ES2228630T3

ES2228630T3 - Medicion del desgaste del revestimiento refractario de un recipiente metalurgico.

Info

Publication number: ES2228630T3
Application number: ES00977794T
Authority: ES
Inventors: Stefan Kirchhoff; Christoph Carlhoff; Rolf Lamm
Original assignee: Specialty Minerals Michigan Inc
Current assignee: Specialty Minerals Michigan Inc
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2005-04-16
Anticipated expiration: 2020-11-28
Also published as: DE19957375A1; NO20022465L; BR0015819B1; AU1542701A; EP1234193B1; CA2394642A1; CN100367046C; CN1399726A; WO2001038900A1; EP1234193A1; BR0015819A; KR20020067527A; KR100479888B1; AU777636B2; ZA200204290B; MXPA02004003A; NO20022465D0; DE50007811D1; JP3794959B2; JP2003515176A

Abstract

Procedimiento para la identificación y determinación de la posición de un objeto (O), en particular de una vasija metalúrgica (6), en particular para la medición de su revestimiento refractario, donde un equipo emisor (10) emite una radiación electromagnética, y donde una radiación electromagnética es recibida por un equipo receptor (11), donde un sistema de determinación de tiempos determina el tiempo de recorrido de un impulso de la radiación electromagnética, y donde la radiación electromagnética pulsante se desvía en dos direcciones perpendiculares entre sí de una forma periódica predeterminada mediante un sistema de desvío (12), caracterizado porque se define un operador con respecto a una estructura bidimensional o tridimensional de forma y dimensiones conocidas, porque a continuación se determinan en el área de la estructura, valores de distancia Rad(m, n) y los correspondientes ángulos de medida (ö(n), (m)), y porque el valor de distancia Rad(m, n) medido y los correspondientesángulos de medida (ö(n), (m)), se emplean para el escalado del operador, porque para el escalado del operador en el sistema de coordenadas pixel i:[-Imáx, Imáx, Äi], J: [-]máx, jmáx, Äj], se adaptan la extensión [Imáx, jmáx] y la resolución [Äi, Äj] del operador en el sistema de coordenadas de la imagen y los valores previstos del operador R(m+i, n+j) a las coordenadas polares que se han medido (Rad(m, n), ö(m), (n)), y porque finalmente se forma a partir de las diferencias entre los valores previstos del operador R(m+i, n+j) y los valores medidos Rad(m+i, n+j) un resultado que tiene la forma S(m, n)=Ó {R(m+i, n+j) - Rad(m+i, n+j)2/norm (m, n) y a partir de la posición del valor resultante mínimo se determina la posición de la estructura buscada.

Description

Medición del desgaste del revestimiento refractario de un recipiente metalúrgico.

La invención se refiere a un procedimiento para la identificación y determinación de la posición de un objeto, en particular de una vasija metalúrgica, en el curso de la medición del desgaste de su revestimiento refractario.

Para conseguir un incremento en la eficacia y una mayor seguridad de funcionamiento de los revestimientos refractarios de las vasijas metalúrgicas en las acerías es necesario obtener el máximo número de informaciones relativas al desgaste de los revestimientos durante la utilización (el llamado "viaje") de las vasijas.

Para ello tiene especial importancia tener un conocimiento exacto del espesor del revestimiento refractario, denominado también "espesor de piedra residual", ya que permite el aprovechamiento efectivo del revestimiento refractario hasta su límite de desgaste sin que por ello exista mayor riesgo de que se llegue a fundir la envolvente metálica de la vasija metalúrgica.

Por este motivo, desde hace tiempo existe un afán por desarrollar unos métodos de medición que permitan efectuar una medición precisa de las vasijas metalúrgicas. Por razones de tiempo y coste, esta medición no debería presuponer el enfriamiento de la vasija, sino que se debería poder realizar en la vasija caliente. Una medición hecha por contacto resulta por lo tanto improcedente y además debe excluirse desde un principio debido a la inaccesibilidad de muchas vasijas metalúrgicas.

Por todo ello, la firma Ferrotron Elektronik GMBH, Moers ha dado a conocer un procedimiento de medición sin contacto para determinar el desgaste del revestimiento, donde se explora la superficie interior de la vasija mediante un rayo láser, y mediante la medición de distancias y ángulos se puede reproducir la estructura de la superficie del revestimiento refractario. Comparando con una medición de referencia realizada en la vasija metalúrgica antes de que ésta inicie su viaje, se puede determinar el espesor de piedra residual.

Para poder medir el desgaste del revestimiento refractario de vasijas metalúrgicas mediante procedimientos sin contacto es condición necesaria determinar el emplazamiento del sistema de coordenadas del objeto de la vasija metalúrgica que se trata de medir, con relación al sistema de coordenadas de los aparatos del conjunto de medición empleado para la medición, para que tanto el conjunto de medición como la vasija se puedan situar en un mismo sistema de coordenadas mediante una transformación de coordenadas.

Para poder reconstruir el sistema de coordenadas del objeto tomado como base durante la medición de referencia de la vasija antes de su viaje, para la subsiguiente medición del desgaste, se conoce, por ejemplo, por la patente US-PS 4.025.192 un procedimiento óptico para la medición del revestimiento de una vasija metalúrgica. En este procedimiento se determinan en un primer paso las coordenadas de tres puntos de referencia alrededor de la boca de la vasija metalúrgica con un teodolito mediante mediciones de ángulos y distancias y se mide también el revestimiento mediante mediciones de ángulos y distancias de determinados puntos.

Después de utilizar la vasija se miden de nuevo los puntos de referencia y el revestimiento y se determinan comparando las coordenadas de los puntos de referencia medidos la primera vez con las coordenadas de los puntos de referencia medidos la última vez, en el emplazamiento actual del sistema de coordenadas del objeto con respecto al emplazamiento del sistema de coordenadas del aparato, y se tiene en cuenta la variación de emplazamiento al evaluar los puntos de medición para el revestimiento. La radiación electromagnética emitida por el aparato de medida se alinea manualmente con respecto a los puntos de referencia sirviéndose de un visor telescópico.

Si bien se ha observado que con este procedimiento se puede determinar la posición y orientación de la vasija y también que ésta se puede reconstruir antes de la subsiguiente medición del desgaste, presenta sin embargo el inconveniente de que este procedimiento resulta engorroso el tener que realizarlo manualmente, existiendo una considerable probabilidad de errores.

Por este motivo y dado que se ha considerado especialmente difícil la automatización del procedimiento se ha desarrollado un procedimiento, descrito en la patente DE 196 14 564 A1, donde un sistema de señales de orientación previsto sobre la superficie envolvente de la vasija es captado por un aparato con cámara durante la medición de referencia y previamente a la subsiguiente medición del desgaste. A partir de la diferencia de posición y de la forma geométrica del sistema de señales de orientación se deducen las diferencias en la posición de la vasija, entre la situación de referencia y la situación de medición. Aunque con este procedimiento se obtiene en principio una automatización, éste presenta sin embargo el inconveniente de que la precisión de medición que se puede alcanzar es limitada, por una parte debido a las pequeñas dimensiones que necesariamente ha de tener el sistema de señales de orientación y el subsiguiente reducido cambio de emplazamiento de los distintos puntos del sistema de señales de orientación, al producirse una variación de posición de la vasija, y por otra parte debido a que la determinación de emplazamiento de los puntos de referencia únicamente es bidimensional. Este procedimiento presupone además una determinación independiente y previa de la posición de la vasija con relación al aparato de medida, con lo cual aumenta el tiempo necesario para efectuar la medición del desgaste.

