CN114544251A - 一种基于视觉定位的铁水取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于视觉定位的铁水取样装置及取样方法，包括载物小车、伸缩机械臂、取样夹断装置、取样器存取装置、弃料槽、取样器和成像系统；伸缩机械臂、取样夹断装置和成像系统安装在载物小车上，取样器存取装置安设在载物小车内，弃料槽装在载物小车侧板外；取样器从取样器存取装置拿出，装夹在伸缩机械臂末端；本装置行至铁水沟处停止，成像系统面朝铁水沟采集其轮廓信息，通过图像处理定位铁水沟中心位置，伸缩机械臂调整姿态将取样器伸入中心位置，取样后本装置行至安全区域，伸缩机械臂将取样器伸入取样夹断装置，铁水试样被切断并掉入取样盒，弃料放至弃料槽。本发明有取样质量好、高效、安全、准确掌握各时段铁水成分的特点。

Description

一种基于视觉定位的铁水取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及一种用于铁水取样的设备，特别涉及一种基于视觉定位的铁水取样装置。

背景技术

随着现代工业的快速发展，工厂通过对铁水进行密度、质量和含量的检测等物理化学分析，来指导调节炉温及铁水成分，使之达到合适的配比，从而提高铁水的质量，因此要求能及时、准确和高效的对高炉铁水取样。

通常采用人工定时进行现场取样，首先在铁棍末端连接一次性取样器，将其伸入铁水沟，铁水通过负压进入取样器内置模具，待冷却成铁水试样后，敲击样模，使其与铁样分开，然后将铁样送验。

由于高炉炉前铁水温度高达1500℃及以上，沟内有铁水花飞溅，且产生强光，烟尘弥漫，工人在该恶劣工作环境下作业，将难以稳定控制铁棍，危及工人安全和健康，工作效率低下；每次人工取样的位置及深度也无法保持一致，且难以按国标要求做到准确把握取样时机，影响测量结果；且需频繁取样，劳动强度大，如检测不及时易耽误出钢时间，影响正常生产；敲击样模时，铁水试样极易反弹,灼伤工人，安全风险极高；因此，需提供一种高炉铁水取样装置解决上述技术问题。

发明内容

为了解决所述存在的问题，本发明提出了一种基于视觉定位的铁水取样装置及取样方法。具体技术方案如下：

一种基于视觉定位的铁水取样装置，包括载物小车和取样器、所述载物小车上固定安装有伸缩机械臂、取样夹断装置、取样器存取装置、固定安装弃料槽和成像系统。

进一步地，所述载物小车由车轮、第一转动轴、所述第二转动轴、踏板侧板、小车顶板、存物侧板、小车驱动电机、主机、小车底板、取物侧板和弃料侧板组成；在所述小车底板下方安装有所述第一转动轴和所述第二转动轴，在所述第一转动轴和所述第二转动轴的两端均安装有所述车轮，所述车轮与地轨滑动接触，所述小车驱动电机和所述主机固定安装在车身内部所述小车底板上。

进一步地，所述小车顶板上固定安装有伸缩机械臂、取样夹断装置和成像系统，所述取物侧板上固定安装取样器存取装置，所述弃料侧板上固定安装弃料槽。

进一步地，所述取样器包括取样器前端、取样盒、取样器后端和取样器手柄，所述取样器后端、所述取样盒和所述取样器前端依次叠加固定于所述取样器手柄端面，所述取样器前端和所述取样器后端的圆柱面分别开有一个圆孔，取样时铁水通过圆孔进入取样盒。

进一步地，所述伸缩机械臂包括基座、基关节、第一直线电机、第一节机械臂、第一伸缩杆、第二伸缩杆、肘关节、第二直线电机、第二节机械臂、第三伸缩杆、第四伸缩杆和装夹器，所述基座通过螺栓固定安装在所述小车顶板上方，所述基座上设有所述基关节，基关节内置电机的输出轴端部连接所述第一节机械臂，所述第一直线电机安装在所述第一节机械臂的左侧，其输出轴的端部连接所述第一伸缩杆，所述第一伸缩杆嵌套在所述第一节机械臂内，所述第一伸缩杆内嵌套有所述第二伸缩杆，所述第二伸缩杆末端装有所述肘关节，肘关节内置电机的输出轴端部连接所述第二节机械臂，所述第二直线电机安装在所述第二节机械臂的下方，其输出轴的端部连接所述第三伸缩杆，所述第三伸缩杆嵌套在所述第二节机械臂内，所述第三伸缩杆内嵌套有所述第四伸缩杆，所述第四伸缩杆末端连接有所述装夹器。

