激光測(cè)距儀在圓盤剪中的應(yīng)用

張宏亮

【摘要】針對(duì)圓盤剪機(jī)架開(kāi)口度機(jī)械測(cè)量系統(tǒng)存在的測(cè)量誤差大的問(wèn)題，提出了使用激光測(cè)距儀測(cè)量。并介紹了基于激光測(cè)距儀的測(cè)量系統(tǒng)的安裝方法，硬件組態(tài)，軟件編程讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)485通訊過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得出10進(jìn)制的實(shí)型測(cè)量值。對(duì)測(cè)量值進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算和誤差處理得出機(jī)架開(kāi)口度實(shí)際值，該測(cè)量裝置的測(cè)量誤差在（0至+2mm）范圍，為鋼板正公差的減少提供了有力保障。

【關(guān)鍵詞】激光測(cè)距儀；測(cè)量誤差；RS485通訊

重鋼中厚板廠圓盤剪主要剪切的鋼板規(guī)格為：厚度：6～25mm，寬度：剪前1500～4000mm；剪后1400～3800mmm；圓盤剪通過(guò)調(diào)整移固兩側(cè)機(jī)架之間的距離來(lái)確定剪切鋼板的寬度，其尺寸由一個(gè)兩端分別安裝在固移兩側(cè)機(jī)架上的標(biāo)尺測(cè)量，操作工通過(guò)攝像看標(biāo)尺刻度來(lái)調(diào)整機(jī)架開(kāi)口度的實(shí)際值實(shí)現(xiàn)鋼板定寬控制。由于機(jī)械標(biāo)尺測(cè)量精度低，易變形及人工操作定位不準(zhǔn)等原因，導(dǎo)致剪切后的鋼板經(jīng)常出現(xiàn)不符合寬度偏差的非計(jì)劃品，為此放尺達(dá)到+15mm。為進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益，最大程度的減少剪切余量，提高成材率，減少非計(jì)劃。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)及對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)機(jī)架開(kāi)口度的精確測(cè)量是減少鋼板正公差的嚴(yán)重制約。引入激光測(cè)距儀，通過(guò)對(duì)固移兩側(cè)機(jī)架開(kāi)口度的準(zhǔn)確測(cè)量可以提高機(jī)架開(kāi)口度的定位精度，有效的減少鋼板正公差。

1、激光測(cè)距儀的安裝

圖中該系統(tǒng)由檢測(cè)部分，控制部分，電氣傳動(dòng)控制部分和機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。檢測(cè)部分主要是安裝在固定側(cè)機(jī)架旁的激光測(cè)距儀（9），安裝在移動(dòng)側(cè)機(jī)架上的感應(yīng)板7組成?？刂撇糠种饕蒃T200站（10），可編程控制器（11）組成。電氣傳動(dòng)部分包括增量型編碼器（1），交流變頻電機(jī)（4），交流調(diào)速裝置（5）。機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由渦輪減速機(jī)（2），傳動(dòng)絲桿（3），移動(dòng)側(cè)機(jī)架（6），固定側(cè)機(jī)架（8）組成。激光測(cè)距儀由單獨(dú)的支架將其安裝于遠(yuǎn)離機(jī)架的地面上，這樣可有效減少剪切過(guò)程中由于機(jī)架跳動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的干擾。

2、硬件設(shè)計(jì)

2.1激光測(cè)距儀的選型

重鋼中厚板廠選用勞易測(cè)ODSL30/D485-30M-S12。該型激光測(cè)距儀的主要特點(diǎn)如下：1）測(cè)量精度可達(dá)到+2mm；2）通過(guò)485接口與主PLC相連來(lái)傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)；3）測(cè)距儀工作電壓為10-30V，本項(xiàng)目中選用24V[2]。

2.2硬件組態(tài)配置

本方案在主PLC上安裝CP443-5 Ext模板擴(kuò)展第二根DP總線，連接4#ET200站，組態(tài)CP340-RS422/485模塊起始地址為576終止地址為591[1]。

