阅读说明：本技术 一种激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法 (Device and method for quickly correcting height position of laser nicking focusing roller ) 是由 侯长俊 向邦林 郭万青 吴树建 徐国忠 卢纪平 高煜 邢国峰 于 2018-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明揭示了一种激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法,通过机械方式检测和放大显示聚焦辊位移量,以及配套设置带标尺刻度显示的顶杆装置,实现聚焦辊位置的快速校正,便于对焦点位置进行过程监控,有效消除了焦点位置不准造成的刻痕改善率降低问题,提高刻痕效果。本发明实施简单,成本低,能够在10分钟内确认聚焦辊位置状态,大大缩短确认时间；采用机械检测方式,没有零位漂移问题,检测准确；作为对工艺过程和产品质量的重要监控手段,激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法简单、实用,易于复制,具有较好的推广应用前景。(The invention discloses a device and a method for quickly correcting the height position of a laser nicking focusing roller. The method is simple to implement, low in cost and capable of confirming the position state of the focusing roller within 10 minutes, and greatly shortens the confirmation time; a mechanical detection mode is adopted, so that the zero drift problem is avoided, and the detection is accurate; as an important monitoring means for the process and the product quality, the device and the method for quickly correcting the height position of the laser nick focusing roller are simple and practical, are easy to copy and have better popularization and application prospects.)

一种激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法

技术领域

本发明涉及取向硅钢激光刻痕技技术领域，更具体地指一种取向硅钢激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法。

背景技术

激光刻痕示意图如图1所示。在激光刻痕扫描盒100内，入射激光200通过聚焦镜400聚焦后，照射到由聚焦辊400顶起的带钢500上，聚焦辊两侧还有稳定辊600用于将带钢绷紧。正常情况下，入射激光200角度和聚焦镜300位置均不变，一旦聚焦镜300的焦距选定后，实际的焦点位置是不变的，由聚焦辊400升降，将带钢500顶到焦点位置进行刻痕。聚焦辊400最顶端处带钢500上表面即为聚焦后的激光焦点位置。聚焦辊400的高度位置通过电机连接的丝杆调节，由编码器进行行程检测和控制。带钢是否在焦点位置对刻痕效果极为关键，因此聚焦辊高度位置的精度和准确度极为重要。在实际生产中会遇到如下问题：

(1)编码器精度易受温度影响，并且精度漂移后难以察觉，特别是在精整机组或选用短焦距的激光刻痕设备中，聚焦辊高度每卷都需要进行升降，累计误差会比较大。

(2)编码器损坏更换后标定非常困难。由于聚焦辊精度通常达到0.1mm，更换编码器后零位确定困难，费时费力。

(3)聚焦辊辊面磨损造成顶部实际高度变化，偏离焦点位置。聚焦辊需要在表面喷涂无机涂层来提高辊面耐热性。但在长期使用中辊面涂层或磨损，聚焦辊实际辊径变小，导致带钢偏离焦点位置。

(4)聚焦辊与扫描盒异常相对位移，导致偏离焦点。聚焦辊和扫描盒在两个独立框架上，在某些异常情况下两者产生了一定的相对位移，一般聚焦辊偏离原来位置可能性较大，导致偏离了实际焦点位置。

发生上述情况，需要重新标定聚焦辊位置。目前对于焦点位置的确认，所采用的原理都是焦点位置光斑尺寸最小、能量最集中。较为精密的方法是采用专用的能量密度检测仪，通过仪器放置于聚焦辊上，连续改变聚焦辊高度，当检测到能量密度最大时，此位置即为焦点位置；但是这种方法一般只在设备安装、调试阶段使用。钢厂一般没有该仪器，日常生产过程中如果需要确认焦点，则需要联系设备厂家实施，流程较长，实施难度大，费用高。

