一种连铸中间包钢水液位测量装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及板坯连铸的检测技术，更具体地说，涉及一种连铸中间包钢水液位测量装置及其使用方法。


背景技术：

2.在连铸生产过程中，钢水从钢包进入中间包，再通过安装在中间包上的塞棒或滑板控流系统，由注流通道进入结晶器，不断冷却形成连铸板坯。在此期间，中间包起到了钢水中转、保证连续浇注及镇静夹杂物上浮等作用。在中间包浇注期间，中间包内钢水称量的准确性对板坯的质量影响很大，在中间包浇注结束时，中间包内钢水称量的准确性既影响浇注收得率，又对防止结晶器下渣造成事故有决定性作用。
3.当前中间包内钢水的重量主要是靠中间包车上的称量装置来检测，但是由于称量装置在高温环境下故障率高，同时中间包在使用中变形量大，导致称量精度不足。同时，在中间包内钢水表面有覆盖剂保温剂及钢包末期余渣的存在，同样高度的液位重量偏差很大。所以为提高钢水收得率，防止中间包内渣子进入结晶器造成事故，在中间包浇注结束时，操作工需要不断进行手动测量钢水高度。
4.目前针对中间包内钢水液位的测量，以称重法为主，还有各种方法及文献发表，最主要的方法有电磁法、激光法、超声波法、电极法等，但由于技术或者成本等不能满足大生产的需要，很少有用于实际生产的。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种连铸中间包钢水液位测量装置及其使用方法，提高中间包内钢水称量的准确性，提高连铸浇注收得率，防止结晶器下渣造成事故，提高生产自动化程度。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一方面，一种连铸中间包钢水液位测量装置，包括机器人、测量杆夹持机构、视觉机构、图像处理机构和摆放架；
8.所述机器人设于中间包一侧，所述测量杆夹持机构设于所述机器人上；
9.所述摆放架内用以放置测量杆，设于所述机器人的一侧；
10.所述视觉机构与所述图像处理机构之间建立数据通讯连接，设于所述机器人的一旁，所述视觉机构的图像采集侧朝所述中间包方向设置。
11.较佳的，还包括测量平台，所述机器人、所述视觉机构和所述摆放架均设于所述测量平台上。
12.较佳的，所述机器人位于所述中间包和所述摆放架之间。
13.较佳的，所述视觉机构为红外热像仪或摄像机。
14.较佳的，所述测量杆夹持机构包括夹持杆、气缸、夹持爪和活动爪；
15.所述夹持杆的后端通过法兰或接头连于所述机器人上，前端上固定连接所述夹持
爪、活动连接所述活动爪；
16.所述气缸的与所述夹持杆连接，所述气缸的活动端与所述活动爪连接。
17.较佳的，所述活动爪通过销轴连于所述夹持杆的前端上。
18.较佳的，所述夹持爪、所述活动爪的内侧面上还设有多个夹持柱。
19.另一方面，一种所述的连铸中间包钢水液位测量装置的使用方法：
20.工作人员通过机器人操作盘发出指令至所述机器人，所述机器人将所述测量杆夹持机构移动至所述摆放架位置，通过所述测量杆夹持机构夹持住所述摆放架内某根所述测量杆；
21.所述机器人再将所述测量杆夹持机构移动至所述中间包上测量孔的上方，所述测量杆夹持机构将所述测量杆沿所述中间包上测量孔垂直插至所述中间包的底部停留n秒钟后，所述测量杆夹持机构将所述测量杆沿所述中间包上测量孔向上垂直提出至所述中间包的上方并保持静止，所述视觉机构对所述测量杆进行图像采集，并将图像传输至所述图像处理机构，由所述图像处理机构测量出所述测量杆上粘有钢水部分的长度，并将测量值反馈给工作人员。
22.较佳的，所述测量杆夹持机构夹持所述测量杆进一步包括：
23.通过所述气缸动作打开所述活动爪，所述机器人将所述测量杆夹持机构移动至对应的所述测量杆位置，再所述气缸动作关闭所述活动爪以夹持住所述测量杆。
24.较佳的，所述测量杆在所述中间包的底部停留时间为2至5秒钟。
25.本发明所提供的一种连铸中间包钢水液位测量装置及其使用方法，可广泛应用于各种连铸机中间包作业的场合，可以利用自动机械装置或机器人对中间包内的钢液位高度进行测量，帮助炼钢生产实现连铸浇钢的自动化、无人化、远程化作业，避免了操作人员近距离接触钢水造成的安全隐患。同时测量标准化，测量精度不受人员技能的影响，便于钢厂减少中间包的残钢量，提高连铸钢水收得率，经济效益显著。
附图说明
26.图1是本发明连铸中间包钢水液位测量装置的结构示意图；
27.图2是本发明连铸中间包钢水液位测量装置中测量杆夹持机构采用法兰与机器人连接的结构示意图；
28.图3是本发明连铸中间包钢水液位测量装置中测量杆夹持机构采用接头与机器人连接的结构示意图；
