高炉炉料机械化清理装置的制作方法

1.本发明涉及工业炉维护技术领域，具体而言，涉及一种高炉炉料机械化清理装置。


背景技术：

2.目前，一般的工业炉构造是个圆筒形的钢结构炉壳，高炉冶炼是炼铁原料从炉顶加入后，经过余热、铁氧化物分解和还原、焦炭的燃烧及造渣等一系列过程。高炉炉缸内部耐火材料在炼铁强度提高下，不断侵蚀，严重影响高炉寿命，而且也是安全生产中重大隐患，故在高炉达到一定的炉龄或需要维修或维护时，需进行高炉休风，进行炉内炉料清理，以满足炉内造衬。然后，现有技术中，在进行炉内炉料清理时，清理设备的传送带始终处于转动状态，无法有效的进行调节，从而导致在需传送的炉料的量较少时，无法及时的进行调整，从而导致了传送带低效率的运转，极大地浪费了资源。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明提出了一种高炉炉料机械化清理装置，旨在解决在进行高炉炉内炉料清理时，如何有效地进行皮带机的转动速度调节，从而避免能源浪费的问题。
4.一个方面，本发明提出了一种高炉炉料机械化清理装置，包括：控制器、图像采集单元、水平皮带机和大倾角皮带机，所述大倾角皮带机设置在所述高炉内，且其上端露出所述高炉的风口，水平皮带机沿水平方向设置在所述高炉的外侧，且所述水平皮带机的第一端位于所述大倾角皮带机上端的下方，所述水平皮带机的第二端设置有一下料溜槽，所述图像采集单元设置在所述大倾角皮带机的正上方，以采集所述大倾角皮带机的图像信息，所述控制器分别与所述图像采集单元、水平皮带机和大倾角皮带机电连接；其中，
5.所述控制器包括一处理模块，所述图像采集单将实时采集的所述大倾角皮带机的图像信息传输至所述处理模块，所述处理模块用于在接收到所述大倾角皮带机的图像信息后，从所述图像信息中提取一图像帧，并在所述图像帧中标记出大倾角皮带机的运输作业面的图像，提取所述运输作业面的图像，并进行灰度处理，以实时的获取所述运输作业面图像的实时平均灰度值
△
g；
6.所述处理模块还用于在所述大倾角皮带机上未放置物料时，获取所述大倾角皮带机的运输作业面的初始平均灰度值g0；
7.所述处理模块还用于根据所述实时平均灰度值
△
g和初始平均灰度值g0设定所述大倾角皮带机的转速。
8.进一步地，控制器优选为一控制终端，其可以为计算机、工控机等能够进行数据处理及对各单元进行控制的设备。
9.进一步地，所述处理模块还用于预先设定第一预设大倾角皮带机转速s1、第二预设大倾角皮带机转速s2、第三预设大倾角皮带机转速s3和第四预设大倾角皮带机转速s4，且s1＜s2＜s3＜s4；所述处理模块还用于预先设定第一预设平均灰度值g1、第二预设平均灰度值g2、第三预设平均灰度值g3和第四预设平均灰度值g4，且0≤g4＜g3＜g2＜g1＜g0≤
255，g1、g2、g3和g4依次等差排列；
10.所述处理模块用于根据所述实时平均灰度值
△
g和初始平均灰度值g0之间的比对结果，确定是否使所述大倾角皮带机运行：
11.当
△
g≥g0时，使所述大倾角皮带机停止运行；
12.当
△
g＜g0时，使所述大倾角皮带机开始运行，并根据所述实时平均灰度值
△
g与各预设平均灰度值之间的关系，设定所述大倾角皮带机的转速:
13.当g1≤
△
g＜g0时，选定所述第一预设大倾角皮带机转速s1作为所述大倾角皮带机的转速；
14.当g2≤
△
g＜g1时，选定所述第二预设大倾角皮带机转速s2作为所述大倾角皮带机的转速；
15.当g3≤
△
g＜g2时，选定所述第三预设大倾角皮带机转速s3作为所述大倾角皮带机的转速；
16.当g4≤
△
g＜g3时，选定所述第四预设大倾角皮带机转速s4作为所述大倾角皮带机的转速。
17.进一步地，所述处理模块用于在将所述大倾角皮带机的转速设定为所述第i预设大倾角皮带机转速si后，i＝1,2,3,4，对所述水平皮带机的转速进行设定；
18.所述处理模块还用于设定第一预设调整系数a1、第二预设调整系数a2、第三预设调整系数a3和第四预设调整系数a4，且1＜a1＜a2＜a3＜a4＜1.5；所述处理模块还用于设定第一预设倾斜角度j1、第二预设倾斜角度j2、第三预设倾斜角度j3和第四预设倾斜角度j4，且j1＜j2＜j3＜j4；所述处理模块还用于在所述大倾角皮带机安装至预设位置后，获取所述大倾角皮带机的初始倾斜角度j0；
