水口几何尺寸检测系统及方法技术方案

本水口几何尺寸检测系统通过激光测距原理检测浸入式水口的空间几何尺寸和垂直及对称度，检测水口内、外形几何尺寸，侧孔位置、倾斜角度的尺寸，并计算出水口中心线及与水口端面的垂直度，计算出水口安装固定时与水平面垂直角度。主要方法是通过长杆探头反射镜的伸缩和角度调整来进行激光测距，对得出的数据做具体计算和分析来实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过激光测距原理检测水口的几何尺寸及安装姿态角度的系统。并且涉及一种获取局部立体三维特征曲线以确定水口安装姿态角度的方法。
技术介绍
目前，由于缺乏适宜的检测手段，水口无法精确测量。水口的几何尺寸是否满足 工艺要求，通常是安装后不能正常工作时才得知并重新返工或勉强使用，若水口上侧孔的 角度方向、大小及整体的安装姿态角度和侧孔相对结晶器偏斜不正确，会造成结晶器内部 钢流窄面不对称、造成钢液翻巻形成结晶器内部钢流分布不均匀引发液面波动对保护渣的 巻入。除影响正常作业还很容易发生生产事故和质量事故，大大增加了公认的作业量及劳 动强度，同时由于重新返工而导致成本增加。为确保水口正常工作，必须设法提前检测水口 内、外轮廓尺寸和侧孔尺寸是否满足工艺要求、安装后的位置、角度是否正确。
技术实现思路
本专利技术的目的是检测水口的几何尺寸是否满足工艺要求的指标。检测水口内、外 形几何尺寸，侧孔位置、倾斜角度的尺寸，并计算出水口中心线及与水口端面的垂直度；计 算出水口安装固定时与水平面垂直角度。 本系统是通过以下技术方案实现的 本系统包括激光测长仪表，反射镜，数据处理计算机，移动执行机构，激光测长仪 表的定位检测系统，安装平台(见图1); 其中激光测长仪表包括氩离子激光、半导体激光、氦氖激光、二氧化碳激光等。 其中长杆探头反射镜可由一组分别测内、外轮廓或由两组同步测量内、外轮廓。 其中长杆探头反射镜角度调节可由小型步进、伺服电机带动也可手工通过外绘角 度来调节。调节角度可以人工输入或由角度传感器传入计算机。 其中步进、伺服电机的转速可由人为任意设定。 其中安装平台可从任意方向固定浸入式水口并可调节水口的空间角度。由步进、伺服电机带动移动形成激光测长仪表与水口的相对转动或移动。 其中移动执行机构包括螺旋传动，齿条传动等机构。 其中移动执行机构可由步进电机带动亦可手动转动、移动。 其中激光测长仪表的定位检测系统是由激光测长仪表位置三维长度检测仪表及 与计算机通讯接口组成； 其中三维长度检测仪表包括磁致伸縮，光栅尺，磁栅尺，激光，位移编码器等位移 传感器； 检测水口尺寸的方法 确定水口轮廓上任意一点的坐标是由定位系统确定激光仪表位置(X，Y，Z)、角度， 激光检测出距检测点的距离。依此计算出轮廓上任意一检测点的坐标。3 检测水口端面水平的方法 通过水平仪检测、调整安装平台，使激光测长仪表的激光光束与水平面垂直。测量 距A面的多点距离，计算出A面中心孔为中心的区域平均平面，来确定A面与水平面的夹 角。 水口垂直的方法 通过水平仪调整使激光测长仪表的激光光束与水平面平行。测量出不同的等高轮 廓线。计算出不同高度面上水口的轮廓线的理论中心线或代表水口方向的特征线。以此中 心线或特征线来确定水口与水平面的夹角。 (见图2)。 检测外轮廓及水嘴的对称度的方法在于 根据检测出的轮廓线，计算水口外轮廓的中心线、侧孔的中心线，计算两线距离。 依次大小来判定对称度或通过内、外轮廓所得出的距离差(即壁厚)是否相同来判定。 (见图2)。 检测内轮廓的对称度的方法在于 根据检测出的轮廓线，计算内、外中心线的重合度，依次来判定或通过内、外轮廓 所得出的距离差(即壁厚)是否相同来判定。 