CN111704915B - 一种轨道式焦炉测温机器人及其测温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道式焦炉测温机器人及其测温方法，包括安装于焦炉炉顶看火孔一侧的轨道和在轨道上移动的机器人本体，机器人本体包括：驱动机构，安装在机器人本体的车架部分上，用于驱动车架部分行走于轨道上；开盖机构，位于车架部分的底部，用于车架部分在行走的过程中打开所经过的看火孔的看火孔盖；测温机构，位于车架部分的顶部，用于在开盖机构打开看火孔时对设定目标区域的温度进行测量；控制模块，安装于车架部分内部并与驱动机构和测温机构连接，用于控制机器人的各类动作并将测温机构测的温度数据实时发送至远程控制计算机。本发明的焦炉测温机器人可实时将测量结果传输至远程控制计算机，完全替代人工完成开盖、测温及数据传输。

Description

一种轨道式焦炉测温机器人及其测温方法

技术领域

本发明属于焦炉测温的技术领域，尤其涉及一种测量焦炉燃烧室代表火道温度的轨道式焦炉测温机器人及其测温方法。

背景技术

直行温度是各个燃烧室代表火道的平均温度，直行温度的稳定性是衡量焦炉热工管理的重要指标。优化焦炉直行温度的测量过程，对于降低焦炉燃耗、提高焦炭质量、延长焦炉寿命、减少环境污染和改善劳动条件具有非常重要的意义。

目前，焦化行业普遍采用人工手持式红外测温仪，每四小时对机焦侧所有代表火道进行一次温度测量。测温后人工将测量结果导入计算机通过专用软件求取直行温度。最后根据直行温度偏差调整煤气量从而保障炉温。测温结果受炉顶环境，人为因素，换向间隔，测量位置准确度等因素影响。

现有焦炉测温完全依赖人工操作，其工作环境恶劣、时间间隔长、测温稳定性差且需要多人协作完成。因此，设计一种可完全替代人工，完成自动巡回、开盖、测温、传输数据的装置显得尤为重要，以实现提高测量频率和精度，为精细化炼焦创造条件。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种轨道式焦炉测温机器人及其测温方法，完全替代人工完成开盖、测温及数据传输，降低了劳动强度，提高了测温的准确性和实时性。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种轨道式焦炉测温机器人，包括安装于焦炉炉顶看火孔一侧的轨道和在所述轨道上移动的机器人本体，看火孔上的看火孔盖由转架进行打开，所述机器人本体包括：驱动机构，安装在机器人本体的车架部分上，用于驱动车架部分行走于所述轨道上；开盖机构，位于所述车架部分的底部，用于车架部分在行走的过程中打开所经过的看火孔的看火孔盖；测温机构，位于所述车架部分的顶部，用于在所述开盖机构打开看火孔时对设定目标区域的温度进行测量；控制模块，安装于车架部分内部并与所述驱动机构和测温机构连接，用于控制机器人的各类动作并将测温机构测的温度数据实时发送至远程控制计算机。

可选的，所述开盖机构包括：中间压板，固定安装在车架部分靠近看火孔盖的一侧；一对活动压板，对称的转动连接在所述中间压板的两侧，用于将所述看火孔盖的转架导入并压入到所述中间压板的底部将看火孔盖打开；推动机构，位于所述活动压板背向所述看火孔盖的一侧，用于将活动压板收回，使看火孔盖的转架不能导入到活动压板，看火孔盖不打开。

由上，左翼、右翼的活动压板用于导入转架，中间压板用于保证转架始终处于某一位置或角度。该开盖机构可以在机器人本体的带动下往复运动，两个活动压板对称的设置在中间压板的两侧，保证前进和后退过程中均可开盖。通过控制推动机构，两翼的活动压板可以做展翅运动，控制机器人本体在经过看火孔过程中是否打开看火孔盖。

进一步的，所述活动压板的底部形成为越远离所述中间压板其离炉顶平面的高度越高的弧面结构，所述转架从所述活动压板的最高处开始导入；所述中间压板具有朝远离所述看火孔盖的方向外凸的弧度；所述中间压板的底部具有一段高度相同的平面结构，用于使看火孔盖保持在最大打开角度。

由上，通过调整活动压板和中间压板的尺寸，可以延长或降低维持打开盖体的时间。

进一步的，所述推动机构包括电动推杆、与所述电动推杆的输出端连接的压板导柱，所述压板导柱安装在所述活动压板的自由端；通过所述电动推杆带动压板导柱控制所述活动压板的展开或闭合。

