基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及冶铁、烧结生产的技术领域，集体提供了一种基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法及系统，第一杠杆、第二杠杆和固定点；第一杠杆固定，且一端与固定点相连，拉线位移传感器安装在第一杠杆远离固定点的一端，第二杠杆固定于固定点，一端与料层接触，并可以绕固定点旋转。利用几何原理测量出烧结机台车料层各位置的厚度后，利用拉格朗日插值算法对烧结机料层进行3D建模，得到烧结机料层三维模拟图。该系统检测方式及时准确、精度更高、不受现场温度高、湿气大、粉尘多等恶劣环境影响，安装维护更简单方便、运行更稳定可靠、能实时在线帮助现场工人调整生产安排。时在线帮助现场工人调整生产安排。时在线帮助现场工人调整生产安排。

【技术实现步骤摘要】
基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及冶铁、烧结生产的
，尤其涉及一种基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法及系统。

技术介绍

[0002]我国正在加快实施“中国制造2025”，实现智能制造。我国钢铁工业的产业结构改革，智能升级要求准确掌握生产中的各种参数及其变化趋势，为控制操作提供数据保证。这需要依赖工业物联网。工业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集、控制传感器或控制器，以及移动通信、智能分析等技术不断融入到工业生产过程各个环节，从而大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。从应用形式上，工业物联网的应用具有实时性、自动化、嵌入式、安全性、和信息互通互联性等特点。
[0003]随着炼铁技术的发展，高炉对烧结矿的要求不断提高，烧结操作中对料层厚度的调整越来越重要。烧结机料层厚度是指台车上混合料的料面到台车底部篦条上表面的距离，是烧结生产中的一项关键操作参数，也是考核烧结机中间操作的重要指标，料层厚度及其稳定性直接影响到烧结矿的产量和质量。为了实现最优烧结，必须确定最合理的料层厚度，而台车速度、给料圆辊速度、混合料槽料位的变化以及混合料的成分、水分、粒度的改变都会造成料层厚度的变化。根据烧结矿产量要求确定料层厚度后，一般不随意调控，可是需要在线检测，以便能够及早了解料层变化，为调节圆辊、台车机速、风箱风门、点火操作等提供参考。料层厚度对透气性有影响，进而影响混合料的垂直烧结速度，从而能影响BTP的位置。若烧结机速度保持不变，当料层厚度增高，则透气性变差，垂直烧结速度减慢、BTP延后；当料层厚度降低，则透气性转好，垂直烧结速度加快、BTP提前。
[0004]过去因缺乏合适的检测装置通常由操作工目测，再根据人工测量点火后料层厚度加上估算的料层收缩率来调节圆辊布料器转速或台车速度。由于观察误差、操作滞后，往往要在料层变化15～20mm后才能被察觉，经常导致料层厚度不稳定。
[0005]近年来，我国炼铁厂在料层检测技术上投入了很多的人力、物力对烧结机台车上料层厚度进行检测，都因设备不适应而失败。出现这种情况的主要原因就是现场环境恶劣。首先混合料经前部工序处理一般达到7％的水分、40～50℃的料温混合料表层一直有水蒸汽漂浮；其次安装位置距离点火器只有1～2m通常的环境温度是50～60℃，在临时停机时达到80～150℃以上，而点火器至布料器间是岗位工作平台没有空间安装保护罩。由于现场环境温度高、湿气大、粉尘多，对检测装置的性能指标(如耐高温、耐腐蚀、密封性能等)有较高的要求。以现有的仪器仪表如不加保护都无法适应。
[0006]烧结机台车层厚检测历经多次系统化和精准化的革新，从原始的人工观测，到现在广泛应用的雷达料位计、利用机械传动装置检测法、图像处理法、再到当前较适用的软测量方法，这些现代在线式自动检测技术的发展，标志着台车层厚检测技术的进步和艰辛历程。随着钢铁工业的高速发展，大型高炉对烧结矿的质量要求不断提高，烧结操作中更需要
对料层厚度进行严格的检测及控制。经过多家烧结厂现场调研，普遍反映层厚检测目前还是存在诸多问题及难题，如机械转轮和测量臂层厚检测装置缺点是存在检测机构的维护问题和零点经常变化的问题，激光测距仪和图像处理方法存在当雾气大、粉层多时无法识别的问题。为了保证料层控制在预先设定的目标层厚，就必须继续研发出适应恶劣现场环境，并能够准确的对料层厚度进行在线实时检测的技术。