Por la patente DE 198 08 462 A1 se conoce un procedimiento en el que tres puntos de referencia previstos en la vasija metalúrgica son captados primeramente por un sistema de reconocimiento óptico, determinándose sin embargo la posición exacta de los puntos de referencia en el espacio, después de la alineación automática del sistema de medición, de forma sucesiva, con respecto a los puntos de referencia, mediante el sistema de medición propiamente dicho que puede incluir un sistema de medición de la distancia por láser.

Cierto que la precisión de medición de este procedimiento ya ha aumentado con respecto al de la patente DE 196 14 564 A1, ya que mediante la utilización de la disposición de medida propiamente dicha se obtienen también informaciones tridimensionales para la determinación de la posición de los puntos de referencia, pero sin embargo presenta el inconveniente de que para ello se necesita previamente una medición de referencia mediante el dispositivo de reconocimiento óptico.

Otro procedimiento para determinar la posición de la vasija metalúrgica se conoce por la patente US 5.212.738, cuyo objeto que es la base del estado de la técnica que forma especie constituye los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 13. En este procedimiento se mide la vasija desde dos posiciones diferentes, efectuándose la determinación de la posición mediante superposición de las imágenes.

El inconveniente de este procedimiento es que es necesario conocer con exactitud la posición relativa de las posiciones entre sí, con lo cual aumenta el gasto de la medición.

La invención tiene como objetivo crear un procedimiento mediante el cual se pueda identificar un objeto, en particular una vasija metalúrgica, mediante el reconocimiento de una estructura bidimensional o tridimensional, que puede estar formada por la propia vasija o por una estructura fija de geometría conocida que tenga una relación definida con respecto a la vasija, y que permita determinar su posición con relación a un dispositivo de reconocimiento óptico, sin que para ello sea preciso efectuar varias mediciones desde diferentes posiciones.

Este objetivo se resuelve mediante la invención descrita en la reivindicación 1.

La invención aprovecha el hecho de que los datos de medición tridimensionales, que se captan mediante un aparato de medida de distancias que trabaje con radiación electromagnética, por ejemplo un escáner de distancias láser, están disponibles en coordenadas polares, y precisamente ordenadas en una trama de ángulos \varphi(m), \vartheta(n), (\Delta\varphi = constante, \Delta\delta = constante) con relación a la posición del cabezal de medición y los correspondientes valores de distancias
Rad(m,n).

Una dimensión típica de la matriz bidimensional de valores medida m x n formada de esta manera es 450 x 450.

Cuando en adelante se habla de "pixel" esto se refiere a un punto aislado de esta matriz. La imagen resultante de los correspondientes valores de distancias Rad(m,n) se designa "imagen de distancia".

Además de la distancia Rad(m,n) se puede detectar para cada pixel el correspondiente valor de la intensidad del impulso láser reflejado Amp(m,n). De forma análoga a la imagen de distancia se obtiene de esta manera la llamada imagen de amplitudes.

Al disponer valores de medición con una trama tan uniforme se conoce por el tratamiento de imágenes la aplicación de operadores matriciales, donde los valores de distancia se tratan como los valores grises de la imagen de una cámara. Esto sin embargo entraña el inconveniente de que al variar la distancia entre el aparato de medida y el objeto medido, tal como sucede normalmente en la medición del desgaste del revestimiento refractario de una vasija metalúrgica, este procedimiento no tiene en cuenta el hecho de que la magnitud de las estructuras reproducidas varía según la distancia Rad(m,n) y la posición angular polar (\varphi,\vartheta). Estos operadores convencionales tendrían por lo tanto que escalarse tantas veces que permitan satisfacer todas las situaciones de medición que se presentan. Esto supondría un volumen de cálculo enorme y entrañaría el riesgo de reconocimientos erróneos.

En el procedimiento objeto de la invención, si bien conforme a la reivindicación 2, se analiza, igual que en el tratamiento de imágenes, la totalidad de la matriz o una zona parcial de la misma en pasos discretos en cuanto a determinadas estructuras, sin embargo para el escalado de los operadores se aprovechan los valores de distancia que se han medido o también los correspondientes ángulos polares. Esto se realiza por el hecho de que al efectuar alrededor de un determinado pixel (m,n) la búsqueda de una estructura con unas dimensiones tridimensionales conocidas, se emplean primeramente para el escalado del operador el valor de la distancia medida Rad(m,n) y los ángulos de medida \varphi(m), \vartheta(n). En este caso, el escalado del operador significa que se adaptan a las coordenadas polares medidas Rad(m,n), \varphi(m), \vartheta(n) su extensión [Imáx,jmáx] y su resolución [\Deltai, \Deltaj] en el sistema de coordenadas pixel I: [-imáx, imáx, \Deltai], J: [-jmáx, jmáx, \Deltaj] y los valores previstos del operador R (m+i, n+j). Los valores previstos del operador se calculan a partir de la estructura bidimensional o tridimensional conocida. El operador representa por lo tanto la forma ideal de la estructura. El tamaño de la imagen de la estructura se expresa preferentemente en número de pixel. El valor resultante del operador en el punto (m,n) se puede calcular entonces mediante la desviación cuadrática entre el valor previsto R y la distancia medida Rad, según

S(m,n) = \sum\limits_{ij} \{R(m+i,n+j) = Rad(m+i,n+j)\}^{2} / norm (m,n)

donde norm (m,n) normaliza el valor del resultado con respecto al número de pixels explorado en cada caso.

La matriz resultante S (m,n) se puede evaluar entonces de forma convencional en cuanto a sus posiciones mínimas, a partir de las cuales se pueden calcular entonces las coordenadas en el espacio del objeto (o de los objetos)
buscados.

Al aplicar el procedimiento objeto de la invención se llevan a cabo según la reivindicación 3 preferentemente las siguientes fases del proceso:

1.: Definición del operador en el espacio cartesiano bidimensional o tridimensional, mediante la forma y tamaño conocidos de la estructura que se trata de buscar;

2.: A continuación y de forma repetida en forma de bucle

i): Exploración por pixels de la matriz Rad (m,n);

ii): Escalada del operador mediante la coordenada real explorada, calculando

a): los límites del pixel en la imagen de coordenadas polares que ha sido tramada

b): las distancias previstas R(m+i,n+j) para todos los pixels del operador en los límites antes calculados.

iii): Cálculo del operador en el punto explorado P (m,n) mediante la desviación cuadrática entre la distancia prevista y la distancia medida, mediante

S(m,n) = \sum\limits_{ij} \{R(m+i,n+j) - Rad(m+i,n+j)\}^{2} / norm (m,n)

3.: Elección de la coordenada buscada Rad(m_opt,n_opt) o Rad(\varphi-opt, \vartheta-opt) con el mejor valor resultante del operador mediante cálculo de mínimos.

