CN210036886U - 一种基于co2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置 - Google Patents
一种基于co2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210036886U CN210036886U CN201920980123.4U CN201920980123U CN210036886U CN 210036886 U CN210036886 U CN 210036886U CN 201920980123 U CN201920980123 U CN 201920980123U CN 210036886 U CN210036886 U CN 210036886U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- thermal imager
- blast furnace
- furnace
- charge level
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims 9
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 16
- 238000001931 thermography Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种基于CO2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置，包括：CO2激光器、激光振镜、支架、热像仪以及电脑；所述CO2激光器固定设置在高炉炉喉炉壳上；所述支架的一端固定设置在高炉炉喉炉壳上，所述激光振镜设置在所述支架的另一端，所述激光振镜以第一设定距离设置于CO2激光器的前端；所述热像仪固定设置在高炉炉喉炉壳上，所述热像仪以第二设定距离位于所述CO2激光器的下侧，所述热像仪与所述电脑相连；本装置简单且易于安装，不需要进入高炉中，不需要配备复杂的设备；CO2激光不受炉内粉尘的影响，可以直射至炉内料面，热像仪也能抵抗粉尘环境的影响，因此无论是在非粉尘环境下还是在粉尘环境下也能得到高炉料面的三维模型。
Description
技术领域
本实用新型涉及钢铁冶金中大型高炉冶炼操作领域，具体涉及一种基于CO2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置。
背景技术
高炉的生产是整个炼钢过程中极其重要的环节，钢厂生产的所有产品原料均来自高炉炼制的铁水。高炉作为高温、高压、高粉尘和高湿度等一个密闭的容器，操作人员很难直接观测到炉内炉料的料面。而高炉料位高低、炉料偏析情况、是否崩料悬料，对生产质量和生产安全有着重要的作用，因此对高炉料面的检测意义重大。
传统的做法是采用机械尺测量数据，但机械尺测量的数据范围小且离散，同时易受高炉工序的影响不能及时跟踪，数据误差大还需要通过人工经验进行推断料面的分布情况，这对现场操作人员的要求很高且偏差较大。目前已有一些成熟的技术应用在实际的生产中，但均存在一定的弊端，如雷达探测存在跟踪速度慢和测量误差大的缺点；红外成像技术易受高炉内粉尘和高温气流的影响；激光测距技术也易受炉内粉尘等的干扰影响数据的准确性；摄像仪捕捉图像技术也受限于粉尘环境的干扰。
中国专利ZL200710005609.8公开了一种利用激光测距原理，通过测量发射激光和接受激光之间的时间差来计算料面上各个测量点的距离，再通过复杂的计算机程序重建三维模型。该专利并没有用热像仪来获取激光照亮的图像，所得料面模型的准确性仅依赖于复杂的计算机程序，其计算过程无法可视化。再而该专利里未提及在粉尘环境下对高炉料面形状的检测，无法判定粉尘环境下该专利里的方法是否有效。
中国专利ZL201110307101.X也公开了一种利用摄像仪来获取激光照亮的图像，图像处理装置接收料面图像，并输出料面信息。在粉尘环境下，该专利里使用的摄像仪无法获取激光探测点落在料面上的二维图像，同样无法直接获得料面的三维模型。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于CO2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置，目的是为了克服现有技术的不足之处，实现能够远距离地在强粉尘环境下检测高炉料面情况，通过计算得到高炉料面的三维模型。
为实现上述目的，本实用新型提供一种基于CO2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置，包括：
CO2激光器、激光振镜、支架、热像仪以及电脑；
所述CO2激光器固定设置在高炉炉喉炉壳上；
所述支架的一端固定设置在高炉炉喉炉壳上，所述激光振镜设置在所述支架的另一端，所述激光振镜以第一设定距离位于CO2激光器的前端；
所述热像仪固定设置在高炉炉喉炉壳上，所述热像仪以第二设定距离设置于所述CO2激光器的下侧；
所述热像仪与所述电脑相连。
优选地，所述第一设定距离的设定范围为10-15cm。
优选地，所述第二设定距离的设定范围为30-50cm。
优选地，所述热像仪和所述CO2激光器的连线与高炉的中轴线相交。
优选地，所述热像仪的水平位置高于高炉内料面的水平位置。
优选地，所述CO2激光器产生激光线照射到所述激光振镜上，所述激光振镜反射的激光线照射到高炉内料面上形成落点，所述激光振镜能够以激光线的反射点为原点进行旋转。
优选地，所述热像仪记录反射的激光线在料面上的每一个落点的二维图像。
优选地，所述热像仪具有实时视频采集功能。
优选地，所述热像仪通过数据线与所述电脑相连。
上述技术方案具有如下有益效果：相比于现有的检测设备，本实用新型使用的装置简单且易于安装，不需要进入高炉中，不需要配备复杂的设备保护装置；同时，本装置结合计算机程序能够得到高炉料面的三维模型，而不再是简单的二维曲线图；本装置中使用的CO2激光不受炉内粉尘的影响，可以直射至炉内料面，热像仪也能抵抗粉尘环境的影响，获取激光探测点落在料面上的二维图像，因此无论是在非粉尘环境下还是在粉尘环境下也能得到高炉料面的三维模型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的一种基于CO2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置的示意图；