由上，活动压板和中间压板所组成的机械式开盖方法，使得测温过程中机器人不需要停顿。中间压板的两翼采用活动式设计，当不需要开盖时，电动推杆带动翼型活动压板的两翼收回，此时翼型活动压板无法接触到转架，因此无法打开孔盖。

可选的，所述测温机构包括安装在车架部分的顶部并位于看火孔上方的探头架；所述探头架靠近看火孔的一端活动悬挂有调心环，所述调心环的下方悬挂有探头套；所述探头套的上方设有与探头套连接并穿过所述调心环的调整机构，用于对探头套内的高温计的角度进行调整；所述探头架的上方设有与机器人本体内的冷却单元连接的冷却管，用于向探头套内的高温计提供冷却保护。

由上，调心环悬挂在探头架上，使其在一定范围内可以活动。将探头套悬挂在调心环上，保证探头套内的高温计光学部分可以在一定角度内摆动。通过调整机构使探头套固定在一定角度，从而达到角度可调的效果。该测温机构使看火孔与机器人本体的相对位置保持了稳定，并且在可以在一定范围内进行调整。

进一步的，所述调整机构包括竖直贯穿所述探头架顶部的定位孔的探头定位套、径向穿过所述定位孔并与所述探头定位套接触以调整探头定位套的角度的调整顶丝；所述探头定位套的底部穿过所述调心环并与所述探头套螺纹连接。

由上，探头定位套的上端挂在探头架上，下端可在调心环允许范围内摆动，达到调整角度的目的。

采用光纤式红外高温计，高温计的光学部分安装于探头套(镜头定位器)内，并通过冷却单元的冷却风机进行吹扫降温。探头套可以调整高温计光学镜头的角度。

可选的，所述探头架呈C型结构，其一端固定于机器人本体上，其另一端连接所述探头定位套和调心环；打开后的看火孔盖从所述探头架的C型空间通过。

由上，本发明将看火孔盖改造为向轨道侧翻起打开的形式，看火孔盖打开后正好处于探头架下方，探头架呈C型结构，使本发明的测温机构不与看火孔组件及开启看火孔盖的机构发生干涉。此时光学镜头(高温计)正好对准看火孔的设定目标区域完成测温。

可选的，所述轨道采用分段模块化设计，每段轨道对应一个看火孔并通过支架支撑于底板的上方，即每个看火孔对应的模块都相同，并且和看火孔座形成一个独立的测温平台；每段轨道之间采用内接管套接。

由上，模块化设计不仅是为了便于安装调整，更重要的原因是要建立一个平衡稳固的测温平台(将轨道、支架、看火孔盖、看火孔底座都连接在一起，然后进行整体调整)，从而保证对每个孔测温时，高温计探头与看火孔的相对位置、角度都一致。

因为机器人在上百米的范围内要测量数十个孔。每个孔的位置、底座的高低、支架倾斜度、轨道水平都有些许偏差，因此只有对每个孔建立一个稳固的平台，才能保证测温位置的有效性和重复性。

可选的，所述轨道的一端设有用于给焦炉测温机器人进行充电的供电模块；该供电模块包括与焦炉测温机器人的充电接触器滑动触接的充电坞；述车架部分的前后侧设有防撞梁和报警感应机构；所述车架部分内部安装有定位单元。

由上，充电坞采用滑触方式与机器人触接，当机器人到达充电位时，开始自动充电。

本发明采用专用的开盖机构，该机构包含两翼可活动式压板、固定的中间压板、推动机构，开盖机构随机器人本体沿测温路线行进，行进过程中，开盖机构两翼的活动压板展开，将看火孔盖的转架导入开盖机构的弧面持续下压，根据杠杆原理打开看火孔盖。经过看火孔盖后，设备离开，不再下压转架，看火孔盖由重力因素自动回位。本发明的开盖效率高，可以在机器人本体不停止运动的情况下完成开盖及闭合动作，设备结构简单，坚固耐用，与炉体其它设备不发生干涉，并且能耗低、效率高，能够在规定时间内完成全炉温度测量。

