Hangwu 铝箔板型离线检测浅析
The research of technology on aluminum foil shape off-line detection
袁静慧 马翠艳 Z先生
(杭州W公司有限公司，浙江杭州，31115)
摘要：研发一套新型的铝箔板形检测系统，高效、精确的获得铝箔板形数据，实现铝箔板形离线检测的自动化，对轧制在线控制的参数进行修正和调整，从而获得优良的板形。
关键词：铝箔板形；离线检测
随着市场竞争的激烈，高端产品的生产尤为重要。其中，板形作为一个重要技术指标一直影响着铝箔产品的高端化。由于轧制过程中的铝箔板材存在残余应力，实际板形值并不能通过在线检测得到如实反映，为了进一步提高控制精度，可以通过离线检测获得更为精确的板形数据，对轧制在线控制的参数进行调整和修正。
目前，板形离线检测的发展还处于初级阶段。板形的离线检测大多还需要人工完成。生产中常用的有直接裁条法和几何形状法。两种方法均需要人工检测和参与，方法复杂，检测效率极低，后者对操作人员经验要求很高，很难准确高效地获得离线板形检测数据，实现铝箔板形离线检测的自动化，而这一点对于已经在大规模工业化生产的铝箔行业而言，至关重要。
以下就针对板形离线检测的原理和板形判定方法进行分析。
一、板形和内应力的关系
板形用I单位来度量。I单位定义：从轧制后的带材中切取单位长度（1m）的带材，放在平台上以一定的宽度沿纵向分切成若干窄条，当窄条在内应力的作用下产生10μm的伸缩量时，就把此时的相对变形量定义为1个I单位，如下图所示：
轧制后的带材分成窄条时其长度会发生变化，这是因为带材内存在的内应力的缘故。众所周知，内应力的产生是由于轧制过程中的不均匀变形所致。那么，内应力和I值之间有什么关系呢？下面已AA1050为例来说明这个问题。
AA1050的弹性模量E为69Gpa，即0.69105Mpa，由胡克定律定律知：
通过笔者长期对高端产品和客户需求了解到，板形都希望控制在10I以内，根据以上公式可以计算出对应的内应力为10I=0.69Mpa×10=6.9Mpa=0.69Kgf/mm2
二、离线板形检测的原理
在线板形检测的的真实性：
在线板形仪测试的板形是以在线应力为基础的，实际板形还要受到导辊平行，展平辊形状，展平辊压力，厚度同板差，在线温差等因素的影响。这些因素都足以影响到板形的真实性。所以，理想的板形不是计算出来的，要经过实际使用，及后道工序的使用来评价。及时调整优化。不断地调整板形目标值是工艺管理的一项主要工作。真确地判断设备问题。是控制板形的一项重要任务。没有任何在线板形仪可以准确反映板形而不受其他因素影响的。
下图是在线板形检测示意图，那么开发出一套离线板形检测系统就能真实的判定出板形的优略，反馈给前道工序，不断优化板形。
离线板形检测的原理说明：
如果在轧制后给铝箔施以恒定的相当于10I板形值的张力，如果板面平整如一就可以判定铝箔板形是符合要求的。但是施加单位张力后，板面并不是平整如一，我们可以用测试铝箔整个幅面的下榻量极差值来给出判定。具体原理见下图：
板面处于一个恒定张力情况下，系统通过控制X，Y两轴电机驱动直线导轨上面激光传感器的运动，从而获取所需的板形数据。激光测量仪先由原点位置向右侧（按照设定的测量宽度）采集数据，利用分位数滤波算法，把采集到的数据大小排序后，剔除较大与较小的值后计算出均值，作为基准点。（注：每一趟的扫描测量都需要校准基准点。）
通过应用程序控制电机协调运动和激光传感器采集板形数据，并将采集到的数据进行滤波处理后保存到电脑中，用户可以系统应用软件分析板面的下榻量和观察图形。应用软件作为人机交互的接口，实现了数据采集过程控制、板形数据的处理和分析及图形的显示等功能。
三、离线板形检测的判定标准
常见的图形见下，横坐标X代表箔宽，纵坐标Y代表下榻量。
测量系统中的两项关键参数对离线板形检测结果有重要影响，一则使用的恒定张力大小，二则导向辊间距大小。
（1）选用不同检测张力：
我们选用同一卷铝箔作为测试对象，导向辊间距选用2m行程，分别使用0.6kgf/mm2、0.8 kgf/mm2和1 kgf/mm2的单位张力来检测，对比离线板形检测结果见下：
可以看出，随着选用测试张力增大，板形极差值R减少。根据板形和内应力的关系，鉴于高端产品板形要求在10I以内，选用的单位张力一般不超过0.7kgf/mm2。如果选用张力过大，检测板形会出现失真现象，不利于对离线板形做出准确的判定。
（2）选用不同的导辊行程
我们选用同一卷铝箔作为测试对象，使用0.7kgf/mm2的单位张力，分别使用1.5m和2.0m的行程来检测，对比离线板形检测结果见下：
可以看出，随着选用行程增大，板形极差值R增大。具体选用行程大小还要根据客户要求而定。
无论以上哪种情况，都可以计算出下榻量的极差值R=Ymax-Ymin，
但是根据下游客户设备和上机张力的不同，对于R的要求也不尽相同，具体标准还要以客户做好对标。
四、结束语
本文讲解了板形和内应力的关系，阐述了在线板形检测的真实性和离线板形检测的原理，开发出一套铝箔离线检测仪，解决了板形离线检测依靠繁琐的直接裁条法检测的难题，提高了板形离线检测的效率和精确度，实现了自动化检测，为铝箔板形的离线检测提供了新的思路。并且通过反馈和在线调整，能够不断优化板形，实现板形的闭环管理。