转炉激光测厚仪炉体外快速定位方法技术

在进行转炉炉衬激光测厚时的快速定位方法。方法一、转炉炉体外多标记点激光扫描快速定位法：在转炉外固定安装三个或三个以上的标记物体。在对转炉炉衬进行测厚时，三维激光扫描器同时扫描全部或部分外部标记物体。计算机算出与每个外部标记物体相关联的唯一的点的坐标。然后再利用这些点的坐标计算出三维激光扫描器的坐标位置。方法二、转炉炉前平台上设置固定位置的快速定位法：在转炉炉前平台上固定设置几个标记点组。每个标记点组含有两个或两个以上的标记点。每个标记点组内的标记点之间的距离和相对位置相同。在三维激光扫描器的底部也固定安装一个标记点组，该标记点组内的标记点之间的距离和相对位置与转炉炉前平台上的各标记点组内的标记点是相同的。对转炉炉衬进行测厚时，三维激光扫描器底部的标记点组对准转炉炉前平台上设置的标记点组。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用三维激光扫描器确定炼钢转炉(以下称为转炉)与三维激光扫描器之间的三维坐标关系的定位方式。
技术介绍
三维激光扫描器是一种连续发射和接受激光的装置。其工作原理是激光从三维激光扫描器内发射出来，碰到物体后产生漫反射。有一部分激光反射回到三维激光扫描器，三维激光扫描器根据激光飞行的时间或者激光的相位变化来测量出被激光照射的点到三维激光扫描器的距离。同时，三维激光扫描器还测量出该被测量点在三维激光扫描的三维坐标系中的水平角或仰角。三维激光扫描器在进行多点扫描后，就形成了一个扫描区域，这样的扫描区域，就象一张数码相片。只是数码相片上各点具有的是不同的颜色，激光扫描的结果是各点离激光扫描器原点的距离和该点在三维激光扫描器的三维坐标系中的水平角和仰角。目前较先进的三维激光扫描器的扫描速度可达到每秒钟测量几千、几万、甚至几十万个空间点。转炉是将高温铁水冶炼成高温钢水的冶炼容器，形状象一个口部较小的大桶。转炉炉体上的两侧固定安装有一对耳轴，耳轴安装在耳轴支座内。耳轴支座是固定于地球安装的。在生产或测量过程中，转炉是可以围绕其耳轴中心进行360度旋转的。为确定在转炉旋转中的位置，我们在转炉的耳轴端面上安装一个高精度的倾角测量仪，它可以实时的测量出转炉当前的倾角角度。这样，在下面的叙述中，我们就可以忽略考虑转炉旋转的自由度(因为旋转角度为已知)，即认为转炉炉体的三维坐标系与地球的坐标系之间的关系为已知。在转炉炼钢生产过程中，为保证生产的安全性，防止高温液态钢水烧穿转炉而发生重大生产事故，需要经常准确了解转炉内壁耐火材料的剩余厚度。因此，应用三维激光扫描器对转炉内耐火材料的表面进行激光扫描，以获得转炉内表面多点的三维坐标值。将这些点的坐标值与原始的新炉衬或转炉钢壳的内表面的坐标值进行比较即可获得当前耐火材料的剩余厚度。三维激光扫描器应用到转炉炉衬的厚度测量时，又叫做转炉激光测厚仪。由于转炉炼钢生产工艺的要求，炼钢转炉炉前需要进行多种生产作业，因此三维激光扫描器在转炉炉前的位置是不固定的。即每次进行测量时，将三维激光扫描器移至转炉炉前进行测量，测量结束后，将三维激光扫描器移到其它地方安放。这样一来，每次测量时就需要重新确定出三维激光扫描器与转炉之间的三维坐标关系，也就是需要对三维激光扫描器进行重新定位。目前，国外最新的转炉激光测厚仪定位技术主要有两种1.转炉炉体本身结构定位法测量前先将转炉的炉身转向三维激光扫描器，然后用三维激光扫描器对炉身进行扫描，进而确定出转炉与三维激光扫描器之间的三维坐标关系。这种定位方式的缺点是定位时间长(需要较长的时间转动转炉到定位的位置)，定位精度差(转炉生产时会喷溅出很多渣，而这些渣有时会覆盖在转炉炉身要进行定位扫描的地方)。2.反光条定位法在三维激光扫描器测量位置的后方(转炉在其前方)的同一个平面内垂直于地平面永久安装三根光反射条，该反射条在安装后与炼钢转炉的空间坐标位置关系是已知的；在三维激光扫描器上再安装一个能360度水平旋转的激光发射和接收器。定位时，激光发射和接收器依次扫描三根反射条从而得到扫描相邻的两根反射条的时间间隔，进而计算出相邻的两根反射条与三维激光扫描器之间的夹角，并最终得到三维激光扫描器在转炉炉前某平面上的二维坐标位置。这种定位方式的缺点是只能确定三维激光扫描器在某水平面内的二维坐标位置值，而不能确定其三维坐标位置值(不能确定三维激光扫描器在垂直方向上的位置)。