專利名稱：一種檢測燒結(jié)臺車料層厚度的方法、控制器和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燒結(jié)礦生產(chǎn)控制領域，特別涉及一種燒結(jié)臺車料層厚度的檢測方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術：
在礦物金屬冶煉的過程中，如果礦物原料在高爐內(nèi)冶煉時過快融化，就會給高爐內(nèi)氣體流程帶來阻力，導致高爐內(nèi)可接收的鼓風量下降，從而導致冶煉時高爐的冶煉強度較低，生產(chǎn)效率低下，能源消耗也較高。為了避免礦物原料在高爐內(nèi)冶煉時過快融化，通常采用燒結(jié)過程使礦物原料在高溫環(huán)境下具有較高的強度。燒結(jié)過程是指，高爐煉鐵生產(chǎn)前，將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，加入適量的水，經(jīng)混合和造球后在燒結(jié)設備上使物料發(fā)生一系列物理化學變化，燒結(jié)成塊的過程。在燒結(jié)過程中，整個工藝是在燒結(jié)機系統(tǒng)上實現(xiàn)的，如

圖1所示。在燒結(jié)過程中，燒結(jié)礦質(zhì)量和產(chǎn)量均受燒結(jié)臺車上的料層厚度影響。當料層過厚時，燒結(jié)過程透氣性差，制成的燒結(jié)礦質(zhì)量較差。當料層過薄時，燒結(jié)礦產(chǎn)量過小，不僅生產(chǎn)成本提高，能源也被過度消耗。因此，為了控制燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量，在燒結(jié)過程中就需要料層厚度控制在合適的范圍內(nèi)，而為了控制混合料布料的厚度，就需要在燒結(jié)過程中檢測
料層厚度。如圖2，示出了現(xiàn)有的燒結(jié)臺車上料層厚度檢測及控制圖。其中，現(xiàn)有的對料層厚度的檢測是采用雷達料位計或超聲波料位計實現(xiàn)的。具體地檢測過程為在燒結(jié)臺車料面上方橫向布置幾個安置有上述儀器的料位檢測點，通過這幾個檢測點檢測到的料層厚度來反映整個燒結(jié)臺車的料層厚度。由于雷達料位計和超聲波料位計的成本較高，通常為了控制檢測成本，設置的料位檢測點都很少，一般每個料位檢測點的距離間隔為I米左右。這樣，在控制檢測成本的同時，就只能準確檢測到這些檢測點下對應的燒結(jié)臺車上坐標點的料層厚度，而對于燒結(jié)臺車上其他坐標點的料層厚度都只能通過上述檢測點對應的坐標點的厚度進行估算，如計算平均厚度或擬合曲線等，但由于檢測點數(shù)量有限，在各坐標點的料層厚度區(qū)別較大時，根據(jù)離散的檢測點估算得到的其他坐標點的料層厚度就都不準確。而當料層厚度在非檢測點的任一坐標點檢測不準確且出現(xiàn)較大波動時，燒結(jié)機對該坐標點的布料控制也會隨之出現(xiàn)大幅波動，進而燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量都會都到嚴重影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種燒結(jié)臺車料層厚度的檢測方法、裝置和系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術中料層厚度檢測不準確和檢測波動較大的缺陷，進而保證燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種燒結(jié)臺車料層厚度的檢測方法，所述方法應用于檢測燒結(jié)臺車料層厚度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括鏡頭沿重力方向向下的攝像頭、照射方向向下并偏向所述攝像頭的激光頭和控制器，所述攝像頭與激光頭安裝于燒結(jié)臺車的中線上方的同一水平面；所述方法包括以下步驟所述控制器控制所述激光頭射出一字形且與燒結(jié)臺車的邊框垂直的激光束；所述控制器控制所述攝像頭獲取所述激光束投射在所述燒結(jié)臺車的料層上的激光線；所述控制器根據(jù)所述激光線，確定所述燒結(jié)臺車上任一坐標點的料層厚度。