基于激光定位与扫描的钢包壁厚测量系统

发布时间：2024-05-16 21:58

　　在钢铁冶金工业现场,钢包作为生产流程中的过渡容器与中间冶炼设备,其内壁厚度是重要的参数信息。钢包壁厚的准确测量对于钢水温度控制、防止漏钢事故、提高铸坯质量以及节约生产成本等均有直接影响。掌握钢包内壁侵蚀情况,及时进行针对性的维护,从而延长钢包使用寿命。因此,准确地测量钢包壁厚具有实际意义。因连铸生产中钢包内盛满熔融钢水,其内壁一直处于高温状态,同时钢包在各工位间由行车吊运,其放置位置难以确定,以及多灰尘、强干扰等恶劣环境均给钢包壁厚测量带来困难,使得电容、电阻、热电偶、超声和模型推演计算等方法无法准确测量钢包壁厚。目前,冶金现场主要依靠人工经验估算的方式获取现场钢包壁厚,具有很强的猜测性,难以保证测量精度。针对钢包壁厚难以准确测量,本文设计一种基于激光定位与扫描的钢包壁厚测量系统,主要研究内容如下:(1)基于激光定位与扫描的钢包壁厚测量方法。本文提出一种基于激光定位与扫描的钢包壁厚测量方法,利用定位激光检测确定被测钢包所处的空间坐标,再由执行机构带动测量激光扫描钢包内壁面,根据空间坐标关系,将钢包内壁面各测点数据进行三维映射为钢包壁厚数值,最后将重建后的钢包壁厚数值与钢包初始状态对比,...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外钢包壁厚研究现状
        1.2.1 电容法
        1.2.2 电阻法
        1.2.3 热电偶法
        1.2.4 超声波法
        1.2.5 模型推演计算法
        1.2.6 激光测距法
        1.2.7 其他检测法
    1.3 主要内容及章节安排
2 钢包壁厚测量系统总体设计
    2.1 激光测距原理
        2.1.1 脉冲法测距
        2.1.2 三角法测距
        2.1.3 干涉法测距
        2.1.4 相位法测距
    2.2 钢包壁厚测量方案
        2.2.1 测量流程及原理
        2.2.2 测量模式
    2.3 钢包壁厚测量系统硬件组成
    2.4 激光测距传感器选型
3 钢包壁厚计算方法及软件设计
    3.1 钢包位置定位
        3.1.1 定位方案选择
        3.1.2 钢包定位原理
    3.2 三维重建原理
        3.2.1 坐标系建立
        3.2.2 测量坐标系中测点坐标计算
        3.2.3 测点坐标转换
    3.3 钢包内壁厚度计算方法
        3.3.1 钢包基准模型的建立
        3.3.2 测点数据与基准模型对比
    3.4 钢包壁厚测量系统软件设计
        3.4.1 软件系统总体结构
        3.4.2 软件系统运行流程
        3.4.3 人机交互界面
4 基于模糊PID的扫描平台步进控制
    4.1 扫描平台结构
    4.2 步进电机原理及选型
        4.2.1 步进电机特点
        4.2.2 步进电机选型
        4.2.3 三相混合式步进电机工作原理
    4.3 步进电机驱动器选型
    4.4 步进电机闭环控制及系统结构
        4.4.1 步进电机控制方式选择
        4.4.2 步进电机控制系统结构
    4.5 基于模糊PID的步进电机位置控制
        4.5.1 PID控制基本原理
        4.5.2 模糊控制基本原理
        4.5.3 模糊PID控制基本原理
    4.6 基于模糊PID的步进电机控制系统仿真
        4.6.1 步进电机数学模型
        4.6.2 模糊PID控制器设计
        4.6.3 步进电机控制系统仿真
5 钢包壁厚测量系统现场应用及误差分析
    5.1 实验室调试
        5.1.1 实验平台搭建
        5.1.2 实验测试
    5.2 现场实验
        5.2.1 测量工位的选取
        5.2.2 钢包壁厚测量系统安装位置及保护措施
        5.2.3 现场钢包测量
    5.3 系统误差分析
6 结论与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献



本文编号：3974968