同时，如果三维激光扫描器不能精确的水平放置时，确定该二维坐标的精度也将降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是在进行转炉炉衬激光三维测量时，提供一种比现有的定位技术速度更快且精度更高的确定转炉与三维激光扫描器之间的三维坐标关系的定位方式。也就是转炉炉体外快速定位方式具体实施方式本专利技术的具体实施方式有两种，分别如下1.转炉炉体外多标记点激光扫描快速定位法在转炉炉体的外面固定于地球安装三个或三个以上的标记物体，如球体、圆柱体、平板或其它能够被三维激光扫描器扫描后通过软件可以计算出某唯一特定标记点的物体。在实际对转炉炉衬进行测厚时，三维激光扫描器在对转炉内表面进行扫描之前或同时，扫描全部或部分(每次至少三个)外部标记物体。计算机软件先对所有被扫描的外部标记物体的三维坐标数据进行计算，以精确确定与每个外部标记物体相关联的唯一的点或线的坐标(如球心，平板中心或圆柱中心线等)。然后再利用这些点或线的坐标计算出在当前位置上的三维激光扫描器的三维坐标系与转炉炉体的三维坐标系之间的坐标关系。2.转炉炉体炉前平台固定位置快速定位法在转炉炉前平台上设置几个标记点组，所有的标记点组相对于地球坐标系是固定的，且永久不变。每个标记点组含有两个或两个以上的标记点(例如三个精加工的圆型小坑)。在三维激光扫描器的底部也固定安装上一个标记点组(如三个圆形支腿)，该标记点组内的标记点之间的距离和相对位置与转炉炉前平台上的各组标记点组内的标记点是相同的。转炉炉前平台上各标记点组一旦设置后，各标记点组相对于转炉的三维坐标关系即可为已知。在实际对转炉炉衬进行测厚时，三维激光扫描器底部的标记点组都要对准转炉炉前平台上设置的各个标记点组。这样每次用三维激光扫描器对炼钢转炉进行三维扫描时，三维激光扫描器相对于炼钢转炉的位置都是相同的，因此每次三维激光扫描器在扫描的三维坐标数据都可以放到同一个三维坐标系中去进行比较和计算。权利要求1.在进行转炉炉衬激光测厚时，为确定三维激光扫描器与炼钢转炉之间的关系而在转炉炉体的外面固定于地球安装三个或三个以上的标记物体(如球体、圆柱体、平板或其它能够被三维激光扫描器扫描后通过软件可以计算出某唯一特定点的三维坐标的物体)的方法。2.在进行转炉炉衬激光测厚时，用三维激光扫描器对转炉炉体外标记物体扫描而进行定位的方法。3.在进行转炉炉衬激光测厚时，在转炉炉前平台上设置几个标记点组及在三维激光扫描器底部设置相同的标记点组的方法。4.在进行转炉炉衬激光测厚时，三维激光扫描器底部的标记点组对准转炉炉前平台上设置的各个标记点组进行定位的方法。全文摘要在进行转炉炉衬激光测厚时的快速定位方法。方法一、转炉炉体外多标记点激光扫描快速定位法在转炉外固定安装三个或三个以上的标记物体。在对转炉炉衬进行测厚时，三维激光扫描器同时扫描全部或部分外部标记物体。计算机算出与每个外部标记物体相关联的唯一的点的坐标。然后再利用这些点的坐标计算出三维激光扫描器的坐标位置。方法二、转炉炉前平台上设置固定位置的快速定位法在转炉炉前平台上固定设置几个标记点组。每个标记点组含有两个或两个以上的标记点。每个标记点组内的标记点之间的距离和相对位置相同。在三维激光扫描器的底部也固定安装一个标记点组，该标记点组内的标记点之间的距离和相对位置与转炉炉前平台上的各标记点组内的标记点是相同的。对转炉炉衬进行测厚时，三维激光扫描器底部的标记点组对准转炉炉前平台上设置的标记点组。文档编号G01B11/06GK101067550SQ20071012281公开日2007年11月7日 申请日期2007年7月5日 优先权日2007年7月5日专利技术者吴保国 申请人:吴保国 本文档来自技高网...

【技术保护点】
在进行转炉炉衬激光测厚时，为确定三维激光扫描器与炼钢转炉之间的关系而在转炉炉体的外面固定于地球安装三个或三个以上的标记物体（如：球体、圆柱体、平板或其它能够被三维激光扫描器扫描后通过软件可以计算出某唯一特定点的三维坐标的物体）的方法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴保国，
申请(专利权)人：吴保国，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]