烧结机台车布料量检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烧结机领域，尤其涉及一种烧结机台车料面高度检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]在钢铁冶炼行业中，进入高炉的冶炼矿料一般都需要经过烧结处理，烧结机是冶炼矿料烧结工艺的关键设备。在烧结机矿料烧结中，由布料设备将配制好的原料装载到烧结机台车上，然后在装载的原料表面点火，台车下部的风箱进行抽风助燃，随着烧结机台车不断的向前运行，被点燃的原料逐渐从表面向下层蔓延燃烧，直到台车上装载的全部原料烧透，完成冶炼矿料的烧结。在冶炼矿料的烧结工艺控制中，准确控制烧结机原料装载精度是关系到烧结产量和质量稳定的一个重要因素。要准确控制烧结机台车的原料装载量，前提是必须准确检测台车布料料面高度，根据检测得到台车已布料料面的高度，计算布料设备的实时布料量，然后对布料设备的布料量进行调节控制，从而实现对烧结机台车原料装载量的控制。
[0003]目前行业内主要是采用微波或超声波探测装置对烧结机布料料面进行高度检测，实现对布料设备布料量的控制。大型烧结机通常宽度为5.5米，在宽度方向上均布6个布料出口由阀门控制均匀布料；同时采用与布料设备数量相等的微波或超声波探测装置，对对应布料设备进行已布料面的高度检测，从而实现对台车布料量及布料料面的控制。由布料设备和散状物料的特性决定，布料料面一般为高低不平的波谷起伏状，波峰与谷低高差很大，微波或超声波探测是利用反射波进行料面的高度检测，由于料面的波峰与谷低高差很大，测量反射波又根据料面不同部位的反射率不同而变化，因此测量结果数据波动很大，同时测量误差也很大，实际上难以准确测量料面高度，从而影响台车布料量及布料料面的控制精度。经相关文献检索除上述方法以外，还有采用其它手段检测烧结机布料料面高度的方法，例如中国专利CN200810229765.7烧结铺料厚度在线检测方法，如图1所示，在烧结机台车上方同一宽度截面上设置垂直点光源31和倾斜点光源32，使两个点光源的光线形成的平面同时垂直于台车侧板5和台车底部1，垂直点光源31和倾斜点光源32相交于台车底部I上的C点，并且倾斜点光源32的倾斜角度α —直，这样通过采像装置4检测两光点投射在料面上Α、Β两点的距离Lp，通过对获得的两光点之间的距离Lp进行计算，最终得到铺料料面的厚度H，这种检测方法得到的仅是烧结机台车布料料面上某一个点的高度，布料过程中物料为凹凸不平的山丘形，某点的高度并不能体现出烧结机控制中需要的整个宽度上的布料量情况，因此这种方法在烧结机实际布料控制中不具有实用性。
[0004]中国专利CN200810240835.9中公开了一种激光检测料面形状的方法和系统；这种测量方法在待检测料面上方通过激光束投射器6施加激光束，使激光束平面平行于料面横向并与待检测料面纵向成一夹角，在激光束与基准料面相交的位置的正上方布置一采像装置4进行拍摄，通过激光束投影7的形状进行计算获取被测料面形状。这种测量方法尽管可以覆盖检测到烧结机台车整个宽度上的料面，但由于烧结机布料料面高低不平，波谷起伏，波峰与谷低高差很大，该测量方法使用与料面成一夹角斜射的激光束，激光束投射在高低不平的料面上，会使激光束投影7在料面2高的部位前移，料面2低的地方后移，使激光束投影前后位置不一致，无法达到检测宽度方向上同一截面料面高度的目的，以致造成严重的布料量检测误差，而且这种方法仅采集了料面的瞬时二维表面，无法重构出累计料面三维分布情况。
[0005]利用上述这些方法无法检测到布料料面的准确高度及整个料面的平整度，因此准确计算出多个布料阀门瞬间实时布料的体积和流量，所以现在实际的布料料面状态很不理