29.图4是本发明连铸中间包钢水液位测量装置的使用方法中测量杆插入中间包的示意图；
30.图5是本发明连铸中间包钢水液位测量装置的使用方法中视觉机构进行拍摄的示意图；
31.图6是本发明连铸中间包钢水液位测量装置的使用方法实施例的流程示意图。
具体实施方式
32.为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
33.结合图1所示，本发明所提供的一种连铸中间包钢水液位测量装置，包括机器人1、测量杆夹持机构2、视觉机构5、图像处理机构6和摆放架4。
34.机器人1设于中间包7一侧，测量杆夹持机构2设于机器人1上，测量杆夹持机构2用于抓取放置在摆放架4内的测量杆3。机器人1为六轴机器人。
35.摆放架4内用以放置测量杆3，设于机器人1的一侧，机器人1位于中间包7和摆放架4之间。
36.视觉机构5与图像处理机构6之间建立数据通讯连接，设于机器人1的一旁，视觉机构5的图像采集侧朝中间包7方向设置，用以抓取图像。视觉机构5为红外热像仪或摄像机。
37.本发明连铸中间包钢水液位测量装置还包括测量平台9，机器人1、视觉机构5和摆放架4均设于测量平台9上。
38.结合图2和图3所示，测量杆夹持机构2包括夹持杆201、气缸202、夹持爪203和活动爪204。
39.夹持杆201的后端通过法兰205或接头207连于机器人1上，前端上固定连接夹持爪203、以及通过销轴连接活动爪204，活动爪204可绕销轴转动。
40.气缸202的与夹持杆201固定连接，气缸202的活动端与活动爪204连接，通过气缸202动作实现夹持爪203与活动爪204之间的开闭，机器人1的动力气体与气缸202连通。
41.夹持爪203、活动爪204的内侧面上还设有多个夹持柱206，用于夹住测量杆3。
42.单一功能机器人不需要更换工具的，可采用图2中的法兰205连接；多功能机器人需要更换工具的，可采用图3中的接头207连接(机器人通过气缸抓取住该接头，此接头形式为机器人工具的通用接头)。
43.结合图4和图5所示，本发明还提供了一种的连铸中间包钢水液位测量装置的使用方法：
44.工作人员通过机器人操作盘发出指令至机器人1，机器人1将测量杆夹持机构2移动至摆放架4位置，通过测量杆夹持机构2夹持住摆放架4内某根测量杆3；
45.机器人1再将测量杆夹持机构2移动至中间包7上测量孔的上方，测量杆夹持机构2将测量杆3沿中间包7上测量孔垂直插至中间包7的底部停留2至5秒钟后，测量杆夹持机构2将测量杆3沿中间包7上测量孔向上垂直提出至中间包7的上方并保持静止，此时视觉机构5对测量杆3进行图像采集，并将图像传输至图像处理机构6，由图像处理机构6测量出测量杆3上粘有钢水部分的长度，并将测量值以数字、图像或转换成语音的形式反馈给工作人员。最后机器人1将已用过的测量杆3投入中间包7或放置到废弃测量杆收集位置，一次中间包7内钢水液位8测量完成。
46.测量杆夹持机构2夹持测量杆3进一步包括：
47.通过气缸202动作打开活动爪204，机器人1将测量杆夹持机构2移动至对应的测量杆3位置，再气缸202动作关闭活动爪204以夹持住测量杆3。
48.实施例
49.结合图6所示，某钢企炼钢厂3#连铸机，中间包采用机器人作业。当中间包终浇时采用本发明连铸中间包钢水液位测量装置及其使用方法对中间包7内钢水液位8进行测量：作业人员通过机器人操作盘发出指令给连接有测量杆夹持机构2的机器人1，机器人1将测量杆夹持机构2移动到放置架4附近的a位置，并通过气缸202打开活动爪204后，再次移动到
程序设定的某根测量杆3位置，并通过气缸202动作关闭活动爪204以夹持住测量杆3。测量杆夹持机构2带着测量杆3移动至中间包7上测量孔b位置上方，将测量杆3垂直插至中间包7底部后停止2至5秒钟后，再将测量杆3向上垂直提出至中间包7上方并保持静止，此时视觉机构5对测量杆3进行图像检测，测量出测量杆3上粘有高温钢水部分的长度，并将测量值以数字、图像或转换成语音反馈给作业人员，最后测量杆夹持机构2将已用过的测量杆3投入中间包7浇注孔c位置，或放置到废弃测量杆收集位置，一次中间包钢水液位测量完成。作业人员根据机器人测量的钢水液位高度进行中间包残钢的浇注。
50.本发明连铸中间包钢水液位测量装置及其使用方法根据所涉及的技术成熟可靠，且具有通用性和实用性，可广泛运用于连铸具有机器人或自动机械装置的作业。实施本发明后经济效益显著，作业安全性高，可以实现连铸浇钢的无人化、远程化，市场前景广阔。
51.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

