[发明专利]以激光测距技术量测高炉料面外形及料流轨迹的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种量测高炉料面外形及料流轨迹的方法，特别是涉及一种以激光测距技术量测高炉料面外形及料流轨迹的方法。

背景技术

高炉是一座复杂的大型化学反应器，其反应的过程主要是一连串的氧化铁与焦碳的氧化还原反应，这些化学反应的效率决定于高炉中高温气流的分布，而决定气流分布的关键之一在于软融带(cohesive zone)的形状以及尺寸，该软融带又由料面外形所决定，此外，焦碳以及铁矿在炉内分布的位置与比例也会影响气流的分布，因此，高炉的料面形状以及料流轨迹在高炉运作过程中占有极为重要的地位。

惟长久以来，因受限于高温高压的恶劣环境而无法得知炉内料面分布形状、以及布料时料流的轨迹状态等。近年来，有一些研究对于前述炉内料面形状的量测提出贡献，这些研究所采用的方法大致上可区分为间接量测及直接量测，其中：

间接量测法主要是先量测料流轨迹，再根据量测结果积分出料面外形。惟此方法会因料流与炉壁撞击、滑料、以及积分的精确性等因素的影响下，无法准确计算出料面外形。

直接量测法主要是针对最后的布料结果进行外形量测，其中利用微波式距离量测装置，在运转中的高炉中进行料面的扫描，惟受到高温的限制下，该微波式距离量测装置易受高温所影响，以致无法提供一项较有效率的量测。

由此可见，上述现有的量测高炉料面外形及料流轨迹的方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的以激光测距技术量测高炉料面外形及料流轨迹的方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的量测高炉料面外形及料流轨迹的方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的以激光测距技术量测高炉料面外形及料流轨迹的方法，能够改进一般现有的量测高炉料面外形及料流轨迹的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的量测高炉料面外形及料流轨迹的方法存在的缺陷，而提供一种新型的以激光测距技术量测高炉料面外形及料流轨迹的方法，所要解决的技术问题是使其改善先前技术无法对高炉提供有效率精确量测炉内料面形状以及料流轨迹的问题，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的以激光测距技术量测高炉料面外形的方法，主要是使用一部激光扫描仪装设于高炉料面上方处，以及一部至少内建点群分析程序的电脑，该电脑并电性连接该激光扫描仪，执行以下的步骤：

以激光扫描手段取得高炉内部资料点群资料的步骤，是以激光扫描仪对高炉内进行空间扫描，取得高炉内部表面点群的资料，再传输至电脑中；以及

以这些点群资料重建高炉料面模型的步骤，是由电脑内建的点群分析程序依据这些点群资料重建出高炉内部的模型，而完成高炉料面形状的量测。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的以激光测距技术量测高炉料面外形及料流轨迹的方法，其中是令该激光扫描仪倾斜装设于高炉炉喉上方的入孔处。

前述的以激光测距技术量测高炉料面外形及料流轨迹的方法，其中所述的电脑尚内建有座标系统转换校正程序，利用该座标系统转换校正程序提供的座标系统转换手段将上述资料点群的座标系统转换为符合高炉世界座标系统资料点群的资料，再为电脑的点群分析程序以上述资料点的资料重建该高炉内部的三维模型。

前述的以激光测距技术量测高炉料面外形及料流轨迹的方法，其中所述的座标转换方法是定义炉体座标系统与激光扫描仪座标系统之间的关系由炉体主轴向量描述之，由炉体主轴向量可求出旋转轴K与旋转角度θ，再将所有的量测点Q绕向量K转动-θ，使其符合方程式：Q′＝(Q·K)K(1-cosθ)+Q cosθ-(K×Q)sinθ，将上述资料点转换至世界座标系统。

前述的以激光测距技术量测高炉料面外形及料流轨迹的方法，其中所述的炉体主轴向量的取得，是分别求出上下两截圆的圆心，以该两圆心的连线作为炉体主轴向量。