技术领域
[0001] 本发明涉及烧结球团台车料厚监测分析技术领域，尤其涉及一种烧结球团台车料厚的监测方法和监测系统。
相关背景技术
[0002] 对于烧结球团工艺，台车布料料厚控制是重要生产指标，料层厚度分布情况直接影响烧结球团矿的生产效率与质量，进而影响成品矿的产量与质量，以至于影响我国钢铁产品的品质。
[0003] 目前我国钢铁企业烧结球团台车料厚一般采用雷达料位计进行多点定点测量，测量位置一般位于点火炉附近，点火炉附近安装易受正压回火影响烧损监测设备；定点测量代表性较弱，指导厚度调节精度不足，影响烧结终点；定点测量属于线式测量，易漏检料层局部塌陷问题，厚度监测情况不准确就会影响球团的产量和质量。
具体实施方式
[0041] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042] 在对本发明实施方式作进一步地详细描述之前，本发明实施例中所涉及的方位名词，如“上部”、“下部”、“侧部”并不具有限定本发明保护范围的意义。
[0043] 为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0044] 实施例1
[0045] 图1为根据本发明的一个实施例的烧结球团台车料厚的监测方法的步骤流程图。
[0046] 如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种烧结球团台车料厚的监测方法，该监测方法包括以下步骤：
[0047] 步骤1，设置定高位置，获取定高位置到台车布料面的距离；
[0048] 步骤2，基于定高位置的移动和台车的移动，获取多个定高位置到多个台车布料面的多个距离；
[0049] 步骤3，基于多个距离，划分成多个通道，并构建阵列；
[0050] 步骤4，基于阵列，获取拟合后的台车布料面的图像。
[0051] 其中，监测方法包括设置定高位置，获取定高位置到台车布料面的距离；基于所述定高位置的移动和台车的移动，获取多个定高位置到多个台车布料面的多个距离；基于多个所述距离，划分成多个通道，并构建阵列；基于所述阵列，获取拟合后的所述台车布料面的图像。通过定高位置和台车的同时移动，能够获取台车布料面上更大范围的布料料厚的变化情况，根据该变化情况获取布料面图像，能够更进准地监测布料料厚的变化，为台车布料的料厚为生产提供了控制依据，可作为烧结生产终点调节重要反馈指标，实现烧结终点的及时反馈控制，进而控制给料门闸门的开度调整；同时通过够获取台车布料面上更大范围的布料料厚的变化情况，能够及时有效地获取布料的料层上局部塌陷问题，根据塌陷位置调整给料门进料的相关数据。
[0052] 具体地，设置定高位置，在同一高度同时获取到台车布料面的距离，使台车布料面的图像的建立有一个基准平面，为三维建模提供基础，这样更有利于三维建模，提高台车布料面的图像的可靠性和准确性；通过定高位置的移动和台车的移动，能够使定高位置上的采集装置采集更大范围的台车布料面上点位的凹凸尺寸信息，也即坐标信息，为三维建模提供建模依据，基于本发明获取的台车布料面的图像，也能过后后续布料厚度提供生产依据。
[0053] 更进一步地，划分为多个通道是根据激光测距仪的数量进行划分的，每一个激光测距仪定义为一个通道，将每个通道获取的多个定高位置到布料面的距离构建矩阵，通常将这些高度数据传递给控制柜的控制模块(本申请为PLC)进行矩阵的构建，然后再根据烧结机的运行速度和伸缩电机的速度，模拟出布料面的三维形状，进而判定布料面的平整度，通过该平整度进行每个给料门对应的闸门的开度调整。后续开度调整不是本申请的保护内容，在此不再赘述。
[0054] 在一种可行的实施方式中，监测方法还包括：
[0055] 基于台车布料面的图像，调整给料门的开度。
[0056] 其中，将多个激光测距仪测量的到布料面的多个距离传递给控制模块(PLC)，在控制模块内构建阵列，并拟合成布料面的图像，根据该布料面的图像，获得布料面的平整度，根据平整度情况调整给料门闸门的开度，通过够获取台车布料面上更大范围的布料面料厚的变化情况，能够及时有效地获取布料面的料层上局部塌陷问题，根据塌陷位置调整给料门进料的相关数据。
[0057] 图2为根据本发明的一个实施例的多个定高位置到多个台车布料面的多个距离的步骤流程图。
[0058] 在一种可行的实施方式中，如图2所示，获取多个定高位置到多个台车布料面的多个距离包括：
