[发明专利]一种环冷机料层厚度的检测系统、方法及装置

权利要求书

1.一种环冷机料层厚度的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括2D激光扫描仪，以及用于检测台车角速度的台车角速度检测器；所述2D激光扫描仪设置在环冷机外侧壁上，且处于进料溜槽的工序下游；所述检测系统还包括连接所述台车角速度检测器和2D激光扫描仪的控制器；

所述控制器被配置为执行以下步骤：

建立扫描坐标系，所述扫描坐标系以所述2D激光扫描仪为坐标原点O₁，以竖直向上方向为X₁轴正方向，以指向环冷机中心位置为Y₁轴正方向；

建立轮廓坐标系，所述轮廓坐标系以环冷机中心为坐标原点O₂，指向2D激光扫描仪的方向为Y₂轴负方向，竖直向上的方向为X₂轴正方向，2D激光扫描仪检测处台车的运行方向为Z₂轴的正方向；其中，Y₁轴与Y₂轴重合；

根据所述2D激光扫描仪相对于台车的安装位置，确定所述2D激光扫描仪的扫描起始位置和扫描终止位置；

根据扫描起始位置和扫描终止位置，确定2D激光扫描仪的扫描区域；

控制所述2D激光扫描仪在扫描区域内扫描料面上的多个测量点，并根据所述2D激光扫描仪的扫描角度以及到测量点的距离，计算多个测量点的坐标；

根据多个测量点的坐标，生成料面的轮廓线；

设定所述2D激光扫描仪的采样周期，所述采样周期是指所述2D激光扫描仪两次采样之间的时间间隔；

接收所述台车角速度检测器发送的台车运行角速度，并根据所述采样周期，确定一个采样周期内台车运行角度；

将一个扫描截面的轮廓线以轮廓坐标系的X2轴为旋转轴，旋转一个料层截面的台车运行角度，生成一个采样周期的料层轮廓面；

根据多个采样周期内生成的料层轮廓面以及台车的高度，生成台车的料层厚度数据集，其中，台车的料层厚度数据集包括了台车上任意点的料层厚度；

其中，在所述控制所述2D激光扫描仪在扫描区域内扫描料面上的多个测量点，并根据所述2D激光扫描仪的扫描角度以及到测量点的距离，计算多个测量点的坐标的步骤中，还包括：

筛选出所有测量点中Y₁轴坐标与点B的Y₁轴坐标的差值小于预设阈值的测量点，并标记为异常点；

比较异常坐标点中，X₁轴坐标的数值大小，并保留X₁轴坐标的数值最小的异常点，去除其他异常点；

用异常点中X₁轴坐标的数值最小的X₁坐标，替换点A的X₁坐标，并插入到扫描的多个测量点中，作为扫描起始点。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述扫描起始位置为O₁A，所述扫描终止位置为O₁B；

其中，点A为台车外侧挡板的顶点，点B为台车内侧挡板的顶点。

3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述根据多个测量点的坐标，生成料面的轮廓线的步骤中，还包括：

根据所述扫描坐标系与所述轮廓坐标系的位置关系，将多个测量点在扫描坐标系中的坐标，转换为在轮廓坐标系中的坐标；

利用多个测量点在轮廓坐标系中的坐标，采用样条曲线拟合出料层一个扫描周期的轮廓线。

4.一种环冷机料层厚度的检测方法，其特征在于，所述检测方法应用于权利要求1-3任意一项所述的检测系统中，所述检测方法包括：

建立扫描坐标系，所述扫描坐标系以所述2D激光扫描仪为坐标原点O₁，以竖直向上方向为X₁轴正方向，以指向环冷机中心位置为Y₁轴正方向；

建立轮廓坐标系，所述轮廓坐标系以环冷机中心为坐标原点O₂，指向2D激光扫描仪的方向为Y₂轴负方向，竖直向上的方向为X₂轴正方向，2D激光扫描仪检测处台车的运行方向为Z₂轴的正方向；其中，Y₁轴与Y₂轴重合；

根据所述2D激光扫描仪相对于台车的安装位置，确定所述2D激光扫描仪的扫描起始位置和扫描终止位置；

根据扫描起始位置和扫描终止位置，确定2D激光扫描仪的扫描区域；

控制所述2D激光扫描仪在扫描区域内扫描料面上的多个测量点，并根据所述2D激光扫描仪的扫描角度以及到测量点的距离，计算多个测量点的坐标；

根据多个测量点的坐标，生成料面的轮廓线；

设定所述2D激光扫描仪的采样周期，所述采样周期是指所述2D激光扫描仪两次采样之间的时间间隔；

接收所述台车角速度检测器发送的台车运行角速度，并根据所述采样周期，确定一个采样周期内台车运行角度；

将一个扫描截面的轮廓线以轮廓坐标系的X2轴为旋转轴，旋转一个料层截面的台车运行角度，生成一个采样周期的料层轮廓面；

根据多个采样周期内生成的料层轮廓面以及台车的高度，生成台车的料层厚度数据集，其中，台车的料层厚度数据集包括了台车上任意点的料层厚度；

其中，在所述控制所述2D激光扫描仪在扫描区域内扫描料面上的多个测量点，并根据所述2D激光扫描仪的扫描角度以及到测量点的距离，计算多个测量点的坐标的步骤中，还包括：

筛选出所有测量点中Y₁轴坐标与点B的Y₁轴坐标的差值小于预设阈值的测量点，并标记为异常点；

比较异常坐标点中，X₁轴坐标的数值大小，并保留X₁轴坐标的数值最小的异常点，去除其他异常点

用异常点中X₁轴坐标的数值最小的X₁坐标，替换点A的X₁坐标，并插入到扫描的多个测量点中，作为扫描起始点。