用于高炉料面成像的3D雷达扫描器以及高炉料面检测系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于高炉料面成像的3D雷达扫描器以及高炉料面检测系统，该3D雷达扫描器包括安装于高炉顶部的基座构件、高温隔离罩构件以及多维度的雷达构件，基座构件包括基座护管和基座法兰；高温隔离罩构件包括隔离罩护管、隔温板和隔离罩法兰；雷达构件包括雷达法兰、连线盒、吊臂、多维度机械臂以及雷达测距单元。该高炉料面检测系统，包括：至少一个如上述的3D雷达扫描器和上位机。本发明专利技术能够对高炉内料面形状的连续性测量，为炼铁工作者调整高炉装料工艺提供了可视化数据依据，具有很高的经济效益。

3D radar scanner and blast furnace charge level detection system for blast furnace charge level imaging

【技术实现步骤摘要】
用于高炉料面成像的3D雷达扫描器以及高炉料面检测系统
本专利技术涉及雷达物位扫描仪领域，具体涉及一种用于高炉料面成像的3D雷达扫描器以及高炉料面检测系统。
技术介绍
高炉生产是钢铁冶炼的重要环节，高炉内部料面具有良好的形态对提高生产效率、降低燃烧比具有重要意义。然而高炉内部工作环境极其恶劣：温度高、有压力、粉尘大、并且内部煤气浓度高含有粘附性焦油，给料面测量带来了非常大的困难。若要控制高炉料面的均匀分布，就需要清楚的了解高炉内料面的分布状态。目前对高炉料面检测的方式多数采用单个点的检测控制，例如机械探尺、雷达探尺、炉窑视频检测系统以及红外成像技术。其中，雷达探尺和机械探尺虽然准确可靠，但是二者不能遍历高炉料面的每一点，而高炉内料面分布不均，使得测量的数据不能反映整个料面分布情况。而炉窑视频监测系统在高温下可以看见炉内的布料状态、炉内火焰和炉边火焰的发展情况，但在光线较暗、料位很低时，看不见炉内的布料情况。而红外成像技术是对料面表面的红外图像进行分析，通过检测炉料面的温度分布来间接推算高炉料面的分布，其可以根据像素值和像素之间的关系构造三维图像，全面反映炉顶料面形状，但是在低温区效果不好。目前的上述的高炉料面检测方式都有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高炉料用于高炉料面成像的3D雷达扫描器，可安装于高炉顶部，通过多维度的雷达构件可测量高炉内不同位置的料面数据；该3D雷达扫描器的基座构件能够防止炉内灰尘进入基座护管，进而影响雷达构件的测量准确性；该3D雷达扫描器的能够通过冷气进行冷却降温，使得雷达构件在炉内高温环境下也能正常工作。本专利技术的另一目的在于提供一种高炉料面检测系统，通过对高炉内多个不同位置的料位测量，并通过软件进行数学建模获取高炉内料面的3D图像，以及获取料面每个点的坐标及高度信息。对高炉内物料形状、炉壁是否挂料、入料是否均匀、炉内物料最高、最低、平均料位等技术参数进行监测。进而控制布料槽进行布料，使炉内布料更加均匀。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的一方面，提供了一种用于高炉料面成像的3D雷达扫描器，所述3D雷达扫描器包括安装于高炉顶部的基座构件、高温隔离罩构件以及多维度的雷达构件，所述基座构件包括基座护管和基座法兰，所述基座护管一端连通所述高炉，另一端固定连接所述基座法兰，所述基座护管上设置有至少一个第一进气口；所述高温隔离罩构件包括隔离罩护管、隔温板和隔离罩法兰，所述隔离罩护管位于所述基座护管内，其靠近高炉的一端设有所述隔温板，在所述隔温板上设有多个排气口，所述隔离罩护管另一端连接所述隔离罩法兰，所述隔离罩法兰固定连接在所述基座法兰上方；所述雷达构件包括雷达法兰、连线盒、吊臂、多维度机械臂、透波防尘罩以及雷达测距单元，所述雷达法兰为盲法兰，其固定在所述隔离罩法兰的上方，所述连线盒安装在所述雷达法兰的外侧，所述吊臂为中空管体，所述吊臂一端连接所述雷达法兰，另一端连接所述多维度机械臂，所述多维度机械臂能够在水平方向和竖直方向上做回转往复运动，所述雷达测距单元安装于所述多维度机械臂上，所述多维度机械臂和雷达测距单元位于所述透波防尘罩内，所述透波防尘罩位于隔离罩护管内，所述透波防尘罩的末端设有多个排气孔；其中，所述雷达法兰上还设有两个第二进气口，一个所述第二进气口连通所述隔离罩护管，另一个所述第二进气口通过管道连通所述吊臂的管体，进而连通所述透波防尘罩。