19.所述处理模块还用于根据所述初始倾斜角度j0与各预设倾斜角度之间的关系，设定所述水平皮带机的转速：
20.当j0＜j1时，选定所述第一预设调整系数a1对si进行调整，并将调整后的转速si*a1作为所述水平皮带机的转速；
21.当j1≤j0＜j2时，选定所述第二预设调整系数a2对si进行调整，并将调整后的转速si*a2作为所述水平皮带机的转速；
22.当j2≤j0＜j3时，选定所述第二预设调整系数a3对si进行调整，并将调整后的转速si*a3作为所述水平皮带机的转速；
23.当j3≤j0＜j4时，选定所述第四预设调整系数a4对si进行调整，并将调整后的转速si*a4作为所述水平皮带机的转速。
24.进一步地，所述处理模块还用于设定第一预设端点灰度值差值c1、第二预设端点灰度值差值c2、第三预设端点灰度值差值c3和第四预设端点灰度值差值c4，且c1＜c2＜c3＜c4；所述处理模块还用于设定第一预设速度修正系数d1、第二预设速度修正系数d2、第三预设速度修正系数d3和第四预设速度修正系数d4，且1＜d1＜d2＜d3＜d4＜1.5；
25.所述处理模块还用于在所述大倾角皮带机开始运行，并设定所述大倾角皮带机的转速后，在第n时刻获取所述大倾角皮带机的运输作业面的图像，n为任意正整数，并在所述第n时刻的运输作业面的图像中截取出一矩形图像，在所述矩形图像中确定沿所述大倾角皮带机的运行方向的对称轴，提取该对称轴两端点的灰度值，获取第n时刻的两端点灰度值
的差值wn，以同样的方式获取第n+1时刻的两端点灰度值的差值wn+1；
26.所述处理模块还用于根据所述第n时刻的两端点灰度值的差值wn和第n+1时刻的两端点灰度值的差值wn+1之间的差值、与各预设预设端点灰度值差值之间的关系选定修正系数，以对选定的所述第i预设大倾角皮带机转速si进行修正，并将修正后的转速作为所述大倾角皮带机的转速：
27.当0＜(wn+1)
‑
wn≤c1时，选定所述第一预设速度修正系数d1对所述第i预设大倾角皮带机转速si进行修正，并将修正后的转速si*d1作为所述大倾角皮带机的转速；
28.当c1＜(wn+1)
‑
wn≤c2时，选定所述第二预设速度修正系数d2对所述第i预设大倾角皮带机转速si进行修正，并将修正后的转速si*d2作为所述大倾角皮带机的转速；
29.当c2＜(wn+1)
‑
wn≤c3时，选定所述第三预设速度修正系数d3对所述第i预设大倾角皮带机转速si进行修正，并将修正后的转速si*d2作为所述大倾角皮带机的转速；
30.当c3＜(wn+1)
‑
wn≤c4时，选定所述第四预设速度修正系数d4对所述第i预设大倾角皮带机转速si进行修正，并将修正后的转速si*d2作为所述大倾角皮带机的转速。
31.进一步地，所述大倾角皮带机的正上方设置有一支架，所述图像采集单元设置在所述支架上。
32.进一步地，所述图像采集单元包括摄像头，所述摄像头固定在所述支架上，且所述摄像头朝向所述大倾角皮带机的皮带的上侧面设置。摄像头与控制器电连接。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过设置的水平皮带机和大倾角皮带机在进行炉料清理时，对炉料进行传输，同时，通过设置的控制器对水平皮带机和大倾角皮带机进行控制，能够有效地提高皮带机的控制效率。
34.进一步地，还通过设置与控制器连接的图像采集单元，通过图像采集单元采集大倾角皮带机作业面的图像信息，控制器中的处理模块在图像信息中提取图像帧，根据获取实时平均灰度值
△
g和初始平均灰度值g0设定所述大倾角皮带机的转速，通过获取的灰度值能够反映出大倾角皮带机作业面上炉料量的多少，从而根据其炉料量的大小及时的调整皮带机的转速，不仅能够准确高效的对皮带机的转速进行调整和控制，还能够避免皮带机的无效运转，以降低能源的浪费。
附图说明
35.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