Además de los valores de distancia (Rad(m,n)) se pueden medir, según la reivindicación 3, valores de intensidad (Amp(m,n)) de la radiación electromagnética retrodispersada.

En una primera forma de realización del procedimiento objeto de la invención según la reivindicación 4 se emplea como estructura una esfera. Ésta resulta especialmente adecuada ya que la estructura escalable del operador solamente depende de las distancias pero no de los diferentes ángulos de observación. El operador viene definido por el conocido radio de la esfera y de la geometría general de la esfera. Como coordenada resultante se calcula convenientemente el centro M de la esfera, sumando el radio conocido de la esfera \rho. Esta coordenada del punto de referencia se emplea junto con otras coordenadas de puntos de referencia medidos para determinar la posición de la vasija en el sistema de coordenadas del aparato.

En una segunda forma de realización preferida del procedimiento objeto de la invención y según la reivindicación 5 se emplea como estructura una marca de superficie, que destaca en color claro con respecto al entorno. El operador, denominado en lo sucesivo "operador de amplitud", se escala primeramente mediante los valores de distancia medidos Rad(m,n) y con ello se calcula la magnitud prevista de la marca. La marca se busca entonces en la imagen de amplitudes mediante la aplicación de procedimientos conocidos de correlación. Como marca de medida podría haber una marca clara en forma de cruz colocada en el fondo del convertidor. Si se ha determinado una posición de pixel con coincidencia óptima, se pueden calcular sus coordenadas en el espacio en el sistema del aparato, teniendo en cuenta el correspondiente valor de distancia Rad(m,n).

En una tercera forma de realización del procedimiento objeto de la invención y de acuerdo con la reivindicación 6, se emplea como estructura la propia vasija. Esta elección de estructura resulta especialmente adecuada para la medición de vasijas que tengan una estructura básica en forma cilíndrica. El operador, denominado en lo sucesivo "operador V", busca entonces primeramente un punto en la boca de la vasija, y a partir de éste calcula por lo menos otros dos puntos en la boca de la vasija, donde a efectos de control se busca por lo menos un punto en el interior de la vasija. Mediante esta forma de realización del procedimiento se puede efectuar también una determinación aproximada de la posición y orientación de la vasija en estado basculado. Se necesita para los cálculos subsiguientes, por ejemplo, para el cálculo exacto de la posición de la vasija, preferentemente según la forma de realización del procedimiento objeto de la invención descrita a continuación.

La siguiente forma de realización del procedimiento objeto de la invención que sirve para el cálculo exacto de la posición de la vasija, emplea como estructura la boca de la vasija. Mediante la posición aproximada encontrada en el paso anterior del procedimiento se observan los valores de distancia y de ángulo de puntos situados en la boca de la vasija, en unas ventanas de estructura que transcurren radialmente respecto al centro de la vasija que se ha encontrado. De ahí se puede extraer entonces un vector Rad(K), en el cual se busca un tramo de longitud predeterminada b, que corresponde al espesor del anillo de la boca (en coordenadas cartesianas), sirviéndose de un operador escalado, denominado en lo sucesivo "operador de boca". A partir de la posición de vuelco de la vasija medida por medio del operador V se obtiene el ángulo de inclinación \gamma de tramo que se busca.

Si se aplica esta forma de realización del procedimiento, tal como se prefiere según la reivindicación 7, a una multitud de ventanas de búsqueda que cubran toda la zona medida de la boca, se obtienen por tanto una multitud de puntos de la boca, a partir de los cuales se puede calcular entonces por medio de una aproximación circular la posición buscada de la boca circular.

Durante el viaje de la vasija metalúrgica sucede que la boca queda tan sucia que el operador V no puede identificar con seguridad un punto en la boca de la vasija y por lo tanto no se puede determinar la posición basculada de la vasija.

En este caso se prefiere una forma de realización del procedimiento objeto de la invención en el que se emplean otras estructuras cilíndricas de la vasija para determinar su posición, por ejemplo un anillo o cuello que rodea la vasija por el exterior. En este caso se determina convenientemente el ángulo de vuelco según la reivindicación 3, sirviéndose de un inclinómetro.

En otra forma de realización preferida del procedimiento objeto de la invención y de acuerdo con la reivindicación 9, se emplea como estructura la zona de transición entre la pared y el fondo de la vasija y el operador, denominado en lo sucesivo "operador pared-fondo", se define mediante dos tramos de longitudes \Deltax, \Deltaz, cuyos extremos se tocan en un punto y forman entre sí un ángulo predeterminado \delta. En la forma de realización antes descrita del procedimiento objeto de la invención se esquematiza de esta manera el trazado del perfil de la vasija en la zona de transición entre la pared y el fondo, se escala esta estructura y se localiza dentro de una ventana de búsqueda situada radialmente con respecto al centro de la vasija que ha sido determinado de forma aproximada. La posición de la transición pared-fondo, de forma circular, viene dada entonces a partir de un número suficientemente grande adecuado de tales operaciones de búsqueda.

El procedimiento objeto de la invención se puede utilizar según las reivindicaciones 10, 11, 12 en particular para determinar la posición de un convertidor, de una cuchara o de un horno de arco eléctrico, con relación al aparato de medida.

La aplicación en hornos de arco eléctrico, que generalmente tienen un cuerpo de horno en forma de vasija en posición vertical, cuyo interior solamente queda accesible desde arriba, es posible por vez primera con el procedimiento objeto de la invención también estando el horno todavía caliente, ya que el tiempo de medición es por principio inferior a 20 segundos, y el procedimiento de medición se puede equipar, sin un gasto desproporcionadamente alto, de tal manera que soporte durante este período de tiempo el calor que actúa sobre el mismo durante el procedimiento de medición.

En la figura 13 está reproducido un dispositivo especialmente adecuado para la realización del procedimiento objeto de la invención.

Si el dispositivo según la reivindicación 14 presenta además los medios para determinar la amplitud de la radiación electromagnética reflejada en el objeto, entonces se puede captar con él una imagen de amplitud, que en la práctica tiene semejanza con una foto en blanco y negro. Mediante la imagen de amplitud se puede comprobar especialmente si el objeto (vasija metalúrgica) llena el campo de la imagen y se puede efectuar un control óptico del resultado obtenido con el procedimiento objeto de la invención.

Si de acuerdo con la reivindicación 15 está previsto además un dispositivo para captar la radiación térmica radiada posiblemente en el objeto que refleja la radiación electromagnética, entonces se pueden captar imágenes de distribución del calor que pueden suministrar, por ejemplo, información relativa a las zonas de la vasija especialmente solicitadas por la temperatura.

El dispositivo transmisor comprende preferentemente un diodo láser que trabaja en régimen de impulsos, y el dispositivo receptor que está realizado convenientemente como fotodiodo (reivindicaciones 16, 17).

Para efectuar la medición se traza, tal como ya se ha explicado, una trama de valores de medición. La desviación periódica del láser necesaria para ello tiene lugar, según la reivindicación 18, preferentemente en dirección vertical mediante un espejo poligonal que gira alrededor de un eje horizontal, y en dirección horizontal según la reivindicación 19, mediante un movimiento de vaivén del procedimiento de medición alrededor de un eje vertical.