優(yōu)選的，所述根據(jù)所述激光束，確定所述燒結(jié)臺車上任一坐標點的料層厚度，包括將燒結(jié)臺車上的任一坐標點選定為檢測點；根據(jù)所述檢測點的坐標，在所述激光線上確定所述檢測點的坐標對應的目標激光占.將目標激光點與中心線之間的距離確定為所述目標激光點偏離攝像頭的距離；所述中心線位于所述攝像頭的視屏中心線正下方所對應的所述燒結(jié)臺車的料層上，且與所述視屏中心線平行；所述視屏中心線與所述燒結(jié)臺車的運行方向垂直；根據(jù)所述目標激光點偏離攝像頭的距離，計算所述檢測點的料層厚度。優(yōu)選的，所述根據(jù)所述目標激光點偏離攝像頭的距離，計算所述檢測點的料層厚度，包括獲取計算參數(shù)和計算所述檢測點的料層厚度的公式；所述公式為h=H- (L+l) X tan (a)；其中，h為檢測點的料層厚度，H為攝像頭距離燒結(jié)臺車底部的高度，L為攝像頭與激光頭之間的距離，I為目標激光點偏離攝像頭的距離，a為激光束出射方向與水平面間的夾角；所述H、1、L和a為所述計算參數(shù)；所述H、L和a為預設的參數(shù)；利用獲取到的所述公式及計算參數(shù)計算所述檢測點的料層厚度。優(yōu)選的，所述將目標激光點與中心線之間的距離確定為所述目標激光點偏離攝像頭的距尚，包括以所述視屏中心線作為O點線將所述攝像頭的視屏窗口均分成網(wǎng)格形式；建立網(wǎng)格中每個網(wǎng)格點到O點線的像素距離與所述網(wǎng)格點對應的激光點偏離攝像頭的距離之間的對應關系；獲取所述攝像頭的視屏中過所述目標激光點的O點線的垂線上距離所述目標激光點最近的兩個網(wǎng)格點，作為第一網(wǎng)格點和第二網(wǎng)格點；獲取所述目標激光點、所述第一網(wǎng)格點和所述第二網(wǎng)格點與O點線間的像素距離，并通過所述對應關系獲取第一網(wǎng)格點和第二網(wǎng)格點對應的激光點偏離攝像頭的距離；采用下式計算所述目標激光點偏離攝像頭的距離
權(quán)利要求
1.一種檢測燒結(jié)臺車料層厚度的方法，其特征在于，所述方法應用于檢測燒結(jié)臺車料層厚度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括鏡頭沿重力方向向下的攝像頭、照射方向向下并偏向所述攝像頭的激光頭和控制器，所述攝像頭與激光頭安裝于燒結(jié)臺車的中線上方的同一水平面； 所述方法包括 所述控制器控制所述激光頭射出一字形且與燒結(jié)臺車的邊框垂直的激光束； 所述控制器控制所述攝像頭獲取所述激光束投射在所述燒結(jié)臺車的料層上的激光線. 所述控制器根據(jù)所述激光線，確定所述燒結(jié)臺車上任一坐標點的料層厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述激光束，確定所述燒結(jié)臺車上任一坐標點的料層厚度，包括 將燒結(jié)臺車上的任一坐標點選定為檢測點； 根據(jù)所述檢測點的坐標，在所述激光線上確定所述檢測點的坐標對應的目標激光點；將目標激光點與中心線之間的距離確定為所述目標激光點偏離攝像頭的距離；所述中心線位于所述攝像頭的視屏中心線正下方所對應的所述燒結(jié)臺車的料層上，且與所述視屏中心線平行；所述視屏中心線與所述燒結(jié)臺車的運行方向垂直； 根據(jù)所述目標激光點偏離攝像頭的距離，計算所述檢測點的料層厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述目標激光點偏離攝像頭的距離，計算所述檢測點的料層厚度，包括 獲取計算參數(shù)和計算所述檢測點的料層厚度的公式；所述公式為 h=H-(L+l)X tan(a)； 其中，h為檢測點的料層厚度，H為攝像頭距離燒結(jié)臺車底部的高度，L為攝像頭與激光頭之間的距離，I為目標激光點偏離攝像頭的距離，a為激光束出射方向與水平面間的夾角；所述H、1、L和a為所述計算參數(shù)；所述H、L和a為預設的參數(shù)； 