侯维国

(马鞍山钢铁股份有限公司冷轧总厂，安徽 马鞍山 243000)

0 引言

为提高生产效率，减少成品卷上重卷切除缺陷带来的次生质量损失，需要对缺陷位置进行准确定位，以便重卷机组或相关加工配套厂对缺陷位置信息进行及时处理，在提高机组成材率、降低成品质量损失、提高客户满意度等方面均具有较高的实际价值。

1 问题描述

马鞍山钢铁股份有限公司冷轧总厂冷轧镀锌机组安装了Parsytec表面缺陷自动检测仪(以下简称表检仪)，质量检测员按照表检仪记录的带钢纵向上的缺陷位置进行记录，并向下传递到重卷机组进行缺陷切除，但由于缺陷定位受到诸多因素影响，比如表检仪自测编码器、机组自测编码器、机组剪切信号、换卷信号等，造成缺陷定位不能稳定在一个精确的幅度范围内，误差幅度较大，使得重卷机组不能准确有效地进行缺陷切除，往往需要人工进行二次缺陷检查，或者扩大缺陷切除范围，导致机组生产效率降低以及切除浪费的增加。

为解决该问题，需要制定一套行之有效的缺陷跟踪定位方法，其总体思路：首先，将表检仪的带钢自测计长与L2机组带钢计长进行匹配校准；其次，在表检仪系统内部对钢卷上下表面的缺陷纵向对应位置进行校准；最后，在下游重卷机组进行缺陷定位验证。

此过程中需要研究以下问题：表检仪须执行准确的信号接受逻辑；保证表检仪对钢卷计长的准确性，其中需要保证编码器速度信号、L1焊缝信号和剪切信号的准确性；表检仪内部各检测通道对于缺陷位置检测的一致性。

2 表检仪信号逻辑

镀锌线表检仪安装于出口活套和出口质检台之间，表检仪前端由WPD焊缝跟踪点跟踪到焊孔位置将焊缝信号给表检仪，此时表检仪进行一次母卷换卷，同时切换母卷号。表检仪必须先接收到L2母卷电文，解析转传给表检Server服务器，再接收到L1焊缝信号。表检仪后端由出口剪切将每一次剪切信号通过干接点传给表检仪，表检仪切换子卷，同时切换子卷号。表检仪只被动接收信号，不会修改信号逻辑和发送时机，只能由L1、L2端修改。

图1 表检仪信号逻辑原理图

实际生产运行过程中，会出现一些异常情况，包括信号时序、信号错发和漏发均会对带钢的正常跟踪造成干扰和影响。

异常1：L1、L2信号发送顺序颠倒，L1焊缝信号在L2母卷电文前到达，表检已经换卷，却没有对应卷号，表检仪即会自动生成一次假卷号。

异常2：L2母卷电文漏发或L2通信异常，L1焊缝正常，只有焊缝信号，没有收到母卷电文，换卷后却没有对应卷号，表检仪即会自动生成一次假卷号。

异常3：L1焊缝多发，L2正常，在检测中焊缝信号多发，表检已经换卷，却没有对应卷号，表检仪即会自动生成一次假卷号。

异常4：L1焊缝漏发，L2正常，表检仪始终在上一卷检测并未换卷，造成2卷检测数据合并成一卷。

异常5：L1焊缝信号发送不是实际值，而是计算值，使焊缝信号与L2信号无法形成时序匹配，造成表检仪不能检测缺陷。

异常6：L1焊缝信号发送延迟，造成表检仪焊缝定位不准。在各类信号异常情况下，需要根据实际异常状态的不同进行相应的检查和纠正。

3 表检仪带钢自测计长修正

由于辊子磨损等问题的存在，长期运行状态下，会导致表检仪的带钢自测计长与L2机组带钢计长有出入，影响表检仪缺陷定位的准确性，以下调整方法均以L2计长为基准进行修正。