El dispositivo resulta especialmente adecuado para determinar la posición de un horno de arco eléctrico y la subsiguiente medición de su revestimiento refractario, si está dispuesto en un brazo soporte que pueda desplazarse entre una posición alejada de la vasija metalúrgica y una posición situada encima o dentro de la vasija abierta (reivindicación 20).

En este caso es también posible por sí sólo tiene carácter de invención, prever en el brazo soporte y en una relación fija en el espacio, con respecto al procedimiento de medición, un dispositivo para la aplicación de material refractario en el interior de la vasija (reivindicación 21).

En cuanto a este dispositivo para la aplicación de material refractario se puede tratar, por ejemplo, de un robot de proyección de la Firma MINTEQ International Inc., conocido bajo la denominación de MINSCAN^{(TM)} (reivindicación 22), que con su tobera de proyección se puede introducir en el interior de la vasija, con posibilidad de movimiento de giro, que puede bascular y desplazarse en altura.

El mando de este robot de proyección puede efectuarse directamente mediante los datos de desgaste captados por el dispositivo.

Mediante otra medición del interior de la vasija en la forma descrita se puede captar un desajuste del robot de proyección, al quedar visible la aplicación errónea. Si el procedimiento de medición y la tobera de proyección se encuentran en una relación fija entre sí en el espacio sobre el brazo soporte entonces, mediante el procedimiento objeto de la invención se puede determinar la posición efectiva de la tobera de proyección en la vasija antes de efectuar la proyección, evitando de esta manera aplicaciones erróneas.

El procedimiento objeto de la invención y un dispositivo adecuado para realizar el procedimiento se explicarán a continuación mediante las figuras. Éstas muestran:

Fig. 1 esquemáticamente, un dispositivo adecuado para realizar el procedimiento objeto de la invención;

Fig. 2 esquemáticamente, el principio de la medición del tiempo de recorrido de los impulsos empleado preferentemente para determinar la distancia;

Fig. 3a - c los sistemas de coordenadas determinantes para determinar la posición de un objeto según el procedimiento objeto de la invención mediante el ejemplo de una vasija cilíndrica;

Fig. 4a una sección longitudinal a través de una vasija cilíndrica cerrada por un extremo, en coordenadas cartesianas;

Fig. 4b la misma vasija en una vista por la boca (vista A en la Fig. 1a), también en coordenadas cartesianas;

Fig. 5a una vista correspondiente a la Fig. 4a, de la misma vasija en coordenadas polares;

Fig. 5b la misma vasija en una vista correspondiente a la Fig. 1b, en coordenadas polares;

Fig. 6a y b esquemáticamente, las coordenadas del operador esférico en dos vistas perpendiculares entre sí;

Fig. 7a y b esquemáticamente, las coordenadas del denominado operador V en dos representaciones perpendiculares entre sí;

Fig. 8 esquemáticamente, las coordenadas del operador de boca bidimensional;

Fig. 9 esquemáticamente, las coordenadas del "operador pared-fondo" bidimensional, así como

Fig. 10a y b con el ejemplo de un operador de boca, un proceso de medición en coordenadas cartesianas o en coordenadas polares tramadas, para aclarar el ejemplo de cálculo que figura a continuación;

Fig. 11a esquemáticamente, diferentes posiciones de medición del aparato de medida respecto al objeto, en el sistema de tres ejes;

Fig. 11b esquemáticamente, diferentes posiciones de vuelco del objeto en el sistema de tres ejes;

Fig. 12 una medición del desgaste de un convertidor efectuada mediante el procedimiento objeto de la invención, en un esquema de flujo de datos.

Para la realización del procedimiento objeto de la invención se puede utilizar un aparato de medida designado en la Fig. 1 como conjunto por 100, que comprende un transmisor 10, para generar impulsos láser LP, dispositivos para la desviación de los puntos láser en las direcciones deseadas del espacio, así como un receptor 11 para detectar un impulso láser reflejado en el objeto O. El emisor 10 y el receptor 11 están unidos a un sistema electrónico de determinación del tiempo, que mide el tiempo entre la emisión de un impulso láser por el emisor 10 y la recepción del impulso láser LP reflejado por el objeto O por el receptor 11, y que teniendo en cuenta la velocidad de la luz calcula la distancia entre el objeto reflejado O y el aparato de medida 10, registrándolo en cada caso con la correspondiente dirección en el espacio.

Como emisor 10 puede servir un diodo láser y como receptor 11 un fotodiodo. Los dispositivos para efectuar la desviación de los impulsos láser pueden comprender un espejo poligonal 12 que pueda girar alrededor de un eje X (eje Y_{1} en la Fig. 3a), perpendicular a sus otros lados paralelos, cuyas caras, que coinciden en ángulo agudo, reflejan los impulsos láser, así como un dispositivo para bascular el procedimiento de medición 10 alrededor de un eje Y (eje Z_{1} en la Fig. 3a) perpendicular al eje X. La velocidad de rotación del espejo poligonal 12 es de 10 vueltas por segundo, en el ejemplo de realización representado, y el basculamiento del procedimiento de medición se efectúa a razón de 2º por segundo. El diodo láser emite 20.000 impulsos por segundo.

En el dispositivo representado en la Fig. 1 se obtiene, mediante la rotación del espejo poligonal 12, una desviación rápida de los impulsos láser en dirección vertical (en la Fig. 1 se han representado esquemáticamente las direcciones de recorrido de tres impulsos láser consecutivos que inciden sobre el objeto O en los puntos 1, 2, 3) mientras que la desviación de los impulsos láser en dirección horizontal se efectúa mediante un movimiento de vaivén de todo el aparato de medida alrededor del eje Y. Comoquiera que el aparato de medida de distancias por láser genera los valores de medida a intervalos de tiempo uniformes, y también se mantienen uniformes los movimientos de giro, la exploración de la superficie del objeto tiene lugar en pasos angulares uniformes. El movimiento vertical tiene lugar siempre de arriba hacia abajo, mientras que el movimiento horizontal se efectúa alternativamente en el sentido de las agujas del reloj y en sentido opuesto a éstas. Mediante el aparato de medida 100 se capta por lo tanto una trama de distancias, que en principio presenta la estructura mostrada en la representación ER de la Fig. 1. Esta trama de distancias comprende típicamente unos 400 x 400 puntos de medida (pixel).

El receptor 11 puede presentar adicionalmente un dispositivo para captar la radiación térmica WS que es emitida por aquel punto del objeto cuya distancia precisamente se está determinando.

Como puede verse por la Fig. 1, la amplitud AM' del impulso láser LP' reflejado en el objeto O depende de la amplitud AM del impulso láser LP emitido, y de la estructura de la superficie en el punto reflectante, por ejemplo la rugosidad.

Mediante el aparato de medida 100 se determinan por lo tanto por cada punto de medida los valores de medida siguientes:

-: Distancia Rad entre el aparato de medida y el punto reflectante del objeto

-: Amplitud del impulso láser reflejado LP'

-: Radiación térmica WS en el punto reflectante del objeto

-: Ángulo horizontal y vertical con el que el aparato de medida emite el impulso láser LP.