36.图1为本发明实施例提供的高炉炉料机械化清理装置的结构示意图。
具体实施方式
37.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
38.参阅图1所示，本实施例提供了一种高炉炉料机械化清理装置，包括：控制器、图像采集单元、水平皮带机和大倾角皮带机，所述大倾角皮带机设置在所述高炉内，且其上端露出所述高炉的风口，水平皮带机沿水平方向设置在所述高炉的外侧，且所述水平皮带机的第一端位于所述大倾角皮带机上端的下方，所述水平皮带机的第二端设置有一下料溜槽，所述图像采集单元设置在所述大倾角皮带机的正上方，以采集所述大倾角皮带机的图像信息，所述控制器分别与所述图像采集单元、水平皮带机和大倾角皮带机电连接。
39.可以看出，通过设置的水平皮带机和大倾角皮带机在进行炉料清理时，对炉料进行传输，同时，通过设置的控制器对水平皮带机和大倾角皮带机进行控制，能够有效地提高皮带机的控制效率。
40.具体而言，所述控制器包括一处理模块，所述图像采集单将实时采集的所述大倾角皮带机的图像信息传输至所述处理模块，所述处理模块用于在接收到所述大倾角皮带机的图像信息后，从所述图像信息中提取一图像帧，并在所述图像帧中标记出大倾角皮带机的运输作业面的图像，提取所述运输作业面的图像，并进行灰度处理，以实时的获取所述运输作业面图像的实时平均灰度值
△
g；
41.所述处理模块还用于在所述大倾角皮带机上未放置物料时，获取所述大倾角皮带机的运输作业面的初始平均灰度值g0；
42.所述处理模块还用于根据所述实时平均灰度值
△
g和初始平均灰度值g0设定所述大倾角皮带机的转速。
43.可以看出，本实施例还通过设置与控制器连接的图像采集单元，通过图像采集单元采集大倾角皮带机作业面的图像信息，控制器中的处理模块在图像信息中提取图像帧，根据获取实时平均灰度值
△
g和初始平均灰度值g0设定所述大倾角皮带机的转速，通过获取的灰度值能够反映出大倾角皮带机作业面上炉料量的多少，从而根据其炉料量的大小及时的调整皮带机的转速，不仅能够准确高效的对皮带机的转速进行调整和控制，还能够避免皮带机的无效运转，以降低能源的浪费。
44.可以理解的是，大倾角皮带机的作业面优选为浅色面层，炉料为深色的渣料，通过根据图像采集单元采集的炉料图像，根据图像的灰度值能够准确的反映出大倾角皮带机的作业面上炉料的多少。
45.优选的，本实施的高炉炉料机械化清理装置是用于深色炉料的清理。
46.具体而言，上述实施例在具体实施时，小型挖掘机从炉顶检修人孔吊入炉内，大倾角皮带机根据炉容的大小，以及高炉风口的口径而特制，大倾角皮带机主要结构包括受料斗、刮板皮带、辊子、电机驱动、支架等；通过钢丝临时固定大倾角皮带机，大倾角皮带机可利用炉顶平台卷扬机进行驱动。在炉内炉料清理时，可以将皮带机上下调节，以满足挖掘机正常出料速率；水平皮带机接收大倾角皮带机输出的炉料，然后直接将炉料接送至下料溜槽，下料溜槽传输至指定位置，在利用装载机进行运输。
47.具体而言，控制器优选为一控制终端，其可以为计算机、工控机等能够进行数据处理及对各单元进行控制的设备。
48.具体而言，所述处理模块还用于预先设定第一预设大倾角皮带机转速s1、第二预设大倾角皮带机转速s2、第三预设大倾角皮带机转速s3和第四预设大倾角皮带机转速s4，且s1＜s2＜s3＜s4；所述处理模块还用于预先设定第一预设平均灰度值g1、第二预设平均
灰度值g2、第三预设平均灰度值g3和第四预设平均灰度值g4，且0≤g4＜g3＜g2＜g1＜g0≤255，g1、g2、g3和g4依次等差排列；
49.所述处理模块用于根据所述实时平均灰度值
△
g和初始平均灰度值g0之间的比对结果，确定是否使所述大倾角皮带机运行：
50.当
△
g≥g0时，使所述大倾角皮带机停止运行；
51.当
△
g＜g0时，使所述大倾角皮带机开始运行，并根据所述实时平均灰度值
△
g与各预设平均灰度值之间的关系，设定所述大倾角皮带机的转速:
52.当g1≤
△
g＜g0时，选定所述第一预设大倾角皮带机转速s1作为所述大倾角皮带机的转速；