进一步地，所述装夹器呈U形结构，活动夹取取样器手柄。

进一步地，所述取样夹断装置包括夹断装置外盒，取样盒，夹断电机，液压泵，下刀片和上刀片，所述夹断装置外盒左右内置有滑道，滑道平面与所述小车顶板角度呈50°，滑道顶部固定有所述上刀片，所述下刀片两侧均滑动安装于滑道上，所述下刀片底部连接所述液压泵顶端，所述液压泵底端安设于所述夹断装置外盒底部，所述夹断电机机安设在所述液压泵右侧，其输出轴的端部连接所述液压泵，所述夹断装置外盒固定在所述小车顶板上，所述小车顶板和所述夹断装置外盒正下方均设有方孔，所述取样盒穿过所述小车顶板方孔与所述夹断装置外盒底部连接。所述弃料侧板设有方孔，所述取样盒末端从方孔伸出所述载物小车。

进一步地，所述取样器存取装置由出料板、挡板、进料口、基板、取样踏板和弹簧组成，所述进料口设置于所述载物小车的所述存物侧板外侧，所述载物小车内部安装所述挡板、所述基板、所述取样踏板和所述弹簧，所述基板的靠近存物侧板的一侧与所述载物小车通过铰链连接，所述基板靠近取物侧板一侧的底部设有所述弹簧，使所述基板一侧向上翘起，所述取样踏板从所述踏板侧板开口伸出，所述取物侧板上开有出料口，所述挡板安设在出料口的下边缘，限制所述基板进一步向下移动，所述出料板安设在所述取物侧板外侧，位于出料口下边缘。

进一步地，所述基板设置成Z字型，所述基板右侧板比左侧板低15mm，所述取样器平行所述进料口放置在所述基板上，所述取样器手柄放置在基板的左侧，所述取样器的取样端直径为35mm。

进一步地，所述成像系统包括远心镜头、CCD相机、第一俯仰臂、俯仰定位板、第二俯仰臂，所述远心镜头安设于所述CCD相机前端，所述CCD相机左右两侧分别与所述第一俯仰臂和所述第二俯仰臂的顶端连接，所述俯仰定位板左右两侧分别与所述第一俯仰臂和所述第二俯仰臂的底端连接，所述俯仰定位板通过螺栓固定安装在所述小车顶板上方。

进一步地，所述基板底部设有第一方形环和上卡槽，所述小车底板设有第二方形环和下卡槽，所述取样踏板由水平杆和竖直杆焊接而成，所述竖直杆顶部的圆环与所述基板底部的所述第一方形环连接，所述水平杆一侧的侧圆环与所述小车底板的所述第二方形环连接，所述弹簧上端固定在所述基板底部的所述上卡槽，其下端固定在所述小车底板的所述下卡槽。

进一步地，所述装夹器边沿设有可调直径螺栓，夹取直径为30mm的取样器手柄。

进一步地，一种基于视觉定位的铁水取样方法，包括如下步骤：

步骤一：从进料口投放一定取样器数量；

步骤二：伸缩机械臂进行姿态调整，使得装夹器位置在工人安全操作范围内；

步骤三：工人踩踏取样踏板，取样踏板带动基板前端下压，弹簧挤压，当基板一端抵住挡板上表面时，基板处于向出料口倾斜的状态，其上存放的取样器下滑至出料口，此时取样器能从出料口滑出，如图8所示；待取样器滑至出料板后，工人松开取样踏板，弹簧形变恢复，带动基板一端和取样踏板向上复位，基板一端再次翘起，基板上剩余取样器往回滑动至静止状态；

步骤四：工人从出料板取出取样器，将取样器手柄末端穿过装夹器，通过可调直径螺栓固定取样器；

步骤五：工人调试第一俯仰臂和第二俯仰臂，使远心镜头面朝铁水沟，保证铁水沟轮廓进入远心镜头，被CCD相机完整采集；

步骤六：在成像系统调试完成后，载物小车的小车驱动电机启动，经过第一传动轴和第二传动轴传导，在车轮与地轨之间摩擦力的作用下，装置整体沿着地轨前进，至铁水沟附近移动停止；

