TW201441376A - 驗證高爐料面計精度之方法 - Google Patents

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Yan-Ting Chen
xian-wen Du
Zhen-Yuan Lu
shi-gang Guo
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China Steel Corp
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Abstract

本發明係關於一種驗證高爐料面計精度之方法，包括以下步驟：(a)利用一個三維雷射掃描儀對高爐爐內進行幾何外型掃描，以取得一量測數據；(b)以疊合對位方法將該量測數據定位至一高爐座標系；及(c)將定位後之量測數據與料面計的讀數進行比對，以驗證料面計之精度。

Description

驗證高爐料面計精度之方法
本發明係關於一種驗證量測儀器精度之方法，特別係關於一種驗證高爐料面計精度之方法。
高爐生產過程中，料面高度的量測主要用以決定加料時機、吃料速度以及評估高爐操作是否有異常現象(如懸料或滑料)發生。因此，其量測值是否準確，直接影響到高爐操作效率以及爐況的穩定。
習知高爐所採用的料面高度量測系統大致分為機械式與微波式兩種，而為了相互比對，高爐爐頂會各安裝兩套微波與機械料面計，以在生產過程中針對特定位置進行量測。微波料面計具備抗粉塵的優點，且能透過機械設計達到料面二維剖面的量測，然而，其所量測到的數值是否與實際情況一致及誤差是否在容許範圍之內，是現場人員所關注的。而機械料面計係以料錘放下直到接觸料面時的總長度來當作料面的深度值，理論上最為準確，但機械設備在長期使用後，有可能因為機械的磨耗等原因而逐漸失去精確度。因此，如何驗證高爐料面計精度，是目前高爐生產技術中亟欲解決的問題。
有鑒於此，有必要提供一創新且具進步性之驗證高爐料面計精度之方法，以解決上述問題。
本發明提供一種驗證高爐料面計精度之方法，包括以下步驟：(a)利用一個三維雷射掃描儀對高爐爐內進行幾何外型掃描，以取得 一量測數據；(b)以疊合對位方法將該量測數據定位至一高爐座標系；及(c)將定位後之量測數據與料面計的讀數進行比對，以驗證料面計之精度。
本發明已在中鋼內部的多座高爐中建立驗證實績，其對於料面計精度的驗證提供了一套標準的作業流程，且所得之驗證結果可作為高爐作業人員維修保養的重要參考依據。
為了能夠更清楚瞭解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明所述目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
圖1顯示本發明驗證高爐料面計精度之方法流程圖；圖2顯示本發明三維雷射掃描儀於高爐量測之示意圖；圖3顯示本發明三維雷射掃描儀於高爐現場安裝配置圖；圖4顯示本發明疊合對位方法之流程圖；圖5顯示本發明量測數據中爐喉以上部分之三維座標點群與高爐原始機械尺寸模型爐喉以上部分疊合前後示意圖；圖6顯示本發明量測數據中爐喉以上部分之三維座標點群疊合定位至高爐座標系之示意圖；圖7顯示發明例1中鋼2號高爐原始機械尺寸模型與料面計配置示意圖；圖8顯示發明例1定位至高爐座標系的三維座標點群示意圖；圖9顯示發明例2中鋼3號高爐上安裝常駐型二維微波料面計之現場配置圖；圖10A~10E分別顯示第1次至第5次下料之料面量測數據比對結果圖；及圖11顯示第1次至第5次下料之料面量測數據重疊比對結果圖。
圖1顯示本發明驗證高爐料面計精度之方法流程圖。圖2顯示本發明三維雷射掃描儀於高爐量測之示意圖。圖3顯示本發明三維雷射掃描儀於高爐現場安裝配置圖。配合參閱圖1之步驟S11、圖2及圖3，利用一個三維雷射掃描儀對高爐爐內進行幾何外型掃描，以取得一量測數據。在本實施例中，該三維雷射掃描儀係搭配一電腦運算設備，以完成該量測數據之取得，而該量測數據係為爐壁內襯之三維座標點群。
圖4顯示本發明疊合對位方法之流程圖。圖5顯示本發明量測數據中爐喉以上部分之三維座標點群與高爐原始機械尺寸模型爐喉以上部分疊合前後示意圖。圖6顯示本發明量測數據中爐喉以上部分之三維座標點群疊合定位至高爐座標系之示意圖。配合參閱圖1之步驟S12、圖4、圖5及圖6，以疊合對位方法將該量測數據定位至一高爐座標系。
如圖4所示，該疊合對位方法包括以下步驟： 步驟S41：將該量測數據中高爐爐喉以上的部分擷取下來，當作一來源點群(Source Point Set)； 步驟S42：計算出該來源點群在一高爐原始機械尺寸模型上的對應點，並將該等對應點當作一目標點群(Target Point Set)；及 步驟S43：以疊代最近點(Iterative Closest Point,ICP)演算法計算出該量測數據與該高爐原始機械尺寸模型之間的空間轉換關係(如圖5所示)，並依據該空間轉換關係將該量測數據疊合定位至該高爐座標系(如圖6所示)。
參閱圖1之步驟S13，將定位後之量測數據與料面計的讀數進行比 對，以驗證料面計之精度。在本實施例中，係依照該高爐原始機械尺寸模型從三維座標點群中計算出料面計所在位置的料位深度，並與欲驗證精度之料面計的讀數進行比對，其比對結果即可提供給現場人員參考。
茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。
[發明例1]
圖7顯示發明例1中鋼2號高爐原始機械尺寸模型與料面計配置示意圖。圖8顯示發明例1定位至高爐座標系的三維座標點群示意圖。配合參閱圖7及圖8，根據中鋼2號高爐原始機械尺寸模型所示之1號機械料面計、2號微波料面計、3號機械料面計及4號微波料面計的位置，即可進行現場數值與量測數值之交叉比對，其比對結果(如表1所示)可提供給現場人員參考。
[發明例2]
圖9顯示發明例2中鋼3號高爐上安裝常駐型二維微波料面計之現場配置圖。圖10A~10E分別顯示第1次至第5次下料之料面量測數據比對結果圖。圖11顯示第1次至第5次下料之料面量測數據重疊比對結果圖。配合參閱圖9、圖10A~10E及圖11，在中鋼3號高爐定修時，連續下料(Charge)5次，並且將常駐型二維微波料面計的數據與三維雷射掃瞄儀的數據進行比對，其結果可發現兩者是一致的，且 該比對結果將可驗證料面計的精度與可靠度。
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (4)

