专利名称：一种检测烧结台车料层厚度的方法、控制器和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及烧结矿生产控制领域，特别涉及一种烧结台车料层厚度的检测方法、装置和系统。
背景技术：
在矿物金属冶炼的过程中，如果矿物原料在高炉内冶炼时过快融化，就会给高炉内气体流程带来阻力，导致高炉内可接收的鼓风量下降，从而导致冶炼时高炉的冶炼强度较低，生产效率低下，能源消耗也较高。为了避免矿物原料在高炉内冶炼时过快融化，通常采用烧结过程使矿物原料在高温环境下具有较高的强度。烧结过程是指，高炉炼铁生产前，将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，烧结成块的过程。在烧结过程中，整个工艺是在烧结机系统上实现的，如
图1所示。在烧结过程中，烧结矿质量和产量均受烧结台车上的料层厚度影响。当料层过厚时，烧结过程透气性差，制成的烧结矿质量较差。当料层过薄时，烧结矿产量过小，不仅生产成本提高，能源也被过度消耗。因此，为了控制烧结矿的质量和产量，在烧结过程中就需要料层厚度控制在合适的范围内，而为了控制混合料布料的厚度，就需要在烧结过程中检测
料层厚度。如图2，示出了现有的烧结台车上料层厚度检测及控制图。其中，现有的对料层厚度的检测是采用雷达料位计或超声波料位计实现的。具体地检测过程为在烧结台车料面上方横向布置几个安置有上述仪器的料位检测点，通过这几个检测点检测到的料层厚度来反映整个烧结台车的料层厚度。由于雷达料位计和超声波料位计的成本较高，通常为了控制检测成本，设置的料位检测点都很少，一般每个料位检测点的距离间隔为I米左右。这样，在控制检测成本的同时，就只能准确检测到这些检测点下对应的烧结台车上坐标点的料层厚度，而对于烧结台车上其他坐标点的料层厚度都只能通过上述检测点对应的坐标点的厚度进行估算，如计算平均厚度或拟合曲线等，但由于检测点数量有限，在各坐标点的料层厚度区别较大时，根据离散的检测点估算得到的其他坐标点的料层厚度就都不准确。而当料层厚度在非检测点的任一坐标点检测不准确且出现较大波动时，烧结机对该坐标点的布料控制也会随之出现大幅波动，进而烧结矿的质量和产量都会都到严重影响。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种烧结台车料层厚度的检测方法、装置和系统，以克服现有技术中料层厚度检测不准确和检测波动较大的缺陷，进而保证烧结矿的质量和产量。为达到上述目的，本发明提供了一种烧结台车料层厚度的检测方法，所述方法应用于检测烧结台车料层厚度的系统，所述系统包括镜头沿重力方向向下的摄像头、照射方向向下并偏向所述摄像头的激光头和控制器，所述摄像头与激光头安装于烧结台车的中线上方的同一水平面；所述方法包括以下步骤所述控制器控制所述激光头射出一字形且与烧结台车的边框垂直的激光束；所述控制器控制所述摄像头获取所述激光束投射在所述烧结台车的料层上的激光线；所述控制器根据所述激光线，确定所述烧结台车上任一坐标点的料层厚度。优选的，所述根据所述激光束，确定所述烧结台车上任一坐标点的料层厚度，包括将烧结台车上的任一坐标点选定为检测点；根据所述检测点的坐标，在所述激光线上确定所述检测点的坐标对应的目标激光占.将目标激光点与中心线之间的距离确定为所述目标激光点偏离摄像头的距离；所述中心线位于所述摄像头的视屏中心线正下方所对应的所述烧结台车的料层上，且与所述视屏中心线平行；所述视屏中心线与所述烧结台车的运行方向垂直；根据所述目标激光点偏离摄像头的距离，计算所述检测点的料层厚度。优选的，所述根据所述目标激光点偏离摄像头的距离，计算所述检测点的料层厚度，包括获取计算参数和计算所述检测点的料层厚度的公式；所述公式为h=H- (L+l) X tan (a)；其中，h为检测点的料层厚度，H为摄像头距离烧结台车底部的高度，L为摄像头与激光头之间的距离，I为目标激光点偏离摄像头的距离，a为激光束出射方向与水平面间的夹角；所述H、1、L和a为所述计算参数；所述H、L和a为预设的参数；利用获取到的所述公式及计算参数计算所述检测点的料层厚度。优选的，所述将目标激光点与中心线之间的距离确定为所述目标激光点偏离摄像头的距尚，包括以所述视屏中心线作为O点线将所述摄像头的视屏窗口均分成网格形式；建立网格中每个网格点到O点线的像素距离与所述网格点对应的激光点偏离摄像头的距离之间的对应关系；获取所述摄像头的视屏中过所述目标激光点的O点线的垂线上距离所述目标激光点最近的两个网格点，作为第一网格点和第二网格点；获取所述目标激光点、所述第一网格点和所述第二网格点与O点线间的像素距离，并通过所述对应关系获取第一网格点和第二网格点对应的激光点偏离摄像头的距离；采用下式计算所述目标激光点偏离摄像头的距离
