一種轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚用自動(dòng)定位裝置及自動(dòng)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚用自動(dòng)定位裝置；另本發(fā)明還涉及一種轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚用自動(dòng)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在轉(zhuǎn)爐吹氧冶煉過(guò)程中，爐襯與高溫鐵水、爐渣和爐氣等長(zhǎng)期接觸而產(chǎn)生局部侵蝕現(xiàn)象；同時(shí)，爐襯也會(huì)受到加廢鋼、倒渣、出鋼等操作影響而出現(xiàn)局部損傷。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，爐襯厚度會(huì)逐漸變??；當(dāng)期厚度低于安全值時(shí)，則容易發(fā)生穿鋼等重大安全事故。
[0003]目前，隨著爐襯修補(bǔ)技術(shù)的發(fā)展和濺渣護(hù)爐技術(shù)的廣泛應(yīng)用，轉(zhuǎn)爐爐襯的使用壽命可達(dá)到1-2萬(wàn)爐，轉(zhuǎn)爐在預(yù)期爐役期內(nèi)發(fā)生穿鋼事故的概率幾乎為零；但是準(zhǔn)確檢測(cè)轉(zhuǎn)爐爐襯各處的厚度情況，減少過(guò)渡修補(bǔ)造成的浪費(fèi)，使轉(zhuǎn)爐爐襯保持最佳的輪廓形貌從而延長(zhǎng)其爐齡和減少爐襯重砌冷修次數(shù)具有重要作用。同時(shí)，準(zhǔn)確檢測(cè)轉(zhuǎn)爐爐襯各處厚度情況可對(duì)轉(zhuǎn)爐熔池液位和出鋼角度進(jìn)行預(yù)測(cè)，優(yōu)化氧槍位置和出鋼角度，進(jìn)而指導(dǎo)轉(zhuǎn)爐煉鋼。
[0004]因此，定期檢測(cè)轉(zhuǎn)爐爐襯厚度情況對(duì)保證煉鋼生產(chǎn)安全、優(yōu)化煉鋼工藝非常必要。目前，由于激光測(cè)量轉(zhuǎn)爐爐襯厚度具有非接觸、快速、準(zhǔn)確性高和抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐爐襯測(cè)厚技術(shù)領(lǐng)域。
[0005]在利用激光測(cè)厚儀對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯厚度進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，設(shè)備的定位是非常重要的環(huán)節(jié)，定位的便捷性、速度以及操作適應(yīng)性直接影響爐襯測(cè)厚的準(zhǔn)確快捷進(jìn)行。對(duì)于采用激光測(cè)距儀和全站儀作為激光器部分的轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚儀來(lái)說(shuō)，其定位是通過(guò)人工操作激光測(cè)距儀或全站儀掃描轉(zhuǎn)爐外三個(gè)與轉(zhuǎn)爐位置關(guān)系已知的點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，操作人工適應(yīng)性差、定位時(shí)間長(zhǎng)，且由于定位點(diǎn)易被灰塵遮擋，定位準(zhǔn)確性較差。對(duì)于國(guó)外采用三維激光掃描儀作為激光器部分的轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚儀來(lái)說(shuō)，其采用反光條定位法，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)定位，但定位用激光器與測(cè)量用激光器是分開的，成本較高，同時(shí)反射條表面沾灰以及轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚儀不能水平放置時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)較大的定位誤差，而對(duì)于在轉(zhuǎn)爐前平臺(tái)設(shè)置標(biāo)記點(diǎn)組的固定位置定位法來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚儀只能固定在幾個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，不利于設(shè)備靈活測(cè)量轉(zhuǎn)爐爐襯各處的厚度情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有利用激光測(cè)厚儀對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯厚度進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中激光測(cè)厚儀的定位操作復(fù)雜、時(shí)間消耗長(zhǎng)、定位準(zhǔn)確性不高的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新的轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚用自動(dòng)定位裝置以及基于此自動(dòng)定位裝置的轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚用自動(dòng)定位方法。
[0007]本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚用自動(dòng)定位裝置，固定安裝在轉(zhuǎn)爐托圈上，包括三個(gè)位置相對(duì)固定且呈三角形分布的球體。
[0008]可選的，三個(gè)所述球體呈等腰三角形分布；位于等腰三角形底角處的兩個(gè)所述球體的球心位于轉(zhuǎn)爐托圈中線平面上、位于等腰三角形頂角處的所述球體的球心位于垂直于轉(zhuǎn)爐耳軸軸線且平分轉(zhuǎn)爐本體的平面上。
[0009]可選的，所述球體的半徑R滿足:60mm〈R〈80mm。
[0010]可選的，所述自動(dòng)定位裝置還具有支架組件；所述支架組件與轉(zhuǎn)爐托圈固定連接；三個(gè)所述球體固定安裝在所述支架組件上。
[0011]可選的，所述球體具體為球缺；所述球缺通過(guò)底面上的螺紋孔固定在所述支架組件上。
[0012]可選的，還具有用于防止落渣跌落至所述球體上的擋渣板和支撐所述擋渣板的擋渣板加強(qiáng)筋；所述擋渣板和所述擋渣板加強(qiáng)筋均與所述支架組件固定連接。
[0013]可選的，所述支架組件上還具有支架組件加強(qiáng)筋。
[0014]本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚用自動(dòng)定位裝置，包括安裝三個(gè)呈三角形分布的球體，激光測(cè)厚儀可在距離轉(zhuǎn)爐較近的位置以較小的掃描角度實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)定位裝置的快速掃描；由于自動(dòng)定位裝置固定安裝在轉(zhuǎn)爐托圈上，也可十分方便地根據(jù)自動(dòng)定位裝置尺寸、安裝位置和轉(zhuǎn)爐托圈外徑準(zhǔn)確計(jì)算三個(gè)球體球心在轉(zhuǎn)爐坐標(biāo)系的坐標(biāo)，提高定位精度；由于球體具有特殊外形，可保證激光測(cè)厚儀在各個(gè)位置掃描時(shí)點(diǎn)云數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別與擬合功能的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，從而保證激光測(cè)厚儀在各個(gè)位置的自動(dòng)定位。