另外，本发明设计了一套焦炉看火孔测温的瞄准机构，包含探头架、探头套、探头定位套、调心环和冷却管，调心环悬挂在探头架上，其在一定范围内可以活动。调心环悬挂在探头架上，使其在一定范围内可以活动，探头套通过探头定位套悬挂在调心环上，保证了探头套内的高温计光学部分可以在一定角度内摆动，通过调整探头架不同方向上的顶丝来调整探头定位套，使探头套在一定角度范围内可调并可固定，本发明采用机械结构实现了高温计瞄准位置二维可调的目的。

本发明还提供一种上述的轨道式焦炉测温机器人的测温方法，包括以下步骤：

S10：远程控制计算机生成每天的测温计划并发出测温命令；

S20：焦炉测温机器人收到控制命令后，沿着轨道在预定时间开始向目标焦炉前进；

S30：随着焦炉测温机器人的前进，机器人本体上的开盖机构侧向打开看火孔盖并保持在90度，测温机构的光学镜头(高温计)正好瞄准测温区域进行温度采集，在整个过孔期间，测温机构采集到多组温度数据，并实时传输给远程控制计算机；

S40：随着焦炉测温机器人的继续前进，开盖机构不再打开看火孔盖，看火孔盖依靠重力自动落下关闭；

S50：焦炉测温机器人行驶过最后一个看火孔后，自动返回充电坞，等待远程控制计算机进一步的命令；

S60：经过一次焦炉换向后，焦炉测温机器人完成对所有看火孔的温度检测，远程控制计算机自动选取每孔的代表温度，并求取机焦侧直行温度图形化展示给操作人员。

由上，本发明设计了一种可自充电的轨道机器人，完全替代人工完成开盖、测温及数据传输。采用双轨轨道，每组轨道及支架在炉顶形成一个独立的测温平台。另外，机器人无需任何人工干预，可实时将测量结果无线传输至远程控制计算机。机器人测温的位置一致性、时间同步性、数据稳定性均优于人工测量，且可以24小时全天候运行，无惧气候环境影响。测温周期可以由原来的四小时缩短为一小时，便于燃烧系统及时调整焦炉煤气量，减小炉温波动。机器人在测温结束后可自动回到充电坞进行充电。模块化设计的轨道、支架及看火孔座，可以独立拆装，有利于炉体膨胀时的调整及维护。机器人尺寸合理，不与炉顶装煤车发生干涉，可以独立运行。机械式的开盖机构坚固、耐用，开盖过程无需减速，提高了机器人行进效率，缩短了测温时间。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本发明的轨道式焦炉测温机器人本体的立体结构示意图；

图2为本发明的轨道式焦炉测温机器人本体的主视图；

图3为本发明的轨道式焦炉测温机器人本体的后视图；

图4为本发明的轨道式焦炉测温机器人本体的内部结构示意图；

图5为本发明的整体系统布局图；

图6为本发明的轨道式焦炉测温机器人开盖过程的示意图；

图7为本发明的轨道及支架的结构示意图；

图8为本发明的轨道式焦炉测温机器人的开盖机构的立体结构示意图；

图9为本发明的轨道式焦炉测温机器人的开盖机构的正面视图；

图10为本发明的轨道式焦炉测温机器人的测温机构的侧视图；

图11为本发明的轨道式焦炉测温机器人的测温机构的主视图；

图12为本发明的轨道式焦炉测温机器人的测温机构的俯视图。

图中标记为：11-左翼活动压板、101-轨道、102-支架、103-底板、111-左翼弧面、12-右翼活动压板、121-右翼弧面、13-左翼压板导柱、14-右翼压板导柱、15-左翼销轴、16-右翼销轴、20-中间压板、201-下平面、202-后轮、204-顶盖、205-前轮、206-防撞梁、301-看火孔盖、302-看火孔座、32-转架、40-电动推杆、401-天线、402-后轴、403-控制板、404-锂电池、405-前轴、407-电机、408-空气滤清器、409-冷却风机、410-探头架、420-探头套、430-探头定位套、431-左调整顶丝、432-右调整顶丝、433-前调整顶丝、440-调心环、450-冷却管、502-RFID非接触识别装置、503-充电接触器、504-磁性传感器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1至图12所示，本发明的测量焦炉燃烧室代表火道温度的轨道式机器人整体组成如图5所示，包括机器人本体、轨道101及支架102、看火孔盖301及看火孔座302、通信模块、供电模块和远程控制计算机，机器人本体包括车架部分、驱动单元、开盖机构、测温机构、定位单元、遥控单元、电源单元、控制模块、报警感应机构。轨道101及支架102采用分段模块化设计，每段轨道101对应一个看火孔并通过支架102支撑于底板103的上方，每段轨道之间采用内接管套接。轨道101、支架102、底板103和看火孔组件通过螺栓连接在一起，组成了一个模块化单元。每一个看火孔都对应一组模块化单元。模块化设计保障了看火孔中心线与轨道的相对位置，从而确保了高温计光学部分能够准确瞄准看火孔测温位置。

