CN111670336A - 用于识别冶金工业设施中的器具的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金工业设施领域。因此，本发明的目的在于提供对冶金工业设施中的器具的可靠识别，该识别对恶劣环境条件不敏感。该目的通过用于识别器具的设备和方法来实现。该器具具有三维识别标记(10)、特别是孔板或具有三维图案的板。接收装置(1)是具有光子混合装置(PMD)传感器的飞行时间(TOF)相机，接收装置检测具有三维识别标记(10)的器具(13)，并且评估单元(2)根据检测到的三维识别标记(10)明确地识别器具(11)。

Description

用于识别冶金工业设施中的器具的设备和方法

技术领域

本发明涉及冶金工业设施的领域。

本发明涉及用于识别冶金工业设施中的器具、特别是冶金容器的设备和方法。

背景技术

在冶金工业设施中使用了大量器具，器具在冶金工业设施中从一个地点被运输到另一地点。器具例如是冶金容器，以便运输生铁熔融物、钢熔融物、液态炉渣、废料等。为了在物流方面优化地设计冶金工艺设施中的流程，应该尽可能好地跟踪器具。器具的跟踪实现的是，起重机操作员或设施操作员始终将正确的器具置于期望的地点处。

为了识别器具，例如从WO2016119925A1已知将何种应答器安置在器具处。应答器是SAW或RFID应答器。这些应答器的缺点是：如果例如在真空设施中经过较长的处理持续时间，应答器不适合用于超过400℃的温度。在冶金工业设施中还充斥恶劣的环境条件、如高温度波动、高粉尘负荷、由于热膨胀引起的高机械应力等。US2010/0103256A1公开了一种用于识别冶金产品的表面特征的方法。在该方法中使用光电传感器，并且为了更好地检测三维拓扑图而使用立体技术(即两个相机)。

发明内容

本发明的目的因此在于：在冶金工业设施中提供可靠地识别器具的方法，其中，该器具对恶劣的环境条件不敏感。

该目的通过三维识别标记(特别是孔板或具有三维图案的板)并且通过接收装置来实现，该接收装置适合用于检测具有三维识别标记的器具。

评估单元用于：根据所检测到的、具有三维识别标记的器具来明确地识别器具。三维识别标记能够是二进制编码的，例如其中将板划分为多个部段，并且各个部段要么具有分别代表二进制的1的特定的三维图案，要么相应的部段不具有图案、即是光滑的，这代表二进制的0。当然也能够考虑：每个部段能够具有多个不同的图案。三维识别标记能够是三维的凸起或凹部，即例如字母、阿拉伯数字或罗马数字或其他字符(即例如中文、日文或韩文字符)。借助于字母、数字或字符的三维识别标记首先具有如下优点：其能够被人快速识别并且关联，而无需像在二进制模式的情况中的换算步骤。接收装置能够检测具有三维识别标记的器具作为所谓的场景。然后，随后的评估单元能够评估场景并且识别三维识别标记，并且根据三维识别标记明确地关联器具。然后，如果器具正遭受或曾遭受高温，还能够通过使用具有光子混合装置(PMD)传感器的飞行时间(TOF)相机(作为接收装置)来检测器具。此外，该检测与器具的温度无关，始终可运行(即无论在寒冷还是温暖的温度下始终可运行)。三维识别标记也实施为：使得其相对于撞击是坚固的并且对灰尘包围是不敏感的。这种接收装置的安装非常简单。三维识别标记必须在器具处被安置在对于接受设备能够检测到的区域处。如果评估单元在器具处未识别出三维识别标记，则输出报错消息。评估单元能够集成到上级的自动化系统或控制系统中。

接收装置是具有光子混合装置(PMD)传感器的飞行时间(TOF)相机。PMD传感器能够在空间维度上精确地检测器具和三维识别标记。具有PMD传感器的TOF相机是非常坚固的、无磨损的并且以低成本维护。具有PMD传感器的TOF相机的特别的工作方式保证的是：即使在昏暗或在(例如通过太阳入射引起)外部光入射的情况下也可靠地检测三维识别标记。关于本发明，可将器具、优选冶金工业设施中的冶金容器或运输机构理解为冶金工业设施的原材料、中间产物或最终产物。

一个有利的实施方式提出：接收装置安置在保护壳体中。在冶金工业设施中充斥具有变化的温度和高灰尘负荷的非常恶劣的条件。通过(用于三维相机系统的)保护壳体，保证器具的识别的可靠且无干扰的运行。