[0059] 步骤201，在定高位置设有移动支架组件，移动支架组件的移动方向与台车的移动方向垂直；
[0060] 步骤202，在移动支架组件上设置均匀设置多个激光测距仪，多个激光测距仪将台车布料面均匀分成多块布料面；
[0061] 步骤203，每个激光测距仪扫描其对应的单块布料面的多个距离。
[0062] 其中，通过在定高的位置设置移动支架组件，通过移动支架组件的移动带动其上的多个激光测距仪移动，使多个激光测距仪与台车行成垂直方向的运动，更便于采集更大范围的台车布料面上点位的凹凸尺寸信息，也即坐标信息，为三维建模提供建模依据；多个激光测距仪将台车布料面均匀分成多个布料面，也即与给料门的数量一致，也就是说，每个激光测距仪对应一个给料门宽度的布料面(也即一个通道)，这样针对每个给料门出的给料装置分别提供生产依据，可以单独调节每个给料门的闸门开度，和给料装置进料的相关数据的调整，提高球团矿的生产销量和成品质量。
[0063] 图3为根据本发明的一个实施例的单个激光测距仪的扫描路线示意图。
[0064] 在一种可行的实施方式中，如图3所示，激光测距仪的扫描路径为锯齿状。
[0065] 其中，通常激光测距仪在一个给料门宽度的范围内往复移动，加之台车运行方向的移动，运行方向的移动和给料门宽度的范围内往复移动是垂直设置，因此，激光测距仪的扫描路线成一个锯齿状，如图3所示，实现多方位多点位的激光扫描，有助于后续台车料厚面的三维坐标(台车布料面)建立；
[0066] 实施例2
[0067] 图4为根据本发明的一个实施例的烧结球团台车料厚的监测系统的示意图。
[0068] 如图4所示，本发明的一个实施例提供了一种烧结球团台车料厚的监测系统，用于实现实施例1的烧结球团台车料厚的监测方法，该检测系统包括：
[0069] 移动组件200，移动组件200包括固定轨道210，和用于在固定轨道210上移动的移动支架组件220，固定轨道210设置在烧结机上，固定轨道210与台车的位置相对应，移动支架组件220的移动方向与台车的移动方向垂直设置；
[0070] 激光测距仪100，多个激光测距仪100均匀地设置在移动支架组件220上，激光测距仪100的数量与台车的给料门的数量一致。
[0071] 监测系统包括固定在烧结机适当位置的移动组件200，移动组件200包括规定轨道210，和用于在固定轨道210上移动的移动支架组件220，多个激光测距仪100固定在移动支架组件220上，每个激光测距仪100在烧结机的给料门的宽度范围内移动，获取该给料门的布料料厚，将所采集数据构建阵列，拟合为三维台车布料面图像，实现对布料厚度的三维监测，能够更精准的监测布料料厚的变化，为台车布料的料厚为生产提供了控制依据，可作为烧结生产终点调节重要反馈指标，实现烧结终点的及时反馈控制，进而控制给料门闸门的开度调整；移动组件和激光测距仪设置在烧结机上，且与台车的位置相对应，也即监测系统位于点火炉回火范围外侧，避免了受正压回火影响烧损监测系统的危险，提高监测系统的使用寿命和工作稳定性。
[0072] 具体地，每个烧结机的给料门的宽度范围内设置一个激光测距仪100，多个激光测距仪100同时工作，同时获取每个给料门处布料厚度的变化情况，同时进行监测分析，提高了布料厚度监测的效率，进而提高了布料厚度调整的效率，提高球团的生产质量。其中，与现有技术的线测量相比，本申请通过面的距离测量，获取的数据更准确，进而使给料门后给料装置相关数据的调整更准确，提高球团的生产质量。
[0073] 需要说明的是，本实施例激光测距仪100的参数为采用两线制，4mA至20mA.DC，响应时间小于30ms，符合上述参数的激光测距仪100均可。
[0074] 更进一步地，固定轨道210设置在烧结机上，同时与台车的位置相对应，并位于台车的上方，这样能够将整个监测系统设置于点火炉回火范围外侧(本申请的系统位于电火炉的后侧)，避免了受到正压回火影响，导致监测系统烧损的危险，提高了监控系统工作的可靠性和稳定性。
[0075] 在一种可行的实施方式中，监测系统还包括：
[0076] 控制柜300，控制柜300包括控制模块和采集模块，控制模块与移动支架组件220连接，采集模块与多个激光测距仪100连接。
