CN101750022B - 烧结铺料厚度在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结铺料厚度在线检测方法，在烧结机台车上方设置两个点光源，使两个点光源的光线所形成的平面同时垂直于台车的车壁和底部，在该垂直平面内，两条光线汇聚在台车底部上一点，其中一条光线与台车底部垂直，另一条光线与台车底部成锐角α；在台车上方设置一个图像采集设备，使图像采集的范围大于两个点光源在料面上的照射范围，通过图像采集设备将两个点光源在料面上投射光点的距离L_p采集到计算机中，并对图像进行处理，最后利用公式H＝tgα×L_i×g计算料层厚度。本发明解决了因接触式测量所造成的设备耗损、维护量大等问题，能够适应烧结生产恶劣环境，具有设备成本低、体积小、易于安装、工作可靠、使用方便等特点。

Description

烧结铺料厚度在线检测方法

技术领域

本发明涉及一种利用计算机图像检测与处理的在线检测方法，尤其是对烧结机铺料层厚度在线检测方法。

背景技术

料层厚度是烧结生产中的一项关键操作参数，也是考核烧结机中间操作的重要指标，料层厚度及其稳定性直接影响烧结矿的产量、质量。实现台车料层厚度的在线检测，能够及早了解料层变化，为调节铺料厚度、烧结机机速、风箱风门、点火操作和烧结终点控制等提供参考。

目前对烧结机料层厚度的测量方法主要有浮板式，重锤式，超声波式等。由于烧结生产现场温度高、湿度大、粉尘多，环境恶劣，尤其是现有的各种检测方法均需要将其探头、传感器安装在烧结机的正上方，且距离较近，这样则造成传感器易受机械碰撞和高温而损坏。

烧结机料层厚度检测装置（专利申请号03234293.4）的实用新型：包括测量臂、转轮和信号测量装置组成，通过测量臂与料面接触带动转轮转动，根据转轮转动弧度计算料面高度。这种方法由于测量臂的磨损及腐蚀会对测量结果造成影响，且易受到机械碰撞而损坏；一体化超声波料位计（专利申请号200420060206.5）的实用新型：是利用超声波在料面上可以反射，通过发射和回收的信号的时间差可推算料面高度。但这种方法对环境及被测物结构要求较高，不能较好的适应烧结现场的恶劣环境，而且设备易损坏；重锤料位计（专利申请号200520093892.0）的实用新型：通过重锤到达料面时制动，拉力变小，产生信号，根据重锤下降高度确定料面高度。这种方法由于重锤的磨损及腐蚀也会对测量结果造成影响，并且同上一种发明一样有较多的机械部分，比较容易损坏，维护量较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够适应烧结生产恶劣环境、不易损坏、非接触式的烧结铺料厚度在线检测方法。

本发明的目的是这样实现的，一种烧结铺料厚度在线检测方法，在烧结机台车上方设置两个点光源，使两个点光源的光线所形成的平面同时垂直于台车的车壁和底部，在该垂直平面内，两条光线汇聚在台车底部上一点，其中一条光线与台车底部垂直，另一条光线与台车底部成锐角α；在台车上方设置一个图像采集设备，使图像采集的范围大于两个点光源在料面上的照射范围，通过图像采集设备将两个点光源在料面上投射光点的距离L_p采集到计算机中，并对图像进行处理，最后利用公式H=tgα×L_i×g计算料层厚度，

式中，H为被测料层厚度；

α为一条光线与台车底部的夹角；

L_i为图像采集设备将两个点光源在料面上投射光点的距离采集到计算机中所显示的两点间像素值；

g为设备系数，g=L_p/L_i；

其中：L_p为实测投射光点的距离。

本发明的一种烧结铺料厚度在线检测方法，可将一个点光源设置在台车一侧车壁的正上方，并且垂直于台车底部，另一个点光源和图像采集设备设置在台车另一车壁的外侧上方。为了使检测效果更好，还可将图像采集设备的轴线和两个点光源轴线所形成的平面在同一个平面内。

本发明利用两个点光源在料面表面上形成两个反射光点的直线距离随料层厚度变化而变化，而两个点光源的轴线与料面间的夹角始终不变的规律，通过图像采集设备将料面上形成的两个反射光点采集到计算机中进行图像处理，检测出两个反射光点的直线距离，最后利用三角函数公式计算出实际料层厚度。

