一种结晶器液位测量系统及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及结晶器液位检测技术领域，特别涉及一种结晶器液位测量系统及测量方法。
【背景技术】
[0002]在钢铁生产过程中，需要快速准确地检测钢水的液面位置，这是稳定控制钢水液位的前提；将钢水液位控制在预定的位置上，可提高铸坯质量，减少钢水溢出或漏钢等事故，使得连铸生产自动化，同时降低工人劳动强度，避免人为误操作或疲劳引起的事故。
[0003]现有的结晶器钢水液面检测系统常用的钢水液面检测有以下4种结构:射源型、涡流型、红外型、电磁型。
[0004](I)射源型。采用同位素射线源，利用闪烁晶体接收装置接收随钢水液面高度变化的射线，从而检测出液面高度。Cs-137液面检测系统检测精度达到±0.5_。铯源型和钴源型是一种应用最普遍的方法，方坯、圆坯、矩形坯、异形坯都可以采用。但该方法致命缺点是有射线辐射，危害工人的健康.
[0005](2)涡流型。涡流传感器中的电磁信号在钢水表面产生涡电流，此涡电流在传感器线圈中产生感应信号，其大小随钢水表面到传感器的距离而变化。适用于板坯、大断面的矩形坯。将涡流传感器竖直悬架安装在结晶器铜管口的上方，并通压缩空气冷却。不需对结晶器进行改造，因其受安装条件的限制，涡流型不能在小断面连铸机上应用。
[0006](3)红外型。适用于不加保护渣时的敞开浇注方式。易受水汽、烟雾等影响，目前，这种方式很少采用。
[0007](4)电磁型。传感器安装于结晶器铜板上，感应面与铜板内表面齐平，传感器发射电磁信号并接收返回的涡电流，其强度与钢水液面成正比，其基本原理与涡流型相似，只是安装方式不一样(涡流型把传感器悬挂安装在结晶器上方，而电磁型将传感器安装在结晶器铜板上)。适用于板坯及大断面矩形坯。与涡流型相比，电磁型省去了每次更换中间包时须搬移传感器的操作过程，但其价格昂贵。
[0008]此外，在生产过程中，需要连续对结晶器内加入保护渣，而保持正确的保护渣的厚度和有序分布可有效提高铸坯质量。有些自动加渣系统可以利用保护渣厚度变化和分布信息控制保护渣的加入速度及加入位置。
【发明内容】
[0009](一 )要解决的技术问题
[0010]本发明要解决的技术问题是:为解决现有结晶器液位检测系统中，射源型系统具有放射性，不利于操作人员的健康，红外形易受干扰，电磁型需要改造结晶器内壁，造价较高的问题。
[0011](二)技术方案
[0012]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种结晶器液位测量系统，包括:
[0013]照明装置，用于发出结构光，所述结构光照射于:结晶器内的液面、结晶器内壁、以及所述内壁与液面的交界处；
[0014]图像采集装置，用于获取所述结构光在:结晶器内的液面、内壁与液面交界处、以及结晶器内壁的投影组成的图像；
[0015]图像处理装置，用于对所述图像采集装置获取到的图像进行处理，得出液面高度；
[0016]所述图像采集装置与所述图像处理装置连接，所述照明装置与图像采集装置均安装在所述结晶器的上缘上、或设置于所述结晶器上缘的上方。
[0017]其中，还包括振动检测装置，所述振动检测装置与所述图像处理装置连接，所述振动检测装置用于检测所述结晶器的振动状态，并将将测到的参数输送至所述图像处理装置。
[0018]其中，还包括用于对所述照明装置与图像采集装置进行冷却的冷却装置，所述冷却装置包括上冷却板和下冷却板，所述下冷却板与所述结晶器连接，所述上冷却板与所述下冷却板连接，所述照明装置与图像采集装置设置于所述上冷却板与下冷却板之间；所述上冷却板与下冷却板内均设有空腔，且所述上冷却板与下冷却板均连接有用于接入冷却循环水的冷却水管接头。
[0019]其中，所述图像采集装置为红外摄像机。
[0020]其中，所述图像采集装置还包括用于辅助所述红外摄像机进行图像采集的两台第二摄像机，两台所述第二摄像机对称设置于所述红外摄像机的两侧。
[0021]其中，所述照明装置发出的结构光的照射方向与所述图像采集装置的拍摄方向之间的夹角为10-30度。
[0022]其中，所述照明装置发出的结构光为一条或多条。
[0023]其中，所述照明装置为结构光激光器。
[0024]如上所述结晶器液位测量系统的测量方法，包括以下步骤:
[0025]S1、将所述照明装置与所述图像采集装置安装在所述结晶器上缘；
[0026]S2、打开照明装置，使其发出的发出结构光依次照射于:结晶器内的液面、结晶器内壁与液面的交界处、以及结晶器内壁上；
[0027]S3、利用所述图像采集装置获取照明装置投射的结构光线条和结晶器内部的图像信息；
[0028]S4、将保护渣的厚度信息输入图像处理装置；
[0029]S5、将结晶器的振动信息输入图像处理装置；
[0030]S6、图像处理装置分析图像采集信息得到的结构光线条图像和结晶器内部图像信息，得到保护渣表面高度信息；
[0031]S7、图像处理装置结合保护渣厚度信息和保护渣表面高度信息，得到结晶器内钢水的液位高度信息；
[0032]S8、图像处理装置结合结晶器内钢水的液位高度信息与结晶器振动信息，得到单点或多点的结晶器内钢水的实时液位信息。
[0033]S9、图像处理装置将最终的结晶器内钢水的实时液位信息输送至控制装置以进行调节。
[0034]其中，在所述步骤S4中，所述保护渣的厚度信息为经验值、或利用熔融法测量到的厚度值。
[0035](三)有益效果
[0036]上述技术方案具有如下优点:本发明所述的结晶器液位测量系统及测量方法，通过在结晶器上缘设置可发射结构光的照明装置，并通过图像采集装置采集该结构光在保护渣表面、结晶器内壁以及两者交界处的投影，分析得出钢水的真实液位高度。与射源型结晶器液位检测系统相比，本发明无放射性危害，生产运输存储安装使用等过程无需特殊防护；本发明还可以实现多点备份；射源型结晶器液位检测系统只能整个液面的平均值，而本发明可以得到金属液位的多点信息，自动控制系统可以据此进行更好的控制；与涡流型结晶器液位检测系统相比，本发明对安装环境要求较低，可以安装在包括小断面的各种连铸机上；与红外型相比，本发明不受烟气等干扰，不受现场环境影响，不影响加渣等作业，安装也更为便利；与电磁型相比，本发明无需改造结晶器内壁，价格更具优势，安装更方便。
【附图说明】
[0037]图1是本发明所述结晶器液位测量系统的结构示意图；
[0038]图2是本发明所述结晶器液位测量系统的爆炸图；
[0039]图3是本发明所述下冷却板的结构示意图；
[0040]图4是本发明所述检测单元的背面结构示意图；
[0041]图5是本发明所述检测单元的正面结构示意图。
[0042]其中，1、下冷却板；2、激光器；3、第二摄像机；4、红外摄像机；5、电缆插头；6、冷却水管接头；7、上冷却板；8、冷却板连接螺钉；9、安装螺钉；10、钢水液面；11、结构光。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式