利用獲取到的所述公式及計算參數(shù)計算所述檢測點的料層厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將目標激光點與中心線之間的距離確定為所述目標激光點偏離攝像頭的距離，包括 以所述視屏中心線作為O點線將所述攝像頭的視屏窗口均分成網(wǎng)格形式； 建立網(wǎng)格中每個網(wǎng)格點到O點線的像素距離與所述網(wǎng)格點對應的激光點偏離攝像頭的距離之間的對應關系； 獲取所述攝像頭的視屏中過所述目標激光點的O點線的垂線上距離所述目標激光點最近的兩個網(wǎng)格點，作為第一網(wǎng)格點和第二網(wǎng)格點； 獲取所述目標激光點、所述第一網(wǎng)格點和所述第二網(wǎng)格點與O點線間的像素距離，并通過所述對應關系獲取第一網(wǎng)格點和第二網(wǎng)格點對應的激光點偏離攝像頭的距離； 采用下式計算所述目標激光點偏離攝像頭的距離
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器根據(jù)所述激光線，確定所述燒結(jié)臺車上任一坐標點的料層厚度之后，還包括 所述控制器將所述激光線上對應的所有坐標點的料層厚度擬合生成料層厚度曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制器將所述激光線上對應的所有坐標點的料層厚度擬合生成料層厚度曲線之后，還包括 所述控制器根據(jù)所述料層厚度曲線，利用積分面積求均值的方法，計算所述激光線上對應的所有坐標點的平均料層厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求f6任意一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 所述控制器根據(jù)所述燒結(jié)臺車上任一坐標點的料層厚度，對燒結(jié)臺車上的對應位置的給料量進行調(diào)整。
8.一種檢測燒結(jié)臺車料層厚度的控制器，其特征在于，所述控制器為檢測燒結(jié)臺車料層厚度的系統(tǒng)中的控制器，所述系統(tǒng)還包括鏡頭沿重力方向向下的攝像頭，以及，照射方向向下并偏向所述攝像頭的激光頭，所述攝像頭與激光頭安裝于燒結(jié)臺車的中線上方的同一水平面；所述控制器包括 激光頭控制模塊，用于控制所述激光頭射出一字形且與燒結(jié)臺車的邊框垂直的激光束； 攝像頭控制模塊，用于控制所述攝像頭獲取所述激光束投射在所述燒結(jié)臺車的料層上的激光線； 料層厚度確定模塊，用于根據(jù)所述激光線，確定所述燒結(jié)臺車上任一坐標點的料層厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制器，其特征在于，所述料層厚度確定模塊包括 檢測點選定子模塊，用于將燒結(jié)臺車上的任一坐標點選定為檢測點 目標激光點確定子模塊，用于根據(jù)所述檢測點的坐標，在所述激光線上確定所述檢測點的坐標對應的目標激光點； 目標激光點偏離距離確定子模塊，將目標激光點與中心線之間的距離確定為所述目標激光點偏離攝像頭的距離；所述中心線位于所述攝像頭的視屏中心線正下方所對應的所述燒結(jié)臺車的料層上，且與所述視屏中心線平行；所述視屏中心線與所述燒結(jié)臺車的運行方向垂直； 檢測點厚度計算子模塊，用于根據(jù)所述目標激光點偏離攝像頭的距離，計算所述檢測點的料層厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制器，其特征在于，所述檢測點厚度計算子模塊包括 計算參數(shù)及公式獲取子模塊，用于獲取計算參數(shù)和計算所述檢測點的料層厚度的公式；所述公式為h=H-(L+l)X tan(a)； 