技术实现思路

[0007]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0008]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0009]因此，本专利技术解决的技术问题是：现有的测量技术，观测误差大，操作滞后，同时无法适应恶劣的现场环境的问题
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测系统：
[0011]所述实时检测系统由多个测量装置组成，每个测量装置包括第一杠杆、第二杠杆和固定点；
[0012]第一杠杆固定，且一端与固定点相连，拉线位移传感器安装在第一杠杆远离固定点的一端，第二杠杆固定于固定点，一端与料层接触，并可以绕固定点旋转。
[0013]作为本专利技术所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测系统，其中：拉线位移传感器，具有测量行程大、安装尺寸小、高精度、结构紧凑的特点，作用是把机械运动转变成能够记录，计量或传送的电信号，包括：在台车运行时测量传感器至第二杠杆远离料层一端的长度。
[0014]作为本专利技术所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，包括：
[0015]基于几何原理，计算烧结机料层厚度；
[0016]对计算结果进行误差分析；
[0017]通过设置多个测量装置构成实时检测系统，测量不同位置料层厚度并基于拉格朗日插值算法构建烧结机台车料层3D图。
[0018]作为本专利技术所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其中：当台车运行时，所述第一杠杆和第二杠杆夹角余弦表示为：
[0019][0020]其中，θ为第一杠杆和第二杠杆的夹角，s为第一杆杠的长度，l为固定点距第二杠杆远离料层一端的长度，d为拉线位移传感器至第二杆杠远离料层一端的长度。
[0021]作为本专利技术所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其中：由几何关系可得烧结机料层厚度为：
[0022][0023]其中，h为料层厚度，H为固定点距料层底部的垂直高度，L为第二杠杆中固定点距料层的长度。
[0024]作为本专利技术所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其中：对所述厚度测量原理进行误差分析，包括：
[0025]定义拉线位移传感器测量误差为Δd，存在误差的料层厚度h
′
表示为：
[0026][0027]所述料层厚度测量误差表示为：
[0028]Δh＝h
‑
h
′
[0029][0030]通过带入真实数据计算出的误差结果可知，测量误差小、精度高、完全满足实际要求。
[0031]作为本专利技术所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其中：由于烧结机台车料面比较粗糙、实际上凹凸不平，第二杠杆经常会出现偏差对所述第二杠杆进行误差分析，包括：
[0032]定义第二杠杆偏差台车运行方向角度为α，由立体几何关系可知料层厚度仍表示为：
[0033][0034]由此可知本专利技术测量烧结机台车料层厚度的方法具有很好的鲁棒性，在凹凸不同的料面仍然能测量出正确值。
[0035]作为本专利技术所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其中：通过设置多个装置测不同位置料层厚度，包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测系统，其特征在于：所述实时检测系统由多个测量装置组成，每个测量装置包括：第一杠杆(A)、第二杠杆(B)和固定点(C)；第一杠杆(A)固定，且一端与固定点(C)相连，拉线位移传感器安装在第一杠杆(A)远离固定点(C)的一端，第二杠杆(B)固定于固定点(C)，一端与料层接触，并可以绕固定点(C)旋转。2.一种基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测系统，其特征在于所述拉线位移传感器把机械运动转换成能够记录、计量和传送的电信号，包括：在台车运行时测量传感器至第二杠杆(B)远离料层一端的长度。3.一种基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其特征在于，包括：基于几何原理，计算烧结机料层厚度；对计算结果进行误差分析；通过设置多个测量装置构成实时检测系统，测量不同位置料层厚度并基于拉格朗日插值算法构建烧结机台车料层3D图。4.如权利要求3所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其特征在于，当台车运行时，所述第一杠杆(A)和第二杠杆(B)夹角余弦表示为：其中，θ为第一杠杆(A)和第二杠杆(B)的夹角，s为第一杆杠(A)的长度，l为固定点(C)距第二杠杆(B)远离料层一端的长度，d为拉线位移传感器至第二杆杠(B)远离料层一端的长度。5.如权利要求4所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其特征在于：由几何关系可得烧结机料层厚度为：其中，h为料层厚度，H为固定点(C)距料层底部的垂直高度，L为第二杠杆(B)中固定点(C)距料层的长度。6.如权利要求5所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其特征在于：对所述厚度测量原理进行误差分析，包括：定义拉线位移传感器测量误差为Δd，存在误差的料层厚度h
′
表示为：所述料层厚度测量误差表示为：
7.如权利要求4所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其特征在于：对所述第二杠杆(B)进行误差分析，包括：定义第二杠杆(B)偏差台车运行方向角度为α，由立体几何关系可知料层厚度仍表示为：8.如权利要求3所述的基于幕帘扫描烧结机料层三维厚度实时检测方法，其特征在于：通过设置多个装置测不同位置料层厚度，包括：在一排不同位置同时安装多台料层厚度测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏志祁，覃和转，刘程贞，尹志群，莫军，钟广宁，陈玮，陈秋林，施立宏，
申请(专利权)人：柳州钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：