本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，尤其涉及一種礦熱爐爐前機(jī)器人控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、礦熱爐，屬電弧爐系列的一種，冶煉的產(chǎn)品是硅鐵類、硅錳合金、鐵合金、黃磷、電石、剛玉等，它冶煉的核心理論是：通過電離空氣形成定向高溫離子流-電弧，將電能轉(zhuǎn)換成熱能，為還原反應(yīng)提供足夠高的溫度場。

2、在冶煉過程中，隨著冶煉規(guī)程的逐步進(jìn)行，爐底產(chǎn)品熔池液面或渣面的不斷升高，當(dāng)爐內(nèi)產(chǎn)品聚集到一定數(shù)量時，需要在爐底平面平行方向打開一個孔洞，即打開爐眼，使產(chǎn)品流出，產(chǎn)品流完后，用土泥將打開的孔洞堵住。再重復(fù)下一次冶煉過程。

3、開爐眼工序需要用到燒穿器。燒穿器的工作原理主要基于電弧熱能效應(yīng)將爐眼內(nèi)的泥球融化從而實(shí)現(xiàn)開眼。燒穿器的最前端有一根石墨電極，當(dāng)石墨電極前端靠近爐眼時，會形成一個電弧，電弧的高溫使得密封爐眼的泥球融化，從而打開爐眼。傳統(tǒng)的礦熱爐燒穿器主要以人工進(jìn)行手動操作。人工燒眼過程是由操作工人手持燒穿器將燒穿器前端的石墨電極頭對準(zhǔn)爐眼，并不斷地調(diào)整燒穿器的上下左右角度及前后位置，利用燒穿器前端的石墨電極頭產(chǎn)生的高溫電弧將泥球融化，以便開眼。在實(shí)際操作中，需要控制電流的大小和石墨電極與爐眼的距離，以保證燒穿效果。操作人員主要靠自身的經(jīng)驗(yàn)判斷燒穿器的放電電流和石墨電極的位置。經(jīng)驗(yàn)不足的操作人員燒眼的效率低，容易燒斷石墨電極。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種礦熱爐爐前機(jī)器人控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動化燒穿作業(yè)。

2、本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種礦熱爐爐前機(jī)器人控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集設(shè)備、控制設(shè)備、機(jī)器人單元、帶有石墨電極的燒穿器單元；

3、所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備，用于獲得礦熱爐的爐眼輪廓的三維圖像數(shù)據(jù)，并獲得所述爐眼以及所述石墨電極的溫度數(shù)據(jù)；將所述三維圖像數(shù)據(jù)和所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制設(shè)備；

4、所述控制設(shè)備，用于根據(jù)所述三維圖像數(shù)據(jù)包括的各時刻的三維模型和所述溫度數(shù)據(jù)包括的各時刻的溫度值確定運(yùn)動軌跡；生成針對所確定的運(yùn)動軌跡的控制指令；向所述機(jī)器人單元發(fā)送所述控制指令；

5、所述機(jī)器人單元，用于根據(jù)所述控制指令控制所述燒穿器單元沿所述運(yùn)動軌跡進(jìn)行燒穿作業(yè)。

6、可選的，所述控制設(shè)備根據(jù)所述三維圖像數(shù)據(jù)包括的各時刻的三維模型和所述溫度數(shù)據(jù)包括的各時刻的溫度值確定運(yùn)動軌跡，包括：

7、基于所述三維圖像數(shù)據(jù)包括的第一時刻的三維模型和所述溫度數(shù)據(jù)包括的第一時刻的溫度值確定起點(diǎn)位置，并根據(jù)所述起點(diǎn)位置與第一時刻的三維模型中的爐眼位置生成第一運(yùn)動軌跡；

8、在所述運(yùn)動軌跡為第一運(yùn)動軌跡的情況下，所述機(jī)器人單元用于根據(jù)所述控制指令控制所述燒穿器單元沿所述第一運(yùn)動軌跡進(jìn)行燒穿作業(yè)。

9、可選的，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括壓力測量裝置；

10、所述壓力測量裝置，用于獲得所述機(jī)器人單元的動作壓力的壓力數(shù)據(jù)；將所述壓力數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制設(shè)備；

11、所述控制設(shè)備生成針對所確定的運(yùn)動軌跡的控制指令，包括：

12、根據(jù)所述壓力數(shù)據(jù)中第二時刻的壓力值與預(yù)設(shè)的壓力閾值的對比結(jié)果生成控制所述燒穿器在所述第一運(yùn)動軌跡上的移動方向的第一控制指令；

13、其中，所述第二時刻位于所述第一時刻之后。

14、可選的，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括電流測量裝置；

15、所述電流測量裝置，用于獲得所述燒穿器單元的放電電流的電流數(shù)據(jù)；將所述電流數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制設(shè)備；

16、所述控制設(shè)備生成針對所確定的運(yùn)動軌跡的控制指令，包括：

17、根據(jù)所述電流數(shù)據(jù)中第三時刻的電流值與預(yù)設(shè)的電流閾值的對比結(jié)果生成控制所述燒穿器在所述第一運(yùn)動軌跡上的移動方向的第二控制指令；

18、其中，所述第三時刻位于所述第一時刻之后。

19、可選的，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括聲音采集單元；

20、所述聲音采集單元，用于測量所述石墨電極的聲音數(shù)據(jù)；將所述聲音數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制設(shè)備；

21、所述控制設(shè)備生成針對所確定的運(yùn)動軌跡的控制指令，包括：

22、根據(jù)所述聲音數(shù)據(jù)中第四時刻的震動頻率與預(yù)設(shè)的頻率閾值的對比結(jié)果生成控制所述燒穿器在第二運(yùn)動軌跡上的移動方向的第五控制指令；

