夹持机构中上下滚轮之间的初始间距d’，其中，d’小于d，然后启动滚轮201，上下滚轮的角速度均为v。[0062] 将线材试样500放入导卫机构(未示出)中，导卫机构运送线材试样500缓缓送入线材试样500夹持机构，导卫机构设置成能够将线材试样500和上下滚轮对中，所谓对中是指将线材试样500的中心线和上下滚轮初始间距d’的中点保持在同一水平面上，该对中通过操作前的对设备的调试事先完成。[0063] 当线材试样500端部接触到夹持机构的滚轮201时，即线材试样500与滚轮在A点进行接触(参见图3(a))，线材试样500给滚轮201施加作用力，滚轮201上的压力传感器(未示出)收到信号，此时编码器200开始记录时间。[0064] 随着导卫机构持续输入线材试样500，并且在滚轮201的转动下，线材试样500将逐步进入到滚轮201中，由于初始设置的上下滚轮之间的初始间距d’小于d，上滚轮将被顶起，直到上下滚轮之间的间距和线材试样的直径d相同，此时，滚轮201和线材试样500的接触点从A位置转动到B位置(即图3(b)的位置)，在该过程中，液压装置202将提供足够的夹持力夹持住线材试样500。[0065] 在上述线材试样500咬入滚轮201的过程中，线材试样500行进的距离为A、B两点之间的距离L1，上滚轮旋转的角度为α，由于上滚轮的角速率为v，则线材试样500咬入滚轮201的时间t1＝α/v。[0066] 从图3(a)中可以看出，L1和滚轮201半径OA(D/2)以及O、B点之间的距离形成一个三角形，因此，[0067] 线材试样500在滚轮201的夹持下继续运行，当线材试样500与滚轮201脱离接触时，滚轮201受到的作用力消失，滚轮201上的压力传感器收到信号，结束计算滚轮201的行程，此时，编码器200记录线材试样500从接触滚轮201到脱离滚轮201所用的总时长为t。[0068] 线材试样500与滚轮201脱离接触时的状态如图3(c)所示，此时，线材试样500末端与滚轮201在竖直方向上的点相切。此状态后的线材试样500由于失去了滚轮201的夹持力，将进入到下游的称重台300上。[0069] 经过上述分析可知，线材试样500的长度测量分为两个阶段，第一阶段是线材试样500咬入滚轮201阶段，此阶段线材试样500行进的长度为A、B两点之间的距离L1，第二阶段是线材试样500稳定运行阶段，该阶段线材试样500的长度L2等于滚轮201旋转经过的长度，L2＝(t‑t1)vD/2。[0070] 而线材试样500总长度L＝L1+L2，因此，[0071][0072] 然后，经过长度测量的线材试样500进入称重台300，获得线材试样500的重量为w；[0073] 再根据计算公式获得线材试样的重量偏差δ，[0074][0075] 其中，wi为理论总量，即单位长度的线材试样应当具备的重量。[0076] 通过线材试样500夹持机构的滚轮201测量线材试样500的长度L，通过称重台300获得线材试样500的重量，根据线材试样500重量偏差数据计算公式，快速获得重量偏差δ。另外，上述技术方案充分考虑到线材试样500头部进入滚轮201的咬合阶段时，存在线材试样500头部长度测量不准确的问题，针对性的设计了公式，从而可以计算出线材试样500从咬入到稳定运行阶段之间线材试样500的长度L1，根据该公式，可以精确地的计算出线材试样500的实际长度L，从而提高整体数据的精确性。[0077] 以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

专利地区：广东

专利申请日期：2022-01-13

专利公开日期：2024-10-18

专利公告号：CN114383701B