[發明專利]通過三維掃描實現鐵水包包況測量的裝置及方法

在審

• 申請號: 201810480695.6
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108387274A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 李培玉;許振業;王國春;沈國振
• 申請（專利權）人: 杭州譜誠泰迪實業有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;B22D46/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種通過三維掃描實現鐵水包包況測量的裝置，包括用于懸掛測量設備的橫梁；其特征在于，在橫梁上活動安裝有中空的防護罩，其內部裝有3D掃描儀，防護罩的底部設電控隔熱門；防護罩通過風管連接3D掃描控制盒，3D掃描儀和電控隔熱門通過線纜接至設于3D掃描控制盒中的控制板；在3D掃描控制盒上裝有進氣管，自進氣管引入的冷卻空氣經風管進入防護罩后，由電控隔熱門排出；所述控制板通過線纜接至設于主控柜中的工控機和供電模塊，工控機與顯示器和輸入設備連接。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括安裝在鐵水包測量工位旁的光電位置開關和激光測距傳感器，兩者分別通過線纜接至3D掃描控制盒中的控制板。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，防護罩的上端設置懸臂并通過滾輪裝在橫梁上，橫梁上設置多個位置傳感器；

防護罩通過下述驅動方式實現位移：

(1)在橫梁上裝有伺服電機，防護罩與鏈條連接，伺服電機的輸出端裝有鏈輪，伺服電機通過鏈輪和鏈條的作用驅動防護罩在橫梁上位移；或者，

(2)在防護罩上裝有伺服電機，在橫梁設置齒條或鏈條，齒條或鏈條與伺服電機輸出端的齒條或鏈輪嚙合，在伺服電機的驅動下實現防護罩在橫梁上位移。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述3D掃描控制盒的進氣管上裝有氣壓計；在3D掃描控制盒的控制板上裝有電源模塊、傾角補償模塊和現場信號處理模塊。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，連接控制板和主控柜的線纜均穿設在金屬套管中。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，在橫梁的下方并列設置兩個鐵水包測量工位。

7.利用權利要求1所述裝置實現鐵水包包況測量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)利用運輸車將倒空的鐵水包送至測量工位，測量工位位于3D掃描儀的下方；在運送過程中根據激光測距傳感器的信號確定鐵水包運輸車的位置，以便向運輸車發送減速信號；然后根據光電位置開關的檢測信號，向運輸車發送停車信號；

(2)啟動伺服電機，并根據指定的位置傳感器的檢測信號發送停止命令，使帶有3D掃描儀的防護罩移動到鐵水包上方的指定位置；

(3)向3D掃描控制盒和防護罩內通入冷卻空氣，然后打開電控隔熱門，通過對3D掃描儀吹氣實現設備保護；

(4)啟動3D掃描儀，對整個鐵水包的內襯進行掃描，由控制板對掃描信號進行處理后上傳至主控柜中的工控機；通過內置在工控機中的軟件，依據下述公式對鐵水包區域與3D掃描儀之間的空間位置關系進行計算，得到3D掃描區域在鐵水包的空間坐標系下的角度位置信息：

P′＝(P–M₀)×M_x×M_y

式中，P′為鐵水包內坐標，P為三維激光掃描坐標，M₀為鐵水包三維擬合中心原點坐標，M_x為鐵水包三維原點法向量與三維激光掃描儀x軸旋轉變換矩陣，M_y為鐵水包三維原點法向量與三維激光掃描儀y軸旋轉變換矩陣；

(5)通過比對鐵水包在使用過程中不同時間節點的角度位置數據，即能獲知鐵水包內襯包況信息的變化情況。