另外，轨道101及支架102安装在燃烧室代表火道一侧。代表火道的看火孔座302需要嵌入底板103的半圆形缺口，通过上述结构将看火孔组件与轨道组件形成一个整体，从而保证机器人与看火孔的相对位置。焦炉由于炉体膨胀等原因，所有代表火道的看火孔并不在一条直线上。因此通过将轨道组件与看火孔组件连接在一起才能保证机器人准确地测到每个孔指定位置的温度。全炉机焦侧所有代表火道的看火孔均需要布置轨道101、底板103及支架102结构。

看火孔盖301及看火孔座302包含盖体、底座、压杆转柄、转架及耳轴，上述看火孔盖、压杆转柄、转架及耳轴已申请专利(申请号为CN201721061035.1)，在此不再赘述。车架部分包含顶盖204、车架壳体、前后防撞梁206，车架部分行走于炉顶敷设的轨道101上。驱动单元包含电机407、驱动器、减速机、前轮205、后轮202、分别连接两个前轮205和两个后轮202的前轴405和后轴402、轴承座，除前后轮外，驱动单元安装在车架内部，通过驱动单元带动车架部分行走于轨道101上。供电模块设置在焦炉炉顶的轨道的一端，用于给焦炉测温机器人进行充电，该供电模块包括与焦炉测温机器人的充电接触器503滑动触接的充电坞。

远程控制计算机布置在焦炉操作室，远程控制计算机包括通信软件、机器人监控软件、机器人调度软件。远程控制计算机的监控软件可以实时显示机器人状态、位置、电量等信息。调度软件用于协调两台机器人同时测温或者单独测温，以及设定测温路径。远程控制计算机通过现场工控网与煤塔下接线箱内的无线通信模块连接，该模块通过Zigbee协议与机器人本体内的通信单元通信。通信单元包含无线通信协调器及现场工控网接入设备。煤塔下，焦炉的机、焦侧轨道上各设置一台机器人和充电坞。机器人完成测温回到充电位后可自行充电。无线通信模块设置在煤塔下的接线箱内，通过双绞线接入现场工控网。图5中的数字1至112，分别代表两座焦炉的代表火道(以55孔焦炉为例)。

本发明的开盖机构位于车架部分的底部，用于车架部分在行走的过程中打开所经过的看火孔的看火孔盖301，开盖机构左右对称，包括左翼活动压板11、右翼活动压板12、左翼压板导柱13、右翼压板导柱14、中间压板20、左翼销轴15、右翼销轴16，其中，左翼压板导柱13、右翼压板导柱14分别固定在左翼活动压板11和右翼活动压板12的自由端。左翼活动压板11、右翼活动压板12与中间压板20齿状咬合在一起，左翼活动压板11、右翼活动压板12与中间压板20相连接的一端形成有多个间隔设置的第一齿状部，相应的，中间压板20上具有与第一齿状部咬合在一起的第二齿状部，通过两翼的活动压板上的销轴(左翼销轴15、右翼销轴16)穿过上述第一齿状部和第二齿状部将其活动连接为一个整体。左翼活动压板11、右翼活动压板12背向看火孔盖的一侧分别设有电动推杆40，通过电动推杆40带动左翼压板导柱13、右翼压板导柱14可以独立控制左翼活动压板11和右翼活动压板12的展开或者闭合。上述电动推杆和压板导柱构成本发明的推动机构，方便将活动压板展开和收回，以决定是否打开看火孔盖301。

另外，左翼活动压板11、右翼活动压板12的底部分别形成为越远离中间压板20其高度(相对于炉顶平面)越高的左翼弧面111和右翼弧面121，即，左翼活动压板11、右翼活动压板12的竖直高度朝远离中间压板20的方向逐渐减少。转架32从活动压板(左翼活动压板11、右翼活动压板12)的最高处(竖直高度最小的边缘处)开始导入。

