一種結(jié)晶器液位測量系統(tǒng)及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及結(jié)晶器液位檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)晶器液位測量系統(tǒng)及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼鐵生產(chǎn)過程中，需要快速準(zhǔn)確地檢測鋼水的液面位置，這是穩(wěn)定控制鋼水液位的前提；將鋼水液位控制在預(yù)定的位置上，可提高鑄坯質(zhì)量，減少鋼水溢出或漏鋼等事故，使得連鑄生產(chǎn)自動化，同時降低工人勞動強(qiáng)度，避免人為誤操作或疲勞引起的事故。
[0003]現(xiàn)有的結(jié)晶器鋼水液面檢測系統(tǒng)常用的鋼水液面檢測有以下4種結(jié)構(gòu):射源型、渦流型、紅外型、電磁型。
[0004](I)射源型。采用同位素射線源，利用閃爍晶體接收裝置接收隨鋼水液面高度變化的射線，從而檢測出液面高度。Cs-137液面檢測系統(tǒng)檢測精度達(dá)到±0.5_。銫源型和鈷源型是一種應(yīng)用最普遍的方法，方坯、圓坯、矩形坯、異形坯都可以采用。但該方法致命缺點(diǎn)是有射線輻射，危害工人的健康.
[0005](2)渦流型。渦流傳感器中的電磁信號在鋼水表面產(chǎn)生渦電流，此渦電流在傳感器線圈中產(chǎn)生感應(yīng)信號，其大小隨鋼水表面到傳感器的距離而變化。適用于板坯、大斷面的矩形坯。將渦流傳感器豎直懸架安裝在結(jié)晶器銅管口的上方，并通壓縮空氣冷卻。不需對結(jié)晶器進(jìn)行改造，因其受安裝條件的限制，渦流型不能在小斷面連鑄機(jī)上應(yīng)用。
[0006](3)紅外型。適用于不加保護(hù)渣時的敞開澆注方式。易受水汽、煙霧等影響，目前，這種方式很少采用。
[0007](4)電磁型。傳感器安裝于結(jié)晶器銅板上，感應(yīng)面與銅板內(nèi)表面齊平，傳感器發(fā)射電磁信號并接收返回的渦電流，其強(qiáng)度與鋼水液面成正比，其基本原理與渦流型相似，只是安裝方式不一樣(渦流型把傳感器懸掛安裝在結(jié)晶器上方，而電磁型將傳感器安裝在結(jié)晶器銅板上)。適用于板坯及大斷面矩形坯。與渦流型相比，電磁型省去了每次更換中間包時須搬移傳感器的操作過程，但其價格昂貴。
[0008]此外，在生產(chǎn)過程中，需要連續(xù)對結(jié)晶器內(nèi)加入保護(hù)渣，而保持正確的保護(hù)渣的厚度和有序分布可有效提高鑄坯質(zhì)量。有些自動加渣系統(tǒng)可以利用保護(hù)渣厚度變化和分布信息控制保護(hù)渣的加入速度及加入位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009](一 )要解決的技術(shù)問題
[0010]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:為解決現(xiàn)有結(jié)晶器液位檢測系統(tǒng)中，射源型系統(tǒng)具有放射性，不利于操作人員的健康，紅外形易受干擾，電磁型需要改造結(jié)晶器內(nèi)壁，造價較高的問題。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)晶器液位測量系統(tǒng)，包括:
[0013]照明裝置，用于發(fā)出結(jié)構(gòu)光，所述結(jié)構(gòu)光照射于:結(jié)晶器內(nèi)的液面、結(jié)晶器內(nèi)壁、以及所述內(nèi)壁與液面的交界處；
[0014]圖像采集裝置，用于獲取所述結(jié)構(gòu)光在:結(jié)晶器內(nèi)的液面、內(nèi)壁與液面交界處、以及結(jié)晶器內(nèi)壁的投影組成的圖像；
[0015]圖像處理裝置，用于對所述圖像采集裝置獲取到的圖像進(jìn)行處理，得出液面高度；
[0016]所述圖像采集裝置與所述圖像處理裝置連接，所述照明裝置與圖像采集裝置均安裝在所述結(jié)晶器的上緣上、或設(shè)置于所述結(jié)晶器上緣的上方。
[0017]其中，還包括振動檢測裝置，所述振動檢測裝置與所述圖像處理裝置連接，所述振動檢測裝置用于檢測所述結(jié)晶器的振動狀態(tài)，并將將測到的參數(shù)輸送至所述圖像處理裝置。
[0018]其中，還包括用于對所述照明裝置與圖像采集裝置進(jìn)行冷卻的冷卻裝置，所述冷卻裝置包括上冷卻板和下冷卻板，所述下冷卻板與所述結(jié)晶器連接，所述上冷卻板與所述下冷卻板連接，所述照明裝置與圖像采集裝置設(shè)置于所述上冷卻板與下冷卻板之間；所述上冷卻板與下冷卻板內(nèi)均設(shè)有空腔，且所述上冷卻板與下冷卻板均連接有用于接入冷卻循環(huán)水的冷卻水管接頭。