步骤七：成像系统面朝铁水沟，CCD相机采集的铁水沟轮廓图像传送至主机，通过图像处理定位铁水沟中心位置；

步骤八：伸缩机械臂根据铁水沟中心位置进行姿态调整，第一直线电机驱动第一伸缩杆和第二伸缩杆向上升高一定距离，使得取样器前端高于小车顶板；基关节内置电机驱动第一节机械臂旋转，使得取样器朝向铁水沟；第二节机械臂在肘关节内置电机驱动下，调整角度，使得取样器手柄与铁水沟水面角度在60°-65°范围；第二直线电机驱动第三伸缩杆和第四伸缩杆，使得取样器前端位于铁水沟中心位置的上方，第一直线电机驱动第一伸缩杆和第二伸缩杆下降，使取样器伸入铁水液面350mm以下；

步骤九：待4-6秒取样完成，此时取样器前端在高温铁水的作用下脱落，取样盒前端露出，得到从铁水取出后的取样器，如图13所示，第一直线电机驱动第一伸缩杆和第二伸缩杆上升，使得取样盒高度高于取样夹断装置，载物小车的小车驱动电机启动，装置整体沿着地轨返回，至安全区域后停止；

步骤十：伸缩机械臂再次进行姿态调整，基关节内置电机驱动第一节机械臂旋转，使得取样器朝向取样夹断装置；第二直线电机驱动第三伸缩杆和第四伸缩杆，使得取样盒位于取样夹断装置上刀片和下刀片的上方，第二节机械臂在肘关节内置电机驱动下，调整角度，使得取样盒与上刀片和下刀片平面角度在70°-120°范围；第一直线电机驱动第一伸缩杆和第二伸缩杆下降，取样器伸入上刀片和下刀片之间，当取样盒和取样器后端的交界处下降至上刀片和下刀片的刀口处时停止；

步骤十一：取样器伸入至取样夹断装置一定位置后，夹断电机驱动液压泵上推，带动下刀片沿滑道切断取样盒和取样器后端的交界处，得到铁水试样，夹断电机驱动液压泵下移，带动下刀片复位，此时铁水试样掉落至取样盒出口；