由长杆探头反射镜的伸縮和角度的调整来反射激光光源，并配合安装平台的转动 对得出的距离数据是否相同来检测。(见图3)。 检测内、外轮廓是否同心的方法在于 根据检测出的轮廓线，计算内、外中心线的重合度，依次来判定或通过内、外轮廓 所得出的距离差(即壁厚)是否相同来判定。(见图3)。附图说明 图l为系统结构框图。 图2为检测外轮廓尺寸及水嘴的几何尺寸(包括对称度和检测垂直度)方法的原 理图。 图3为检测内轮廓尺寸(包括对称度)方法的原理图。 具体实施方案 图1所示，本系统结构框图。包括激光测长仪表，反射镜，数据处理计算机，移动执行机构，激光测长仪表的(x/y/z轴，角度)定位检测系统，安装平台。 图2和图3所示，通过激光测距原理检测浸入式水口的几何尺寸(包括对称度垂 直度)。权利要求水口空间几何尺寸检测仪系统及方法，该专利技术包括激光测长仪表(1)，反射镜(2)，数据处理计算机(3)，移动执行机构(4)，安装平台(5)，激光测长仪表的定位检测系统(6)。其技术特征为水口随平台相对转动、移动，由长杆探头反射镜的伸缩和旋转确定水口内、外轮廓及水嘴是否对称，由壁厚确定内、外轮廓是否同心。2. 根据权利要求1所述系统，长杆探头反射镜可由一组分别测内、外轮廓或由两组同 步测量内、外轮廓。3. 根据权利要求1所述系统，其中激光光源包括氩离子激光器、半导体激光器、氦氖激 光器、二氧化碳等激光器。4. 根据权利要求1所述系统，其中安装平台可从任意方向固定浸入式水口并可调节水 口的空间角度。由步进、伺服电机带动移动形成激光测长仪表与水口的相对转动或移动。5. 根据权利要求1所述系统，其中步进、伺服电机的转速可由人为任意设定。6. 根据权利要求1所述系统，其中移动执行机构包括螺旋传动，齿条传动等机构。7. 根据权利要求1所述系统，其中长杆探头反射镜角度调节可由小型步进、伺服电机 带动也可手工通过外绘角度来调节。调节角度可以人工输入或由角度传感器传入计算机。8. 根据权利要求1所述系统，其中移动执行机构可由步进电机带动亦可手动转动、移动。9. 根据权利要求1所述系统，其中激光测长仪表的定位检测系统是由激光测长仪表位 置三维长度检测仪表及与计算机通讯接口组成；其中三维长度检测仪表包括磁致伸縮，光栅尺，磁栅尺，激光，位移编码器等位移传感器。10. 根据根据权利要求1所述系统，检测水口尺寸的方法，其特征在于 确定水口轮廓上任意一点的坐标是由定位系统确定激光仪表位置，角度，激光检测出距检测点的距离。依此计算出轮廓上任意一检测点的坐标。全文摘要本水口几何尺寸检测系统通过激光测距原理检测浸入式水口的空间几何尺寸和垂直及对称度，检测水口内、外形几何尺寸，侧孔位置、倾斜角度的尺寸，并计算出水口中心线及与水口端面的垂直度，计算出水口安装固定时与水平面垂直角度。主要方法是通过长杆探头反射镜的伸缩和角度调整来进行激光测距，对得出的数据做具体计算和分析来实现。文档编号G01B11/03GK101769716SQ20081018477公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日专利技术者崔立新 申请人:崔立新本文档来自技高网...

【技术保护点】
水口空间几何尺寸检测仪系统及方法，该专利技术包括：激光测长仪表（１），反射镜（２），数据处理计算机（３），移动执行机构（４），安装平台（５），激光测长仪表的定位检测系统（６）。其技术特征为：水口随平台相对转动、移动，由长杆探头反射镜的伸缩和旋转确定水口内、外轮廓及水嘴是否对称，由壁厚确定内、外轮廓是否同心。

【技术特征摘要】

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