一个优选的实施方式是：评估单元适合用于能够识别障碍物或危险、特别是在限定的危险区域中的物体、人或馈送线路的缺失的端子。评估单元因此需要构成为：能够在涉及到障碍物或危险的情况下，评估由接收装置所接收到的照片。通过使用具有(PMD)传感器的(TOF)相机取得对每个像素距离数据。这允许评估单元以这种方式实现：评估单元例如识别处于限定的危险区域中的人，并且触发警报或以其他方式通知设施操作员。对于人或其他的障碍物停留在接收装置和三维识别标记之间的情况，这同样能够告知设施操作员。在该情况下，随器具的识别等待直至人或障碍物再次移开，或设施操作员预设其他的处理方式。

另一个有利的实施方式提出：评估单元适合用于确定器具在冶金工业设施中停留的位置。在钢厂中，将诸如罐、渣斗或废料溜槽的器具利用液体或固体材料填充。如果例如将液态钢倾倒于罐中，则非常重要的是：罐处于正确地点处，因为否则液态钢被倾倒在罐旁边。除了识别器具之外，通过所描述的设备有利地还能够同时识别：在启动另外的工作步骤之前，器具是否停留在预先确定的位置。利用接收装置和评估单元，能够识别和检测(例如罐的)准确的停放位置。如果需要利用起重机全自动地接收之前停放的罐，则准确的停放位置尤其在自动的起重机移动的情况下是必需的。通过了解冶金工业设施中的接收装置的停留地点能够将停留位置传输给上级的自动化系统或控制系统，并且例如自动地控制起重机。于是，借助于接收装置和评估单元，能够实现自动地通过起重机接收容器。

一个特别优选的实施方式提出：评估单元具有触发输入端，并且触发输入端与触发单元连接。触发单元将信号发送给评估装置的触发输入端。通过该信号启动或停止评估过程或识别过程。触发单元能够是光栅、接近传感器或其他的开关。触发单元识别：器具接近进而启动评估过程或识别过程。这具有的优点是：设备不必永久是激活的，由此能够降低能量、计算和存储性能。此外，该触发装置也能够用于可信性检查和用于故障最小化，因为触发装置已经执行预选：是否能够是待识别的器具。

一个特别有利的实施方式提出：评估单元适合用于识别器具的类型，其中，评估单元与存储器连接，并且能够从存储器中读出器具的类型的数据。数据(特别是器具的几何数据和/或为三维识别标记)例如是：

-在器具的确定的类型的情况下，安置识别标记的准确的地点，

-器具和/或三维识别标记的尺寸和/或形状，

-三维识别标记相对于器具的参考系统的定向，和/或

-三维识别标记和/或器具的参考系统相对于接收装置的参考系统的定向。

在评估时已经显示出：包含器具和/或三维识别标记的这些数据导致在三维识别标记的识别时更好的结果。接收装置拍摄三维信息，该三维信息在评估装置中被处理。如果例如以特定的角度安置三维识别标记，则为了评估能够将该信息用于借助于旋转矩阵来旋转三维识别标记。因此，能够实现改进的评估。如果将识别标记施加在弯曲的表面上，则该信息用于补偿该弯曲，以便获得平坦的参考平面。如果例如接收装置布置在特定的高度(向下倾斜)，则接收装置的位置同样是至关重要的。然后，该信息同样被包含在评估中，以获得平坦的参考平面。

根据本发明的目的通过开头部分提出的方法来实现。

由接收装置检测具有三维识别标记(特别是孔板或具有三维图案的板)的器具，其中，接收装置是具有光子混合装置(PMD)传感器的飞行时间(TOF)相机。三维识别标记和器具的关联配置被存储在评估单元中或能够被评估单元从外部存储器读出。由评估单元识别三维识别标记。评估单元根据三维识别标记确定器具。

通过该方法能够随时并且与可能的温度无关地识别器具。三维识别标记相对于冶金工业设施中的恶劣条件是极其坚固的。该三维识别标记对撞击、温度波动和灰尘不不敏感。接收装置能够独立于可能的三维识别标记地安装。例如能够考虑：识别标记随时间流逝而变化。然后，变化的三维识别标记于是仅必须存储在评估单元中并且相应地与器具相关联。三维识别标记、三维相机系统和评估单元的组合实现的是：能够可靠地识别器具，而识别与器具的光照度、温度和可能的移动无关。