如图6所示，中间压板20具有朝远离看火孔盖301的方向外凸的弧度，即，中间压板20是突出来的，与左右两翼的活动压板形成一个流畅的弧度，保障转架32的端头导入和持续下压。上述弧度的设置，一方面可以保证在看火孔盖301不打开的情况，便于转架32顺利通过；另一方面，在看火孔盖301打开的过程中，转架32的端头下压并作圆周运动，上述弧度刚好持续压在转架32的端头位置。并且，中间压板20的底部具有一段相对于炉顶平面的高度相同的下平面201，转架32被压在中间压板20的下平面201时，使看火孔盖301保持在最大打开角度。

本发明中的看火孔盖301和转架32通过转架销轴连接在一起，使其形成一个杠杆机构。下压转架32，看火孔盖301会随之抬起。本发明将焦炉看火孔盖改造为杠杆式侧向开闭结构，采用两翼为弧形的压板随炉顶机器人本体沿轨道方向前进，抵达看火孔位置时，将杠杆的一端导入压板，打开看火孔。杠杆(转架)的端部通过中间压板20的时间决定了最大开盖角度的保持时间。本发明的开盖结构可以保障测温过程中，机器人本体到达时看火孔盖完全打开呈90度，且机器人本体能够测量到看火孔(设定目标区域)上的所有温度。

由于本发明的开盖机构的整体结构采用对称式设计，无论设备向左运动还是向右运动，都可以打开看火孔盖。另外，其中一翼的活动压板打开看火孔盖后，看火孔盖不会直接下落，而是在另一翼的活动压板的缓冲作用下渐渐落下，有利于保护看火孔盖。并且，左右两端的活动式压板可以独立摆动，如同翅膀的振动，当两翼打开时，活动压板底部的弧形部分可以将杠杆的一端导入，看火孔盖随之打开；当两翼收起时，活动压板底部的弧形部分不能导入杠杆，此时可保证不打开看火孔盖。

如图8、图9所示，看火孔盖301及其看火孔座302被固定在炉顶平面上。以开盖机构向右侧移动为例，右翼活动压板12将看火孔盖301的转架32导入右翼弧面121，随着开盖机构持续向右侧移动，转架32持续被下压，看火孔盖301被打开，最大至90度。在转架32通过中间压板20的下平面201过程中，看火孔盖301保持在最大打开角度。随着机器人本体的移动，转架32进入左翼弧面111后，看火孔盖301在重力的作用下逐渐闭合。

如图8所示，以开盖机构向左侧移动为例，如果不需要打开看火孔盖301，则通过电动推杆40带动左翼压板导柱13收回左翼活动压板11，右翼的同理。此时转架32无法被导入到左翼弧面111，因此可以在不打开孔盖的情况下通过该看火孔。

另外需要说明的是，中间压板20是固定的，不能移动。由于左翼、右翼的活动压板整体存在弧度，因此他们展开时刚好可以导入连接看火孔的转架32的端头，然后经中间压板20保持看火孔最大的打开角度。当他们收起时，因距离不够，两翼的活动压板无法导入连接看火孔的转架32，因此不能打开孔盖。此时转架32保持原状态，转架32的中间部分在压板的弧形空间和转架32的端头在中间压板20上方的中空部分通过，不与设备发生干涉。

本发明的开盖机构的两翼弧面设计角度可以保证，开盖机构与看火孔相对运动过程中，导入转架后持续下压转架的端头位置。在转架的端头位置设计一个可转动的轴承结构，可以减小导入、下压过程中的阻力。机构的两翼可以在一定角度下摆动，在电动推杆40的控制下，可以实现展开、闭合，从而保证在不需要开盖时，直接通过看火孔，不与转架等设备发生干涉。

如图10至图12所示，本发明的测温机构位于车架部分的顶部，用于在所述开盖机构打开看火孔时对设定目标区域的温度进行测量，测温机构包括探头架410、探头套420、探头定位套430、调心环440、以及冷却管450，其中，探头架410安装在机器人本体上，高温计光学部分装于探头套420内。调心环440悬挂在探头架410靠近看火孔的一端，其在一定范围内可以活动。探头套420悬挂在调心环440的下方，保证了探头套420内的高温计光学部分可以在一定角度内摆动。