Si se consideran los ángulos horizontal y vertical \varphi, \vartheta como ejes de coordenadas y se representa el valor medio de la amplitud AM' como valor gris en la coordenada angular correspondiente, entonces se obtiene la imagen de amplitud que tiene gran semejanza con una foto en blanco y negro. De la misma manera se pueden representar como imágenes los valores medidos de distancia y radiación de temperatura, los cuales sin embargo se pueden codificar por medio de una escala de colores.

La imagen de amplitud tiene una importancia esencial para el operario del aparato de medida:

a): Comprobación de si la vasija rellena bien el detalle de la imagen;

b): Evaluación interactiva del escaneado o control de la evaluación automática del escaneado, mediante elementos estructurales superpuestos (círculos, etc.).

La imagen de distancia constituye la base para el cálculo de los resultados de la medición. Por su disposición regular en forma de entramado se pueden emplear los datos de la imagen de distancia para la búsqueda automática de estructuras (p.e. boca, anillo de soporte (truunion), transición pared-fondo, esferas, etc.).

Si mediante un dispositivo de calibrado los valores medidos de la imagen de radiación de temperatura se convierten en valores medidos de temperatura y se representan éstos en el sistema de coordenadas del objeto se pueden obtener informaciones importantes en el aspecto metalúrgico sobre el estado térmico (p.e. distribución de la temperatura, contenido de calor del revestimiento refractario), en particular en combinación con los espesores residuales de piedra que también se hayan medido.

Para poder realizar con ayuda del aparato de medida 100 y de forma conocida una medición del desgaste, por ejemplo, del revestimiento refractario de una vasija metalúrgica, es necesario determinar previamente la posición relativa del aparato de medida y de la vasija.

En toda medición tridimensional es preciso que además de la unidad de medida se indique un punto de referencia y la dirección a la que se refiere el valor medido. Un punto en el espacio se puede escribir mediante tres valores de medición (coordenadas) que se refieren todos ellos a un punto de referencia común (origen) y a unas direcciones perpendiculares entre sí (ejes de coordenadas). En combinación con el procedimiento objeto de la invención se distingue entre los siguientes sistemas de coordenadas, que están representados en las Figs. 3a - c mediante el ejemplo de una vasija metalúrgica:

1): Sistema del aparato X_{1}, Y_{1}, Z_{1}: Origen y ejes establecidos por la geometría del cabezal de medición (Fig. 3a).

2): Sistema de ejes rotativos X_{2}, Y_{2}, Z_{2}: Origen = centro del convertidor en el eje de giro, eje Z (Z_{2}) en dirección de 180º respecto al ángulo de giro, eje Y (Y_{2}) eje de giro (Fig. 3b).

3): Sistema del objeto X_{3}, Y_{3}, Z_{3}: Origen = centro del anillo de la boca 3, eje Z (Z_{3}) perpendicular al anillo de la boca 3, eje X (X_{3}) perpendicular al eje de giro Y_{2} (Fig. 3b). Un punto en el sistema del objeto también se puede representar en coordenadas cilíndricas W, R, Z3 (véase la Fig. 3c).

Después de haber registrado un escaneado de medida, se dispone de unos 200.000 puntos de medición en coordenadas polares \varphi, \vartheta, Rad, como coordenadas referidas al sistema del aparato X_{1}, Y_{1}, Z_{1}. En esta forma todavía no se pueden realizar a partir de éstos ninguna clase de evaluaciones con respecto a la estructura de la superficie del objeto O, en este caso del material refractario X_{3}, Y_{3}, Z_{3}. Para ello es preciso expresar los puntos de medición referidos al sistema del objeto (transformación de coordenadas). Dado que normalmente el aparato de medida tiene una posición diferente respecto al objeto en cada escaneado, es preciso determinar también de nuevo cada vez la posición del sistema del objeto X_{3}, Y_{3}, Z_{3} respecto al sistema del aparato X_{1}, Y_{1}, Z_{1}. Esta evaluación da como resultado la posición buscada del objeto, que matemáticamente se expresa mediante una matriz de transformación.

A continuación se describirán ejemplos de realización preferidos del procedimiento objeto de la invención para determinar la posición de la vasija, mediante el ejemplo de una vasija cilíndrica G, haciendo referencia a las Figs. 4 a 12.

La vasija cilíndrica G representada en las Figs. 4a y b, tiene un fondo 1, una pared cilíndrica 2 y una boca 3. El diámetro exterior del anillo de la boca, que en el ejemplo de realización representado se corresponde con el de la pared 2, tiene un valor d, que es el espesor del anillo de la boca b.

Para mayor claridad, se ha representado en las Figs. 4a y 5a la misma vasija, en la misma vista que en la Fig. 4a, pero en coordenadas polares, designando con A un punto situado en el interior de la vasija, con B un punto de intersección del fondo y de la pared interior 4, un punto C situado en la línea de limitación interior de la boca 3, un punto D situado aproximadamente en el centro de la pared que forma la zona de la boca, así como un punto E situado en el círculo que forma el borde exterior de la boca.

Tal y como vienen a aclarar las Figs. 6a y 6b, el operador esférico está situado en el sistema de coordenadas cartesianas en las tres direcciones del espacio perpendiculares entre sí, de tal manera que el origen del correspondiente sistema de coordenadas cartesianas coincide con el centro M de la esfera.

En cambio, el operador V tridimensional se sitúa sobre la boca, aproximadamente en el centro entre los puntos D1, D2, D3, D4 situados entre los límites interiores y exteriores de la boca, y un punto A en el interior de la vasija.

Como se puede ver por la Fig. 8, el operador de boca se define en el espacio cartesiano bidimensional alrededor de un punto D situado aproximadamente en el centro entre los límites interiores y exteriores de la boca, y los puntos C y E, que están situados en los límites interiores o exteriores de la boca, respectivamente.

El operador pared-fondo, también bidimensional, está definido por dos tramos de longitud \Deltax, \Deltaz, cuyos extremos se tocan en un punto, y que en el ejemplo de realización representado forman entre sí un ángulo \delta de 90º. De esta manera se esquematiza el trazado del perfil de la vasija en la zona de transición de la pared al fondo.

El procedimiento objeto de la invención se tratará de explicar a continuación mediante el ejemplo del operador de boca, con la coordenada \gamma = 0 en la ventana F1 según la Fig. 5b, haciendo referencia a las Figs. 10a y b.

El operador de boca se extiende entre los puntos C, D y E, que limitan la pared de la boca o que están situados aproximadamente en el centro de la pared (véase también la Fig. 8). Como se puede ver por la Fig. 10a, se tiene para la distancia Z_{0} para el punto de exploración D:

(1)

\hskip6cm

Z_{0}=Rad_{D}. \ sen\varphi_{D}

siendo Rad_{D} y \varphi_{D} los valores de medición del pixel n que ha sido explorado.