也不必考虑：三维识别标记尽可能安置在具有较低或较高热辐射的地点。

一个有利的实施方式提出：接收装置检测器具，并且评估单元直接确定器具的类型。在此，将类型理解为：其例如是否为罐、渣斗、分配器或废料溜槽。这具有的优点是：总是能够检查根据检测到的三维识别标记所确定的器具和所识别的类型是否一致。如果存储在评估单元中的、通过检测到的三维识别标记得到的类型应与识别到的类型不一致，则输出报错消息。

本发明的一个特别的实施变型方案提出：根据类型，从存储器中读取(特别三维识别标记的准确位置的)数据，其中，评估单元将该数据用于识别三维识别标记。该变型方案具有与已经在设备中阐述的相同的优点，同样地，优选使用在设备中描述的数据。如果将三维识别标记安装在弯曲表面上，则进行补偿，使得存在直的参考平面。在倾斜地布置三维识别标记的情况下，借助于旋转矩阵在对于识别有利的参考平面中进行转动。在尝试中示出：通过产生平坦/直的参考平面能够实现极其可靠的结果。该方法由此对于污物特别耐用，并且保证可靠地识别三维识别标记。

已经被证实为特别有利的是：通过评估单元识别处于限定的危险区域中的障碍物或危险、特别是物体、人或馈送线路的缺失的端子。该实施方式实现了：如果识别到危险，则能够触发警报。此外，例如如果在接收装置和器具之间识别到障碍物，则能够告知设施操作员。

另一个有利的实施方式提出：评估单元识别器具停留在冶金工业设置中的哪个位置处。当例如液态钢从转换器浇入到器具(例如钢罐)中，那么这是特别有利的。为此，重要的是：器具被安置在正确的位置处，以便液态钢浇到钢罐中并且不浇在其旁边。于是，接收装置除了识别器具之外也用于位置识别。如关于设备已经阐述的，该实施方案对于通过起重机自动接纳器具也是非常有利的。

在另一个适宜的实施方式中，评估设备具有触发输入端。触发单元将信号传输给触发输入端，由此启动或结束器具的识别。这具有的优点是：设备不必永久地是激活的，由此能够降低能量、计算性能和存储性能。此外，该触发装置也能够用于可信性的检查并且用于故障最小化。因此，触发单元如下地实施，即识别接近接收装置的器具。

另一个有利的实施方式提出：通过相应的定位的三维相机系统和评估单元直接地识别器具的装载状态。例如能够识别：器具是否是被部分填充的、空的或满的。于是，该信息能够与存储在评估单元中的信息比较。如果所检测的装载状态和存储在评估单元中的装载状态的比较不一致，同样能够输出报错消息。该实施方式相对于其他已知的方法改进了器具识别的可靠性。

附图说明

从非限制性的实施例的下面的描述中得出本发明的其他的优点和特征，其中，参考如下附图，其在下文示出：

图1示出用于识别器具的根据本发明的设备的示意图。

图2a-2f示出三维的识别标记的可行的实施方式。

图3示出用于识别器具的优选的根据本发明的设备的示意图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出用于识别器具的根据本发明的设备的部件，接收装置1检测具有三维识别标记10的设备13。由接收装置1检测到的场景被转发至评估单元，评估单元在检测到的场景上识别三维识别标记，并且由此能够根据三维识别标记来确定器具。此外，在优选的实施方式中，评估单元还能够识别检测到的器具的类型。通过这样的接收装置1能够识别：其是否为罐、渣斗，废料溜槽等。还能够识别：相应的器具13是否已装载或者未装载。然后，能够将通过评估单元2得出的所有信息转发给上级的控制系统3。控制系统3在冶金工业设施之内和/或之外存储和/或传输相应的信息。

在图2a至2f中示出三维识别标记10的不同的形状。在图2a中，三维识别标记10具有孔。三维识别标记10被划分为六个不同的部段11。如图2a所示，编码能够以二进制的方式进行，其中，孔代表逻辑1，并且无孔代表逻辑0。在图2a中，所有六个部段都设有孔，因此，在六比特的情况下得到数字63。在图2b中，部段11没有孔。部段11是最高位比特，由此由于未占据最高位比特而得到数字31。在图2c和图2d中，圆柱体从板突出，这代表逻辑1。如果没有圆柱体突出，则描绘逻辑零。如在图2a中描述的那样，编码能够类似地进行。在图2e和图2f中，三维识别标记构成为使用符号(在特殊情况下为罗马数字)。但是，也能够考虑：使用阿拉伯数字或简单地使用其他三维图案。然后，在评估单元中相应地将数字或图案关联，因此能够关联器具。