步骤十二：伸缩机械臂进行姿态调整，使得装夹器位置在工人安全操作范围内，工人松开可调直径螺栓，取出取样器弃料，并投放至弃料槽；

步骤十三：确定取样器伸入铁水沟中合适的位置，记录此时伸缩机械臂伸缩的距离和角度，以保证每次取样的坐标一致。

本发明采用上述技术方案，能够带来如下有益效果：

1.代替人工靠近恶劣工作环境，避免手动敲击地面取出铁水试样，保证取样质量稳定，和工人安全健康，能精准、高效完成铁水取样。

2.及时获取铁水沟中铁水的试样成分，预见性地采取调剂措施保证生产的安全、稳定、顺行。

3.按时间顺序取出铁水试样，掌握特定时段的铁水成分，便于后期铁水检测，提高生铁质量。

取样器存取方便，踩踏一次出一根取样器，方便快捷。

附图说明

图1为一种基于视觉定位的铁水取样装置示意图；

图2为载物小车结构示意图；

图3为伸缩机械臂结构示意图；

图4为取样夹断装置结构示意图；

图5为取样器存取装置结构示意图；

图6为取样器存货结构示意图；

图7为装夹器结构示意图；

图8为处于取样器出料时装置结构示意图；

图9为成像系统结构示意图；

图10为处于铁水取样时装置结构示意图；

图11为处于夹断铁水试样时装置结构示意图；

图12为初始取样器结构示意图；

图13为从铁水取出后的取样器结构示意图；

图14为取样器弃料结构示意图。

图中：S、铁水沟；A、可调直接螺栓；B、第二方形圆环；C、下卡槽；D、上卡槽；F、第一方形圆环；G、上圆环；H、侧圆环；a、取样器；a1、取样器前端；a2、取样盒；a3、取样器后端；a4、取样器手柄；b从铁水取出后的取样器；c取样器弃料；f铁水试样；1、载物小车；101、车轮；102、第一传动轴；103、第二传动轴；104、地轨；105、踏板侧板；106、小车顶板；107、存物侧板；108、小车驱动电机；109、主机；110、小车底板；111、取物侧板、112、弃料侧板；2、伸缩机械臂；201、基座；202、基关节；203、第一直线电机；204、第一节机械臂；205、第一伸缩杆；206、第二伸缩杆；207、肘关节；208、第二直线电机；209、第二节机械臂；210、第三伸缩杆；211、第四伸缩杆；212、装夹器；3、取样夹断装置；301、夹断装置外盒；302、取样盒；、303、夹断电机；304、液压泵；305、下刀片；306、上刀片；4、取样器存取装置；401、出料板；402、挡板；403、进料口；404、基板；405、取样踏板；406、弹簧；5、弃料槽；6、成像系统；601、远心镜头；602、 CCD相机；603、第一俯仰臂；604、俯仰定位板；605、第二俯仰臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本实施例提供了一种基于视觉定位的铁水取样装置，如图1、图2、图5、图8和图11所示，包括载物小车1和取样器a、所述载物小车上固定安装有伸缩机械臂2、取样夹断装置3、取样器存取装置4、固定安装弃料槽5和成像系统6。

所述载物小车1由车轮101、第一转动轴102、所述第二转动轴103、踏板侧板105、小车顶板106、存物侧板107、小车驱动电机108、主机109、小车底板110、取物侧板111和弃料侧板112组成；在所述小车底板110下方安装有所述第一转动轴102和所述第二转动轴103，在所述第一转动轴102和所述第二转动轴103的两端均安装有所述车轮101，所述车轮101与地轨104滑动接触，所述小车驱动电机108和所述主机109固定安装在车身内部所述小车底板110上。

所述小车顶板106上固定安装有伸缩机械臂2、取样夹断装置3和成像系统6，所述取物侧板111上固定安装取样器存取装置4，所述弃料侧板112上固定安装弃料槽5。

如图12所示，所述取样器a包括取样器前端a1、取样盒a2、取样器后端a3和取样器手柄a4，所述取样器后端a3、所述取样盒a2和所述取样器前端a1依次叠加固定于所述取样器手柄a4端面，所述取样器前端a1和所述取样器后端a3的圆柱面分别开有一个圆孔，取样时铁水通过圆孔进入取样盒a2。

如图3所示，所述伸缩机械臂2包括基座201、基关节202、第一直线电机203、第一节机械臂204、第一伸缩杆205、第二伸缩杆206、肘关节207、第二直线电机208、第二节机械臂209、第三伸缩杆210、第四伸缩杆211和装夹器212，所述基座201通过螺栓固定安装在所述小车顶板106上方，所述基座201上设有所述基关节202，基关节内置电机（图3中未示出）的输出轴端部连接所述第一节机械臂204，所述第一直线电机203安装在所述第一节机械臂204的左侧，其输出轴的端部连接所述第一伸缩杆205，所述第一伸缩杆205嵌套在所述第一节机械臂204内，所述第一伸缩杆205内嵌套有所述第二伸缩杆206，所述第二伸缩杆206末端装有所述肘关节207，肘关节内置电机（图3中未示出）的输出轴端部连接所述第二节机械臂209，所述第二直线电机208安装在所述第二节机械臂209的下方，其输出轴的端部连接所述第三伸缩杆210，所述第三伸缩210杆嵌套在所述第二节机械臂209内，所述第三伸缩杆210内嵌套有所述第四伸缩杆211，所述第四伸缩杆211末端连接有所述装夹器212。

所述装夹器212呈U形结构，活动夹取取样器手柄a4。

如图1和图4所示，所述取样夹断装置3包括夹断装置外盒301，取样盒302，夹断电机303，液压泵304，下刀片305和上刀片306，所述夹断装置外盒301左右内置有滑道，滑道平面与所述小车顶板106角度呈50°，滑道顶部固定有所述上刀片306，所述下刀片305两侧均滑动安装于滑道上，所述下刀片305底部连接所述液压泵304顶端，所述液压泵304底端安设于所述夹断装置外盒301底部，所述夹断电机303机安设在所述液压泵304右侧，其输出轴的端部连接所述液压泵304，所述夹断装置外盒301固定在所述小车顶板106上，所述小车顶板106和所述夹断装置外盒301正下方均设有方孔，所述取样盒302穿过所述小车顶板106方孔与所述夹断装置外盒301底部连接。如图1和图11所示，所述弃料侧板112设有方孔，所述取样盒302末端从方孔伸出所述载物小车1。

