DE19808462C2 - Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Objektkoordinatensystems eines metallurgischen Gefäßes bei der Verschleißmessung einer Auskleidung des Gefäßes sowie zur Anwendung des Verfahrens geeignete Vorrichtung - Google Patents

Abstract

Das Verfahren dient der Bestimmung der Lage eines Objektkoordinatensystems (X2, Y2, Z2) eines metallurgischen Gefäßes (20) bei der Verschleißmessung einer Auskleidung des Gefäßes relativ zu einem Gerätekoordinatensystem (X1, Y1, Z1) einer Meßanordnung (10). Mittels der Meßanordnung werden Abstands- und Winkelmessungen verschiedener Meßpunkte an den Gefäßinnenwänden durchgeführt, wobei zur Ermittlung des Objektkoordinatensystems vor der Benutzung des Gefäßes mittels der Meßanordnung eine Referenzbestimmung der Positionen von mindestens drei Bezugspunkten und eine Referenzmessung der Auskleidung des Gefäßes durchgeführt werden. Nach der Benutzung des Gefäßes werden die Positionen derselben Bezugspunkte bestimmt und durch Vergleich mit der Referenzbestimmung die Lage des Objektkoordinatensystems und anschließend mittels der Meßanordnung (10) selbsttätig die Koordinaten der Bezugspunkte ermittelt (Fig. 6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Objektkoordinatensystems eines metallurgischen Gefäßes bei der Verschleißmessung einer Auskleidung des Gefäßes relativ zu einem Gerätekoordinatensystem einer Meßanordnung sowie eine zur Anwendung des Verfahrens ge­ eignete Vorrichtung.

Um eine Effektivitätssteigerung und eine erhöhte Betriebs­ sicherheit von feuerfesten Auskleidungen metallurgischer Gefäße in Stahlwerken zu erzielen, ist es notwendig, mög­ lichst viel Informationen über den Verschleiß der Ausklei­ dungen während der Benutzung (der sogenannten "Reise") der Gefäße zu erhalten.

Dabei ist insbesondere die genaue Kenntnis der Dicke der feuerfesten Auskleidung, auch "Reststeinstärke" genannt, von besonderer Bedeutung, da sie eine effektive Ausnutzung der feuerfesten Auskleidung bis zur Verschleißgrenze ge­ stattet, ohne daß hierdurch eine erhöhte Gefahr des Durch­ schmelzens des metallischen Mantels des metallurgischen Gefäßes besteht.

Es existiert daher bereits seit längerer Zeit das Bestre­ ben, Meßmethoden zu entwickeln, die eine präzise Vermes­ sung der metallurgischen Gefäße ermöglichen. Diese sollte aus Zeit- und Kostengründen keine Abkühlung des Gefäßes voraussetzen, sondern in dem noch heißen Gefäß durchführ­ bar sein. Eine berührende Vermessung scheidet bereits deswegen und auch wegen der Unzugänglichkeit vieler metal­ lurgischer Gefäße von vornherein aus.

Es ist daher von der Firma Ferrotron Elektronik GmbH, Moers ein berührungsloses Meßverfahren zur Bestimmung des Verschleißes der Auskleidung bekannt geworden, bei welchem die Innenfläche eines Gefäßes von einem Laserstrahl abge­ rastert wird und durch Abstands- und Winkelmessungen die Oberflächenstruktur der feuerfesten Auskleidung abgebildet werden kann. Durch Vergleich mit einer an dem metallurgi­ schen Gefäß vor seiner Reise durchgeführten Referenzmes­ sung kann die Reststeinstärke ermittelt werden.

Die zur Bestimmung der Koordinaten des erfaßten Ortes neben der Winkelmessung notwendige Abstandsmessung erfolgt entweder durch Messung eines Phasenunterschiedes zwischen einem sinusmodulierten, kontinuierlich ausgesendeten La­ serstrahls mit der Phase des am Zielobjekt reflektierten Laserstrahls, oder durch Messung der Laufzeit sehr kurzer, periodisch getakteter Laserlichtimpulse.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß das erstgenannte Ab­ standsmeßverfahren relativ störanfällig ist, da bei der Vermessung von heißen Oberflächen die unter Umständen auftretende Schlierenbildung oder auch Rauchentwicklung zu Interferenzen des Laserlichtechos führen und eine falsche Phasendifferenz des Gesamtechos erzeugen kann, was fast unweigerlich zu Fehlmessungen führt.

