专利名称：高炉的落料轨迹的量测方法
技术领域：
本发明是有关于ー种量测方法，且特别是有关于ー种高炉(Blast Furnace)的落料轨迹的量测方法。
背景技术：
高炉的布料操作模式会影响料层结构与炉气的分布。因此，若能提供布料槽在各角度落料时，料流的外缘与内缘曲线，即可定义出料流的中心线。而后，可从所定义出的料流中心线了解料流的落点信息，藉此可有助于现场操作人员控制料面的几何形状，进而改善料面的透气性、增加气体的使用率、稳定高炉壁的热负荷。因此，高炉布料时的料流轨迹对于提升高炉的生产效率而言是相当重要的信息。
目前，有数种量测高炉的落料轨迹的方式。第一种方式是由Gao，Z.K.等人在2001 年炼钢会议论文集(Ironmaking Conference Proceedings)中的第 179-184 页中所提出的“ The Blowin Charging Measurement of 2500M3 BF at Shanghai No. I Iron &Steel (Group) Co. Ltd.”。此种方式是ー种接触式的量测方式。此方法是在高炉内架设十字网格，来当作坐标基准，藉以了解高炉内落料的位置。然而，由于此种方式需设支撑架来固定十字网格，因此当布料槽横越支撑架时，落料会与支撑架直接碰触，而会影响现场预测的落点位置。第二种方式是由Matsui，Y.等人在2002年日本铁钢协会讲演论文集(ISIJInternational)第 43 卷第 1159-1166 页中所提出的“Stabilizing Burden Trajectoryinto Blast Furnace Top under High Ore to Coke Ratio Operation，，。此神万式也是一种接触式的量测方式，其是在高炉零料位线的位置设置ー接料盒，以此接料盒所承接的料重来决定炉料轨迹。然而，类似地，布料槽落料时，落料会与接料盒碰触，进而影响现场预测的落点位置。第三种方式是由Steyls，D.等人在法国Sollac钢铁公司的技术资料中所提出的“Measurement of Material Trajecties in Bell-less Top Charging，，。此种方式同样也是ー种接触式的量测方式。在此方式中，量测杆于高炉外连接一荷重元与相关的记录系统。布料时，炉料会撞击到高炉内的量测杆，不同位置将会产生不同強度的荷重信号。操作人员依此来决定炉料落点，进而模拟出料流轨迹。然而，同样地，布料层落料时，炉料会撞击到高炉内的量测杆，进而影响现场预测的落点位置。第四种方式是由北京神网创新科技有限公司的高征铠与高泰于2010年所提出的“中龙一号高炉开炉落料量测初步报告”。此种方式是ー种非接触式的激光网格法。在此方式中，以料流通过激光网格平面时，激光束打在料流上的亮点，来做为料流外型量测的依据。请參照第IA图与第IB图，其是分别绘示ー种高炉内的激光网格影像、以及对应于第IA图的高炉激光网格影像的高炉机械图。在第四种方式的高炉落料轨迹的非接触量测方法中，是使用激光网格来进行高炉内料流轨迹的量測。此非接触量测方法是先将ニ台激光发射器102与104分别装设在高炉108的东人孔110与西人孔112中。接着，将一台摄影机(未绘示)装设于高炉108的北边人孔(未绘示)中。此ニ激光发射器102与104分别从东人孔110与西人孔112发射激光束114与116，再利用设置于北边人孔中的摄影机进行取像，所取得的影像如第IA图的激光网格影像100a。这些激光束114与116相互交叉而在高炉108内部形成參考坐标118，如第IA图的激光网格影像IOOa与第IB图的对应高炉机械图IOOb所示。此參考坐标118垂直地面，且通过高炉108的中心线。当高炉108的布料槽106从高炉108的上方布料时，布料槽106会以同心圆的方式旋转，料流120会切断激光束114与116所形成的激光网格。此时，激光束114与116会打在料流120上，因而形成数个亮点122，如第IA图所示。此方法接着藉由人工判断的方式，将第IA图的激光网格影像IOOa上的亮点122位置，对应地描绘至第IB图的高炉机械图IOOb上，而完成高炉108的料流120的轨迹量测程序。然而，由于将料流120的轨迹从激光网格影像IOOa描绘至高炉机械图IOOb上的 坐标转换步骤完全由人为判断，因此这样的方式不仅耗时，而且由不同人所进行的描绘结果可能不一致，故精确性不佳。
发明内容
因此，本发明的一方面是在提供ー种高炉的落料轨迹的量测方法，其是利用平面转换的方式进行影像的网格坐标与高炉机械图的坐标之间的转换。故，将影像上的料流轨迹坐标对应至高炉机械图上的时间可获得大幅缩减。本发明的另一方面是在提供ー种高炉的落料轨迹的量测方法，其可有效提升高炉的料流轨迹量测的精确性。本发明的又一方面是在提供ー种高炉的落料轨迹的量测方法，可提供高准确度的料流外缘曲线与料流内缘曲线，而可协助高炉的现场工作人员设定所需的料面形状，进而可提升闻炉的生广效率。根据本发明的上述目的，提出ー种高炉的落料轨迹的量测方法，其包含下列步骤。利用多个光束在高炉内形成ー网格平面，其中此网格平面包含至少四个网格交点。利用一摄影机拍摄高炉内部，以获得前述的网格平面的影像。在高炉的一机械图上定义出多个交点分别对应于前述影像中的网格平面的网格交点。计算这些交点的坐标与对应的网格交点的坐标之间的一对应參数。从前述的影像中取得光束打在一料流的多个外缘亮点坐标与多个内缘亮点坐标。利用前述的对应參数，分别计算这些外缘亮点坐标与内缘亮点坐标在机械图中的多个对应外缘亮点坐标与多个对应内缘亮点坐标。分别对这些对应外缘亮点坐标与对应内缘亮点坐标进行一曲线拟合处理，以获得前述料流的一外缘轨迹曲线与ー内缘轨迹曲线。依据本发明的一实施例，上述的光束是由至少ニ个强光光源提供。依据本发明的另ー实施例，上述的强光光源包含激光发射器。依据本发明的又ー实施例，上述的曲线拟合处理是利用一计算机设备进行。依据本发明的再ー实施例，上述的曲线拟合处理是利用一二次曲线方程式进行拟