探头架410的顶部具有位于所述调心环440正上方的定位孔，探头定位套430依次竖直贯穿定位孔和调心环440后与探头套420螺纹连接，探头定位套430的顶部向上伸出上述定位孔并与冷却管450连接。探头定位套430的直径小于定位孔和调心环440的内径，上述定位孔的径向方向设有与探头定位套430接触的调整顶丝，调整顶丝与探头架410螺纹连接并伸向定位孔，调整顶丝包括分别位于探头定位套430的左侧、右侧、前侧和后侧的左调整顶丝431、右调整顶丝432、前调整顶丝43 3和后调整顶丝(图中未示出)，通过调整左调整顶丝431、右调整顶丝432、前调整顶丝433和后调整顶丝，以调整探头定位套430的角度，进而可以调整并固定探头套420的角度，使其对准指定位置。

另外，调心环440呈圆环状，其四周设有两两对称设置的销轴，调心环通过其中两个对称的销轴吊挂在探头架410上，通过活动吊装的调心环440使穿过其的探头定位套430在一定角度内可以摆动，并且通过调节左右前后四个方向的调整顶丝可以调整探头套420所需的角度并固定。

探头架410的左端固定于机器人本体上，当机器人本体移动至看火孔的上方时，机器人本体通过下压转架32将看火孔座302上的看火孔盖301打开，探头套420对准看火孔内指定位置。冷却管450的一端与机器人本体内的冷却单元相连，另一端接入探头定位套430，向探头套420内的高温计光学部分提供冷却保护。探头架410采用C型设计，一端固定于机器人本体上，另一端连接上述探头定位套430和调心环440。在开盖测温过程中，看火孔盖301打开达90度最高点时，刚好从探头架410的下方(C型空间)通过，不与看火孔盖301发生干涉。

其中，冷却单元包含空气滤清器408、冷却风机409及相应管路。冷却单元安装于车架内部，管路连接至高温计光学部分。冷却风机409向高温计光学部分提供风冷降温及空气吹扫(防止镜头污染)。焦炉炉顶粉尘污染严重，空气滤清器408是为了过滤风机吸入的空气。探头架410顶部设计的冷却管450采用耐高温材料，使得在测温过程中，通过该管路对高温计、光纤进行了冷却，同时通过冷却风机的鼓风进行吹扫，保持了高温计光学部件的清洁。

本发明的调心环440悬挂在探头架410上，使其在一定范围内可以活动。将探头套420悬挂在调心环440上，保证探头套420内的高温计光学部分可以在一定角度内摆动，最后通过顶丝使其固定在一定角度，从而达到角度可调的效果，使得高温计光学部分的瞄准可调并可固定，保证了机器人本体能够测量到看火孔的设定目标区域上的所有温度。

本发明的定位单元包含RFID非接触识别装置502、位置编码器、槽型接近开关、磁性传感器504，定位单元均安装于车架内部。机器人定位主要依据位置编码器，但长距离后会产生累计误差。因此在整个轨道长度方向上设置多个电子标签。机器人本体装有RFID读卡器。经过电子标签位置时，读卡器识别到对应编号，控制模块会进行位置修正，从而保证定位的准确性。在充电坞位置，滑触充电时需要毫米级精确定位。磁性装置布置于充电坞两侧，当机器人两端的磁性传感器504都检测到磁性装置时，控制模块认为机器人到达充电位，允许充电。机器人走行定位采用编码器实现。同时每隔一段距离，在轨道一侧设置RFID电子标签，机器人内的RFID读写器在经过该标签时完成识别。控制模块根据识别结果实时修正机器人位置。

本发明中的遥控单元包含2.4GHz遥控模块、天线401，遥控单元均安装于车架内部。电源单元包含锂电池404、电源管理模块，电源单元均安装于车架内部。控制模块包含单片机控制板403和通信单元，单片机控制板403与驱动机构连接并控制机器人的各类动作，通信单元与测温机构连接并将测温机构测的温度数据实时发送至远程控制计算机，控制模块安装于车架内部。机器人存在自动、手动、遥控三种控制模式。在自动模式下，远程控制计算机发送预定的测温计划，机器人执行该计划。在手动模式下，远程控制计算机发送控制命令，机器人执行该命令。在遥控模式下，机器人接受遥控器指令。