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【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种烧结机台车布料量检测装置及方法，利用垂直投射与料面表面的激光束投影在侧向视图上会变成曲线的原理，通过坐标的换算得到精确的料面高度，避免现有技术因物料高低不平造成的料面检测数据不准确，致使料面控制无法提高精度，影响烧结质量和作业效率的缺陷。
[0007]本发明是这样实现的:一种烧结机台车布料量检测装置，包括设置在烧结机台车上方的采像装置和激光束投射器，所述激光束投射器的投射方向垂直于料面，激光束投射器投射形成的激光束投影与台车侧板垂直，所述采像装置的光轴轴线与激光束投射器的投射方向成一定锐角。
[0008]所述的采像装置的光轴轴线与激光束投射器投射方向的夹角为10° ~80°。
[0009]所述的激光束投射器为结构光投射器，投射形成的激光束投影为具有一定宽度的长条形投影线。
[0010]该烧结机台车布料量检测装置还包括台车边界采像装置和边界识别辅助光源，所述边界识别辅助光源的光线照明位置与台车侧板的交界缝隙相对应，台车边界采像装置采集图像的位置与边界识别辅助光源的光线照明位置相配合。
[0011]所述采像装置共有多台，多台所述的采像装置在烧结机台车的宽度方向上顺次排列。
[0012]一种烧结机台车布料量检测方法，包括以下步骤:
S1:以垂直于料面的方向投射一道激光束，使激光束形成的激光束投影与台车侧板垂直；
52:从激光束的侧面采集料面上包含了激光束投影的布料量图像；
53:对布料量图像进行处理，增强激光束投影的特征；
54:通过中心线提取算法，获取激光束投影的中心线的点集；
55:通过中心线的点集坐标，结合采集布料量图像的装置以及投射激光束投影的装置的初始安装位置，计算得到激光束投影所在的料面各个位置的高度。
[0013]所述步骤S2和步骤S3之间还包括将多个部分布料量图像拼合成为一个完整布料量图像的步骤。
[0014]所述步骤S3中对布料量图像进行处理具体流程为，
第一步，将布料量图像从RGB三通道的彩色图像转换为灰度单通道图像；
第二步，利用滤波算法对灰度单通道图像进行图像平滑，去噪处理；
第三步，对滤波后的图像进行灰度直方图均衡化处理，并使用图像阈值算法进行图像二值化；
第四步，对二值化后的图像通过多次迭代使用形态学中的腐蚀运算和膨胀运算处理，对图像进行强化，获得更好的激光束投影的特征。
[0015]本发明烧结机台车布料量检测装置及方法随着烧结机的运行，在料面的上方固定安装采像装置和结构光投射装置，结构光发射器将带有一定格式的结构光垂直投射到料面上，采像装置不断采集各台车经过时物料表面带有结构光图案的图像，送入图像识别运算控制器，图像识别运算控制器将接收到的烧结机料面图像信息，进行结构光处理和识别，获取烧结机台车宽度截面上的物料高、低及位置信息，这样经过换算即可得到精确料面的高度数据；
利用此高度数据，并根据台车侧板交界缝隙经过的时间间隔，计算得到烧结机台车的运行速度，得到布料装置实时布料料流量等信息，并且将此信息反馈回控制系统进行布料量调整控制，得到所需要的布料料面。
[0016]本发明的技术方案，可以精确检测获取烧结台车布料料面的高度和平整度，进一步自动对布料料面纵向高度、平整度、布料装置实时布料流量等进行计算和统计，从而实现对多个布料装置的实时流量进行协同精确控制，实现了对烧结布料料面的精确控制，提高了烧结质量和作业效率。
【附图说明】
[0017]图1为现有的烧结铺料厚度在线检测方法的检测原理示意图；
图2为现有的激光检测料面形状的方法和系统的检测原理示意图；
图3为本发明烧结机台车布料量检测装置的主视示意图；
图4为本发明烧结机台车布料量检测装置的侧视示意图。
[0018]图中:1台车底部、2料面、31垂直点光源、32倾斜点光源、4采像装置、5台车侧板、6激光束投射器、7激光束投影、8台车边界采像装置、9边界识别辅助光源。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应