权利要求
1.一种检测烧结台车料层厚度的方法，其特征在于，所述方法应用于检测烧结台车料层厚度的系统，所述系统包括镜头沿重力方向向下的摄像头、照射方向向下并偏向所述摄像头的激光头和控制器，所述摄像头与激光头安装于烧结台车的中线上方的同一水平面； 所述方法包括 所述控制器控制所述激光头射出一字形且与烧结台车的边框垂直的激光束； 所述控制器控制所述摄像头获取所述激光束投射在所述烧结台车的料层上的激光线. 所述控制器根据所述激光线，确定所述烧结台车上任一坐标点的料层厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述激光束，确定所述烧结台车上任一坐标点的料层厚度，包括 将烧结台车上的任一坐标点选定为检测点； 根据所述检测点的坐标，在所述激光线上确定所述检测点的坐标对应的目标激光点；将目标激光点与中心线之间的距离确定为所述目标激光点偏离摄像头的距离；所述中心线位于所述摄像头的视屏中心线正下方所对应的所述烧结台车的料层上，且与所述视屏中心线平行；所述视屏中心线与所述烧结台车的运行方向垂直； 根据所述目标激光点偏离摄像头的距离，计算所述检测点的料层厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标激光点偏离摄像头的距离，计算所述检测点的料层厚度，包括 获取计算参数和计算所述检测点的料层厚度的公式；所述公式为 h=H-(L+l)X tan(a)； 其中，h为检测点的料层厚度，H为摄像头距离烧结台车底部的高度，L为摄像头与激光头之间的距离，I为目标激光点偏离摄像头的距离，a为激光束出射方向与水平面间的夹角；所述H、1、L和a为所述计算参数；所述H、L和a为预设的参数； 利用获取到的所述公式及计算参数计算所述检测点的料层厚度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将目标激光点与中心线之间的距离确定为所述目标激光点偏离摄像头的距离，包括 以所述视屏中心线作为O点线将所述摄像头的视屏窗口均分成网格形式； 建立网格中每个网格点到O点线的像素距离与所述网格点对应的激光点偏离摄像头的距离之间的对应关系； 获取所述摄像头的视屏中过所述目标激光点的O点线的垂线上距离所述目标激光点最近的两个网格点，作为第一网格点和第二网格点； 获取所述目标激光点、所述第一网格点和所述第二网格点与O点线间的像素距离，并通过所述对应关系获取第一网格点和第二网格点对应的激光点偏离摄像头的距离； 采用下式计算所述目标激光点偏离摄像头的距离
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述激光线，确定所述烧结台车上任一坐标点的料层厚度之后，还包括 所述控制器将所述激光线上对应的所有坐标点的料层厚度拟合生成料层厚度曲线。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制器将所述激光线上对应的所有坐标点的料层厚度拟合生成料层厚度曲线之后，还包括 所述控制器根据所述料层厚度曲线，利用积分面积求均值的方法，计算所述激光线上对应的所有坐标点的平均料层厚度。
7.根据权利要求f6任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 所述控制器根据所述烧结台车上任一坐标点的料层厚度，对烧结台车上的对应位置的给料量进行调整。
8.一种检测烧结台车料层厚度的控制器，其特征在于，所述控制器为检测烧结台车料层厚度的系统中的控制器，所述系统还包括镜头沿重力方向向下的摄像头，以及，照射方向向下并偏向所述摄像头的激光头，所述摄像头与激光头安装于烧结台车的中线上方的同一水平面；所述控制器包括 激光头控制模块，用于控制所述激光头射出一字形且与烧结台车的边框垂直的激光束； 摄像头控制模块，用于控制所述摄像头获取所述激光束投射在所述烧结台车的料层上的激光线； 料层厚度确定模块，用于根据所述激光线，确定所述烧结台车上任一坐标点的料层厚度。