本方法同现有技术相比，具有以下有益效果：

1、非接触式测量，避免设备耗损；2、无机械成分，降低维护成本；3、适应现场环境，工作可靠，不易损坏；4、设备成本低，体积小，易于安装；5、原理简便，易于实现。

附图说明

图1为烧结机台车断面示意图；

图2为显示器内看到的摄像机拍摄画面。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明的一种烧结铺料厚度在线检测方法，在烧结机台车上方设置两个点光源3-1、3-2，使两个点光源的光线所形成的平面同时垂直于台车的车壁5-1、5-2和底部1，在该垂直平面内，两条光线汇聚在台车底部上一点，其中一条光线与台车底部垂直，另一条光线与台车底部成锐角α；在台车上方设置一个图像采集设备4，使图像采集的范围大于两个点光源在料面上的照射范围，通过图像采集设备将两个点光源在料面2上投射光点的距离L_p采集到计算机中，并对图像进行处理，最后利用公式H=tgα×L_i×g计算料层厚度，

式中，H为被测料层厚度；

α为一条光线与台车底部的夹角；

L_i为图像采集设备将两个点光源在料面上投射光点的距离采集到计算机中所显示的两点间像素值；

g为设备系数，g=L_p/L_i；

其中：L_p为实测投射光点的距离。

如图1所示，点光源3-1在台车壁5-1的正上方，并且垂直于台车底部1，点光源3-2和图像采集设备4在台车壁5-2的外侧上方，点光源3-2与台车底部1成α角度，点光源3-1、3-2发射的光源点汇聚在空台车底部1与台车壁5-1的交线上的C点，点光源3-1、3-2所处平面与台车运行方向垂直。

如图1所示，台车布料时，点光源3-1、3-2在布料料面2上形成投射光点A、B，两点的连线垂直于台车壁5-1、5-2，图像采集设备4安装在能够同时采集到投射光点A、B的位置，固定点光源3-1、3-2和图像采集设备4的位置与角度。利用图像采集设备4对台车布料料面上形成的投射光点A、B进行图像采集，然后在计算机上显示，图2为图像采集设备4采集到的图像在计算机显示器上的显示的示意图，点D、E分别与图1中的投射光点A、B对应，L_i为D、E之间的距离（图像上两点间像素值），利用H=tgα×L_i×g计算得出料层的实际厚度H。

设备系数g的标定：台车未布料时，点光源3-1、3-2在台车底部1与台车壁5-1的交线上汇聚于C点，在台车布有一定厚度物料时，点光源3-1、3-2在布料料面上形成投射光点A、B，实测投射光点的距离为L_p，计算机上显示的与投射光点A、B对应的点D、E的距离为L_i，则设备系数g为g=L_p/L_i。H=tgα×L_i×g的推导：从图1可以得到料层的实际厚度H与两个点光源发射到料面表面所形成的投射光点的实际距离L_p之间的关系为H=tgα×L_p，而g=L_p/L_i，因此H=tgα×L_i×g。

图像采集设备4可以是数字摄像机、数字照相机或模拟摄像机等的一种，点光源3-1、3-2可以是聚焦卤灯、聚焦氙灯、聚集白炽灯、红激光点光源或绿激光点光源等的一种或两种。当图像采集设备4的轴线（即光线）和点光源3-1、3-2的轴线（即光线）在同一个平面时，检测效果会更好。

Claims (5)

1.一种烧结铺料厚度在线检测方法，其特征在于：在烧结机台车上方设置两个点光源，使两个点光源的光线所形成的平面同时垂直于台车的车壁和底部，在该垂直平面内，两条光线汇聚在台车底部上一点，其中一条光线与台车底部垂直，另一条光线与台车底部成锐角α；在台车上方设置一个图像采集设备，使图像采集的范围大于两个点光源在料面上的照射范围，通过图像采集设备将两个点光源在料面上投射光点的距离L_p采集到计算机中，并对图像进行处理，最后利用公式H=tgα×L_i×g计算料层厚度，

式中，H为被测料层厚度；

α为一条光线与台车底部的夹角；

L_i为图像采集设备将两个点光源在料面上投射光点的距离采集到计算机中所显示的两点间像素值；

g为设备系数，g=L_p/L_i；

其中：L_p为实测投射光点的距离。

2.根据权利要求1所述的一种烧结铺料厚度在线检测方法，其特征在于：一个点光源（3-1）设置在台车一侧车壁（5-1）的正上方，并且垂直于台车底部（1），另一个点光源（3-2）和图像采集设备（4）设置在台车另一车壁（5-2）的外侧上方。

3.根据权利要求1所述的一种烧结铺料厚度在线检测方法，其特征在于：图像采集设备（4）的轴线和两个点光源轴线所形成的平面在同一个平面内。

4.根据权利要求1所述的一种烧结铺料厚度在线检测方法，其特征在于：图像采集设备（4）实时采集由点光源投射在料面上所形成的图像。

5.根据权利要求1所述的一种烧结铺料厚度在线检测方法，其特征在于：计算机对所采集的图像进行去噪声、二值化和光点位置像素数值化处理。

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