其中，h為檢測點的料層厚度，H為攝像頭距離燒結(jié)臺車底部的高度，L為攝像頭與激光頭之間的距離，I為目標激光點偏離攝像頭的距離，a為激光束出射方向與水平面間的夾角；所述H、1、L和a為所述計算參數(shù)；所述H、L和a為預設的參數(shù)； 公式計算子模塊，用于利用獲取到的所述公式及計算參數(shù)計算所述檢測點的料層厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制器，其特征在于，所述目標激光點偏離距離獲取子模塊包括 視頻窗口分割子模塊，用于以所述視屏中心線作為O點線將所述攝像頭的視屏窗口均分成網(wǎng)格形式； 像素對應關系建立子模塊，建立網(wǎng)格中每個網(wǎng)格點到O點線的像素距離與所述網(wǎng)格點對應的激光點偏離攝像頭的距離之間的對應關系； 網(wǎng)格點獲取子模塊，用于獲取所述攝像頭的視屏中過所述目標激光點的O點線的垂線上距離所述目標激光點最近的兩個網(wǎng)格點，作為第一網(wǎng)格點和第二網(wǎng)格點； 距離計算參數(shù)獲取子模塊，用于獲取所述目標激光點、所述第一網(wǎng)格點和所述第二網(wǎng)格點與O點線間的像素距離，并通過所述對應關系獲取第一網(wǎng)格點和第二網(wǎng)格點對應的激光點偏離攝像頭的距離； 距離計算子模塊，用于采用下式計算所述目標激光點偏離攝像頭的距離
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述控制器，其特征在于，所述裝置還包括 厚度曲線生成模塊，用于將所述激光線上對應的所有坐標點的料層厚度擬合生成料層厚度曲線。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制器，其特征在于，所述控制器還包括 平均厚度計算模塊，用于根據(jù)料層厚度曲線，利用積分面積求均值的方法，計算所述燒結(jié)臺車的平均料層厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求8 13任意一項所述的控制器，其特征在于，所述控制器還包括 調(diào)整模塊，用于根據(jù)所述燒結(jié)臺車上任一坐標點的料層厚度，對燒結(jié)臺車的給料量進行調(diào)整。
15.一種檢測燒結(jié)臺車料層厚度的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括激光頭、攝像頭和權(quán)利要求8 14任意一項所述的控制器；所述攝像頭與激光頭安裝于所述燒結(jié)臺車的中線上方的同一水平面，所述攝像頭的鏡頭沿重力方向向下，所述激光頭照射方向向下并偏向攝像頭，所述激光頭射出的激光束為一字形，所述激光束與燒結(jié)臺車的邊框垂直。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測燒結(jié)臺車料層厚度的方法、控制器和系統(tǒng)，該方法應用于該檢測燒結(jié)臺車料層厚度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括鏡頭沿重力方向向下的攝像頭、照射方向向下并偏向所述攝像頭的激光頭和控制器，所述攝像頭與激光頭安裝于燒結(jié)臺車的中線上方的同一水平面；該方法包括所述控制器控制所述激光頭射出一字形且與燒結(jié)臺車的邊框垂直的激光束；所述控制器控制所述攝像頭獲取所述激光束投射在所述燒結(jié)臺車的料層上的激光線；所述控制器根據(jù)所述激光線，確定所述燒結(jié)臺車上任一坐標點的料層厚度。通過本發(fā)明的技術方案，可以準確檢測燒結(jié)臺車上任一坐標點的料層厚度，從而可以實現(xiàn)對燒結(jié)布料進行精確控制，穩(wěn)定燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量。
文檔編號F27B21/14GK103063273SQ20121055223
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者王付其, 陳猛勝, 丁勇, 劉躍輝 申請人:中冶長天國際工程有限責任公司