3.1 图像分辨率或编码器倍频的调整

为了获得更精确的长度匹配，通过调整表检仪图像纵向分辨率的方法也是可取的。通过这个方法来匹配表检仪自测卷长和机组自测卷长，表检仪的图像纵向分辨率为DownRes，二级的机组自测长度为L2，表检仪自测长度为Lo，则修正值为：DownRes(修正后)=DownRes(修正前)×L2/Lo。通过这个办法进行迭代修正，即可调整长度误差保持在合理预计范围内。

3.2 编码器调整

镀锌机组表检仪编码器安装方式为S辊(张紧辊)面上安装滚轮、在滚轮的轴心上安装编码器，该编码器向表检仪提供速度信号。依据辊旋转一周产生的脉冲数N、辊径D和一个扫描周期内产生的脉冲数n，即可得到该扫描周期内带钢运行的长度，即L=D×π×n/N。通过一个周期内带钢运行长度做累加运算即可得到单位时间内的带钢运行长度。

该安装方式虽然能提高编码器的精度，但是由于滚轮的材质为硬塑料，长时间使用会导致滚轮磨损或同轴度误差，造成编码器的精度误差，同时如果安装的精度不高或者滚轮的圆度不够，会造成滚轮滚动时有摆动甚至脱落的问题，同时会造成长度计算误差。通过对编码器安装方式的改造，改原有的滚轮式编码器为出轴式安装编码器的方式，采用联轴器和张紧辊辊轴连接，形成柔性连接，编码器轴需和辊轴有很好的同轴度，最大同轴度误差需保证在±0.2 mm范围内，联轴器安装好后不应该有挤压、弯曲。更改后的安装方式稳定有效，在长周期工作时间内未出现带钢自测速度波动、计长波动等情况。后期维护中，需要对因磨损导致同轴度的变化以及联轴器的安装，制定合理的定期检查校验制度。

图2 编码器安装方式改造前后对比

4 表检仪缺陷纵向位置调整

4.1 镀锌焊缝信号跟踪及调整

由于带钢在张紧辊表面的滑动以及在张力作用下会产生微小型变，会导致一定的误差，为保证焊缝跟踪的准确性，表检仪需要焊缝跟踪器发送的焊缝信号准确获知钢卷的换卷位置，该信号由表检仪检测位置的前一个焊缝跟踪器发出，位置处于出口活套和表检仪检测位置之间。

焊缝跟踪点到表检仪的物理距离准确度决定了表检仪显示母卷带头的位置精度，在未进行调整前，镀锌焊缝跟踪的精度可能会有较大误差。在调整过程中，可利用电机编码器计算与人工测量对比，重新计算焊缝跟踪器WPD到表检仪的实际物理距离，要求越精确越好，可以精确到0.1 m级别。按照这个实际物理距离值对表检仪内部焊缝距离参数值进行修正，再调整表检仪内部焊缝定位的参数值，保证带钢母卷焊缝的检测位置定位于表检仪显示窗口的带头1 m位置。这样做的目的是将焊缝在带钢母卷显示中的位置确定下来，为后续的剪切信号分卷跟踪调整做准备。焊缝跟踪器需要设置有效矫正窗口区，以避免带钢有异常孔洞、跑偏等因素造成焊缝跟踪器检测到错误的焊缝信号，当该矫正窗口区内检测到的焊缝信号为有效时，才能用其对跟踪数据做修正，否则视为错误信号，不对其进行修正。

实际过程中也会出现某些异常情况，一是表检仪带钢子卷显示界面中会出现焊缝缺陷，因为正常焊缝缺陷会出现在母卷显示中，经过出口剪切后不应出现在子卷显示画面中；二是子卷的带尾会出现LF相机通道拍摄的焊缝缺陷，正常情况下表检仪的BF和LF拍摄的焊缝缺陷均应保持位置同步，并出现在表检仪显示带钢的带头位置。这两个问题最终会导致缺陷显示定位出现大的偏差，所以需要对表检仪各检测通道焊缝位置设定的offset值及L1焊缝发送信号时序进行检查。如发现焊缝发送信号存在发送延迟现象，则要通过信号提前量的修正，将焊缝发送位置点提前至表检仪传感器之前，以解决表检仪焊缝位置显示异常的问题。