如图5和图8所示，所述取样器存取装置4由出料板401、挡板402、进料口403、基板404、取样踏板405和弹簧406组成，所述进料口403设置于所述载物小车的所述存物侧板107外侧，所述载物小车内部安装所述挡板402、所述基板404、所述取样踏板405和所述弹簧406，所述基板404的靠近存物侧板107的一侧与所述载物小车1通过铰链连接，所述基板404靠近取物侧板111一侧的底部设有所述弹簧406，使所述基板404一侧向上翘起，所述取样踏板405从所述踏板侧板105开口伸出，所述取物侧板111上开有出料口，所述挡板402安设在出料口的下边缘，限制所述基板404进一步向下移动，所述出料板401安设在所述取物侧板111外侧，位于出料口下边缘。

所述基板404设置成Z字型，所述基板404右侧板比左侧板低15mm，所述取样器a平行所述进料口403放置在所述基板404上，所述取样器手柄a4放置在基板404的左侧，所述取样器a的取样端直径为35mm。

如图9所示，所述成像系统6包括远心镜头601、CCD相机602、第一俯仰臂603、俯仰定位板604、第二俯仰臂605，所述远心镜头601安设于所述CCD相机602前端，所述CCD相机602左右两侧分别与所述第一俯仰臂603和所述第二俯仰臂605的顶端连接，所述俯仰定位板604左右两侧分别与所述第一俯仰臂603和所述第二俯仰臂605的底端连接，所述俯仰定位板604通过螺栓固定安装在所述小车顶板106上方。

如图5和图6所示，所述基板404底部设有第一方形环F和上卡槽D，所述小车底板110设有第二方形环B和下卡槽C，所述取样踏板405由水平杆和竖直杆焊接而成，所述竖直杆顶部的圆环G与所述基板404底部的所述第一方形环F连接，所述水平杆一侧的侧圆环H与所述小车底板110的所述第二方形环B连接，所述弹簧406上端固定在所述基板404底部的所述上卡槽D，其下端固定在所述小车底板110的所述下卡槽C。

如图7所示，所述装夹器212边沿设有可调直径螺栓A，夹取直径为30mm的取样器手柄。

一种基于视觉定位的铁水取样方法，包括如下步骤：

步骤一：从进料口403投放一定取样器数量；

步骤二：伸缩机械臂2进行姿态调整，使得装夹器212位置在工人安全操作范围内；

步骤三：工人踩踏取样踏板405，取样踏板405带动基板404前端下压，弹簧406挤压，当基板404一端抵住挡板402上表面时，基板404处于向出料口倾斜的状态，其上存放的取样器下滑至出料口，此时取样器a能从出料口滑出，如图8所示；待取样器a滑至出料板401后，工人松开取样踏板405，弹簧406形变恢复，带动基板404一端和取样踏板405向上复位，基板404一端再次翘起，基板404上剩余取样器往回滑动至静止状态；

步骤四：工人从出料板401取出取样器a，将取样器手柄a4末端穿过装夹器212，通过可调直径螺栓A固定取样器a；

步骤五：工人调试第一俯仰臂603和第二俯仰臂605，使远心镜头601面朝铁水沟S，保证铁水沟S轮廓进入远心镜头601，被CCD相机602完整采集；

步骤六：在成像系统6调试完成后，载物小车1的小车驱动电机108启动，经过第一传动轴102和第二传动轴103传导，在车轮101与地轨104之间摩擦力的作用下，装置整体沿着地轨104前进，至铁水沟S附近移动停止；

步骤七：成像系统6面朝铁水沟S，CCD相机602采集的铁水沟S轮廓图像传送至主机109，通过图像处理定位铁水沟中心位置；

步骤八：伸缩机械臂2根据铁水沟中心位置进行姿态调整，第一直线电机203驱动第一伸缩杆205和第二伸缩杆206向上升高一定距离，使得取样器前端a1高于小车顶板106；基关节内置电机驱动第一节机械臂204旋转，使得取样器a朝向铁水沟S；第二节机械臂209在肘关节内置电机驱动下，调整角度，使得取样器手柄a4与铁水沟S水面角度在60°-65°范围；第二直线电机208驱动第三伸缩杆210和第四伸缩杆211，使得取样器前端a1位于铁水沟中心位置的上方，第一直线电机203驱动第一伸缩杆205和第二伸缩杆206下降，使取样器a伸入铁水液面350mm以下；