除了图1中的部件之外，在图3中也还示出存储器4。此外，在存储器4上存储有三维识别标记10的位置的几何数据。该数据实现了还更可靠地通过评估单元2识别器具1。如果三维识别标记在器具处布置在弯曲表面上或以特定角度布置，则如果产生直的参考面或补偿弯曲表面，则仍然能够可靠地进行评估。此外，评估单元2具有触发输入端6，触发输入端与触发单元5连接。触发单元5能够是接近传感器、光栅、温度传感器等。触发单元5应用于：其识别器具是否接近接收装置1。待识别的器具13能够具有不同的特性，即例如，渣斗的大尺寸或在运输液态金属时的高温。根据应识别何种器具，能够选择匹配的触发单元5。

尽管在细节方面通过优选的实施例详细阐述和描述了本发明，而本发明不受所公开的实例限制，并且能够由本领域技术人员从中推导出其他的变体方案，而不脱离本发明的保护范围。

参考标号列表：

1 接收装置

2 评估单元

3 控制系统

4 存储器

5 触发单元

6 触发输入端

10 三维识别标记

11 部段

13 器具。

Claims (13)

1.一种用于识别器具(13)的设备，所述器具用在冶金工业设施中，所述器具特别是冶金容器，所述设备包括布置在所述器具(13)处的识别标记、接收装置和评估单元，所述评估单元根据所述识别标记识别所述器具(13)，所述识别标记是三维识别标记(10)，所述三维识别标记特别是孔板或具有三维图案的板，其特征在于，

-所述接收装置(1)是具有光子混合装置(PMD)传感器的飞行时间(TOF)相机，所述接收装置检测具有所述三维识别标记(10)的所述器具(13)，

-评估单元(2)适合用于根据检测到的、具有所述三维识别标记(10)的所述器具(13)来明确地识别器具(11)。

2.根据权利要求1所述的用于识别器具的设备，其特征在于，所述接收装置(1)安置在保护壳体中。

3.根据权利要求1或2所述的用于识别器具的设备，其特征在于，所述评估单元(2)适合用于能够识别障碍物或危险、特别是在限定的危险区域中的物体、人或者馈送线路的缺失的端子。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于识别器具的设备，其特征在于，所述评估单元(2)适合用于确定所述器具在所述冶金工业设施中的位置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于识别器具的设备，其特征在于，所述评估单元(2)具有外部的触发输入端(6)，并且所述触发输入端(6)与适合用于识别器具的触发单元(5)连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于识别器具的设备，其特征在于，所述评估单元(2)适合用于识别所述器具(13)的类型，并且所述评估单元与存储器(4)连接以读出所述类型的数据。

7.一种用于识别器具(13)的方法，所述器具用在冶金工业设施中，所述器具特别是冶金容器，所述器具(13)具有三维识别标记(10)，所述三维识别标记特别是孔板或具有三维图案的板，其特征在于，

-由接收装置(1)检测具有所述三维识别标记(10)的所述器具(13)，其中，所述接收装置是具有光子混合装置(PMD)传感器的飞行时间(TOF)相机，

-在评估单元(2)或存储器(4)中存储所述三维识别标记(10)与所述器具(13)的关联配置，

-由所述评估单元(2)识别所述三维识别标记(10)，

-所述评估单元(2)根据所述三维识别标记(10)识别所述器具(13)。

8.根据权利要求7所述的用于识别器具的方法，其特征在于，由所述接收装置(1)检测所述器具，并且所述评估单元(2)直接确定所述器具(13)的类型。

9.根据权利要求8所述的用于识别器具的方法，其特征在于，根据所述类型从所述存储器(4)读取数据、特别是所述三维识别标记(10)的准确位置的数据，其中，所述评估单元(2)将所述数据用于识别所述三维识别标记(10)。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的用于识别器具的方法，其特征在于，由所述评估单元(2)识别障碍物或危险、特别是在限定的危险区域中的物体、人或者馈送线路的缺失的端子。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的用于识别器具的方法，其特征在于，所述评估单元(2)识别所述器具(13)在所述冶金工业设施中停留的位置。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的用于识别器具的方法，其特征在于，从触发单元(5)经由外部的触发输入端(6)为所述评估单元传输信号，并且由该信号启动或结束对器具的识别。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的用于识别器具的方法，其特征在于，由所述接收装置(1)和所述评估单元(2)直接检测所述器具(13)的装载状态。

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