4.2 剪切信号跟踪及调整

当L1发送焊缝信号，表检仪进行母卷换卷，L1发送剪切信号，表检仪切换子卷。通过L1发送给表检仪的剪切信号，结合表检仪检测位置到出口剪的带钢物理距离参与带钢子卷长度的计算，如果这个物理距离值未能测准，子卷的长度就会产生一个固定误差值。

当发现表检仪的自测卷长与机组L2自测卷长存在较大偏差时，也需要检查出口剪切信号与表检仪内部信号设定的匹配值误差。根据剪切刀数、每一刀的实际步进长度值进行表检仪参数修正并匹配。

4.3 表检仪检测通道对于上、下表面缺陷对应位置的偏差修正

镀锌机组表检仪为百视泰公司产品，表检仪分为上、下表面带钢检测，每个表面分别由LF和BF 2组相机检测通道组成，LF和BF相机组分别对缺陷进行检测扫描并定位。在表检仪自测长度和L2卷长数值匹配后，这就要求上、下表面4个检测通道对于同一个缺陷在钢卷长度方向上的检测定位均要保持一致，才能最终确保缺陷定位的准确性。

以4个通道中的某一个通道检测到的缺陷位置为基准，作为其他3个通道的位置参照基准。首先通过缺陷位置的数据跟踪，确认每个通道与基准通道的具体定位差值数据，再通过微调表检仪系统内部各通道的位置offset值，以达到各通道检测位置的合理匹配。在此过程中，可选择穿透型缺陷(比如孔洞)作为缺陷位置的数据跟踪来源，因为这种穿透性缺陷能够同时被上、下表面4个通道检测到，能够快速简便地提供统一的缺陷位置数据。为了验证最终的调整是否有效，还需要下游重卷机组的开卷检查来确认，如果开卷验证过程中发现有误差，那么相应通过对4个检测通道的offset值做偏差修正即可。

5 下游机组验证

作为镀锌机组的下游机组，重卷机组根据镀锌机组的来料缺陷信息进行缺陷切除。该条机组采用激光测速仪进行长度跟踪，精度较高。通过数据比对，其自测卷长与来料的卷长信息匹配度较高，故无需进行相应改造。需要注意的是，重卷机组会在钢卷的带头和带尾进行首尾切废，或者在运行过程中切除一段钢带进行取样操作，所以在跟踪验证过程中需要将这一部分的带钢切除量考虑进去。通过重卷人工检查对缺陷位置进行确认，并与表检仪的缺陷位置信息进行比对，积累数据后可以得出重卷机组对于缺陷切除范围的合理值，最大程度地减小缺陷前后位置的切除量，保证钢卷的成材率。

6 结语

需要注意的是，各机组均有自己的钢卷计长设备，计长数据相互间难以避免地存在一定偏差量，难以真正统一，需要合理的修正统一或者选取偏差允许范围值。表检仪只能以一条机组的计长为基准，较合理的方式是以本机组为基准进行矫正，而非跨机组进行匹配。另外，产线的急停、多次启停，对计长偏差都有可能造成偶发影响。

通过一系列的偏差修正工作，马钢镀锌表检仪与在线机组卷长米数精度已由原来的5～7 m误差匹配至0～3 m，重卷切除缺陷范围由原来的缺陷位置±7 m缩小为±3 m以内，既免除了重卷机组人工二次跟踪的工作量，提高了机组运行效率，又减少了切除废品的损失，提高了成材率。该项工作对于下游各配套加工厂的加工同样具有有效的现实意义。可以预见，由于带钢跟踪的准确实现，对于钢铁企业全工序质量的准确控制、跟踪、分析和工艺参数的优化提供了可能，将为客户提供优质产品以及优质服务提供更可靠的依据。