[0077] 其中，控制模块与移动支架组件220连接，控制移动支架组件220的移动进而带动激光测距仪100的移动，通过台车的移动和激光测距仪100的移动，形成锯齿状的扫描路线，如图3所示，实现多方位多点位的激光扫描，有助于后续台车料厚面的三维坐标建立；采集模块与激光测距仪100连接，将激光测距仪100获取的与台车布料面的距离传递给采集模块，便于在采集模块通过各个距离构建阵列，同时根据烧结机速度拟合为三维台车料面图像，判断每个给料门处布料面的平整度情况，单独调整每个给料门后给料装置的进料相关数据，提高布料面调整的精确度。
[0078] 在一种可行的实施方式中，控制模块为PLC330，采集模块为服务器320，控制柜300还包括供电模块340和控制屏310，供电模块340为监测系统的各部件供电，控制屏310与服务器320、PLC330和供电模块340电连接。
[0079] 其中，通过PLC330实现整个监测系统的控制，PLC330具有可根据实际工艺需求进行程序编写，可以适应不同的应用场景，满足各种复杂的控制需求；PLC330还具有较高的可靠性和稳定性，经过严格的测试和验证，能够在恶劣的工业环境下长时间运行；此外还具有良好的可监控性，适用范围更广泛。通过控制屏310，即触摸屏，工作人员实现对移动组件100开始工作的操控，以及控制最终的停止时间即可，其余通过PLC300实现中间各部件的联动，降低工作人员的工作强度。
[0080] 需要说明的是，服务器320用于获取每个给料门对应的激光测距仪100与台车布料面的多点距离，传递到PLC330中构建阵列，根据距离数据和烧结机的运行速度拟合为三维台车料面图像，根据该布料面的图像，调整相应给料门后闸门的开度，同时通过够获取台车布料面上更大范围的布料面料厚的变化情况，能够及时有效地获取布料面的料层上局部塌陷问题，根据塌陷位置调整给料门进料的相关数据。
[0081] 需要说明的是，根据激光测距仪100获取的不同位置的与布料面的距离，能够及时监测到布料的料层上局部塌陷的问题(根据塌陷位置调整给料门进料的相关数据)，有助于及时解决布料时的工艺问题，进而提高球团的生产质量。
[0082] 在一种可行的实施方式中，固定轨道210朝向移动支架组件220的一侧上设有多段滑轨211，移动支架组件220包括：
[0083] 移动支架本体221，呈空心结构，移动支架本体221靠近控制柜300的一端设有接线盒230；
[0084] 电滑块222，设置于移动支架本体221朝向固定轨道210的一侧，电滑块222与控制模块电连接，电滑块222位于滑轨211上。
[0085] 其中，通过电滑块222的设置，使得移动支架本体221能够在固定轨道210上移动，进而使得移动支架本体221上的激光测距仪100能够随之一起移动，保证了激光测距仪100和台车的同时移动，提高台车布料面监测点的范围，为后续台车布料面的图像提供强大的数据支撑，提高台车布料面的图像的准确性，进而为后续闸门的开度和给料门进料的相关数据，提供了数据支撑，保证台车上料厚的均匀性，提高球团矿的生产质量。
[0086] 需要说明的是，移动支架本体221靠近控制柜300的一端设有接线盒230，将激光测距仪100和电滑块222的控制线和信号线从移动支架本体221的内部敷设，并通过接线盒230完成与外部控制柜300的连接，一方面能够屏蔽明火对控制线和信号线的影响，另一方面还能够节省空间，方便施工。其中，移动支架本体221远离固定轨道210的一侧为可拆卸结构，为扣盖或移动插入的盖体方式，更便于控制线和信号线的敷设。
[0087] 更进一步地，电滑块222可以是一个也可以是多个，本申请中设置至少两个电滑块222，能够提高移动支架本体221移动的稳定性和可靠性，但电滑块222的数量最多为(N‑2)个，其中N为给料门的数量。其中，移动支架本体221的长度与烧结机的宽度相同，移动支架本体221的宽度和高度可以为180mm至220mm。
[0088] 图5为根据本发明的一个实施例的滑轨与电滑块的配合示意图。
[0089] 在一种可行的实施方式中，如图5所示，每段滑轨211移动方向的两个内壁上设有第一电触点212，电滑块222朝向第一电触点212的侧壁上设有第二电触点223，第一电触点212和第二电触点223接触后产生电信号传递给控制柜300，控制柜300控制电滑块222反向移动。
[0090] 其中，电滑块222在滑轨211内移动时，其中一个第二电触点223触碰到滑轨211内与之对应的第一电触点212，产生电信号后传递给控制柜300的服务器320，服务器320将信号传递给PLC330，通过PLC300控制电滑块222的反向移动，同理，另一个第二电触点223触碰到滑轨211内与之对应的第一电触点212时，产生电信号后也反馈给控制柜300的服务器320，服务器320将信号传递给PLC330，通过PLC300控制电滑块222正向移动，这样实现电滑块222在滑轨211内往复运动的目的。