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为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下
第IA图是绘示ー种高炉内的激光网格影像。第IB图是绘示对应于第IA图的高炉激光网格影像的高炉机械图。第2图是绘示依照本发明ー实施方式的ー种高炉的落料轨迹的量测方法的流程图。第3A图是绘示依照本发明ー实施方式的ー种高炉内的网格影像。第3B图是绘示对应于第3A图的高炉网格影像的高炉机械图。第4A图是绘示依照本发明ー实施方式的ー种布料槽布料时的高炉内的网格影像。第4B图是绘示对应于第4A图的高炉网格影像的高炉机械图。 主要组件符号说明
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具体实施例方式请ー并參照第2图、第3A图与第3B图，其是分别绘示依照本发明ー实施方式的ー种高炉的落料轨迹的量测方法的流程图、依照本发明ー实施方式的ー种高炉内的网格影像、以及对应于第3A图的高炉网格影像的高炉机械图。在本实施方式中，进行高炉的落料轨迹的量测方法200时，先如步骤202所述，利用例如至少ニ个强光光源302与304，分别在高炉308内形成数个光束314与316，如第3A图与第3B图所示。这些光束314与316相互交叉而在高炉308内部定义出网格平面320。在一示范实施例中，强光光源302与304可例如为激光发射器。接着，如量测方法200的步骤204所述，在高炉308的可拍摄到此网格平面320的全景的位置上，装设摄影机(未绘示)。并利用此摄影机来拍摄高炉308的内部，藉此获得光束314与316、及这些光束314与316所构成的网格平面320的影像。接下来，在第3A图的网格影像300a的网格平面320中标示出至少四点的网格交点318。在第3A图所示的实施例中，于网格影像300a的网格平面320中共标示出十三个网格交点318。而后，如量测方法200的步骤206所述，在高炉308的机械图300b上标示并定义出数个交点322，如第3B图所示。其中，这些交点322的位置分别对应于网格影像300a中的网格平面320上的网格交点318。接着，如测方法200的步骤208所述，计算机械图300b的这些交点322的坐标与其所对应的网格影像300a上的网格交点318的坐标之间的对应參数。在此计算步骤中，可先
令网格影像300a上的网格交点318的平面坐标为a,.=
权利要求
1.一种高炉的落料轨迹的量测方法，包含 利用多个光束在该高炉内形成一网格平面，其中该网格平面包含至少四个网格交点； 利用一摄影机拍摄该高炉内部，以获得该网格平面的一影像； 在该高炉的一机械图上定义出多个交点分别对应于该影像中的该网格平面的该些网格交点； 计算该些交点的坐标与对应的该些网格交点的坐标之间的一对应参数； 从该影像中取得该些光束打在一料流的多个外缘亮点坐标与多个内缘亮点坐标； 利用该对应参数，分别计算该些外缘亮点坐标与该些内缘亮点坐标在该机械图中的多 个对应外缘亮点坐标与多个对应内缘亮点坐标；以及 分别对该些对应外缘亮点坐标与该些对应内缘亮点坐标进行一曲线拟合处理，以获得该料流的一外缘轨迹曲线与一内缘轨迹曲线。
2.如权利要求I所述的高炉的落料轨迹的量测方法，其中该些光束是由至少二个强光光源提供。
3.如权利要求2所述的高炉的落料轨迹的量测方法，其中该些强光光源包含激光发射器。
4.如权利要求I所述的高炉的落料轨迹的量测方法，其中该曲线拟合处理是利用一计算机设备进行。
5.如权利要求I所述的高炉的落料轨迹的量测方法，其中该曲线拟合处理是利用一二次曲线方程式进行拟合。
全文摘要
一种高炉的落料轨迹的量测方法包含下列步骤。利用光束在高炉内形成包含至少四个网格交点的网格平面。利用摄影机拍摄高炉内部，以获得网格平面的影像。在高炉的机械图上定义出数个交点分别对应于网格交点。计算这些交点的坐标与对应的网格交点的坐标之间的对应参数。从影像中取得料流的外缘亮点坐标与内缘亮点坐标。利用对应参数，分别计算外缘亮点坐标与内缘亮点坐标在机械图中的对应外缘亮点坐标与对应内缘亮点坐标。分别对对应外缘亮点坐标与对应内缘亮点坐标进行曲线拟合处理，以获得料流的外缘轨迹曲线与内缘轨迹曲线。
文档编号G01C11/00GK102853820SQ201110183520
公开日2013年1月2日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者陈彦廷, 郭士纲, 萧嘉贤, 杜宪文 申请人:中国钢铁股份有限公司