图2是本实用新型的检测装置的原理图。
图中标号：1-CO2激光器，2-热像仪，3-料面，4-激光线，5-高炉，6-激光振镜。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1、2，图1、2为本实用新型的结构示意图。
本实用新型提出一种基于CO2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置，包括：
CO2激光器1、激光振镜6、支架、热像仪2以及电脑；
所述CO2激光器1固定设置在高炉5炉喉炉壳上；
所述支架的一端固定设置在高炉5炉喉炉壳上，所述激光振镜6设置在所述支架的另一端，所述激光振镜6以第一设定距离位于CO2激光器1的前端；
所述热像仪2固定设置在高炉5炉喉炉壳上，所述热像仪2以第二设定距离设置于所述CO2激光器1的下侧；
所述热像仪2与所述电脑相连。
优选地，所述第一设定距离的设定范围为10-15cm。
优选地，所述第二设定距离的设定范围为30-50cm。
优选地，所述热像仪2和所述CO2激光器1的连线与高炉5的中轴线相交。
优选地，所述热像仪2的水平位置高于高炉5内料面3的水平位置。
优选地，所述CO2激光器1产生激光线照射到所述激光振镜6上，所述激光振镜6反射的激光线照射到高炉5内料面3上形成落点，所述激光振镜6能够以激光线的反射点为原点进行旋转。
优选地，所述热像仪2记录反射的激光线在料面3上的每一个落点的二维图像。
优选地，所述热像仪2具有实时视频采集功能。
优选地，所述热像仪2通过数据线与所述电脑相连。
应用所述的装置的具体实施例如下：
通过固定位置上的激光振镜6反射激光线，并通过以反射点为原点调节激光振镜6的角度，使被反射的激光线4在炉内料面3的不同位置上形成落点；通过热像仪记录激光线在料面上的每一个落点的二维图像；其中，所述激光振镜对激光线的反射点与热像仪的摄像头中心点设置在同一侧；
根据所述每一个落点的二维图像的成像原理以及激光线反射点与热像仪的摄像头中心点的位置关系，获得所述激光振镜上激光线的反射点与激光落点之间的距离；
根据激光振镜在以所述反射点为中心坐标的X与Y方向上的旋转量，获得每一个激光落点在以所述反射点为中心的坐标系中的三维坐标，将每一个落点的三维坐标进行合并，获得激光线在炉内料面上的落点的三维云点图，即炉内料面的三维模型。
具体来说，在检查CO2激光器1、激光振镜6与热像仪2是否能在现场环境下正常使用后；在大型高炉点火孔位置固定放置CO2激光器1，以产生入射到激光振镜的激光，激光振镜6固定放置在激光器前端，并通过旋转激光振镜6以调节激光的方向，在激光器同一侧固定放置热像仪2作为实时视频采集源；
通过热像仪2、CO2激光器1及激光振镜6获取炉内料面包含激光探测点的二维图像，具体过程如下：
通过高炉内点火孔，打开CO2激光器1，产生进入炉内的激光，使入射激光照射到激光振镜6上；
通过激光振镜6不断调节激光射入炉内的角度，使激光点落在炉内料面3不同的位置上；
通过热像仪2拍摄多帧(以录像形式拍摄)激光射入炉内在料面3形成的激光落点的二维图像；
结合激光三角测距理论，经过计算机程序自动计算，得到大型高炉料面的三维图像，具体三维坐标计算过程如下：
1、激光振镜与热像仪在同一垂直线上，为基准线AM，A为激光振镜上激光线的反射点，M为热像仪的摄像头中心点，激光线与基准线的夹角为γ，热像仪焦距为f，像素单位为h，二维图像中心点N到激光落点在二维图像上的位置P的距离为NP，激光落点的实际位置为Q，做一P′为辅助点，得到三角形PMP′与三角形MQA相似；
2、结合直角三角函数得到：P′P＝P′N-NP＊h＝f-NP＊h；
3、根据相似三角形原理：
可以求得
4、根据直角三角函数可以计算出激光器到激光探测点的距离：
即
AQ＝f*AM/sinγ(f*tanγ-NP*h)
根据获得激光振镜上激光线的入射点与激光落点之间的距离AQ，以及激光振镜在X与Y方向上的旋转量，可以求得激光落点相对于激光振镜上的入射点的三维坐标，重复上述(1)至(4)步骤，计算出每一帧二维图像中激光落点的三维坐标，将大量计算结果进行合并，得到高炉料面的三维云点图，进而得到高炉料面的三维模型。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于CO2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置，其特征在于，包括：
CO2激光器、激光振镜、支架、热像仪以及电脑；
所述CO2激光器固定设置在高炉炉喉炉壳上；
所述支架的一端固定设置在高炉炉喉炉壳上，所述激光振镜设置在所述支架的另一端，所述激光振镜以第一设定距离位于CO2激光器的前端；
所述热像仪固定设置在高炉炉喉炉壳上，所述热像仪以第二设定距离设置于所述CO2激光器的下侧；
所述热像仪与所述电脑相连。
2.根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于：
所述第一设定距离的设定范围为10-15cm。
3.根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于：
所述第二设定距离的设定范围为30-50cm。
4.根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于：
所述热像仪和所述CO2激光器的连线与高炉的中轴线相交。
5.根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于：
所述热像仪的水平位置高于高炉内料面的水平位置。
6.根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于：
所述CO2激光器产生激光线照射到所述激光振镜上，所述激光振镜反射的激光线照射到高炉内料面上形成落点，所述激光振镜能够以激光线的反射点为原点进行旋转。
7.根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于：
所述热像仪记录反射的激光线在料面上的每一个落点的二维图像。
8.根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于：
所述热像仪具有实时视频采集功能。
9.根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于