Si se tiene además en cuenta que, tal como también se deduce de la Fig. 10a, se tiene

(2)

\hskip6cm

X_{0}=Rad_{D}. \ cosen\varphi_{D}

entonces los límites del operador de boca se calculan siendo:

: X_{C} =X_{D}-b/2 \rightarrow \varphi_{C} = atan(Z_{0}/X_{C}) \rightarrow Kmáx = round \ [(\varphi_{C} - \varphi_{D}) \Delta\varphi]

: X_{E} =X_{D}-b/2 \rightarrow \varphi_{E} = atan(Z_{0}/X_{E}) \rightarrow Kmáx = round \ [(\varphi_{E} - \varphi_{D}) \Delta\varphi]

Las distancias teóricas R(K) se calculan entonces como

(3)

\hskip6cm

K=0; R_{K=0}: = Rad_{D} (\varphi_{D})

K=1: R_{(K=1)} = Z_{0}/sen(\varphi_{D}+\Delta\varphi)

\hskip3cm

en general: R_{(K)} = Z_{0}/sen(\varphi_{D}+K'\Delta\varphi) = Rad_{D} \frac{sen \varphi_{D}}{sen(\varphi_{D}+K'\Delta\varphi)}

para K_{\varepsilon} [K_{\text{mín}}, K_{máx}]

Se obtiene entonces para el valor del resultado en la posición de exploración m:

(4)

\hskip4cm

S_{(m)} = \sum\limits^{K_{máx}}_{K=K_{\text{mín}}} \{Rad(m+k) - R_{(K)}\}^{2} / (1+K_{máx}. - K_{\text{mín}}.)

Las coordenadas buscadas del punto de la boca se calculan entonces mediante la determinación de la posición de mejor coincidencia, según

(5)

S_opt = Mín(S(m))

\rightarrow m_opt = m (S_opt)

\rightarrow\varphi-opt = \varphi(m_opt)

\rightarrow Rad_opt = Rad(m_opt)

Haciendo referencia a las Figs. 11a) y b) y 12 se trata de describir a continuación el desarrollo de una medición de desgaste del revestimiento refractario de una vasija metalúrgica, cuya posición respecto al aparato de medida 100 se determina mediante el procedimiento objeto de la invención.

A este respecto hay que distinguir entre tres clases fundamentales de mediciones o sus evaluaciones:

1) Medición básica

2) Medición de referencia

3) Medición del desgaste

1.: La medición básica, que en general se efectúa sobre una vasija limpia, mide la disposición en el espacio de las siguientes estructuras en la vasija:

-: Posición de una estructura permanentemente limpia con respecto al sistema de ejes rotativos (convertidor) o con respecto al sistema del objeto (cuchara).

-: Posición del anillo de la boca con relación al sistema de ejes rotativos (convertidor).

: Esta información se archiva en un fichero base específico de la vasija. Se necesita para determinar la posición de la vasija respecto al aparato de medida de acuerdo con el procedimiento objeto de la invención, antes de efectuar la medición del desgaste.

2.: La medición de referencia es en general la medición de la vasija revestida únicamente con el forro permanente, o la vasija totalmente despejada (envolvente de acero), y por lo tanto solamente puede efectuase en determinados momentos (periódicamente al cabo de varias semanas, meses o años). En lugar de recurrir a la medición de referencia se puede obtener el perfil de la vasija con o sin revestimiento permanente, también de un dibujo (edición del perfil de referencia). El perfil de referencia se archiva en un fichero de referencia.

: Si la medición se ha efectuado en la envolvente de acero de la vasija y se dispone de un fichero que contenga un perfil comparativo (dibujo) de la vasija entonces, mediante un aparato de tratamiento de datos se efectúa una evaluación de la deformación y se genera un fichero de medición relativo al perfil real de la envolvente de acero. Si se mide el revestimiento permanente se genera en cambio el correspondiente fichero de medición, y éste se evalúa con respecto al perfil de la envolvente de acero, o en el caso de que no se disponga de valores de medición respecto a éste, con relación al perfil comparativo.

3.: La medición del desgaste registra la vasija revestida con el revestimiento de desgaste y se puede efectuar prácticamente en todo momento en la vasija vacía. Para ello es especialmente importante que el tiempo total de la medición sea lo más corto posible, para no obstaculizar la producción. El perfil de desgaste se vuelve a archivar en un fichero. En la mayoría de los casos, la boca de la vasija está sucia al efectuar esta medición, por lo que será necesario reconstruirla antes de cada medición sirviéndose del fichero base (evaluación del escaneado). A continuación se puede calcular el nivel del baño a partir de los datos actuales del perfil y de una cantidad de acero predeterminada. Para obtener el espesor real de la piedra del forro de desgaste (espesor residual de la piedra) se lee el perfil de referencia del revestimiento permanente captado previamente del fichero de referencia y se compara con la medición actual.

Para cada una de las mediciones (desgaste, referencia o base) se realizan por lo general varios escaneados, p.e. escaneados de repetición, escaneados con distinto ángulo de vuelco del objeto, o desde diferentes posiciones de
medida.

Los típicos 450 x 450 puntos de medición de un escaneado se pueden archivar óptimamente en un fichero de escaneado. Cada punto de medición puede contener para ello los cinco valores de medición antes citados, a saber la

-: la distancia Rad entre el aparato de medida y el punto reflectante del objeto,

-: la amplitud del impulso Láser LP' reflejado,

-: la radiación térmica WS en el punto reflectante del objeto,

-: el ángulo horizontal y el ángulo vertical con el que el impulso Láser LP es emitido por el aparato de medida.

Dado que por lo general se desconoce la posición de la vasija con respecto al aparato de medida, se realizan escaneados de posición según el procedimiento objeto de la invención, captando para ello estructuras exteriores limpias. A partir de esto se puede determinar entonces la posición de medida desconocida del aparato de medida con respecto a la vasija. Todos estos escaneados juntos y eventualmente los valores de medición exteriores (p.e. ángulos de basculamiento del convertidor previamente conocidos por el inclinómetro), forman los datos brutos de la
medición.

A continuación se trata de mostrar cómo se compone la medición a partir de los distintos escaneados, mediante el ejemplo de una medición del convertidor.

Después de instalar el aparato de medida 100 en la posición de medida M (véase la Fig. 11a) se lleva la vasija G a la posición de basculamiento 0. El operario introduce el ángulo de basculamiento real, si se conoce por medio de un inclinómetro, y realiza el escaneado de posición nº 1.

En base a estos datos brutos se determina mediante el procedimiento objeto de la invención la posición del aparato de medida con respecto a la vasija G (evaluación del escaneado).

Las distintas evaluaciones de escaneado pueden efectuarse también una vez que se hayan obtenido todos los escaneados, con el fin de no retrasar innecesariamente la producción.

A continuación se gira la vasija G a la posición de basculamiento 1. El operario vuelve a introducir el ángulo de basculamiento real y efectúa el escaneado de medición nº 1. Si ya se había efectuado la evaluación del escaneado de posición, el programa puede calcular ahora directamente la posición del círculo de la boca y superponer la imagen de amplitud. El operario realiza ahora de la misma manera los otros dos escaneados de medición, n^{os} 2 y 3, en las posiciones de basculamiento II y III.