[0015]在本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中，三個(gè)球體呈等腰三角形分布，位于等腰三角形底角處的兩個(gè)球體的球心處于托圈中線平面上，位于頂角處的球體的球心位于垂直于轉(zhuǎn)爐耳軸的軸線且平分轉(zhuǎn)爐本體的平面上，便于三個(gè)球體球心在轉(zhuǎn)爐坐標(biāo)系中坐標(biāo)值的計(jì)算，也便于轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚儀采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)、快速計(jì)算獲取自動(dòng)定位裝置的三個(gè)球體球心在激光測(cè)厚儀坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。
[0016]在本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中，自動(dòng)定位裝置具有支架組件且球體經(jīng)過(guò)支架組件固定在轉(zhuǎn)爐托圈上，且還具有相應(yīng)的擋渣板、擋渣板加強(qiáng)筋和支架組件加強(qiáng)筋，可減少轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中高溫、多塵以及落渣對(duì)自動(dòng)定位裝置結(jié)構(gòu)及形狀的不利影響。
[0017]本發(fā)明還提供基于前述自動(dòng)定位裝置的轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚用自動(dòng)定位方法，用于激光測(cè)厚儀進(jìn)行爐襯厚度測(cè)量前的定位，包括，
[0018]步驟S101:掃描所述自動(dòng)定位裝置，獲得所述自動(dòng)定位裝置的空間點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0019]步驟S102:識(shí)別與擬合出所述自動(dòng)定位裝置的空間點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)中三個(gè)所述球體球心在激光測(cè)厚儀坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值；
[0020]步驟S103:采用羅德里格七參數(shù)模型、根據(jù)三個(gè)所述球體球心在所述激光測(cè)厚儀坐標(biāo)系和在所述轉(zhuǎn)爐坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，求算兩個(gè)坐標(biāo)系的換算關(guān)系，實(shí)現(xiàn)所述激光測(cè)厚儀的定位。
[0021]可選的，步驟S102中識(shí)別與擬合出所述自動(dòng)定位裝置的空間點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)中三個(gè)所述球體球心在激光測(cè)厚儀坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值具體為:
[0022]利用基于歐式距離的聚類算法對(duì)自動(dòng)定位裝置的空間點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到所有類似球體物的粗提取點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0023]采用采樣一致性算法對(duì)所述粗提取點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到中間提取點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0024]采用三個(gè)所述球體的相對(duì)位置關(guān)系對(duì)所述中間提取點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到目標(biāo)球體點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0025]利用空間球面方程和最小二乘原理、根據(jù)三個(gè)所述球體的目標(biāo)球體點(diǎn)云數(shù)據(jù)求算三個(gè)所述球體在所述激光測(cè)厚儀坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。
[0026]可選的，在所述步驟S102前對(duì)自動(dòng)定位裝置的空間點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；所述濾波處理包括依次進(jìn)行的下采樣濾波和統(tǒng)計(jì)參數(shù)濾波。
[0027]本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)爐爐襯激光測(cè)厚用自動(dòng)定位方法，通過(guò)掃描自動(dòng)定位裝置獲得自動(dòng)定位裝置點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再識(shí)別與擬合出定位裝置點(diǎn)云數(shù)據(jù)中三個(gè)球體球心在激光測(cè)厚儀坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并根據(jù)計(jì)算得到的三個(gè)球體球心在轉(zhuǎn)爐坐標(biāo)系中的坐標(biāo)求算激光測(cè)厚儀和轉(zhuǎn)爐之間的相對(duì)位置關(guān)系；這樣可實(shí)現(xiàn)各個(gè)位置處激光測(cè)厚儀相對(duì)轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)定位，利于設(shè)備靈活測(cè)量轉(zhuǎn)爐爐襯各處的厚度情況。
【附圖說(shuō)明】
[0028]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】激光測(cè)厚儀進(jìn)行自動(dòng)定位時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的自動(dòng)定位裝置結(jié)構(gòu)視圖；
[0031]圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的自動(dòng)定位裝置正視圖；
[0032]圖4為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】自動(dòng)定位裝置中球體示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明【具體實(shí)