[0091] 需要说明的是，图4中向左侧方向的移动定义为正向移动，图4中向右侧方向的移动定义为反向移动。
[0092] 更进一步地，台车的宽度为W，设置N个激光测距仪100，也就是说，激光测距仪100的移动范围(电滑块222从滑轨211一端到另一端的行走距离)L＝W/N，也即单个激光测距仪100监测布料的宽度和给料门的宽度匹配，使每个激光测距仪100在台车布料面上方的L长度范围内做往复的运动，同时随着台车的移动，激光测距仪100的采集点形成锯齿状的扫描路线，如图3所示，实现多方位多点位的激光扫描，提高后续拟合为三维台车料面图像的准确性和可靠性。
[0093] 其中，通常台车的速度为2m/min至4m/min，约33mm/s至66mm/s，激光测距仪100的移动范围L通常选择900mm，单行程时间(完成一个L距离的移动时间)为2s，因此在2秒内L长度远远大于台车行进距离，能够满足往复采集的数据的密度要求，将采集的距离数据构建阵列，拟合为三维台车料面图像，进而控制给料门闸门的开度调整；同时能够及时有效地获取布料的料层上局部塌陷问题，根据塌陷位置调整给料门进料的相关数据。
[0094] 在一种可行的实施方式中，一对第一电触点212的距离为给料门的宽度与电滑块的长度之和。
[0095] 其中，一对第一电触点212的距离为给料门的宽度与电滑块的长度之和，这样的设置，能够使电滑块222移动的幅度(行走距离)与给料门的宽度一致，也即保证每个激光测距仪100能够在给料门宽度范围内往复移动，也即在L长度范围内往复移动，增加台车布料面上的采集点位。
[0096] 需要说明的是，固定轨道210和移动支架组件220的材质为不锈钢材质。
[0097] 其中，不锈钢具有良好的耐腐蚀性、高强度、耐高温和耐磨性，能够适用于较差的工作环境内，提高监测系统的使用寿命。
[0098] 实施例3
[0099] 与实施例2不同的是，本实施例中，移动支架组件220通过滚轮与固定轨道210配合连接，也即不适用电滑块222。
[0100] 移动支架组件通220过滚轮与固定轨道210配合连接，一方面能够使移动支架组件220带着激光测距仪100在固定轨道210上顺畅地移动，提高激光测距仪100采集距离的连贯性，提高拟合为三维台车料面图像的准确性；另一方面滚轮与固定轨道210形成滚动摩擦，大大降低了移动支架组件220与固定轨道210的接触面积，进而降低了摩擦力的大小，进而降低了移动支架组件220移动时的能耗，也即耗电量更低。
[0101] 在一种可行的实施方式中，移动支架组件220包括：
[0102] 移动支架本体221，为空心结构，移动支架本体221通过滚轮与固定轨道210配合连接；
[0103] 伸缩部240，伸缩部240的伸缩端与移动支架本体221固定连接，伸缩部240用于推动移动支架本体221在固定轨道210上的移动，伸缩部240与控制模块连接。
[0104] 其中，移动支架组件220包括移动支架本体221和伸缩部240，移动支架本体221为空心结构，移动支架本体221远离伸缩部240的一端上设有接线盒230，将激光测距仪100和伸缩部240的控制线和信号线从移动支架本体221的内部敷设，并通过接线盒230完成与外部控制柜300的连接，一方面能够屏蔽明火对控制线和信号线的影响，另一方面还能够节省空间，方便施工。需要说明的是，移动支架本体221远离固定轨道210的一侧为可拆卸结构，为扣盖或移动插入的盖体方式，更便于控制线和信号线的敷设。
[0105] 更进一步地，通过伸缩部240控制移动支架本体221的往复移动，进而带动移动支架本体221上的多个激光测距仪100的往复移动，实现台布料面上更大范围的监测。
[0106] 需要说明的是，台车的宽度为W，设置N个激光测距仪100(给料门的数量)，也就是说，激光测距仪100的移动范围(伸缩部240的伸缩范围)L＝W/N，也即单个激光测距仪100监测布料的宽度和给料门的宽度匹配，使每个激光测距仪100在台车布料面上方的L长度范围内做往复的运动，同时随着台车的移动，激光测距仪100的采集点形成锯齿状的扫描路线，如图3所示，实现多方位多点位的激光扫描，提高后续拟合为三维台车料面图像的准确性和可靠性。
[0107] 图6为根据本发明的一个实施例的伸缩部的示意图。