[0019]其中，所述圖像采集裝置為紅外攝像機(jī)。
[0020]其中，所述圖像采集裝置還包括用于輔助所述紅外攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集的兩臺第二攝像機(jī)，兩臺所述第二攝像機(jī)對稱設(shè)置于所述紅外攝像機(jī)的兩側(cè)。
[0021]其中，所述照明裝置發(fā)出的結(jié)構(gòu)光的照射方向與所述圖像采集裝置的拍攝方向之間的夾角為10-30度。
[0022]其中，所述照明裝置發(fā)出的結(jié)構(gòu)光為一條或多條。
[0023]其中，所述照明裝置為結(jié)構(gòu)光激光器。
[0024]如上所述結(jié)晶器液位測量系統(tǒng)的測量方法，包括以下步驟:
[0025]S1、將所述照明裝置與所述圖像采集裝置安裝在所述結(jié)晶器上緣；
[0026]S2、打開照明裝置，使其發(fā)出的發(fā)出結(jié)構(gòu)光依次照射于:結(jié)晶器內(nèi)的液面、結(jié)晶器內(nèi)壁與液面的交界處、以及結(jié)晶器內(nèi)壁上；
[0027]S3、利用所述圖像采集裝置獲取照明裝置投射的結(jié)構(gòu)光線條和結(jié)晶器內(nèi)部的圖像信息；
[0028]S4、將保護(hù)渣的厚度信息輸入圖像處理裝置；
[0029]S5、將結(jié)晶器的振動信息輸入圖像處理裝置；
[0030]S6、圖像處理裝置分析圖像采集信息得到的結(jié)構(gòu)光線條圖像和結(jié)晶器內(nèi)部圖像信息，得到保護(hù)渣表面高度信息；
[0031]S7、圖像處理裝置結(jié)合保護(hù)渣厚度信息和保護(hù)渣表面高度信息，得到結(jié)晶器內(nèi)鋼水的液位高度信息；
[0032]S8、圖像處理裝置結(jié)合結(jié)晶器內(nèi)鋼水的液位高度信息與結(jié)晶器振動信息，得到單點(diǎn)或多點(diǎn)的結(jié)晶器內(nèi)鋼水的實時液位信息。
[0033]S9、圖像處理裝置將最終的結(jié)晶器內(nèi)鋼水的實時液位信息輸送至控制裝置以進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0034]其中，在所述步驟S4中，所述保護(hù)渣的厚度信息為經(jīng)驗值、或利用熔融法測量到的厚度值。
[0035](三)有益效果
[0036]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明所述的結(jié)晶器液位測量系統(tǒng)及測量方法，通過在結(jié)晶器上緣設(shè)置可發(fā)射結(jié)構(gòu)光的照明裝置，并通過圖像采集裝置采集該結(jié)構(gòu)光在保護(hù)渣表面、結(jié)晶器內(nèi)壁以及兩者交界處的投影，分析得出鋼水的真實液位高度。與射源型結(jié)晶器液位檢測系統(tǒng)相比，本發(fā)明無放射性危害，生產(chǎn)運(yùn)輸存儲安裝使用等過程無需特殊防護(hù)；本發(fā)明還可以實現(xiàn)多點(diǎn)備份；射源型結(jié)晶器液位檢測系統(tǒng)只能整個液面的平均值，而本發(fā)明可以得到金屬液位的多點(diǎn)信息，自動控制系統(tǒng)可以據(jù)此進(jìn)行更好的控制；與渦流型結(jié)晶器液位檢測系統(tǒng)相比，本發(fā)明對安裝環(huán)境要求較低，可以安裝在包括小斷面的各種連鑄機(jī)上；與紅外型相比，本發(fā)明不受煙氣等干擾，不受現(xiàn)場環(huán)境影響，不影響加渣等作業(yè)，安裝也更為便利；與電磁型相比，本發(fā)明無需改造結(jié)晶器內(nèi)壁，價格更具優(yōu)勢，安裝更方便。
【附圖說明】
[0037]圖1是本發(fā)明所述結(jié)晶器液位測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2是本發(fā)明所述結(jié)晶器液位測量系統(tǒng)的爆炸圖；
[0039]圖3是本發(fā)明所述下冷卻板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖4是本發(fā)明所述檢測單元的背面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖5是本發(fā)明所述檢測單元的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]其中，1、下冷卻板；2、激光器；3、第二攝像機(jī)；4、紅外攝像機(jī)；5、電纜插頭；6、冷卻水管接頭；7、上冷卻板；8、冷卻板連接螺釘；9、安裝螺釘；10、鋼水液面；11、結(jié)構(gòu)光。
【具體實施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式