一種轉爐爐襯激光測厚用自動定位裝置及自動定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及轉爐煉鋼技術領域，特別涉及一種轉爐爐襯激光測厚用自動定位裝置；另本發明還涉及一種轉爐爐襯激光測厚用自動定位方法。
【背景技術】
[0002]在轉爐吹氧冶煉過程中，爐襯與高溫鐵水、爐渣和爐氣等長期接觸而產生局部侵蝕現象；同時，爐襯也會受到加廢鋼、倒渣、出鋼等操作影響而出現局部損傷。隨著生產的進行，爐襯厚度會逐漸變薄；當期厚度低于安全值時，則容易發生穿鋼等重大安全事故。
[0003]目前，隨著爐襯修補技術的發展和濺渣護爐技術的廣泛應用，轉爐爐襯的使用壽命可達到1-2萬爐，轉爐在預期爐役期內發生穿鋼事故的概率幾乎為零；但是準確檢測轉爐爐襯各處的厚度情況，減少過渡修補造成的浪費，使轉爐爐襯保持最佳的輪廓形貌從而延長其爐齡和減少爐襯重砌冷修次數具有重要作用。同時，準確檢測轉爐爐襯各處厚度情況可對轉爐熔池液位和出鋼角度進行預測，優化氧槍位置和出鋼角度，進而指導轉爐煉鋼。
[0004]因此，定期檢測轉爐爐襯厚度情況對保證煉鋼生產安全、優化煉鋼工藝非常必要。目前，由于激光測量轉爐爐襯厚度具有非接觸、快速、準確性高和抗干擾性強的優點而廣泛應用于轉爐爐襯測厚技術領域。
[0005]在利用激光測厚儀對轉爐爐襯厚度進行檢測的過程中，設備的定位是非常重要的環節，定位的便捷性、速度以及操作適應性直接影響爐襯測厚的準確快捷進行。對于采用激光測距儀和全站儀作為激光器部分的轉爐爐襯激光測厚儀來說，其定位是通過人工操作激光測距儀或全站儀掃描轉爐外三個與轉爐位置關系已知的點實現，操作人工適應性差、定位時間長，且由于定位點易被灰塵遮擋，定位準確性較差。對于國外采用三維激光掃描儀作為激光器部分的轉爐爐襯激光測厚儀來說，其采用反光條定位法，實現了自動定位，但定位用激光器與測量用激光器是分開的，成本較高，同時反射條表面沾灰以及轉爐爐襯激光測厚儀不能水平放置時，均會出現較大的定位誤差，而對于在轉爐前平臺設置標記點組的固定位置定位法來說，轉爐爐襯激光測厚儀只能固定在幾個位置進行測量，不利于設備靈活測量轉爐爐襯各處的厚度情況。
【發明內容】
[0006]為解決現有利用激光測厚儀對轉爐爐襯厚度進行檢測過程中激光測厚儀的定位操作復雜、時間消耗長、定位準確性不高的問題，本發明提供一種新的轉爐爐襯激光測厚用自動定位裝置以及基于此自動定位裝置的轉爐爐襯激光測厚用自動定位方法。
[0007]本發明提供一種轉爐爐襯激光測厚用自動定位裝置，固定安裝在轉爐托圈上，包括三個位置相對固定且呈三角形分布的球體。
[0008]可選的，三個所述球體呈等腰三角形分布；位于等腰三角形底角處的兩個所述球體的球心位于轉爐托圈中線平面上、位于等腰三角形頂角處的所述球體的球心位于垂直于轉爐耳軸軸線且平分轉爐本體的平面上。
[0009]可選的，所述球體的半徑R滿足:60mm〈R〈80mm。
[0010]可選的，所述自動定位裝置還具有支架組件；所述支架組件與轉爐托圈固定連接；三個所述球體固定安裝在所述支架組件上。
[0011]可選的，所述球體具體為球缺；所述球缺通過底面上的螺紋孔固定在所述支架組件上。
[0012]可選的，還具有用于防止落渣跌落至所述球體上的擋渣板和支撐所述擋渣板的擋渣板加強筋；所述擋渣板和所述擋渣板加強筋均與所述支架組件固定連接。
[0013]可選的，所述支架組件上還具有支架組件加強筋。