机器人需要往复运行，因此两侧均装有防撞梁206、声锥雷达、光学限位器、声光报警灯。当发现近距离存在障碍物时停止前进，避免碰撞。本发明的报警感应机构包含声锥雷达、光学限位器、声光报警灯。报警感应机构安装于车架的防撞梁(保险杠)两侧。声光报警灯在机器人移动过程中一直蜂鸣并闪烁，主要用于提示炉顶工作人员注意避让。光学限位器(漫反射原理)用于检测前进方向近距离(500mm内)是否有障碍物，声锥雷达UCC4000用于检测前进方向远距离(4m内)是否有障碍物，类似于汽车的倒车雷达。

机器人接收到远程控制计算机的命令后，开始沿轨道前进，行至测温孔时，机器人通过活动压板打开看火孔盖301，红外高温计开始测温，同时将温度数据实时发送至远程控制计算机。远程控制计算机将收到数据进行处理并显示给操作人员。机器人完成对最后一个孔的测量后自动返回充电位。由于焦炉存在换向周期，机器人测温路径与人工测温路径一致，每次仅测量下降气流的看火孔。即机器人第一次出发仅测量单号或双号看火孔，换向后第二次出发测量上次未测的单号或双号孔。两次出发完成一次完整的测温。

如图6所示，机器人的4个轮子落于轨道101上方。通过电机407、减速机驱动前进或后退。当到达看火孔位置时，机器人上的活动压板下压看火孔盖301的转架32，转架32带动看火孔盖301打开至90度。此时高温计正好处于看火孔上方，随机器人移动高温计通过看火孔后，看火孔盖301依靠自重落下关闭，机器人完成该孔的测温。

本发明的测温速度、每孔测温采样数量、测温频次，一次充电可运行时长或距离的参数如下：

测量精度＜±0.5％+1℃；

单程测量时间＜5分钟(以55孔焦炉为例)；

单次充电运行电量＞1公里；

运行率＞99％

远程控制响应时间＜2秒

按照生产要求，机器人可以高效完成温度测量。在5分钟之内完成对一座焦炉的测温，同时保证每个看火孔可以测量到20个以上的温度数据。

本发明的利用轨道式焦炉测温机器人的测温方法，包括如下步骤：

一、远程控制计算机生成每天的测温计划并发出测温命令，通知两台测温机器人具体测温路径及测量开始时间。例如：1号炉或2号炉或两炉一起测；测量单号或者双号；

二、焦炉测温机器人收到控制命令后，沿着轨道在预定时间开始向目标焦炉前进。

三、进入看火孔测温区域后，定位单元读取到相应电子标签，机器人进入测温状态。随着机器人的前进，机器人本体上的开盖机构侧向打开看火孔盖并保持在90度，此时测温机构的光学镜头(高温计)正好瞄准测温区域进行温度采集。在整个过孔期间，高温计能够采集到多组温度数据，并实时传输给远程控制计算机。

四、随着机器人本体的继续前进，开盖机构不再打开看火孔盖301，看火孔盖301依靠重力自动落下关闭。

五、焦炉测温机器人行驶过最后一个看火孔后，根据位置检测结果自动返回充电坞，等待远程控制计算机进一步的命令。

六、由于每次仅测量单号或双号孔，焦炉测温机器人根据定位单元的数据，自动判断是否需要发送给远程控制计算机。

七、经过一次焦炉换向后，焦炉测温机器人完成对所有看火孔的温度检测。此时远程控制计算机自动选取每孔的代表温度，并求取机焦侧直行温度图形化展示给操作人员。

本发明的测量焦炉燃烧室代表火道温度的轨道式机器人及其测温方法，解决了现有焦炉测温过程中工作环境恶劣、人为因素多、时间间隔长、测量精度差等问题，降低了劳动强度，提高了测温的准确性和实时性，机器人高效的开盖及测温模式，使一座焦炉的单向测温时间不超过5分钟。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种轨道式焦炉测温机器人，包括安装于焦炉炉顶看火孔一侧的轨道和在所述轨道上移动的机器人本体，看火孔上的看火孔盖由转架进行打开，其特征在于：所述机器人本体包括：