Das nach dem Prinzip der Amplitudenauswertung arbeitende Laufzeitverfahren zur Abstandsbestimmung hingegen ist in dieser Hinsicht weniger störanfällig, da die Amplitude der an Grenzflächen von heißer zu kalter Luft auftretenden Störechos regelmäßig weitaus kleiner sind als die am Ziel­ objekt reflektierten Nutzechos.

Voraussetzung für eine Verschleißmessung der feuerfesten Auskleidung metallurgischer Gefäße mittels berührungsloser Verfahren ist die Bestimmung der Lage des Objektkoordina­ tensystems des auszumessenden metallurgischen Gefäßes relativ zu dem Gerätekoordinatensystems der für die Mes­ sung verwendeten Meßanordnung, damit die Meßanordnung und das Gefäß durch Koordinatentransformation in dasselbe Koordinatensystem gebracht werden können.

Um das bei einer Referenzmessung des Gefäßes vor der Reise zugrundeliegende Objektkoordinatensystem bei einer an­ schließenden Verschleißmessung rekonstruieren zu können, ist beispielsweise aus der US-PS 40 25 192 ein optisches Verfahren zur Vermessung der Auskleidung eines metallurgi­ schen Gefäßes bekannt. Bei diesem Verfahren werden in einem ersten Schritt die Koordinaten von drei Referenz­ punkten um das Mundloch des metallurgischen Gefäßes mit einem Theodoliten durch Winkel- und Abstandsmessungen bestimmt und die Auskleidung ebenfalls durch Winkel- und Abstandsmessung einzelner Punkte vermessen.

Nach Benutzung des Gefäßes werden die Referenzpunkte und die Auskleidung erneut vermessen und durch Vergleich der Koordinaten der zuerst gemessenen Referenzpunkte mit den zuletzt gemessenen Koordinaten mit den Referenzpunkten die aktuelle Lage des Objektkoordinatensystems gegenüber der Lage des Gerätekoordinatensystems ermittelt und eine La­ geänderung bei der Auswertung der Meßpunkte für die Aus­ kleidung berücksichtigt. Die vom Meßgerät ausgesendete elektromagnetische Strahlung wird mit Hilfe eines Ziel­ fernrohrs manuell auf die Bezugspunkte ausgerichtet.

Zwar hat sich gezeigt, daß mit diesem Verfahren das Gerä­ tekoordinatensystem bei einer Referenzmessung zuverlässig bestimmt und vor einer anschließenden Verschleißmessung auch rekonstruiert werden kann, nachteilig ist jedoch, daß wegen der manuellen Durchführung, insbesondere der Anpei­ lung der Bezugspunkte mittels eines Zielfernrohres, eine erhebliche Fehlerwahrscheinlichkeit besteht.

Aus diesem Grunde und da die Automatisierung dieses Ver­ fahrens besonders schwierig erschien, wurde ein in der DE 196 14 564 A1 beschriebenes Verfahren entwickelt, bei dem ein auf der Mantelfläche des Gefäßes vorgesehenes Richt­ zeichensystem von einem Kameragerät während der Referenz­ messung und der sich anschließenden Verschleißmessung aufgenommen wird. Aus dem Unterschied in der Position sowie der geometrischen Form des Richtzeichensystems wird auf die Unterschiede in der Position des Gefäßes zwischen der Referenz- und der Meßsituation geschlossen und dadurch die eigentliche Verschleißmessung der Auskleidung in das­ selbe Objektkoordinatensystem gebracht, in dem auch die Referenzmessung durchgeführt wurde.