  1. 一種驗證高爐料面計精度之方法，包括以下步驟：(a)利用一個三維雷射掃描儀對高爐爐內進行幾何外型掃描，以取得一量測數據；(b)以疊合對位方法將該量測數據定位至一高爐座標系；及(c)將定位後之量測數據與料面計的讀數進行比對，以驗證料面計之精度。
  2. 如請求項1之驗證高爐料面計精度之方法，其中步驟(a)之該三維雷射掃描儀係搭配一電腦運算設備，以完成該量測數據之取得。
  3. 如請求項1之驗證高爐料面計精度之方法，其中步驟(a)之該量測數據係為爐壁內襯之三維座標點群。
  4. 如請求項1之驗證高爐料面計精度之方法，其中步驟(b)之疊合對位方法包括以下步驟：(b1)將該量測數據中高爐爐喉以上的部分擷取下來，當作一來源點群；(b2)計算出該來源點群在一高爐原始機械尺寸模型上的對應點，並將該等對應點當作一目標點群；及(b3)以疊代最近點(Iterative Closest Point,ICP)演算法計算出該量測數據與該高爐原始機械尺寸模型之間的空間轉換關係，並依據該空間轉換關係將該量測數據疊合定位至該高爐座標系。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI576567B (zh) * 2016-01-18 2017-04-01 中國鋼鐵股份有限公司 高爐用之微波料深尺
CN109297980A (zh) * 2018-11-30 2019-02-01 北京建筑大学 基于三维激光扫描技术的塔式起重机检验方法
US11293751B2 (en) 2019-09-24 2022-04-05 Honda Motor Co., Ltd. Profile inspection system for verifying relative position of vehicle component objects and manufacturing cell including same

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