Para medir los flancos laterales superiores de la vasija G con un ángulo del objeto de 90º, que en este ejemplo se supone que están ocultos por la boca, el operario lleva el aparato de medida 100 a la posición de medición L. Para medir la posición exacta del aparato de medida 100 en esta posición vuelve a girar la vasija G a la posición de basculamiento 0 y realiza el escaneado de posición nº 2. A continuación gira el convertidor a la posición de basculamiento II, y realiza el escaneado de medición nº 4. Se registra para qué escaneado de posición corresponde este escaneado de medición y se muestra al operario.

Para registrar los flancos superiores de la vasija con un ángulo de objeto de 270º se coloca ahora el aparato de medida 100 en una posición de medida R, se vuelve a girar la vasija a la posición de basculamiento 0 y se realiza el escaneado de posición nº 3. A continuación se gira la vasija a la posición II y se realiza el escaneado de medición
nº 5.

La secuencia antes descrita se puede escribir también de forma abreviada como sigue:

\newpage

1)	Escaneado de posición nº 1	M 0
2)	Escaneado de medición nº 1	M I
3)	Escaneado de medición nº 2	N II
4)	Escaneado de medición nº 3	M III
5)	Escaneado de posición nº 2	L0
6)	Escaneado de medición nº 4	L II
7)	Escaneado de posición nº 3	R 0
8)	Escaneado de medición nº 5	R II

Para esto se aplican las reglas siguientes:

El equipo de tratamiento de datos efectúa la numeración de los escaneados de posición y de los escaneados de medición de tal manera que los números se van rellenando respectivamente de abajo hacia arriba. Un escaneado de medición se hace corresponder con el último escaneado de posición realizado. El primer escaneado ha de ser siempre el escaneado de posición.

Ahora se han llenado los ocho ficheros de escaneado con datos de escaneado y con ello se ha generado la base de datos brutos. Puede continuar la producción en la planta.

Si la evaluación del escaneado no se ha efectuado inmediatamente después de cada escaneado, ésta se puede efectuar después. Como resultado se calculan las matrices de transformación de los cinco escaneados de medi-
ción.

A continuación se realiza la evaluación propiamente dicha. El equipo de tratamiento de datos transforma ahora en primer lugar los puntos de medición del sistema del aparato al sistema del objeto, y separa aquellos puntos de medición que no pertenezcan al interior de la vasija. A continuación calcula los espesores de piedra restantes comparándolos con el archivo de referencia. Para poder calcular los datos del archivo de medición y con ello los diagramas de la evaluación, el programa promedia los puntos de medición de una forma especial. El fichero de medición se archiva con número correlativo y se presentan e imprimen los diagramas. El operario puede imprimir adicionalmente de forma manual el cálculo de determinadas secciones longitudinales a través de la vasija, porque por ejemplo en ese punto se midió un revestimiento de desgaste especialmente delgado. Con ello termina tanto la evaluación como la
medición.

Hasta aquí se ha descrito la determinación de la posición de la vasija con respecto al aparato de medida y la subsiguiente medición de la vasija, mediante el ejemplo de un convertidor. Comoquiera que el procedimiento objeto de la invención es adecuado para determinar la posición de toda clase de objetos, se sobrentiende que con este procedimiento también se puede efectuar la determinación de la posición y la subsiguiente medición de otras vasijas metalúrgicas.

Si la vasija es una cuchara, se suele medir generalmente tendida a un lado.

Para ello se utiliza como estructura conocida el operador pared-fondo para determinar el sistema de coordenadas de la cuchara. Con este operador se mide primeramente la posición del borde interior del fondo sin el material refractario. A continuación se determinan las posiciones de otras estructuras conocidas de la cuchara que también se puedan reproducir de forma reproducible durante la medición del desgaste, y se sitúan con relación a un anillo lateral que rodea el cuerpo de la cuchara, aproximadamente paralelo a la boca. La posición medida de las estructuras se registra en el sistema de coordenadas del objeto y se archiva, para compararlo después con los valores medidos para determinar la posición.

Una ventaja esencial del procedimiento objeto de la invención es que la determinación de la posición de la vasija respecto al aparato de medida se realiza en un tiempo corto, y que tal como ya se ha descrito, se puede efectuar la evaluación de los distintos escaneados también después de haber registrado todos los escaneados, con lo cual se vuelve a reducir el tiempo de medición. Por lo tanto, gracias al procedimiento objeto de la invención existe por primera vez la posibilidad de medir también el interior de vasijas metalúrgicas calientes, que no se puedan volcar suficientemente, de manera que el aparato de medida tiene que quedar situado encima de estas vasijas en la zona caliente mientras dure la medición.

La carga de temperatura extrema resultante de ello así como las condiciones marco temporales fijadas para la producción exigen un tiempo de medición muy corto.

Como ejemplo esencial de aplicación se pueden citar aquí los hornos de arco eléctrico en los que después de retirar la tapa, el aparato de medida se puede situar aproximadamente centrado encima de la boca del horno. Como estructura conocida para determinar la posición, horno-aparato de medida, puede servir entonces preferentemente el borde de la boca, realizándose entonces la medición mediante el operador de boca.

Lista de referencias

1	Fondo
2	Pared
3	Boca
4	Pared interior
d	Diámetro exterior del anillo de la boca
b	Espesor del anillo de la boca
A	Punto situado en el interior de la vasija
B	Punto de intersección fondo-pared interior
C	Punto en el límite interior de la boca
D	Punto situado aproximadamente en el centro, entre el límite interior y exterior de la boca
E	Punto sobre el límite exterior de la boca
P	Punto de exploración
M	Centro de la esfera
100	Aparato de medida
10	Transmisor
11	Receptor
12	Espejo poligonal
LP	Impulsos LÁSER
O	Objeto
X	Eje
Y	Eje.

Claims

1. Procedimiento para la identificación y determinación de la posición de un objeto (O), en particular de una vasija metalúrgica (6), en particular para la medición de su revestimiento refractario, donde un equipo emisor (10) emite una radiación electromagnética, y donde una radiación electromagnética es recibida por un equipo receptor (11), donde un sistema de determinación de tiempos determina el tiempo de recorrido de un impulso de la radiación electromagnética, y donde la radiación electromagnética pulsante se desvía en dos direcciones perpendiculares entre sí de una forma periódica predeterminada mediante un sistema de desvío (12), caracterizado porque se define un operador con respecto a una estructura bidimensional o tridimensional de forma y dimensiones conocidas, porque a continuación se determinan en el área de la estructura, valores de distancia Rad (m,n) y los correspondientes ángulos de medida (\varphi(n), \vartheta(m)), y porque el valor de distancia Rad (m,n) medido y los correspondientes ángulos de medida (\varphi(n), \vartheta(m)), se emplean para el escalado del operador, porque para el escalado del operador en el sistema de coordenadas pixel i:[-Imáx, Imáx, \Deltai], J: [-]máx, jmáx, \Deltaj], se adaptan la extensión [Imáx, jmáx] y la resolución [\Deltai, \Deltaj] del operador en el sistema de coordenadas de la imagen y los valores previstos del operador R (m+i,n+j) a las coordenadas polares que se han medido (Rad (m,n),\varphi(m), \vartheta(n)), y porque finalmente se forma a partir de las diferencias entre los valores previstos del operador R (m+i,n+j) y los valores medidos Rad (m+i,n+j) un resultado que tiene la
forma

