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上應(yīng)用。
[0006](3)紅外型。適用于不加保護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)加入保護渣，而保持正確的保護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)可以利用保護渣厚度變化和分布信息控制保護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。
[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進行圖像采集的兩臺第二攝像機，兩臺所述第二攝像機對稱設(shè)置于所述紅外攝像機的兩側(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，得到保護渣表面高度信息；
[0031]S7、圖像處理裝置結(jié)合保護渣厚度信息和保護渣表面高度信息，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，得到單點或多點的結(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行調(diào)節(jié)。
[0034]其中，在所述步驟S4中，所述保護渣的厚度信息為經(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: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)運輸存儲安裝使用等過程無需特殊防護；本發(fā)明還可以實現(xiàn)多點備份；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信息，自動控制系統(tǒng)可以據(jù)此進行更好的控制；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；4、紅外攝像機；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