Zwar ist mit diesem Verfahren prinzipiell eine Automati­ sierung gegeben, nachteilig ist jedoch, daß die erreich­ bare Meßgenauigkeit einerseits wegen der zwangsläufig geringen Größe des Richtzeichensystems und der hierdurch bedingten geringen Verlagerung einzelner Punkte des Richt­ zeichensystems bei Lageänderungen des Gefäßes andererseits aufgrund der lediglich zweidimensionalen Lagebestimmung der Bezugspunkte beschränkt ist. Auch kann eine Dejustie­ rung des den Laserstrahl aussendenden Meßkopfes in Bezug zum Kameragerät mit diesem Verfahren während der Positions­ bestimmung des Gefäßes nicht festgestellt werden.

Aus der DE 195 28 465 A1 sind Verfahren und eine Vorrich­ tung bekannt, die die Erfassung der Lage einer Zielmarke zum Gegenstand haben.

Beschrieben wird dort ein Theodolit, zu dessen genauerer Ablesung ein ortsauflösender Detektor in den Meßstrahlen­ gang integriert ist. Es genügt, daß die angepeilte Ziel­ marke, die als kooperative Meßmarke ausgebildet ist, auf dem Detektor abgebildet wird; sie muß nicht im Zentrum des Detektors und damit auch nicht auf der optischen Achse des Theodoliten liegen. Ihre Lage bezüglich der optischen Achse, auf die sich die gemessenen Winkelwerte des Theodo­ liten beziehen, kann durch die Lage des Bildes der Ziel­ marke auf dem Detektor berechnet werden. Durch einen zu­ sätzlichen optischen Entfernungsmesser 20 kann auch der Abstand zu der Meßmarke gemessen werden.

Voraussetzung für die Anwendung dieses Verfahrens ist aber die Verwendung einer kooperativen Zielmarke, weil dann primär das von dem Theodoliten ausgesendete und von der kooperierenden Zielmarke reflektierte Licht von der Ent­ fernungsmeßeinheit gemessen wird, so daß die gemessene Entfernung tatsächlich die Entfernung zu der Zielmarke ist, auch wenn diese nicht unmittelbar auf der optischen Achse des Theodoliten liegt. Insofern ist dieses bekannte Verfahren nicht unmittelbar auf die Vermessung beliebiger Zielmarken anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automati­ sches Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Objektkoor­ dinatensystems eines metallurgischen Gefäßes bei der Ver­ schleißmessung einer Auskleidung des Gefäßes relativ zu einem Gerätekoordinatensystem einer Meßanordnung zu schaf­ fen, mit welchem eine genauere Bestimmung der Lage des Objektkoordinatensystems eines metallurgischen Gefäßes möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß die Lage des Objektkoordinatensystems eines metallur­ gischen Gefäßes relativ zu einem Gerätekoordinatensystem einer Meßanordnung besonders zuverlässig und automatisch ohne großen technischen Aufwand bestimmt werden kann, wenn mindestens drei an dem Gefäß vorgesehene Bezugspunkte zunächst durch eine optische Erkennungseinrichtung erfaßt, die genaue Position der Bezugspunkte im Raum jedoch an­ schließend nach automatischer Ausrichtung der Meßanordnung nacheinander auf die Bezugspunkte mittels der Meßanordnung ermittelt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient also die optische Erkennungseinrichtung, die vorzugsweise eine CCD-Kamera umfaßt, lediglich dem Auffinden der minde­ stens drei, vorzugsweise vier Bezugspunkten, hingegen erfolgt die Positionsbestimmung der Bezugspunkte im Raum anschließend nach entsprechender Ausrichtung durch Winkel- und Laufzeitmessungen der elektromagnetischen Meßstrah­ lung. Wie bei den bekannten Verfahren wird auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst eine Referenzmessung an dem Gefäß durchgeführt, bevor es auf die Reise geht.

Bei der Referenzmessung wird somit die Lage der Bezugs­ punkte in drei verschiedenen Koordinatensystemen, nämlich im Objekt-, im Kamera- und im Gerätekoordinatensystem, sowie die Lage dieser Koordinatensysteme zueinander be­ stimmt.