S(m,n) = \sum\limits_{ij} \{R(m+i,n+j) - Rad(m+i,n+j)\}^{2} / norm (m,n)

y a partir de la posición del valor resultante mínimo se determina la posición de la estructura buscada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende los siguientes pasos del proceso:

-: definición del operador en el espacio bidimensional o tridimensional mediante la forma y dimensiones conocidas de la estructura que se trata de buscar;

-: a continuación nuevamente en forma de bucle

: exploración por pixels de la matriz Rad(m,n),

: escalada del operador mediante la coordenada real explorada, en la que se calculan

a): los límites de los pixels en la imagen de coordenadas polares tramada, y

b): las distancias previstas R (m+i,n+j) para todos los pixels del operador en los límites antes calculados;

: Cálculo del resultado del operador en el punto explorado (m,n) mediante la desviación cuadrática entre la distancia prevista y la distancia medida, siendo

S(m,n) = \sum\limits_{ij} \{R(m+i,n+j) - Rad(m+i,n+j)\}^{2} / norm (m,n)

-: elección de la coordenada buscada (m_opt,n_opt) o Rad(\varphi-opt, \vartheta-opt) con el mejor valor resultante del operador mediante cálculo de mínimos.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque además de los valores de distancia Rad(m,n) se miden valores de intensidad Amp (m,n) de la radiación electromagnética retrodispersada.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque como estructura se utiliza una esfera.

5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque como estructura se utiliza una marca plana que destaque en color claro con respecto al entorno, escalando el operador en la imagen de amplitud mediante el procedimiento de correlación.

6. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque como estructura sirve la propia vasija (6), y el operador busca un punto en la zona de su boca, y repartidos alrededor de éste por lo menos otros dos puntos sobre la boca de la vasija, mientras que a efectos de control se busca por lo menos un punto más en el interior de la
vasija.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1, 2 ó 6, caracterizado porque los valores de distancia y los valores angulares de los puntos situados sobre la boca de la vasija se miden en ventanas de búsqueda que transcurren radialmente con respecto al centro de la vasija que se ha encontrado, se extrae de ahí un vector Rad((K), sobre el cual se busca mediante un operador escalado un tramo que tenga la longitud predeterminada (b), que corresponda aproximadamente al espesor del anillo de la boca.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se registra además el ángulo de inclinación \Upsilon de la vasija, preferentemente mediante un inclinómetro que capte la vasija que puede girar alrededor de un eje que transcurre perpendicular a su eje longitudinal, teniendo esto en cuenta al determinar la posición de la vasija.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1, 2 ó 6, caracterizado porque como estructura sirve la zona de transición entre la pared y el fondo de la vasija, estando definido el operador por medio de dos tramos de longitudes (\Deltax, \Deltaz), cuyos extremos se tocan en un punto y forman entre sí un ángulo predeterminado (\delta).

10. Aplicación del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9 para determinar la posición de un convertidor.

11. Aplicación del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9 para determinar la posición de una cuchara.

12. Aplicación del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9 para determinar la posición de un horno de arco eléctrico.

13. Dispositivo (100) para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende un sistema emisor (10) para radiar una radiación electromagnética pulsante, un sistema receptor (11) para recibir la radiación electromagnética reflejada en un objeto; un sistema de determinación del tiempo para determinar el tiempo de recorrido de un impulso de la radiación electromagnética entre su radiación y su recepción después de haber sido reflejado en el objeto;

un dispositivo de desvío (12) para la desviación periódica predeterminada de la radiación electromagnética pulsante, en dos direcciones perpendiculares entre sí; caracterizado por un sistema de registro/tratamiento de datos para registrar los ángulos (\varphi(n), \vartheta(n)), bajo los cuales se ha radiado la radiación electromagnética en las direcciones perpendiculares entre sí, así como del tiempo de recorrido o los valores de distancia determinados a partir de esta Rad(m,n) así como para archivar estructuras tridimensionales previamente conocidas o previamente determinadas, y para la comparación mediante el registro de los ángulos y del tiempo de recorrido de las estructuras tridimensionales medidas, con las estructuras previamente conocidas o predeterminadas,

donde se define un operador con respecto a una estructura bidimensional o tridimensional de forma y dimensiones conocidas,

donde a continuación se determinan dentro del ámbito de la estructura los valores de distancia Rad(m,n) y los correspondientes ángulos de medición (\varphi(n), \vartheta(m)),

donde se utiliza el valor de distancia Rad(m,n) medido y los correspondientes ángulos de medida (\varphi(n), \vartheta(m)) para escalar el operador, donde para escalar el operador en el sistema de coordenadas pixel i:[-imáx, imáx, \Deltai], J:[-jmáx, jmáx, \Deltaj] se adaptan la extensión [imáx,jmáx] y la resolución (\Deltai, \Deltaj) del operador en el sistema de coordenadas de la imagen y los valores previstos del operador R(m+i,n+j) a las coordenadas polares medidas (Rad(m,n), \varphi(m),
\vartheta(n)),

y donde finalmente a partir de las diferencias entre los valores previstos del operador R(m+i, n+j) y los valores medidos Rad (m+i, n+j) se forma un valor resultante que tiene la forma

S(m,n) = \sum\limits_{ij} \{R(m+i,n+j) - Rad(m+i,n+j)\}^{2} / norm (m,n)

y donde a partir de la posición del valor resultante mínimo se determina la posición de la estructura buscada.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque el sistema de recepción (11) comprende además los medios necesarios para registrar la amplitud (AM') de la radiación electromagnética reflejada en el objeto (O).

15. Dispositivo según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque el sistema receptor (11) comprende además los medios necesarios para registrar el calor eventualmente radiado en el punto que refleja la radiación electromagnética.

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque el equipo emisor (10) es un diodo láser que puede trabajar en régimen de impulsos.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque el sistema receptor (11) es un fotodiodo adaptado a la frecuencia de la radiación emitida por el diodo láser.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque el sistema de desvío comprende un espejo poligonal (12) que puede girar alrededor de un eje (X), perpendicular a sus caras paralelas entre sí cuyos lados, que se unen en ángulo recto, reflejan la radiación electromagnética.

19. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 18, caracterizado porque el sistema de desvío comprende medios mediante los cuales se puede girar en uno y otro sentido el proceso de medición (100), alrededor de un eje (Y) aproximadamente perpendicular al eje de rotación (X) del espejo poligonal (12).

20. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado porque el procedimiento de medición va colocado en un brazo soporte, de tal manera que se pueda desplazar en uno y otro sentido entre una posición alejada de la vasija metalúrgica (6), por ejemplo un horno de arco eléctrico, y una posición situada encima de la vasija metalúrgica abierta o en el interior de la vasija metalúrgica abierta.

21. Dispositivo según la reivindicación 20, caracterizado porque en el brazo soporte y con relación fija en el espacio respecto al procedimiento de medición, está previsto un dispositivo para aplicar material refractario en el interior de la vasija metalúrgica.

22. Dispositivo según la reivindicación 21, caracterizado porque el dispositivo para la aplicación del material refractario es un robot de proyección de por sí conocido, para la aplicación de material refractario monolítico en el interior de una vasija metalúrgica.