另外还有较为粗糙的方法是，将感光相纸粘贴于聚焦辊上，改变聚焦辊位置，打开激光后会在相纸上留下光斑的形貌，测量光斑尺寸，当光斑尺寸最小时的聚焦辊位置即为焦点位置。但由于感光相纸需要每测试一次、更换一次，因此检测时间较长，一般不低于8h。同时实际操作过程中不可能实现聚焦辊的连续位置变换，并且感光相纸上光斑的边缘模糊，测量精度不够。因此两个因素叠加导致该方法检测的焦点位置精度不高，一般仅能达到0.5mm级别。对于目前采用的固体激光器来说，由于激光光斑腰长较小，该精度不尽如人意。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对上述现有技术聚焦辊高度位置精度和准确度低缺陷问题，本发明的目的在于提供一种快捷、易操作的取向硅钢激光刻痕聚焦辊位置校正装置及方法，通过机械方式检测和放大显示聚焦辊位移量，以及配套设置带标尺刻度显示的顶杆装置，实现聚焦辊位置的快速校正，便于对焦点位置进行过程监控，提高刻痕效果。

(二)技术方案

一种激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置，包括定位顶杆装置，定位顶杆装置安装在扫描盒上；定位顶杆装置包括顶杆、基座、顶杆底部平板、托盘、拧紧定位螺母，基座固定于聚焦辊上方的扫描盒上，基座中开孔与顶杆间隙配合，基座上设置一个锁紧旋钮用于固定顶杆；顶杆上端带指针，指针尖端处设置标尺，标尺上有可上下移动的放大镜；顶杆下端有顶杆底部平板，顶杆底部平板底部中间处做标记划线或开槽；托盘与基座活动连接并通过拧紧定位螺母固定，托盘可在水平方向旋转，当顶杆不使用时，顶杆上升并用锁紧旋钮固定，托盘旋转到顶杆下方，并拧紧定位螺母，防止托盘转动。

根据本发明的一实施例，所述顶杆长度根据安装位置与聚焦辊在焦点位置时的距离确定，并预留一定安全长度。

根据本发明的一实施例，所述基座与顶杆的配合间隙、标尺最小刻度不得大于对聚焦辊高度位置精度要求；所示指针尖端处粗细应小于标尺最小刻度。

根据本发明的一实施例，所述基座与顶杆的配合间隙0.05～0.10mm、标尺最小刻度0.1mm，指针尖端0.01～0.04mm。

根据本发明的一实施例，所述放大镜放大倍数大于等于10倍。

根据本发明的一实施例，所述顶杆底部平板的底面应平整并保持水平，在顶杆底部平板的底面和侧面上做划线或开槽标记。

根据本发明的一实施例，所述顶杆底部平板所述顶杆底部平板开槽长宽尺寸为：长宽尺寸为长度L大于等于100mm、宽度D大于等于50mm，其中长度L沿聚焦辊长度方向。

根据本发明的一实施例，所述顶杆为三角形或矩形。

根据本发明的一实施例，所述顶杆、基座、顶杆底部平板、指针、标尺、拧紧定位螺母选用不锈钢材质或外镀防锈镀层的材料。

根据本发明的一实施例，所述托盘底部应高于聚焦辊上限位时顶部标高。

根据本发明的一实施例，所述托盘底部与聚焦辊上限位处保持一定安全距离d，所述安全距离d大于等于50mm。

根据本发明的一实施例，所述定位顶杆装置在设备调试后或确定聚焦辊位置高度准确性后安装，并且聚焦辊为全新辊子；指针在标尺0刻度时，顶杆底部平板与在焦点位置的聚焦辊刚好接触、划线或开槽标记与聚焦辊顶部完全重合。