Zur Bestimmung der Lage des Objektkoordinatensystems bei Verschleißmessungen während der Reise des Gefäßes erfolgt die Bestimmung der Positionen der Bezugspunkte ebenfalls in der oben beschriebenen Weise, wobei zunächst die Lage der Bezugspunkte von der optischen Erkennungseinrichtung in deren Kamerakoordinatensystem erfaßt wird. Nach der im Rahmen der Referenzmessung ermittelten Beziehung zwischen dem (kartesischen) Kamerakoordinatensystem und dem Winkel­ koordinatensystem des Meßgerätes kann der Laser durch entsprechende Verschwenkung des Meßgerätes auf den jewei­ ligen Bezugspunkt ausgerichtet werden.

Eine erhebliche Erhöhung der Meßgenauigkeit bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren gegenüber demjenigen aus der DE 196 14 564 A1 bekannten ergibt sich bereits daraus, daß durch die Benutzung der eigentlichen Meßanordnung auch zur Be­ stimmung der Lage der Referenzpunkte dreidimensionale Informationen erhalten werden, wogegen bei der Verwendung lediglich einer Kamera von lediglich zweidimensionalen Informationen auf die tatsächliche Position geschlossen werden muß. Lediglich der Vollständigkeit halber sei dar­ auf hingewiesen, daß bei einer nur zweidimensionalen Er­ fassung der Bezugspunkte zusätzlich das Problem bestehen kann, daß die Position des Gefäßes prinzipiell nicht ein­ deutig bestimmbar ist, da beispielsweise Verschwenkungen und Verschiebungen in unterschiedliche Richtungen zu der gleichen zweidimensionalen Abbildung der Bezugspunkte führen können.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die mit ihm verbundene Selbstkalibrierbarkeit der zur Anwendung des Verfahrens verwendeten Vorrichtung, die daraus resultiert, daß im Kamerabild nicht nur die Lage der Bezugspunkte, sondern auch der jeweilige Meßfleck des automatisch auf den jeweiligen Bezugspunkt ausgerichteten Lasers erfaßt wird. Denn eine Dejustierung des Kamera relativ zum Meßgerät wird durch einen Versatz der Meßflecke des Lasers zu den Bezugspunkten sichtbar und kann wiederum von der optischen Erkennungseinrichtung erfaßt und bei der Auswertung bzw. der Ausrichtung des Meßgerätes berücksichtigt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens umfaßt die elektromagnetische Strahlung eine Impulskomponente, welche der Entfernungsbestimmung eines Objektpunktes - und damit auch eines Bezugspunktes - durch Laufzeitmessung dient. Ferner umfaßt die elektroma­ gnetische Strahlung eine ungepulste Richtkomponente, mit deren Hilfe die Ausrichtung der elektromagnetischen Strah­ lung auf den jeweils gewünschten Objektpunkt erfolgt. Die gepulste Komponente ist in der Regel hierfür weniger gut geeignet, da aufgrund eines relativ flachen Intensitäts­ verlaufes quer zum Strahl die erzielbare Ortsauflösung und damit die Sichtbarkeit begrenzt ist.

Die an dem Gefäß vorgesehenen Bezugspunkte können beson­ ders zuverlässig und auf einfache Weise aufgefunden wer­ den, wenn jedem Bezugspunkt eine separate CCD-Kamera zu­ geordnet ist. Es ist dann von Vorteil, wenn die Kameras etwa in einer Ebene, beispielsweise in den Ecken eines Meßfensters einer Meßkammer angeordnet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die hierfür benötig­ ten Komponenten werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 - schematisch - einen Meßaufbau (auf die Dar­ stellung sekundärer Komponenten wie Halterungen und Justiereinrichtungen für das metallurgische Gefäß sowie elektronischer Komponenten zur Steu­ erung und/oder Auswertung wurde zugunsten der Übersicht verzichtet)

Fig. 2 ein zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens geeignetes metallurgisches Gefäß in einer Seitenansicht;

Fig. 3 - schematisch - dasselbe metallurgische Gefäß wie in Fig. 2 in einer öffnungsseitigen Ansicht (Ansicht A in Fig. 2);

Fig. 4 - ausschnittsweise - eine Meßanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ansicht von Seiten des auszumessenden me­ tallurgischen Gefäßes;

Fig. 5 das Geräte- und das Objektkoordinatensystem am Beispiel einer Pfanne;

Fig. 6 Geräte-, Ort- und Objektkoordinatensysteme am Beispiel eines Konverters sowie

Fig. 7 bevorzugte Positionen der Bezugspunkte bei Kon­ vertermessungen.

Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie sie beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Meßeinrich­ tung, welche eine um eine horizontale Achse S1 schwenkbar an einem gabelförmigen Träger 2 angeordnete Sende/Em­ pfangseinheit 1 umfaßt. Sie umfaßt Halbleiterdioden und optische Linsensysteme zur Erzeugung eines aus einer ge­ pulsten und einer koaxial zu dieser verlaufenden perma­ nenten Komponente bestehenden Laserstrahls L, der in Fig. 1 gerade auf einen noch näher zu erklärenden Bezugspunkt P1 an einem metallurgischen Gefäß 20 - in Fig. 1, 2, 3 und 5 eine Pfanne 22, in Fig. 6 und 7 ein Konverter 23 - aus­ gerichtet ist. Ferner umfaßt die Sende/Empfangseinheit 1 elektronische und/oder optische Komponenten zur Detektie­ rung von zur Sende/Empfangseinheit 1 zurückreflektierten Laserpulsen.

Der Träger 2 ist um eine zur Achse S1 senkrecht verlaufen­ den Achse S2 schwenkbar an einem Stativ 3 befestigt.

An der Meßeinrichtung 10 ist eine vielpolige Buchse 4 zum Anschluß elektrischer Verbindungsleitungen vorgesehen, welche dem Anschluß von Steuer-, Regelungs-, Auswerte-, und sonstiger Elektronik dient, welche in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Meßeinrichtung 10 enthält fer­ ner in der Zeichnung nicht dargestellte elektrische An­ triebe, mit welchen der Träger 2 bzw. die Sende/Empfangs­ einheit 1 um die jeweiligen Achsen S2 bzw. S1 verschwenkt werden können.

Die gesamte Meßeinrichtung 10 befindet sich in einer Meß­ kammer 5, von der lediglich ausschnittsweise die Begren­ zung 6 zum metallurgischen Gefäß 20 dargestellt ist. Sie umfaßt ein für die elektromagnetischen Strahlungen der verwendeten Wellenlängen transparentes, rechteckiges Meß­ fenster 7, in dessen Ecken jeweils eine als CCD-Kamera ausgeführte optische Erkennungseinrichtung 8 vorgesehen ist. Die Ansteuerung der CCD-Kameras erfolgt über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Computer.

Wie in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien Z angedeutet, dienen die optischen Erkennungseinrichtungen 8 dem Auf­ finden der an der Pfanne 22 vorgesehenen Bezugspunkte P1 bis P4.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, umfaßt die Pfanne 22 vier Bezugspunkte P1, P2, P3, P4, welche auf seiten der Öffnung 21 in einem Winkelabstand von etwa 90° und in gleicher Entfernung zur Mittellängsachse N des Gefäßes angeordnet sind.

Das mittels der dargestellten Meßeinrichtung zur Ver­ schleißmessung der feuerfesten Auskleidung des metallurgi­ schen Gefäßes durchführbare Meßverfahren beruht auf der Anwendung eines bekannten Meßkonzeptes, bei dem ausgehend von den Meßgerätekoordinaten X1, Y1, Z1 durch Approxima­ tion der Geometrie des Meßobjekts - hier des metallurgi­ schen Gefäßes 20 - ein angepaßtes Objektkoordinatensystem X2, Y2, Z2 gebildet wird.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, wird das Gerätekoordina­ tensystem durch die Einstellung und den Standort der Meß­ einrichtung 10 bestimmt. Der Ursprung dieses Koordinaten­ systems liegt in der Sende/Empfangseinheit 1, die Z1-Achse wird durch die etwa lotrechte Ausrichtung der Meßeinrich­ tung 10 festgelegt, wogegen die X1- und Y1-Richtungen keine definierte Lage aufweisen.