步骤九：待4-6秒取样完成，此时取样器前端a1在高温铁水的作用下脱落，取样盒a2前端露出，得到从铁水取出后的取样器b，如图13所示，第一直线电机203驱动第一伸缩杆205和第二伸缩杆206上升，使得取样盒a2高度高于取样夹断装置3，载物小车1的小车驱动电机108启动，装置整体沿着地轨104返回，至安全区域后停止；

步骤十：伸缩机械臂2再次进行姿态调整，基关节内置电机驱动第一节机械臂204旋转，使得取样器a朝向取样夹断装置3；第二直线电机208驱动第三伸缩杆206和第四伸缩杆211，使得取样盒a2位于取样夹断装置3上刀片306和下刀片305的上方，第二节机械臂209在肘关节内置电机驱动下，调整角度，使得取样盒a2与上刀片306和下刀片305平面角度在70°-120°范围；第一直线电机203驱动第一伸缩杆205和第二伸缩杆206下降，取样器a伸入上刀片306和下刀片305之间，当取样盒a2和取样器后端a3的交界处下降至上刀片306和下刀片305的刀口处时停止；

步骤十一：取样器a伸入至取样夹断装置3一定位置后，夹断电机303驱动液压泵304上推，带动下刀片305沿滑道切断取样盒a2和取样器后端a3的交界处，得到铁水试样f，夹断电机303驱动液压泵304下移，带动下刀片305复位，此时铁水试样f掉落至取样盒302出口；

步骤十二：伸缩机械臂2进行姿态调整，使得装夹器212位置在工人安全操作范围内，工人松开可调直径螺栓A，取出取样器弃料c，并投放至弃料槽5；

步骤十三：确定取样器伸入铁水沟中合适的位置，记录此时伸缩机械臂伸缩的距离和角度，以保证每次取样的坐标一致。

以上所述的实施例仅是本发明的最佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于视觉定位的铁水取样装置，其特征在于，包括载物小车（1）和取样器（a）、所述载物小车上固定安装有伸缩机械臂（2）、取样夹断装置（3）、取样器存取装置（4）、固定安装弃料槽（5）和成像系统（6）。

2.如权利要求1所述的一种基于视觉定位的铁水取样装置，其特征在于，所述载物小车（1）由车轮（101）、第一转动轴（102）、第二转动轴（103）、踏板侧板（105）、小车顶板（106）、存物侧板（107）、小车驱动电机（108）、主机（109）、小车底板（110）、取物侧板（111）和弃料侧板（112）组成；在所述小车底板（110）下方安装有所述第一转动轴（102）和所述第二转动轴（103），在所述第一转动轴（102）和所述第二转动轴（103）的两端均安装有所述车轮（101），所述车轮（101）与地轨（104）滑动接触，所述小车驱动电机（108）和所述主机（109）固定安装在车身内部所述小车底板（110）上。

3.如权利要求2所述的一种基于视觉定位的铁水取样装置，其特征在于，所述小车顶板（106）上固定安装有伸缩机械臂（2）、取样夹断装置（3）和成像系统（6），所述取物侧板（111）上固定安装取样器存取装置（4），所述弃料侧板（112）上固定安装弃料槽（5）。

4.如权利要求1所述的一种基于视觉定位的铁水取样装置，其特征在于，所述取样器（a）包括取样器前端（a1）、取样盒（a2）、取样器后端（a3）和取样器手柄（a4），所述取样器后端（a3）、所述取样盒（a2）和所述取样器前端（a1）依次叠加固定于所述取样器手柄（a4）端面，所述取样器前端（a1）和所述取样器后端（a3）的圆柱面分别开有一个圆孔，取样时铁水通过圆孔进入取样盒（a2）。

5.如权利要求1所述的一种基于视觉定位的铁水取样装置，其特征在于，所述伸缩机械臂（2）包括基座（201）、基关节（202）、第一直线电机（203）、第一节机械臂（204）、第一伸缩杆（205）、第二伸缩杆（206）、肘关节（207）、第二直线电机（208）、第二节机械臂（209）、第三伸缩杆（210）、第四伸缩杆（211）和装夹器（212），所述基座（201）通过螺栓固定安装在所述小车顶板（106）上方，所述基座（201）上设有所述基关节（202），基关节内置电机的输出轴端部连接所述第一节机械臂（204），所述第一直线电机（203）安装在所述第一节机械臂（204）的左侧，其输出轴的端部连接所述第一伸缩杆（205），所述第一伸缩杆（205）嵌套在所述第一节机械臂（204）内，所述第一伸缩杆（205）内嵌套有所述第二伸缩杆（206），所述第二伸缩杆（206）末端装有所述肘关节（207），肘关节内置电机的输出轴端部连接所述第二节机械臂（209），所述第二直线电机（208）安装在所述第二节机械臂（209）的下方，其输出轴的端部连接所述第三伸缩杆（210），所述第三伸缩（210）杆嵌套在所述第二节机械臂（209）内，所述第三伸缩杆（210）内嵌套有所述第四伸缩杆（211），所述第四伸缩杆（211）末端连接有所述装夹器（212）；所述装夹器（212）呈U形结构，活动夹取取样器手柄（a4）。