23、其中，所述第四時刻位于所述第一時刻之后。

24、可選的，所述控制設(shè)備根據(jù)所述三維圖像數(shù)據(jù)包括的各時刻的三維模型和所述溫度數(shù)據(jù)包括的各時刻的溫度值確定運(yùn)動軌跡，包括：

25、在生成所述第一運(yùn)動軌跡之后，響應(yīng)于達(dá)成燒穿作業(yè)的結(jié)束條件，對比預(yù)設(shè)的爐眼形狀和三維圖像數(shù)據(jù)包括的第五時刻的三維模型中的爐眼形狀，根據(jù)對比結(jié)果生成第二運(yùn)動軌跡；

26、在所述運(yùn)動軌跡為第二運(yùn)動軌跡的情況下，所述機(jī)器人單元用于根據(jù)所述控制指令控制所述燒穿器單元沿所述第二運(yùn)動軌跡進(jìn)行燒穿作業(yè)。

27、可選的，所述燒穿作業(yè)的結(jié)束條件包括：

28、所述溫度數(shù)據(jù)中任一時刻的溫度值達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度閾值。

29、可選的，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括三維圖像掃描單元、溫度檢測單元；

30、所述三維圖像掃描單元，用于獲得礦熱爐的爐眼輪廓的三維圖像數(shù)據(jù)；將所述三維圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制設(shè)備；

31、所述溫度檢測單元，用于獲得所述爐眼以及所述石墨電極的溫度數(shù)據(jù)，將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制設(shè)備。

32、可選的，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備還用于測量所述石墨電極的聲音數(shù)據(jù)、所述燒穿器單元的放電電流的電流數(shù)據(jù)；

33、所述控制設(shè)備包括：模糊控制單元、模糊處理單元、執(zhí)行單元；

34、所述模糊控制單元，用于接收所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備發(fā)送的得到所述溫度數(shù)據(jù)、所述聲音數(shù)據(jù)和所述電流數(shù)據(jù)；對述溫度數(shù)據(jù)、所述聲音數(shù)據(jù)和所述電流數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化處理，得到模糊化信號；將所述模糊化信號發(fā)送至所述模糊處理單元；

35、所述模糊處理單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)根據(jù)預(yù)設(shè)的模糊規(guī)則，生成所述模糊信號對應(yīng)的pid參數(shù)；并將所述pid參數(shù)發(fā)送至執(zhí)行單元；

36、所述執(zhí)行單元，用于基于所述pid參數(shù)生成包含所述燒穿器所在運(yùn)動軌跡的預(yù)期位置的控制指令。

37、可選的，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括視頻采集單元；

38、所述視頻采集單元，用于拍攝并采集所述機(jī)器人單元的視頻數(shù)據(jù)。

39、本發(fā)明實(shí)施例提供的方案中，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲得了三維圖像數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)。這樣，能夠基于三維圖像數(shù)據(jù)自動識別爐眼輪廓；并根據(jù)溫度數(shù)據(jù)，自主規(guī)劃燒眼路徑，并且，在根據(jù)三維圖像數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)確定運(yùn)動軌跡之后，并由機(jī)器人控制燒穿器沿運(yùn)動軌跡移動，實(shí)現(xiàn)對燒穿器的控制，避免了人工接觸燒穿器進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)完全自動化燒穿作業(yè)。

40、本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種礦熱爐爐前機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集設(shè)備、控制設(shè)備、機(jī)器人單元、帶有石墨電極的燒穿器單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制設(shè)備根據(jù)所述三維圖像數(shù)據(jù)包括的各時刻的三維模型和所述溫度數(shù)據(jù)包括的各時刻的溫度值確定運(yùn)動軌跡，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括壓力測量裝置；

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括電流測量裝置；

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括聲音采集單元；

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制設(shè)備根據(jù)所述三維圖像數(shù)據(jù)包括的各時刻的三維模型和所述溫度數(shù)據(jù)包括的各時刻的溫度值確定運(yùn)動軌跡，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燒穿作業(yè)的結(jié)束條件包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括三維圖像掃描單元、溫度檢測單元；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備還用于測量所述石墨電極的聲音數(shù)據(jù)、所述燒穿器單元的放電電流的電流數(shù)據(jù)；

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括視頻采集單元；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種礦熱爐爐前機(jī)器人控制系統(tǒng)，涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備、控制設(shè)備、機(jī)器人單元、帶有石墨電極的燒穿器單元；所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備，用于獲得礦熱爐的爐眼輪廓的三維圖像數(shù)據(jù)，并獲得所述爐眼以及所述石墨電極的溫度數(shù)據(jù)；將所述三維圖像數(shù)據(jù)和所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述控制設(shè)備；所述控制設(shè)備，用于根據(jù)所述三維圖像數(shù)據(jù)包括的各時刻的三維模型和所述溫度數(shù)據(jù)包括的各時刻的溫度值確定運(yùn)動軌跡；生成針對所確定的運(yùn)動軌跡的控制指令；向所述機(jī)器人單元發(fā)送所述控制指令；所述機(jī)器人單元，用于根據(jù)所述控制指令控制所述燒穿器單元沿所述運(yùn)動軌跡進(jìn)行燒穿作業(yè)。應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例提供的方案能夠?qū)崿F(xiàn)自動化燒穿作業(yè)。

技術(shù)研發(fā)人員：盧順魁,齊志坤,趙大明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州朗信智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14