Das Objektkoordinatensystem umfaßt eine Z2-Achse, welche parallel zur Zentralachse N der Pfanne 22 verläuft, wo­ gegen die X2- und y2-Richtungen keine definierte Lage auf­ weisen.

Handelt es sich bei dem metallurgischen Gefäß um einen Konverter 23, so ist aufgrund des durch dessen Verkipp­ barkeit zusätzlich vorhandenen Freiheitsgrad die Bestim­ mung der Lage eines weiteren Koordinatensystems, dem soge­ nannten Ortskoordinatensystem O, notwendig. Die X3-Achse des Ortskoordinatensystems verläuft dann - wie aus Fig. 6 ersichtlich - parallel zur Z2-Achse des Objektkoordinaten­ systems. Die Y2-Achse des Objektkoordinatensystems ergibt sich als senkrechte zur Zentralachse N und zur mit der Achse X3 zusammenfallenden Kippachse des Gefäßes. Die X2- Richtung wird entsprechend durch die Senkrechte zur Y2- und Z2-Achse definiert.

Zur Bestimmung der Lagen der obengenannten Koordinatensy­ steme dient das erfindungsgemäße Verfahren.

Im Falle einer Pfanne werden bei einer Referenzbestimmung vor der Benutzung des Gefäßes mittels der CCD-Kameras 8 die Referenzpunkte P1 bis P4 erfaßt. Nun wird die Sende/- Empfangseinheit 1 der Meßeinrichtung 10 so verschwenkt, daß der Meßstrahl L nacheinander die Bezugspunkte P1 bis F4 erreicht. Die Position des Laserstrahls wird nun anhand des Kamerabildes vermessen und gegebenenfalls nachkorri­ giert. Hierdurch kann eine eventuell auftretende Dejustie­ rung zwischen Kamera und Meßgerät korrigiert werden (Selbstkalibrierung). Danach werden über Winkel- und Lauf­ zeitmessungen des ausgesandten bzw. an den Bezugspunkten reflektierten Laserstrahls die Koordinaten eines jeden Bezugspunktes im Raum ermittelt.

Anschließend wird eine Referenzmessung der Auskleidung mittels der Meßeinrichtung 10 in an sich bekannter Weise bei einer unveränderten Lage des Gefäßes 20 durchgeführt. Aus den Messungen wird die Lage des Objektkoordinatensy­ stems (X2, Y2, Z2) relativ zum Gerätekoordinatensystem (X1, Y1, Z1) bestimmt.

Während der Reise des metallurgischen Gefäßes 20 werden vor einer Verschleißmessung etwa an der Meßstelle der Referenzmessung mit Hilfe der CCD-Kameras 8 die vier Be­ zugspunkte P1 bis P4 erneut erfaßt und deren Positionen im Raum mit Hilfe des Meßstrahles in der oben angegebenen Weise bestimmt.

Da - wie weiter oben bereits erläutert - bei der Vermes­ sung eines Konverters 23 auch die Lage des Ortskoordina­ tensystems O bekannt sein muß, ist eine Vermessung der folgenden Bezugspunkte notwendig, wie in Fig. 7 veran­ schaulicht ist:

• - mindestens drei primäre Bezugspunkte P5, P6, P7, die in der feststehenden, den Konverter 21 umgebenden Stahl­ werkskonstruktion K angeordnet sind. Diese Bezugs­ punkte charakterisieren die Lage des Ortskoordinaten­ systems
• - mindestens einen sekundären, an dem Konverter 23 angeordneten Bezugspunkt P8, der den Kippwinkel des Konverters 23 charakterisiert.

Eine Vermessung der Auskleidung der metallurgischen Gefäße erfolgt in der bekannten Weise. Durch Vergleich mit der Referenzmessung wird die Reststeinstärke bestimmt.