6.如权利要求1所述的一种基于视觉定位的铁水取样装置，其特征在于，所述取样夹断装置（3）包括夹断装置外盒（301），取样盒（302），夹断电机（303），液压泵（304），下刀片（305）和上刀片（306），所述夹断装置外盒（301）左右内置有滑道，滑道平面与所述小车顶板（106）角度呈50°，滑道顶部固定有所述上刀片（306），所述下刀片（305）两侧均滑动安装于滑道上，所述下刀片（305）底部连接所述液压泵（304）顶端，所述液压泵（304）底端安设于所述夹断装置外盒（301）底部，所述夹断电机（303）机安设在所述液压泵（304）右侧，其输出轴的端部连接所述液压泵（304），所述夹断装置外盒（301）固定在所述小车顶板（106）上，所述小车顶板（106）和所述夹断装置外盒（301）正下方均设有方孔，所述取样盒（302）穿过所述小车顶板（106）方孔与所述夹断装置外盒（301）底部连接；所述弃料侧板（112）设有方孔，所述取样盒（302）末端从方孔伸出所述载物小车（1）。

7.如权利要求2所述的一种基于视觉定位的铁水取样装置，其特征在于，所述取样器存取装置（4）由出料板（401）、挡板（402）、进料口（403）、基板（404）、取样踏板（405）和弹簧（406）组成，所述进料口（403）设置于所述载物小车的所述存物侧板（107）外侧，所述载物小车内部安装所述挡板（402）、所述基板（404）、所述取样踏板（405）和所述弹簧（406），所述基板（404）的靠近存物侧板（107）的一侧与所述载物小车（1）通过铰链连接，所述基板（404）靠近取物侧板（111）一侧的底部设有所述弹簧（406），使所述基板（404）一侧向上翘起，所述取样踏板（405）从所述踏板侧板（105）开口伸出，所述取物侧板（111）上开有出料口，所述挡板（402）安设在出料口的下边缘，限制所述基板（404）进一步向下移动，所述出料板（401）安设在所述取物侧板（111）外侧，位于出料口下边缘。

8.如权利要求1所述的一种基于视觉定位的铁水取样装置，其特征在于，所述成像系统（6）包括远心镜头（601）、CCD相机（602）、第一俯仰臂（603）、俯仰定位板（604）、第二俯仰臂（605），所述远心镜头（601）安设于所述CCD相机（602）前端，所述CCD相机（602）左右两侧分别与所述第一俯仰臂（603）和所述第二俯仰臂（605）的顶端连接，所述俯仰定位板（604）左右两侧分别与所述第一俯仰臂（603）和所述第二俯仰臂（605）的底端连接，所述俯仰定位板（604）通过螺栓固定安装在所述小车顶板（106）上方。

9.如权利要求7所述的一种基于视觉定位的铁水取样装置，其特征在于，所述基板（404）底部设有第一方形环（F）和上卡槽（D），所述小车底板（110）设有第二方形环（B）和下卡槽（C），所述取样踏板（405）由水平杆和竖直杆焊接而成，所述竖直杆顶部的圆环（G）与所述基板（404）底部的所述第一方形环（F）连接，所述水平杆一侧的侧圆环（H）与所述小车底板（110）的所述第二方形环（B）连接，所述弹簧（406）上端固定在所述基板（404）底部的所述上卡槽（D），其下端固定在所述小车底板（110）的所述下卡槽（C）。

10.一种基于权利要求1-9中任意一项所述的铁水取样装置对铁水进行取样的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：从进料口（403）投放一定取样器数量；