优选地，所述多维度机械臂包括水平旋转结构和竖直摆动结构，所述雷达测距单元安装在竖直摆动结构的端部，并且所述雷达测距单元能够在所述竖直摆动结构的端部回转运动；所述竖直摆动结构的顶端套装在所述水平旋转结构的端部，所述水平旋转结构安装在一个固定座上，所述固定座固定连接所述吊臂。优选地，所述水平旋转结构能够沿水平方向做双向180度往复旋转，套装在所述水平旋转结构端部的所述竖直摆动结构能够能沿垂直方向做双向最大90度摆动，使得所述雷达测距单元能够在水平向和竖直方向上多维度的扫描，于使用中，所述雷达测距单元的行走路径为等分路径，或者所述雷达测距单元的行走路径为预先设置的位置点或数据采集路径。优选地，所述竖直摆动结构的端部设有安装架，所述雷达测距单元安装在所述安装架内，所述安装架通过左右两端的轴承安装在所述竖直摆动结构的端部。优选地，所述水平旋转结构包括第一步进电机，所述第一步进电机的输出轴上设有第一齿盘；所述第一齿盘上套设有链条或带齿皮带，通过所述链条或带齿皮带带动所述竖直摆动结构往复旋转；或者所述第一齿盘啮合有传动齿轮，通过所述传动齿轮带动所述竖直摆动结构往复旋转。优选地，所述竖直摆动结构包括第二步进电机，所述第二步进电机的输出轴上设有第二齿盘；所述第二齿盘上套设有链条或带齿皮带，通过所述链条或带齿皮带带动所述安装架做往复摆动；或者所述第二齿盘啮合有传动齿轮，通过所述传动齿轮带动所述安装架往复旋转。优选地，环绕所述基座护管上设置有三个第一进气口，所述三个第一进气口连接外给气源，在所述三个第一进气口同时进气时，能够在所述基座护管内形成旋转气流。优选地，在所述雷达法兰上的有两个所述第二进气口，所述两个第二进气口分别通过供气软管连接冷气源；其中，在所述供气软管还安装有电磁阀。本专利技术的另一方面，提供了一种高炉料面检测系统，所述系统包括上位机和至少一个如上述的用于高炉料面成像的3D雷达扫描器；所述3D雷达扫描器测量高炉内多个测量点的料位高度信息，通过RS485或者光纤传送至所述上位机，所述上位机上安装有建模软件，根据所述料位高度信息进行数学建模，并仿真显示高炉内料面的3D图像，所述3D图像包括每个测量点的高度数据和坐标数据。优选地，所述系统还包括PCL控制器和安装于高炉顶部的布料槽；所述上位机通过对料位高度信息的数学建模，获取高炉料面的高低料位信息和坐标数据，并通过所述PLC控制器控制所述布料槽对处于低料位的料面进行布料。本专利技术的优点是：本专利技术提供的用于高炉料面成像的3D雷达扫描器，可实现对高炉内料面形状的连续性扫描测量，为炼铁工作者调整高炉装料工艺提供了可视化数据依据，该3D雷达扫描器的基座构件能够防止炉内灰尘进入基座护管并压制上升高温带粉尘气流，同时进行冷却，提高雷达构件的测量准确性；该3D雷达扫描器的高温隔离罩构件以及雷达测距单元通过气体降温，使得3D雷达扫描器的高温隔离罩构件以及雷达测距单元通过气体降温，使得雷达构件在炉内高温环境在炉内高温环境下也能正常工作。进一步地，通过水平旋转结构和竖直摆动结构带动雷达测距单元进行进行两维度或者多维度测量。如此采用一个雷达测距单元可以代替多台仪表，并且检测的信号点数量多，分辨率高，提高测量范围，提高性价比。