9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述料层厚度确定模块包括 检测点选定子模块，用于将烧结台车上的任一坐标点选定为检测点 目标激光点确定子模块，用于根据所述检测点的坐标，在所述激光线上确定所述检测点的坐标对应的目标激光点； 目标激光点偏离距离确定子模块，将目标激光点与中心线之间的距离确定为所述目标激光点偏离摄像头的距离；所述中心线位于所述摄像头的视屏中心线正下方所对应的所述烧结台车的料层上，且与所述视屏中心线平行；所述视屏中心线与所述烧结台车的运行方向垂直； 检测点厚度计算子模块，用于根据所述目标激光点偏离摄像头的距离，计算所述检测点的料层厚度。
10.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，所述检测点厚度计算子模块包括 计算参数及公式获取子模块，用于获取计算参数和计算所述检测点的料层厚度的公式；所述公式为h=H-(L+l)X tan(a)； 其中，h为检测点的料层厚度，H为摄像头距离烧结台车底部的高度，L为摄像头与激光头之间的距离，I为目标激光点偏离摄像头的距离，a为激光束出射方向与水平面间的夹角；所述H、1、L和a为所述计算参数；所述H、L和a为预设的参数； 公式计算子模块，用于利用获取到的所述公式及计算参数计算所述检测点的料层厚度。
11.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，所述目标激光点偏离距离获取子模块包括 视频窗口分割子模块，用于以所述视屏中心线作为O点线将所述摄像头的视屏窗口均分成网格形式； 像素对应关系建立子模块，建立网格中每个网格点到O点线的像素距离与所述网格点对应的激光点偏离摄像头的距离之间的对应关系； 网格点获取子模块，用于获取所述摄像头的视屏中过所述目标激光点的O点线的垂线上距离所述目标激光点最近的两个网格点，作为第一网格点和第二网格点； 距离计算参数获取子模块，用于获取所述目标激光点、所述第一网格点和所述第二网格点与O点线间的像素距离，并通过所述对应关系获取第一网格点和第二网格点对应的激光点偏离摄像头的距离； 距离计算子模块，用于采用下式计算所述目标激光点偏离摄像头的距离
12.根据权利要求8所述控制器，其特征在于，所述装置还包括 厚度曲线生成模块，用于将所述激光线上对应的所有坐标点的料层厚度拟合生成料层厚度曲线。
13.根据权利要求12所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括 平均厚度计算模块，用于根据料层厚度曲线，利用积分面积求均值的方法，计算所述烧结台车的平均料层厚度。
14.根据权利要求8 13任意一项所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括 调整模块，用于根据所述烧结台车上任一坐标点的料层厚度，对烧结台车的给料量进行调整。
15.一种检测烧结台车料层厚度的系统，其特征在于，所述系统包括激光头、摄像头和权利要求8 14任意一项所述的控制器；所述摄像头与激光头安装于所述烧结台车的中线上方的同一水平面，所述摄像头的镜头沿重力方向向下，所述激光头照射方向向下并偏向摄像头，所述激光头射出的激光束为一字形，所述激光束与烧结台车的边框垂直。
全文摘要
本发明公开了一种检测烧结台车料层厚度的方法、控制器和系统，该方法应用于该检测烧结台车料层厚度的系统，该系统包括镜头沿重力方向向下的摄像头、照射方向向下并偏向所述摄像头的激光头和控制器，所述摄像头与激光头安装于烧结台车的中线上方的同一水平面；该方法包括所述控制器控制所述激光头射出一字形且与烧结台车的边框垂直的激光束；所述控制器控制所述摄像头获取所述激光束投射在所述烧结台车的料层上的激光线；所述控制器根据所述激光线，确定所述烧结台车上任一坐标点的料层厚度。通过本发明的技术方案，可以准确检测烧结台车上任一坐标点的料层厚度，从而可以实现对烧结布料进行精确控制，稳定烧结矿的质量和产量。
文档编号F27B21/14GK103063273SQ20121055223
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者王付其, 陈猛胜, 丁勇, 刘跃辉 申请人:中冶长天国际工程有限责任公司