步骤二：伸缩机械臂（2）进行姿态调整，使得装夹器（212）位置在工人安全操作范围内；

步骤三：工人踩踏取样踏板（405），取样踏板（405）带动基板（404）前端下压，弹簧（406）挤压，当基板（404）一端抵住挡板（402）上表面时，基板（404）处于向出料口倾斜的状态，其上存放的取样器下滑至出料口，此时取样器（a）能从出料口滑出，如图8所示；待取样器（a）滑至出料板（401）后，工人松开取样踏板（405），弹簧（406）形变恢复，带动基板（404）一端和取样踏板（405）向上复位，基板（404）一端再次翘起，基板（404）上剩余取样器往回滑动至静止状态；

步骤四：工人从出料板（401）取出取样器（a），将取样器手柄（a4）末端穿过装夹器（212），通过可调直径螺栓（A）固定取样器（a）；

步骤五：工人调试第一俯仰臂（603）和第二俯仰臂（605），使远心镜头（601）面朝铁水沟（S），保证铁水沟（S）轮廓进入远心镜头（601），被CCD相机（602）完整采集；

步骤六：在成像系统（6）调试完成后，载物小车（1）的小车驱动电机（108）启动，经过第一传动轴（102）和第二传动轴（103）传导，在车轮（101）与地轨（104）之间摩擦力的作用下，装置整体沿着地轨（104）前进，至铁水沟（S）附近移动停止；

步骤七：成像系统（6）面朝铁水沟（S），CCD相机（602）采集的铁水沟（S）轮廓图像传送至主机（109），通过图像处理定位铁水沟中心位置；

步骤八：伸缩机械臂（2）根据铁水沟中心位置进行姿态调整，第一直线电机（203）驱动第一伸缩杆（205）和第二伸缩杆（206）向上升高一定距离，使得取样器前端（a1）高于小车顶板（106）；基关节内置电机驱动第一节机械臂（204）旋转，使得取样器（a）朝向铁水沟（S）；第二节机械臂（209）在肘关节内置电机驱动下，调整角度，使得取样器手柄（a4）与铁水沟（S）水面角度在60°-65°范围；第二直线电机（208）驱动第三伸缩杆（210）和第四伸缩杆（211），使得取样器前端（a1）位于铁水沟中心位置的上方，第一直线电机（203）驱动第一伸缩杆（205）和第二伸缩杆（206）下降，使取样器（a）伸入铁水液面350mm以下；

步骤九：待4-6秒取样完成，此时取样器前端（a1）在高温铁水的作用下脱落，取样盒（a2）前端露出，得到从铁水取出后的取样器（b），如图13所示，第一直线电机（203）驱动第一伸缩杆（205）和第二伸缩杆（206）上升，使得取样盒（a2）高度高于取样夹断装置（3），载物小车（1）的小车驱动电机（108）启动，装置整体沿着地轨（104）返回，至安全区域后停止；

步骤十：伸缩机械臂（2）再次进行姿态调整，基关节内置电机驱动第一节机械臂（204）旋转，使得取样器（a）朝向取样夹断装置（3）；第二直线电机（208）驱动第三伸缩杆（206）和第四伸缩杆（211），使得取样盒（a2）位于取样夹断装置（3）上刀片（306）和下刀片（305）的上方，第二节机械臂（209）在肘关节内置电机驱动下，调整角度，使得取样盒（a2）与上刀片（306）和下刀片（305）平面角度在70°-120°范围；第一直线电机（203）驱动第一伸缩杆（205）和第二伸缩杆（206）下降，取样器（a）伸入上刀片（306）和下刀片（305）之间，当取样盒（a2）和取样器后端（a3）的交界处下降至上刀片（306）和下刀片（305）的刀口处时停止；

步骤十一：取样器（a）伸入至取样夹断装置（3）一定位置后，夹断电机（303）驱动液压泵（304）上推，带动下刀片（305）沿滑道切断取样盒（a2）和取样器后端（a3）的交界处，得到铁水试样（f），夹断电机（303）驱动液压泵（304）下移，带动下刀片（305）复位，此时铁水试样（f）掉落至取样盒（302）出口；

步骤十二：伸缩机械臂（2）进行姿态调整，使得装夹器（212）位置在工人安全操作范围内，工人松开可调直径螺栓（A），取出取样器弃料（c），并投放至弃料槽（5）；

步骤十三：确定取样器伸入铁水沟中合适的位置，记录此时伸缩机械臂伸缩的距离和角度，以保证每次取样的坐标一致。

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