驱动机构，安装在机器人本体的车架部分上，用于驱动车架部分行走于所述轨道上；

开盖机构，位于所述车架部分的底部，用于车架部分在行走的过程中打开所经过的看火孔的看火孔盖；

测温机构，位于所述车架部分的顶部，用于在所述开盖机构打开看火孔时对设定目标区域的温度进行测量；

控制模块，安装于车架部分内部并与所述驱动机构和测温机构连接，用于控制机器人的各类动作并将测温机构测的温度数据实时发送至远程控制计算机；

所述开盖机构包括：

中间压板，固定安装在车架部分靠近看火孔盖的一侧；

一对活动压板，对称的转动连接在所述中间压板的两侧，用于将所述看火孔盖的转架导入并压入到所述中间压板的底部将看火孔盖打开；

推动机构，位于所述活动压板背向所述看火孔盖的一侧，用于将活动压板收回，使看火孔盖的转架不能导入到活动压板，看火孔盖不打开；

所述活动压板的底部形成为越远离所述中间压板其离炉顶平面的高度越高的弧面结构，所述转架从所述活动压板的最高处开始导入；

所述中间压板具有朝远离所述看火孔盖的方向外凸的弧度；所述弧度的设置为：一方面可以保证在看火孔盖不打开的情况，便于转架顺利通过；另一方面，在看火孔盖打开的过程中，转架的端头下压并作圆周运动，所述弧度刚好持续压在看火孔盖的转架的端头位置；

所述中间压板的底部具有一段高度相同的平面结构，用于使看火孔盖保持在最大打开角度。

2.如权利要求1所述的轨道式焦炉测温机器人，其特征在于，所述推动机构包括电动推杆、与所述电动推杆的输出端连接的压板导柱，所述压板导柱安装在所述活动压板的自由端；通过所述电动推杆带动压板导柱控制所述活动压板的展开或闭合。

3.如权利要求1所述的轨道式焦炉测温机器人，其特征在于，所述测温机构包括安装在车架部分的顶部并位于看火孔上方的探头架；

所述探头架靠近看火孔的一端活动悬挂有调心环，所述调心环的下方悬挂有探头套；

所述探头套的上方设有与探头套连接并穿过所述调心环的调整机构，用于对探头套内的高温计的角度进行调整；

所述探头架的上方设有与机器人本体内的冷却单元连接的冷却管，用于向探头套内的高温计提供冷却保护。

4.如权利要求3所述的轨道式焦炉测温机器人，其特征在于，所述调整机构包括竖直贯穿所述探头架顶部的定位孔的探头定位套、径向穿过所述定位孔并与所述探头定位套接触以调整探头定位套的角度的调整顶丝；

所述探头定位套的底部穿过所述调心环并与所述探头套螺纹连接。

5.如权利要求4所述的轨道式焦炉测温机器人，其特征在于，所述探头架呈C型结构，其一端固定于机器人本体上，其另一端连接所述探头定位套和调心环；打开后的看火孔盖从所述探头架的C型空间通过。

6.如权利要求1所述的轨道式焦炉测温机器人，其特征在于，所述轨道采用分段模块化设计，每段轨道对应一个看火孔并通过支架支撑于底板的上方，即每个看火孔对应的模块都相同，并且和看火孔座形成一个独立的测温平台；每段轨道之间采用内接管套接。

7.如权利要求1所述的轨道式焦炉测温机器人，其特征在于，所述轨道的一端设有用于给焦炉测温机器人进行充电的供电模块；

该供电模块包括与焦炉测温机器人的充电接触器滑动触接的充电坞；

所述车架部分的前后侧设有防撞梁和报警感应机构；

所述车架部分内部还安装有定位单元。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的轨道式焦炉测温机器人的测温方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：远程控制计算机生成每天的测温计划并发出测温命令；

S20：焦炉测温机器人收到控制命令后，沿着轨道在预定时间开始向目标焦炉前进；

S30：随着焦炉测温机器人的前进，机器人本体上的开盖机构侧向打开看火孔盖并保持在90度，测温机构的光学镜头正好瞄准测温区域进行温度采集，在整个过孔期间，测温机构采集到多组温度数据，并实时传输给远程控制计算机；

S40：随着焦炉测温机器人的继续前进，开盖机构不再打开看火孔盖，看火孔盖依靠重力自动落下关闭；

S50：焦炉测温机器人行驶过最后一个看火孔后，自动返回充电坞，等待远程控制计算机进一步的命令；

S60：经过一次焦炉换向后，焦炉测温机器人完成对所有看火孔的温度检测，远程控制计算机自动选取每孔的代表温度，并求取机焦侧直行温度图形化展示给操作人员。

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