Bezugszeichenliste

1

Sende/Empfangseinheit

2

Träger

3

Stativ

4

Buchse

5

Meßkammer

6

Begrenzung

7

Meßfenster

8

CCD-Kamera

10

Meßeinrichtung

20

Metallurgisches Gefäß

21

Öffnung

22

Pfanne

23

Konverter
P1...P8Bezugspunkte
OOrtskoordinatensystem
LLaser
ZLinien
S1, S2Achsen
NAchse
KStahlwerkskonstruktion

Claims (10)

1. Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Objektkoor­ dinatensystems (X2, Y2, Z2) eines metallurgischen Gefäßes (20) bei der Verschleißmessung einer Ausklei­ dung des Gefäßes (20) relativ zu einem Gerätekoor­ dinatensystem (X1, Y1, Z1) einer Meßanordnung (10), mit der mittels elektromagnetischer Strahlung Ab­ stands- und Winkelmessungen verschiedener Meßpunkte an den Gefäßinnenwänden durchgeführt werden, wobei zur Ermittlung des Objektkoordinatensystems vor der Benutzung des Gefäßes mittels der Meßanordnung eine Referenzbestimmung der Positionen von mindestens drei Bezugspunkten (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) und eine Referenzmessung der Auskleidung des Gefäßes (20) durchgeführt werden und nach der Benutzung des Gefä­ ßes (20) die Positionen der Bezugspunkte (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) bestimmt werden und durch Ver­ gleich mit der Referenzbestimmung die Lage des Ob­ jektkoordinatensystems (X2, Y2, Z2) ermittelt wird, wobei zur Bestimmung der Positionen der Bezugspunkte (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) deren Projektionen auf einen ortsempfindlichen Detektor in der Bildebene einer optischen Erkennungseinrichtung (8) erfaßt werden, die elektromagnetische Strahlung der Meßan­ ordnung (10) nacheinander auf die erfaßten Positionen der einzelnen Referenzpunkte gerichtet und ein Ver­ satz des Meßflecks bezüglich der Bezugspunkte von der optischen Erkennungseinrichtung (8) erfaßt und kor­ rigiert wird und aus den dann gemessenen Winkel- und Abstandswerten der Meßanordnung die genauen Koordina­ ten der Bezugspunkte ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der Bezugspunkte (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) mittels mindestens einer CCD-Kamera erfaßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Positionen von vier Bezugspunkten (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) ermittelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung eine gepulste Komponente, mit der die Entfernung eines Objektpunktes durch Laufzeitmessung bestimmt wird, und eine zu der gepulsten Komponente koaxial verlaufende, ungepulste Richtkomponente umfaßt, die der Ausrichtung der elektromagnetischen Strahlung auf den Objektpunkt dient.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedem Bezugspunkt (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) eine CCD-Kamera zugeordnet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras etwa in einer Ebene angeordnet sind.

7. Vorrichtung zur Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Meßanordnung (10), die eine um zwei zueinander senkrechte Achsen (S1, S2) verschwenkbar angeordnete Sende/Empfangseinheit (1) umfaßt, die mit Mitteln zum Aussenden und zur Detektierung eines koaxial verlaufende gepulste und permanente Komponenten aufweisenden Laserstrahls versehen ist, und mit Mitteln zur Registrierung der Winkellage des Laserstrahls und der Laufzeit eines Pulses zwischen dessen Aussendung und Empfang nach Reflexion an einem Objekt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens eine optische Erken­ nungseinrichtung (8) umfaßt, mit der die Lage von an einem zu vermessenden metallurgischen Gefäß vorgese­ hener Bezugspunkte (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) und ggfs. deren zwischen zwei Meßzyklen erfolgter Versatz erfaßbar ist und daß Mittel vorgesehen sind, mit denen der von der Sende/Empfangseinheit (1) nach­ einander selbsttätig auf die Bezugspunkte (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) ausgerichtet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Erkennungseinrichtung (8) mindestens eine CCD-Kamera umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Erkennungseinrichtung (8) vier CCD- Kameras umfaßt, die etwa in einer Ebene angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die CCD-Kameras in den Ecken eines rechteckigen Meßfensters (7) einer die Sende/Empfangseinheit (1) umgebenden Meßkammer (5) angeordnet sind.