技术特征：
1.一种连铸中间包钢水液位测量装置，其特征在于：包括机器人、测量杆夹持机构、视觉机构、图像处理机构和摆放架；所述机器人设于中间包一侧，所述测量杆夹持机构设于所述机器人上；所述摆放架内用以放置测量杆，设于所述机器人的一侧；所述视觉机构与所述图像处理机构之间建立数据通讯连接，设于所述机器人的一旁，所述视觉机构的图像采集侧朝所述中间包方向设置。2.根据权利要求1所述的连铸中间包钢水液位测量装置，其特征在于：还包括测量平台，所述机器人、所述视觉机构和所述摆放架均设于所述测量平台上。3.根据权利要求1所述的连铸中间包钢水液位测量装置，其特征在于：所述机器人位于所述中间包和所述摆放架之间。4.根据权利要求1所述的连铸中间包钢水液位测量装置，其特征在于：所述视觉机构为红外热像仪或摄像机。5.根据权利要求1所述的连铸中间包钢水液位测量装置，其特征在于：所述测量杆夹持机构包括夹持杆、气缸、夹持爪和活动爪；所述夹持杆的后端通过法兰或接头连于所述机器人上，前端上固定连接所述夹持爪、活动连接所述活动爪；所述气缸的底座与所述夹持杆连接，所述气缸的活动端与所述活动爪连接。6.根据权利要求5所述的连铸中间包钢水液位测量装置，其特征在于：所述活动爪通过销轴连于所述夹持杆的前端上。7.根据权利要求5所述的连铸中间包钢水液位测量装置，其特征在于：所述夹持爪、所述活动爪的内侧面上还设有多个夹持柱。8.一种如权利要求1-7之一所述的连铸中间包钢水液位测量装置的使用方法，其特征在于：工作人员通过机器人操作盘发出指令至所述机器人，所述机器人将所述测量杆夹持机构移动至所述摆放架位置，通过所述测量杆夹持机构夹持住所述摆放架内某根所述测量杆；所述机器人再将所述测量杆夹持机构移动至所述中间包上测量孔的上方，所述测量杆夹持机构将所述测量杆沿所述中间包上测量孔垂直插至所述中间包的底部停留n秒钟后，所述测量杆夹持机构将所述测量杆沿所述中间包上测量孔向上垂直提出至所述中间包的上方并保持静止，所述视觉机构对所述测量杆进行图像采集，并将图像传输至所述图像处理机构，由所述图像处理机构测量出所述测量杆上粘有钢水部分的长度，并将测量值反馈给工作人员。9.根据权利要求8所述的连铸中间包钢水液位测量装置的使用方法，其特征在于，所述测量杆夹持机构夹持所述测量杆进一步包括：通过所述气缸动作打开所述活动爪，所述机器人将所述测量杆夹持机构移动至对应的所述测量杆位置，再所述气缸动作关闭所述活动爪以夹持住所述测量杆。10.根据权利要求8所述的连铸中间包钢水液位测量装置的使用方法，其特征在于：所述测量杆在所述中间包的底部停留时间为2至5秒钟。

技术总结
本发明公开了一种连铸中间包钢水液位测量装置及其使用方法，包括机器人、测量杆夹持机构、视觉机构、图像处理机构和摆放架；所述机器人设于中间包一侧，所述测量杆夹持机构设于所述机器人上；所述摆放架内用以放置测量杆，设于所述机器人的一侧；所述视觉机构与所述图像处理机构之间建立数据通讯连接，设于所述机器人的一旁，所述视觉机构的图像采集侧朝所述中间包方向设置。本发明提高中间包内钢水称量的准确性，提高连铸浇注收得率，防止结晶器下渣造成事故，提高生产自动化程度。提高生产自动化程度。提高生产自动化程度。


技术研发人员：吴杰 吴亚明 陈建梁 张林权 张远
受保护的技术使用者：宝山钢铁股份有限公司
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2023/7/26