[0014]本發明提供的轉爐爐襯激光測厚用自動定位裝置，包括安裝三個呈三角形分布的球體，激光測厚儀可在距離轉爐較近的位置以較小的掃描角度實現對自動定位裝置的快速掃描；由于自動定位裝置固定安裝在轉爐托圈上，也可十分方便地根據自動定位裝置尺寸、安裝位置和轉爐托圈外徑準確計算三個球體球心在轉爐坐標系的坐標，提高定位精度；由于球體具有特殊外形，可保證激光測厚儀在各個位置掃描時點云數據自動識別與擬合功能的準確實現，從而保證激光測厚儀在各個位置的自動定位。
[0015]在本發明一【具體實施方式】中，三個球體呈等腰三角形分布，位于等腰三角形底角處的兩個球體的球心處于托圈中線平面上，位于頂角處的球體的球心位于垂直于轉爐耳軸的軸線且平分轉爐本體的平面上，便于三個球體球心在轉爐坐標系中坐標值的計算，也便于轉爐爐襯激光測厚儀采集點云數據、快速計算獲取自動定位裝置的三個球體球心在激光測厚儀坐標系的坐標值。
[0016]在本發明一【具體實施方式】中，自動定位裝置具有支架組件且球體經過支架組件固定在轉爐托圈上，且還具有相應的擋渣板、擋渣板加強筋和支架組件加強筋，可減少轉爐生產中高溫、多塵以及落渣對自動定位裝置結構及形狀的不利影響。
[0017]本發明還提供基于前述自動定位裝置的轉爐爐襯激光測厚用自動定位方法，用于激光測厚儀進行爐襯厚度測量前的定位，包括，
[0018]步驟S101:掃描所述自動定位裝置，獲得所述自動定位裝置的空間點云坐標數據；
[0019]步驟S102:識別與擬合出所述自動定位裝置的空間點云坐標數據中三個所述球體球心在激光測厚儀坐標系中的坐標值；
[0020]步驟S103:采用羅德里格七參數模型、根據三個所述球體球心在所述激光測厚儀坐標系和在所述轉爐坐標系中的坐標值，求算兩個坐標系的換算關系，實現所述激光測厚儀的定位。
[0021]可選的，步驟S102中識別與擬合出所述自動定位裝置的空間點云坐標數據中三個所述球體球心在激光測厚儀坐標系中的坐標值具體為:
[0022]利用基于歐式距離的聚類算法對自動定位裝置的空間點云坐標數據進行處理，得到所有類似球體物的粗提取點云數據；
[0023]采用采樣一致性算法對所述粗提取點云數據進行處理得到中間提取點云數據；
[0024]采用三個所述球體的相對位置關系對所述中間提取點云數據進行處理得到目標球體點云數據；
[0025]利用空間球面方程和最小二乘原理、根據三個所述球體的目標球體點云數據求算三個所述球體在所述激光測厚儀坐標系中的坐標值。
[0026]可選的，在所述步驟S102前對自動定位裝置的空間點云坐標數據進行濾波處理；所述濾波處理包括依次進行的下采樣濾波和統計參數濾波。
[0027]本發明提供的轉爐爐襯激光測厚用自動定位方法，通過掃描自動定位裝置獲得自動定位裝置點云數據，再識別與擬合出定位裝置點云數據中三個球體球心在激光測厚儀坐標系中的坐標，并根據計算得到的三個球體球心在轉爐坐標系中的坐標求算激光測厚儀和轉爐之間的相對位置關系；這樣可實現各個位置處激光測厚儀相對轉爐的自動定位，利于設備靈活測量轉爐爐襯各處的厚度情況。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本發明【具體實施方式】激光測厚儀進行自動定位時的結構示意圖；
[0030]圖2為本發明【具體實施方式】的自動定位裝置結構視圖；
[0031]圖3為本發明【具體實施方式】的自動定位裝置正視圖；
[0032]圖4為本發明【具體實施方式】自動定位裝置中球體示意圖；
[0033]圖5為本發明【具體實