一种激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正方法，包括以下步骤：

S1、将聚焦辊上升到焦点位置，锁定聚焦辊不动作、不转动；

S2、打开托盘，将锁定旋钮打开，顶杆在自重力作用下自然下降直至底部平板与聚焦辊接触；

S3、聚焦辊水平度调整：

S3.1、查看聚焦辊轴向顶部与底部平板接触情况，如完全贴合则水平度正常，否则需调整；

S3.2、如聚焦辊轴向顶部与底部平板不完全接触，将聚焦辊未接触侧轴头采用垫片或定位螺母进行调节直至聚焦辊轴向与底部平板完全接触；

S4、聚焦辊垂直度调整：

S4.1、在底部平板平板中心划线标记或开槽；

S4.2、查看底部平板标记或开槽与聚焦辊轴向顶部接触情况；

S4.3、如底部平板标记或开槽与聚焦辊轴向顶部完全吻合，则聚焦辊垂直度正常，否则调整聚焦辊两侧轴头，直至底部平板标记或开槽与聚焦辊轴向顶部完全吻合；

S5、聚焦辊高度调位置整：

S5.1、读取指针在标尺上的刻度；

S5.2、如指示刻度为0，则正常，否则需调整，调整方法：升高或降低聚焦辊高度，直至指针在标尺的0刻度位，然后对编码器进行校正；

S6、聚焦辊位置校正完毕。

(三)有益效果

采用了本发明的技术方案，一种激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法，通过机械方式检测和放大显示聚焦辊位移量，以及配套设置带标尺刻度显示的顶杆装置，实现聚焦辊位置的快速校正，便于对焦点位置进行过程监控，提高刻痕效果；本发明能够在10分钟内确认聚焦辊位置状态，大大缩短确认时间，实施简单，成本低；采用机械检测方式，没有零位漂移问题，检测准确；在取向硅钢激光刻痕机组应用效果良好，有效消除了焦点位置不准造成的刻痕改善率降低问题；本发明校正装置和方法简单、实用，易于复制,具有较好的推广应用前景。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为激光刻痕示意图；

图2为定位顶杆装置布置示意图；

图3为定位顶杆装置工作位示意图；

图4为顶杆底部平板示意图；

图5为定位顶杆装置非工作位示意图；

图6为聚焦辊位置快速校正方法流程图。

附图标记说明：

100、扫描盒；200、激光束；300、聚焦镜；400、聚焦辊；500、带钢；600、稳定辊；700、定位顶杆装置；701、顶杆；702、指针；703、标尺；704、放大镜；705、基座；706、锁紧旋钮；707、顶杆底部平板；708、托盘；709、托盘定位螺母。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

结合图2，一种激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置，校正装置包括定位顶杆装置700，定位顶杆装置700安装在扫描盒100上，确保校正装置与激光实际焦点的相对位置保持不变。

结合图3，定位顶杆装置700包括带指针702和底部平板707的顶杆701、带放大镜704显示的标尺703以及固定基座705、辅助托盘708。基座705固定于聚焦辊400上方的扫描盒100上，基座705中开孔与顶杆701间隙配合，实现顶杆上下移动且不晃动。基座705上设置一个螺纹锁紧旋钮706用于固定顶杆701。顶杆701上端带指针702，指针702尖端处设置标尺703，在标尺703的0刻度以上为正刻度，0刻度以下为负刻度。标尺703上有可上下移动的放大镜704，具备足够放大倍数便于人员读数。顶杆701下端有顶杆底部平板707，顶杆底部平板707底部中间处做标记划线或开槽，如图4所示，若开槽，槽宽1mm即可，槽深0.5mm以上。托盘708与基座705活动连接并通过拧紧定位螺母709固定，托盘708可在水平方向旋转，用于防止顶杆在离线位时掉落下来接触聚焦辊造成的设备损坏事故。当顶杆701不使用时，顶杆701上升并用锁紧旋钮706固定，托盘708旋转到顶杆701下方，并拧紧定位螺母709，防止托盘708转动，如图5所示。可通过定位螺母709调整托盘708高度位置，确保托盘708与聚焦辊上限位处保持一定安全距离d，推荐d大于等于50mm。