所述热像仪通过数据线与所述电脑相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920980123.4U CN210036886U (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 一种基于co2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920980123.4U CN210036886U (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 一种基于co2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210036886U true CN210036886U (zh) | 2020-02-07 |
Family
ID=69348963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920980123.4U Expired - Fee Related CN210036886U (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 一种基于co2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210036886U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110220571A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-09-10 | 广西柳钢东信科技有限公司 | 一种基于co2激光与热像仪的高炉料面三维检测方法 |
| CN112130454A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-12-25 | 广西柳钢东信科技有限公司 | 一种烧结混合料水分智能调节方法及系统 |
| CN114858088A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-08-05 | 北京神网创新科技有限公司 | 工业窑炉检测方法和装置 |
-
2019
- 2019-06-27 CN CN201920980123.4U patent/CN210036886U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110220571A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-09-10 | 广西柳钢东信科技有限公司 | 一种基于co2激光与热像仪的高炉料面三维检测方法 |
| CN112130454A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-12-25 | 广西柳钢东信科技有限公司 | 一种烧结混合料水分智能调节方法及系统 |
| CN112130454B (zh) * | 2020-08-17 | 2021-05-14 | 广西柳钢东信科技有限公司 | 一种烧结混合料水分智能调节方法及系统 |
| CN114858088A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-08-05 | 北京神网创新科技有限公司 | 工业窑炉检测方法和装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN210036886U (zh) | 一种基于co2激光与热像仪的高炉料面三维检测装置 | |
| CN109215108B (zh) | 基于激光扫描的全景三维重建系统及方法 | |
| CN107121093A (zh) | 一种基于主动视觉的齿轮测量装置及测量方法 | |
| CN104533521B (zh) | 一种地铁隧道管片错台检测系统及检测方法 | |
| AU2019222803A1 (en) | Volume measurement apparatus and method | |
| CN111398172A (zh) | 一种3d视觉检测设备和方法 | |
| CN206420439U (zh) | 基于机器视觉的接触网几何参数检测装置 | |
| CN206724901U (zh) | 一种单目三维实时在线跟踪与定位系统 | |
| CN103983203B (zh) | 一种激光熔覆熔池离焦量测量装置及其测量方法 | |
| CN106840028A (zh) | 刀具磨损的在位测量方法和装置 | |
| CN105652872B (zh) | 变电站激光导航巡检机器人智能云台自动跟踪定位方法 | |
| CN106885534B (zh) | 增材制造同轴送粉喷嘴测试装置及方法 | |
| CN203083534U (zh) | 基于激光测距的盾构机盾尾间隙自动测量装置 | |
| CN114758333B (zh) | 一种铸造起重机行车吊运钢包脱挂钩的识别方法及系统 | |
| CN109541036B (zh) | 隧道衬砌背后空洞检测系统 | |
| CN106403900A (zh) | 飞行物追踪定位系统及方法 | |
| CN110375674A (zh) | 一种精密制造设备的视觉检测系统 | |
| CN108180870A (zh) | 基于测距原理的大型锻件同心度检测装置及其检测方法 | |
| CN108127217A (zh) | 螺旋板式换热器端面焊缝自动引导焊接的焊接装置和方法 | |
| CN202548069U (zh) | 一种高温连铸坯表面缺陷在线检测装置 | |
| CN106908802B (zh) | 一种基于图像处理的激光束空间定位装置及方法 | |
| CN206670551U (zh) | 自动视觉检测仪 | |
| CN104964643A (zh) | 一种多功能激光铁路轨道检测仪及其检测的方法 | |
| CN109520440A (zh) | 张减机孔型的测量装置及方法 | |
| CN109976322A (zh) | 一种实现运载小车在受限空间内的自动定位方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200207 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |