技术摘要：
本发明公开了一种获取板材残余应力分布特征的智能矫直机，在辊式矫直机入口与出口分别布置一组板厚测量仪，将直接测量结果通过相关模型计算，可求得所述板材不平度值、梯度值，进而得到板材内部残余应力分布趋势图；根据残余应力分布趋势图，结合板材屈服强度、硬化系  全部
背景技术：
板材矫直过程中，主要目的是为了减小和消除板材内部的残余应力，以达到改善 板材板型，提高板材平直度的效果。一般情况下，板材的残余应力很难在轧线上直接测量， 而一般的矫直工艺在计算过程中，主要考虑的也是板材的力学性能参数，如屈服强度、弹性 模量、硬化系数等。如何将板材的残余应力引入到矫直工艺模型当中，根据现场情况动态描 述残余应力的变化趋势，并根据所刻画的趋势实时调整矫直工艺参数，一直是矫直工艺计 算当中的难点。 本发明以板材不平度变化的趋势来表征刻画板材内部残余应力的变化趋势，并根 据残余应力的变化趋势，调整矫直工艺参数设定。 将板材沿着运动方向每隔一个确定距离L划分为若干的横截段，L＝V*T，其中V表 示当前矫直速度，T表示扫描仪采样周期，每个横截段有不同的残余应力分布，而本横截段 需要的最大矫直压下量是由该横截段残余应力最大的部分决定的，某个位置的残余应力 大，则该位置的压下量则大，残余应力小则压下量就小，若采取统一的压下量，则要完成矫 直，必须取最大残余应力处的压下量。进而可得二号辊处的压下量，同理可得其他各辊的压 下量。根据第二辊的残余应力分布与弯辊值、边辊值之间的映射关系，确定弯辊、边辊值，根 据测量点的坐标计算矫直辊左右倾的值。
技术实现要素：
基于此，有必要提供一种获取板材残余应力分布特征的智能矫直机，以实现矫直 辊在矫直过程中根据其板型特征动态施加相应的压下量、弯辊值、边辊值、左右倾。 为实现上述目的，本发明提供了如下方案： 一种获取板材残余应力分布特征的智能矫直机，所述辊式矫直机包括多个上排矫 直辊和多个下排矫直辊，各所述矫直辊平行布置于待矫直板材移动方向，所述具体模型包 括： 用激光扫描仪获取所述板材不平度值； 利用梯度公式求取板材内部指定方向不平度值变化规律； 依据所得规律及板材自身特性估计得到板材内部残余应力分布趋势图； 根据所述残余应力分布趋势图沿运动方向每隔一个确定距离L，划分一个横截段； 对每个横截段求取最大梯度值； 根据获得的最大梯度值，对矫直辊进行压下量、边辊、弯辊、左右倾的动态控制。 可选的，获取所述板材不平度值，具体包括： 获取激光扫描仪到板材基准面的距离，即基准距离； 5 CN 111611699 A 说　明　书 2/10 页 沿矫直辊排列方向给定板材向前传输速度，将激光扫描仪沿板材运动方向垂直进 行扫描，获取激光扫描仪与板材表面测量点之间的垂直距离以及测量点的坐标； 将垂直距离与基准距离作差，其差值即为板材不平度值。 可选的，利用梯度公式求取板材内部指定方向不平度值变化规律，具体包括： 利用激光扫描仪获取所述板材不平度值及测量点坐标； 采用公式 计算板材内部指定方向的不平度值变 化，其中 为板材上坐标为(x,y)的测量点的梯度的模，即梯度值，dx(x,y)为沿x轴 方向的不平度值变化，dy(x,y)为沿y轴方向不平度值变化。 可选的，依据所得规律及板材自身特性估计得到板材内部残余应力分布趋势图， 包括： 板材表面所有所述梯度值分布即为板材内部残余应力分布趋势，由此得到残余应 力分布趋势图。 可选的，根据所述残余应力分布趋势图沿运动方向每隔一个确定距离L划分一个 横截段，对每个横截段求取最大梯度值，包括： 将残余应力分布趋势图沿运动方向每隔一个确定距离L划分一个横截段，L＝V*T， 其中V表示当前矫直速度，T表示扫描仪采样周期，并求出该横截段的最大梯度值，即 可选的，根据获得的最大梯度值、不平度值，求取矫直辊的压下量、边辊、弯辊、左 右倾，包括： 根据公式 计算第i号矫直辊压下量Si，ni表示第i号辊对应的弹性曲率 值的倍数，所述第i号矫直辊为上排矫直辊，i＝4,6……N-3； 根据公式 计算第i号矫直辊压下量Si，所述第i号矫直辊为下排矫直 辊，i＝3,5,7……N-2，Si-1和Si 1分别为与第i号矫直辊相邻的两个上排矫直辊压下量。 所述第2号、第N-1号矫直辊压下量具体计算公式为： 其中，σs表示屈服强度，H表示板材厚度，E表示弹性模量，T表示矫直辊辊距，n2、nn-1 表示第2号、第N-1号矫直辊对应的弹性曲率值的倍数。 