顶杆701长度根据安装位置与聚焦辊在焦点位置时的距离确定，并预留一定安全长度。

基座705与顶杆701的配合间隙、标尺703最小刻度不得大于对聚焦辊高度位置精度要求；指针702尖端处粗细应小于标尺最小刻度。目前聚焦辊高度位置精度可达到0.1mm，因此设置基座705与顶杆701的配合间隙0.05～0.10mm、标尺最小刻度0.1mm，指针尖端0.01～0.04mm，指针尖端尽量靠近标尺刻度以减小读数误差。

放大镜放大倍数大于等于10倍，或采用具备图像/图片放大功能的拍摄设备替代放大镜。

顶杆底部平板707的底面应平整并保持水平。在顶杆底部平板707的底面和侧面上做划线或开槽标记。当聚焦辊在焦点位置时，该划线或开槽与聚焦辊辊面最顶端重合。如果运行一段时间后，聚焦辊最顶端与该标记不重合，说明聚焦辊与扫描盒出现了相对位移，可以据此调整聚焦辊位置。为保证此功能更有效，顶杆底部平板长宽尺寸优选地：长度L大于等于100mm、宽度D大于等于50mm，其中长度L沿聚焦辊长度方向。

在顶杆底部平板做标记，为防止平板产生水平方向旋转而造成标记移位，顶杆不应为圆柱形，顶杆可以为三角形或矩形等。

托盘708底部应高于聚焦辊上限位时顶部标高，以保证设备安全。

除托盘外，其余部件材质应具备防锈蚀能力，可选用不锈钢材质或外镀防锈镀层的材料。

校正装置应该在设备调试后或确定聚焦辊位置高度准确性后安装，并且聚焦辊为全新辊子，确保指针在标尺0刻度时，顶杆底部平板与在焦点位置的聚焦辊刚好接触、划线或开槽标记与聚焦辊顶部完全重合。

结合图6，一种激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正方法，包括以下步骤：

S1、将聚焦辊上升到焦点位置，锁定聚焦辊不动作、不转动；

S2、打开托盘，将锁定旋钮打开，顶杆在自重力作用下自然下降直至底部平板与聚焦辊接触；

S3、聚焦辊水平度调整：

S3.1、查看聚焦辊轴向顶部与底部平板接触情况，如完全贴合则水平度正常，否则需调整；

S3.2、如聚焦辊轴向顶部与底部平板不完全接触，将聚焦辊未接触侧轴头采用垫片或定位螺母进行调节直至聚焦辊轴向与底部平板完全接触；

S4、聚焦辊垂直度调整：

S4.1、在底部平板平板中心划线标记或开槽；

S4.2、查看底部平板标记或开槽与聚焦辊轴向顶部接触情况；

S4.3、如底部平板标记或开槽与聚焦辊轴向顶部完全吻合，则聚焦辊垂直度正常，否则调整聚焦辊两侧轴头，直至底部平板标记或开槽与聚焦辊轴向顶部完全吻合；

S5、聚焦辊高度调位置整：

S5.1、读取指针在标尺上的刻度；

S5.2、如指示刻度为0，则正常，否则需调整，调整方法：升高或降低聚焦辊高度，直至指针在标尺的0刻度位，然后对编码器进行校正；

S6、聚焦辊位置校正完毕。

综上所述，采用了本发明的技术方案，本发明实施例激光刻痕聚焦辊高度位置快速校正装置及方法，通过机械方式检测和放大显示聚焦辊位移量，以及配套设置带标尺刻度显示的顶杆装置，实现聚焦辊位置的快速校正，便于对焦点位置进行过程监控，提高刻痕效果；本发明能够在10分钟内确认聚焦辊位置状态，大大缩短确认时间，实施简单，成本低；采用机械检测方式，没有零位漂移问题，检测准确；在取向硅钢激光刻痕机组应用效果良好，有效消除了焦点位置不准造成的刻痕改善率降低问题。本发明作为对工艺过程和产品质量的重要监控手段，校正装置和方法简单、实用，易于复制，具有较好的推广应用前景。