[发明专利]一种基于激光定标测距的连铸钢包壁厚测量方法

权利要求书

1.一种基于激光定标测距的连铸钢包壁厚测量方法，其特征在于，钢包口的一侧设有激光测距仪，钢包底部的一侧设有两个激光传感器，两个激光传感器分别为第一激光传感器和第二激光传感器，激光测距仪固定在三维旋转平台上；

每次吊装放置的钢包，将产生前后偏移和水平偏转角，同时因吹扫工艺需要，钢包底部高于钢包口，包口和包底轴向与水平面夹角为α(钢包放置支座固定)，第一激光传感器和第二激光传感器分别获得钢包底部两个被测量点距离分别为L₁和L₂。则认为钢包底部平面相对于参考平面偏移为L_d，同时亦可得出钢包底部平面偏移角θ；

式中：d为第一激光传感器和第二激光传感器之间的垂直距离。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光定标测距的连铸钢包壁厚测量方法，其特征在于，建立2个坐标系，分别为测量坐标系M和钢包坐标系S，M坐标系以激光测距仪初始位置(水平放置)中心为测量坐标原点O'，平行于激光传感器平面的水平方向为X轴，激光光线方向为Y轴，竖直方向为Z轴。S坐标系以钢包外壁底部圆心为坐标原点O，垂直底部平面方向为Y轴，钢包底面竖直向方向为Z轴，钢包底面垂直Z方向为X轴，M坐标系的X、Y、Z轴分别用X_M、Y_M、Z_M表示，坐标用(x_m,y_m,z_m)表示；

S坐标系的X、Y、Z轴分别用X_S、Y_S、Z_S表示，坐标用(x_s,y_s,z_s)表示。显然，若要最终获得钢包内壁各点厚度，即需将M坐标系中的激光对钢包内壁点的测距坐标转换到S坐标系中。

3.根据权利要求2所述的一种基于激光定标测距的连铸钢包壁厚测量方法，其特征在于，在测量工位上，仅钢包偏移L_d和偏移角θ会产生改变，其他位置坐标参数已知，经离线标定，激光测距仪初始位置中心相对于钢包外壁底部圆心的偏移分别为x₀，z₀，激光测距仪初始位置中心与定位参考平面的距离为L，而L_d和θ又可由定位系统测得。故，钢包和测量系统的相对位置可确定。假设扫描激光的水平和竖直偏角分别为β和

钢包坐标系和激光测量坐标系之间存在平移变换和旋转变换，M坐标系原点O'相对S坐标系的位移为^Sp_M-org＝[x₀,L-L_d,z₀]^T，M坐标系相对S坐标系的姿态为则M坐标系的点和S坐标系的点之间有以下关系：

式中：p_S为S坐标系坐标；p_M为M坐标系坐标。

4.根据权利要求3所述的一种基于激光定标测距的连铸钢包壁厚测量方法，其特征在于，具体坐标系变换运算为：

根据公式(3)即可实现测厚系统坐标系中的数据到钢包坐标系的转换，获得钢包壁厚信息；

假设某被测点垂直高度距离钢包底部高度为h，则过该点的钢壳半径r为：

式(4)中：R_b为钢壳底部半径；R_t为钢壳顶(口)部半径；H为钢包高度。

5.根据权利要求4所述的一种基于激光定标测距的连铸钢包壁厚测量方法，其特征在于，若被测点在钢包坐标系中的坐标为(x,y,z)，则可计算出该点的钢包壁厚为：

式中：γ为钢包壁坡度角。