根据所述残余应力趋势图确定第i号矫直辊压下量，i＝1,2,3,...N：确定所述第2 号对应的弹性曲率值的倍数的数值范围为0～5、第N-1号矫直辊对应的弹性曲率值的倍数 的数值范围为0～1.5，其余矫直辊对应的弹性曲率值的倍数的数值范围每隔 确定进 行确定。 获取当前矫直辊所在残余应力分布趋势图的位置，确定当前位置的最大值 6 CN 111611699 A 说　明　书 3/10 页 以及板材的屈服强度Q； 建立 与 的比值与所述第2号矫直辊对应的弹性曲率值 的倍数的数值范围的映射关系，从而确定最终的所述第2号矫直辊压下量，根据该方法确定 其余矫直辊压下量。 所述 与 的比值与所述第2号矫直辊对应的弹性曲率值 的倍数的数值范围的映射关系为： 当 时： 当 时： n2＝5 其中， 表示该横截段最大梯度值， 表示板材最大梯度值。 根据所述第i号矫直辊压下量，i＝1,2,3,...N对板材进行矫直。 根据所述残余应力分布趋势图绘制标准线，所述标准线将所述残余应力分布趋势 图划分为多个区域；各所述区域对应不同的弯辊值和边辊值； 根据所述残余应力分布趋势图沿运动方向每隔一个确定距离L划分一个横截段，L ＝V*T，其中V表示当前矫直速度，T表示扫描仪采样周期，确定该横截段的最大梯度值，即 也是弯辊、左右倾的最低点， 所述残余应力分布系数与弯辊值之间的映射关系为： 其中，k表示残余应力分布系数，用来描述残余应力分布趋势， 表示该 横截段最大梯度值， 表示板材最大梯度值，pr表示弯辊值，Q表示板材屈服强度，Qmax 表述板材最大屈服强度；prmax表示最大弯辊值。 所述残余应力与边辊值之间的映射关系为：(采用不平度，边辊与不平度符号相 反) 其中，h为不平度，br表示边辊值，Q表示板材屈服强度，Qmax表述板材最大屈服强 度，±hmax表示不平度范围，±brmax表示边辊值可调范围。 根据所述最大梯度值计算各区域间的矫直辊倾斜值； 获取矫直辊的实际长度L； 获取矫直辊最高点位置形成的半径为R、圆心角为 的扇形：根据图8、9可得： 式中，h2＝pr，pr表示弯辊量，Li表示矫直辊长度，初始 7 CN 111611699 A 说　明　书 4/10 页 给定 为扇形圆心角一半，将 代入 求得与 对应的R，再将R、代入 式 求得对应的矫直辊理论长度Li，判断Li-L的差值是否在取值范 围±ΔL之内，如果在则确定R、 否则每隔 确定一个 值，并判断Li-L的差值是否在取 值范围±ΔL之内，直至得到R、 如图10所示； 采用公式 和 计算矫直辊倾斜 值，H1为矫直辊最左端上升或下降的值，R为扇形半径，h2为弯辊量，x为梯度最大值测量点 的横坐标，I为矫直辊宽度， H2矫直辊最右端上升或下降的值。 判断x，与 的大小关系： 若 矫直辊右倾，H1为负值,H2为正值； 若 时，矫直辊不发生倾斜，H1、H2值为零； 若 时，矫直辊左倾，H1为正值，H2为负值。 根据所述压下量、弯辊值、边辊值、左右倾对板材进行矫直。 与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：利用激光扫描仪获取所述板材不平 度值；利用梯度公式求取板材内部指定方向不平度值变化规律；依据所得规律及板材自身 特性估计得到板材内部残余应力分布趋势图；根据所述残余应力分布趋势图沿运动方向每 隔一个确定距离L划分一个横截段，对每个横截段求取最大梯度值；根据获得的最大梯度 值，求取矫直辊的压下量、边辊、弯辊、左右倾。通过本发明的上述方法以实现矫直辊在矫直 过程中对应残余应力分布趋势图进行动态调整矫直工艺，对矫直辊压下量进行控制，实现 根据残余应力的分布特征，动态设定矫直工艺的压下量、边辊量、弯辊量、左右倾。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。 图1为本发明的方法流程图； 图2为本发明获取板材不平度值的示意图； 图3为本发明辊式矫直机及板材示意图； 图4为本发明板材残余应力分布趋势图； 图5为本发明板材内部残余应力分布趋势图划分横截段示意图； 图6为本发明实施例单边浪缺陷板材示意图； 图7为本发明实施例单边浪缺陷板材示意图； 8 CN 111611699 A 说　明　书 5/10 页 图8为本发明矫直辊右倾示意图； 图9为本发明矫直辊左倾示意图； 图10为本发明求解弯辊对应扇形的半径和角度的程序流程图； 其中，E—板型仪，F—基准面,A—板材，bc—板材长度，bk—板材宽度，B—板材运 动方向。