[发明专利]采用高速摄像机测量高炉料流轨迹的方法

说明书

技术领域

本发明属于高炉料流轨迹测量方法，具体地属于一种采用高速摄像机测量高炉料流轨迹的方法。

背景技术

现代大型高炉作为铁水生产的主力装备，采用焦炭还原矿石。通常在高炉顶部装入矿石及焦炭，焦炭及矿石分批分层装入炉内，原料入炉使用的装备是无料钟炉顶装料设备，该设备通过传动齿轮箱控制布料溜槽的旋转、倾动，炉料落在溜槽上后通过溜槽在高炉炉顶不同位置的转动将炉料分布在高炉内部，伴随着炉料的滑落，炉料可以在高炉顶部形成需要的料面形状。

在高炉顶部一般是通过一个布料矩阵实现高炉炉料的分布，一个布料矩阵一般包含如下一些信息，如布料品种、布料重量、溜槽旋转的角度(一般最多包含11个布料倾角)组合、在每个角位上旋转的圈数、角位变化的顺序(上抬、下降等)、料线(控制开始布料的料面高度)等。

高炉中溜槽倾动角度范围在0～55度，为了控制方便，一般将这个区间分成12个小区间，根据区间设定11个溜槽倾动的角度(α_i，i＝1…11)，通过控制所用角位的个数及每个角位上布料的圈数(n_ij，i＝1…11,j＝每个角位布料圈数)来达到炉料控制的目标。

为了有效测定在不同倾角(α_i，i＝1…11)位置上不同炉料的下落轨迹，高炉工作者发明了许多方法。

如张寿荣主编的《武钢炼铁40年1958～1998》，华中理工大学出版社出版，在P371～379中列出了一种通过在炉喉直径上设置2-3根(直径450mm)水平测量测量杆，通过观测不同炉料在不同角位上的炉料和测量杆的碰撞位置来计算落点，为了便于识别，在横杆上每500mm涂上红、黄、蓝三色油漆，在500mm处测量杆下端焊接铁链。该方法的优点是直观，缺点是人为操作误差较大。

文献《高炉无料钟炉顶布料料流轨迹检测与三维图像重建》中报道了一种通过空间网格来测定料流轨迹的方法，该方法也是事先在炉喉直径上安立网格，设定空间坐标，通过观测炉料下落过程中对网格的冲击范围来计算炉料在不同标高下的落点，从而确定出料流轨迹，这种方法和横杆法相比空间测量减小了测量误差，但是层层阻击的网格会形成一种和原始料流不同的轨迹，故所测料流并不能完全代表实际料流，同时因观测者角度、位置、时间等因素的差异也会导致测量误差，影响观测效果。

因此，当前的料流轨迹测量方法操作复杂，且测量误差较大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种采用高速摄像机测量高炉料流轨迹的方法。该方法是一种基于图像处理的料流轨迹测量方法，通过将炉料下落过程记录下来，然后通过对系列图像做出比对，以其图像本身的视域，用图像处理来对料流的宽度、轨迹做出计算。该方法操作相对简单，且测量误差较小。

为实现上述目的，本发明公开了一种采用高速摄像机测量高炉料流轨迹的方法，包括以下步骤：

1)安装除尘风机：在炉顶上方安装除尘风机；

2)安装高速摄像机：在炉顶大人孔小平台上安装高速摄像机，并将摄录的信息传输到计算机中；

3)测量前的定位：分别对空转溜槽在11个不同角位上进行拍照，将拍摄的图像保存在计算机中，根据炉料在溜槽起点的位置，在拍摄的图像中，选择溜槽与高速摄像机界面垂直位置的图像作为溜槽位置的基准图像；且高炉建好后，坐标系即确定，在炉喉钢砖上参考点的位置就确定；

4)拍摄溜槽的布料过程：对于不同品种、不同批重的炉料，通过11个不同角位进行全程录像和拍照，并将摄录的图像传输到计算机中；

5)计算溜槽布料时的料流轨迹：通过对溜槽旋转的每一圈进行拍摄，将拍摄的图像进行比对，在这些图像中找出与所述步骤3)中炉料在溜槽起点的位置最接近的图像，获得垂直于高速摄像机界面的图像，所述的垂直于高速摄像机界面的图像即作为溜槽布料时的料流轨迹；计算整个料流在下落过程中每个点的料流宽度，并且确定料流在垂直方向及水平方向的平面坐标；

6)处理精度：以所述步骤3)炉料在溜槽起点的位置和炉喉钢砖上参考点的位置为基准，既可以求得主料流轨迹，又可以求得料流宽度在水平方向上的分布特征；

7)保存数据：将所述步骤6)的主料流轨迹进行离散，将离散后坐标点数据保存在计算机数据库中，且料线的标高每变化10cm，保存一个数据；

8)应用数据：在应用过程中，不在所述步骤7)中数据库的坐标点，通过相邻两点的坐标值的差值进行计算。

进一步地，所述步骤5)的具体过程为：