进一步地，本专利技术提供的高炉料面检测系统，通过3D雷达扫描器对高炉内多个不同位置的料位测量，并通过软件进行数学建模获取高炉内料面的3D图像，对高炉内物料形状、炉壁是否挂料、入料是否均匀、炉内物料最高、最低、平均料位以及料位高低点的坐标等技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高炉料面成像的3D雷达扫描器，其特征在于，所述3D雷达扫描器包括安装于高炉顶部的基座构件、高温隔离罩构件以及多维度的雷达构件，/n所述基座构件包括基座护管和基座法兰，所述基座护管一端连通所述高炉，另一端固定连接所述基座法兰，所述基座护管上设置有至少一个第一进气口；/n所述高温隔离罩构件包括隔离罩护管、隔温板和隔离罩法兰，所述隔离罩护管位于所述基座护管内，其靠近高炉的一端设有所述隔温板，在所述隔温板上设有多个排气口，所述隔离罩护管另一端连接所述隔离罩法兰，所述隔离罩法兰固定连接在所述基座法兰上方；/n所述雷达构件包括雷达法兰、连线盒、吊臂、多维度机械臂、透波防尘罩以及雷达测距单元，所述雷达法兰为盲法兰，其固定在所述隔离罩法兰的上方，所述连线盒安装在所述雷达法兰的外侧，所述吊臂为中空管体，所述吊臂一端连接所述雷达法兰，另一端连接所述多维度机械臂，所述多维度机械臂能够在水平方向和竖直方向上做回转往复运动，所述雷达测距单元安装于所述多维度机械臂上，所述多维度机械臂和雷达测距单元位于所述透波防尘罩内，所述透波防尘罩位于隔离罩护管内，所述透波防尘罩的末端设有多个排气孔；其中，所述雷达法兰上还设有两个第二进气口，一个所述第二进气口连通所述隔离罩护管，另一个所述第二进气口通过管道连通所述吊臂的管体，进而连通所述透波防尘罩。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于高炉料面成像的3D雷达扫描器，其特征在于，所述3D雷达扫描器包括安装于高炉顶部的基座构件、高温隔离罩构件以及多维度的雷达构件，
所述基座构件包括基座护管和基座法兰，所述基座护管一端连通所述高炉，另一端固定连接所述基座法兰，所述基座护管上设置有至少一个第一进气口；
所述高温隔离罩构件包括隔离罩护管、隔温板和隔离罩法兰，所述隔离罩护管位于所述基座护管内，其靠近高炉的一端设有所述隔温板，在所述隔温板上设有多个排气口，所述隔离罩护管另一端连接所述隔离罩法兰，所述隔离罩法兰固定连接在所述基座法兰上方；
所述雷达构件包括雷达法兰、连线盒、吊臂、多维度机械臂、透波防尘罩以及雷达测距单元，所述雷达法兰为盲法兰，其固定在所述隔离罩法兰的上方，所述连线盒安装在所述雷达法兰的外侧，所述吊臂为中空管体，所述吊臂一端连接所述雷达法兰，另一端连接所述多维度机械臂，所述多维度机械臂能够在水平方向和竖直方向上做回转往复运动，所述雷达测距单元安装于所述多维度机械臂上，所述多维度机械臂和雷达测距单元位于所述透波防尘罩内，所述透波防尘罩位于隔离罩护管内，所述透波防尘罩的末端设有多个排气孔；其中，所述雷达法兰上还设有两个第二进气口，一个所述第二进气口连通所述隔离罩护管，另一个所述第二进气口通过管道连通所述吊臂的管体，进而连通所述透波防尘罩。


2.如权利要求1所述的用于高炉料面成像的3D雷达扫描器，其特征在于，所述多维度机械臂包括水平旋转结构和竖直摆动结构，所述雷达测距单元安装在竖直摆动结构的端部，并且所述雷达测距单元能够在所述竖直摆动结构的端部回转运动；所述竖直摆动结构的顶端套装在所述水平旋转结构的端部，所述水平旋转结构安装在一个固定座上，所述固定座固定连接所述吊臂。


3.如权利要求2所述的用于高炉料面成像的3D雷达扫描器，其特征在于，所述水平旋转结构能够沿水平方向做双向180度往复旋转，套装在所述水平旋转结构端部的所述竖直摆动结构能够能沿垂直方向做双向最大90度摆动，使得所述雷达测距单元能够在水平向和竖直方向上多维度的扫描，于使用中，所述雷达测距单元的行走路径为等分路径，或者所述雷达测距单元的行走路径为预先设置的位置点或数据采集路径。


4.如权利要求3所述的用于高炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丰凯，
申请(专利权)人：河北金波嘉源测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13