[0108] 在一种可行的实施方式中，如图6所示，伸缩部240包括：
[0109] 电机241，电机241的壳体与烧结机固定连接，电机241的输出轴上设有第一齿轮242，电机241与控制模块连接；
[0110] 连杆244，连杆244的一端通过轴承与电机241的壳体连接，连杆244的另一端固定连接有第二齿轮243，第二齿轮243与第一齿轮242啮合，连杆244为空心结构，连杆244内壁设有内螺纹；
[0111] 伸缩杆245，伸缩杆245的外壁设有外螺纹，伸缩杆245的一端与连杆244螺纹连接，伸缩杆245的另一端与移动支架本体211固定连接。
[0112] 其中，电机241的壳体通过连接板固定在烧结机上或与固定轨道210连接都可以，电机241的输出轴与移动支架本体221平行，电机241上设有第一齿轮242并与第二齿轮243啮合，第二齿轮243与连杆244固定连接，连杆244通过轴承设置在电机241的壳体上，可以在壳体上固定设置安装块，在安装块内设置安装孔，连杆244通过轴承与安装孔配合连接，这样第一齿轮242的转动带动第二齿轮243转动进而带动连杆244转动，连杆244内设有内螺纹，伸缩杆245上设有外螺纹，伸缩杆245的一端还与移动支架本体221固定，也就是说能够将连杆244的旋转运动转化成伸缩杆245的直线运动，实现伸缩杆245在连杆244内的伸缩，进而实现伸缩杆245推动移动支架本体221的往复移动。
[0113] 需要说明的是，也可以通过电动伸缩杆直接驱动移动支架本体221，实现移动支架本体221的往复移动，但是电动伸缩杆的存在使用难度大、安全性问题、维修成本高和不适用于户外环境等问题，而通过齿轮传动和螺杆的配合，将旋转运动转化成直线运动，具有传动效率高、精度高和运动平稳的优点，可以根据需要和实际情况进行选择即可。
[0114] 在一种可行的实施方式中，连杆244、第一齿轮242和第二齿轮243均设置于传动箱体246内，传动箱体246与电机241的壳体固定连接。
[0115] 其中，将连杆244、第一齿轮242和第二齿轮243通过传动箱体246封闭起来，能够避免工作环境的灰尘和污垢直接污染第一齿轮242和第二齿轮243，一方面能够提高伸缩部240的传动稳定性，另一方面能提高伸缩部240的使用寿命。
[0116] 在一种可行的实施方式中，伸缩杆245远离电机241的一端设有红外接收器，移动支架组件221还包括：
[0117] 限位部，限位部外套在移动支架本体221外，移动支架本体221通过滑块与限位部滑动连接，限位部的两端设有红外发射器，一对红外发射器之间的距离为移动支架本体221的移动幅度，红外发射器与采集模块连接。
[0118] 其中，移动支架本体221靠近伸缩部240的一端在限位部内往复移动，伸缩杆245靠近移动支架本体221的一端上设有红外接收器，限位部的内部两端设有一对红外发射器，伸缩杆245往复移动，当红外接收器与红外发射器对接后，将信号传递给控制柜300，控制柜300控制伸缩部240的电机反转，红外接收器与另一个红外发射器对接后，将信号传递给控制柜300，控制柜300控制伸缩部240的电机正传，如此反复，实现移动支架本体221在一对红外发射器之间的距离内移动，也即一对红外线接收器之间的距离为L，与给料门的宽度一致。
[0119] 具体地，台车的移动方向与移动支架本体221的移动方向垂直，台车的移动和多个激光测距仪100的移动配合，使得激光测距仪100采集的点的连线如图3所示，将台车按多个给料门划分成多个采集部分，每个采集部分通过以及激光测距仪100进行采集，提高采集效率，进而缩短对布料厚度的改进调整时间，提高工作效率。
[0120] 在一种可行的实施方式中，连杆244的长度不小于一对红外发射器的距离。
[0121] 其中，连杆244的长度不小于一对红外发射器的距离，也就是说连杆244的长度大于等于一对红外发射器的距离，本实施例为L的距离900mm，这样能够满足伸缩杆245伸缩距离的要求，也即实现移动支架本体221移动的范围。
[0122] 在本发明中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
[0123] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
[0124] 以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