3、軟件設(shè)計(jì)

3.1通訊數(shù)據(jù)接收的實(shí)現(xiàn)

在step7編程軟件中調(diào)用庫(kù)CP300中的FB2.其中LADDR=576為起始地址，DB_NO=21為存放所接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊號(hào)，DB40為背景數(shù)據(jù)塊，M635.1為一個(gè)占空比20S：40S的方波信號(hào)用來(lái)定時(shí)清空緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。開(kāi)辟3個(gè)數(shù)據(jù)塊DB22，DB23，DB24作為數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的暫存塊，數(shù)據(jù)處理的過(guò)程如下：

1）以字節(jié)為單位將DB21中的數(shù)據(jù)DB21.DBB0-DB21.DBB5存放至DB22中地址標(biāo)號(hào)為1，3，5，7，9，11的字節(jié)中。

2）以字為單位將DB22中的數(shù)據(jù)取出，先將其數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為整型并減去30，所得結(jié)果轉(zhuǎn)換為雙整型在轉(zhuǎn)換為實(shí)型，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)塊DB23中。

3）以雙字為單位將DB23中的數(shù)據(jù)取出，按地址標(biāo)號(hào)0-20，做為新數(shù)據(jù)的高位到低位。

4）將新數(shù)據(jù)的高位到低位逐個(gè)相加，在除以10所得到的數(shù)據(jù)即為激光測(cè)距儀測(cè)量到的實(shí)際值。

3.2機(jī)架開(kāi)口度實(shí)際值的顯示及標(biāo)定程序的設(shè)計(jì)

激光測(cè)距儀安裝在距固定側(cè)機(jī)架一定距離的地面上，為一個(gè)定值，將測(cè)量出的動(dòng)態(tài)值減去該定值即為機(jī)架開(kāi)口度實(shí)際值，由于安裝誤差測(cè)距儀的激光線不可能是一條絕對(duì)的水平直線，且為了保證鋼板的正公差，再機(jī)架開(kāi)口度實(shí)際值的基礎(chǔ)上乘以一個(gè)修正系數(shù)其范圍為（0.982-1）該系數(shù)可通過(guò)多次比較測(cè)距儀測(cè)量出的機(jī)架開(kāi)口度實(shí)際值與用檢定過(guò)的量具測(cè)量出的機(jī)架開(kāi)口度實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比確定。圓盤剪機(jī)械設(shè)備檢修或者換刀過(guò)后都會(huì)對(duì)測(cè)量值的有效性有影響，所以設(shè)計(jì)了標(biāo)定程序，其設(shè)計(jì)思路為將圓盤剪機(jī)架開(kāi)口度保持在某一個(gè)位置，用檢定過(guò)的量具多次多位置測(cè)量機(jī)架開(kāi)口度實(shí)際值，將測(cè)量值相加除以測(cè)量次數(shù)所得平均值即為標(biāo)定用的實(shí)際值，在程序中用激光測(cè)距儀實(shí)際值減去該標(biāo)定值即為激光測(cè)距儀距離固定側(cè)機(jī)架的有效值，該有效值作為一個(gè)常數(shù)，用激光測(cè)距儀測(cè)量值減去該常數(shù)即為機(jī)架開(kāi)口度實(shí)際值標(biāo)定完成。該測(cè)量裝置的測(cè)量誤差在（0至+2mm）范圍，為鋼板正公差的減少提供了有力保障。如下為一組測(cè)量對(duì)比值：

4、結(jié)論

本文介紹了激光測(cè)距儀在圓盤剪中的應(yīng)用，包括安裝方式，數(shù)據(jù)通訊，誤差處理的方法，實(shí)際值換算和標(biāo)定。激光測(cè)距儀的引入能有效提高測(cè)量精度，為鋼板正公差的減少提供有力保障。

參考文獻(xiàn)

[1]寥常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)第二版.機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]德國(guó)勞易測(cè)電子公司.光電產(chǎn)品用戶手冊(cè).德國(guó)勞易測(cè)電子有限公司，2011.