53.当g2≤
△
g＜g1时，选定所述第二预设大倾角皮带机转速s2作为所述大倾角皮带机的转速；
54.当g3≤
△
g＜g2时，选定所述第三预设大倾角皮带机转速s3作为所述大倾角皮带机的转速；
55.当g4≤
△
g＜g3时，选定所述第四预设大倾角皮带机转速s4作为所述大倾角皮带机的转速。
56.具体而言，所述处理模块用于在将所述大倾角皮带机的转速设定为所述第i预设大倾角皮带机转速si后，i＝1,2,3,4，对所述水平皮带机的转速进行设定；
57.所述处理模块还用于设定第一预设调整系数a1、第二预设调整系数a2、第三预设调整系数a3和第四预设调整系数a4，且1＜a1＜a2＜a3＜a4＜1.5；所述处理模块还用于设定第一预设倾斜角度j1、第二预设倾斜角度j2、第三预设倾斜角度j3和第四预设倾斜角度j4，且j1＜j2＜j3＜j4；所述处理模块还用于在所述大倾角皮带机安装至预设位置后，获取所述大倾角皮带机的初始倾斜角度j0；
58.所述处理模块还用于根据所述初始倾斜角度j0与各预设倾斜角度之间的关系，设定所述水平皮带机的转速：
59.当j0＜j1时，选定所述第一预设调整系数a1对si进行调整，并将调整后的转速si*a1作为所述水平皮带机的转速；
60.当j1≤j0＜j2时，选定所述第二预设调整系数a2对si进行调整，并将调整后的转速si*a2作为所述水平皮带机的转速；
61.当j2≤j0＜j3时，选定所述第二预设调整系数a3对si进行调整，并将调整后的转速si*a3作为所述水平皮带机的转速；
62.当j3≤j0＜j4时，选定所述第四预设调整系数a4对si进行调整，并将调整后的转速si*a4作为所述水平皮带机的转速。
63.具体而言，所述处理模块还用于设定第一预设端点灰度值差值c1、第二预设端点灰度值差值c2、第三预设端点灰度值差值c3和第四预设端点灰度值差值c4，且c1＜c2＜c3＜c4；所述处理模块还用于设定第一预设速度修正系数d1、第二预设速度修正系数d2、第三预设速度修正系数d3和第四预设速度修正系数d4，且1＜d1＜d2＜d3＜d4＜1.5；
64.所述处理模块还用于在所述大倾角皮带机开始运行，并设定所述大倾角皮带机的转速后，在第n时刻获取所述大倾角皮带机的运输作业面的图像，n为任意正整数，并在所述第n时刻的运输作业面的图像中截取出一矩形图像，在所述矩形图像中确定沿所述大倾角
皮带机的运行方向的对称轴，提取该对称轴两端点的灰度值，获取第n时刻的两端点灰度值的差值wn，以同样的方式获取第n+1时刻的两端点灰度值的差值wn+1；
65.所述处理模块还用于根据所述第n时刻的两端点灰度值的差值wn和第n+1时刻的两端点灰度值的差值wn+1之间的差值、与各预设预设端点灰度值差值之间的关系选定修正系数，以对选定的所述第i预设大倾角皮带机转速si进行修正，并将修正后的转速作为所述大倾角皮带机的转速：
66.当0＜(wn+1)
‑
wn≤c1时，选定所述第一预设速度修正系数d1对所述第i预设大倾角皮带机转速si进行修正，并将修正后的转速si*d1作为所述大倾角皮带机的转速；
67.当c1＜(wn+1)
‑
wn≤c2时，选定所述第二预设速度修正系数d2对所述第i预设大倾角皮带机转速si进行修正，并将修正后的转速si*d2作为所述大倾角皮带机的转速；
68.当c2＜(wn+1)
‑
wn≤c3时，选定所述第三预设速度修正系数d3对所述第i预设大倾角皮带机转速si进行修正，并将修正后的转速si*d2作为所述大倾角皮带机的转速；
69.当c3＜(wn+1)
‑
wn≤c4时，选定所述第四预设速度修正系数d4对所述第i预设大倾角皮带机转速si进行修正，并将修正后的转速si*d2作为所述大倾角皮带机的转速。
70.具体而言，所述大倾角皮带机的正上方设置有一支架，所述图像采集单元设置在所述支架上。
71.具体而言，所述图像采集单元包括摄像头，所述摄像头固定在所述支架上，且所述摄像头朝向所述大倾角皮带机的皮带的上侧面设置。摄像头与控制器电连接。
72.可以看出，上述实施例通过对皮带机的智能控制，能够及时的根据皮带机传输炉料的大小进行炉料传输，进而能够有效地提高皮带机的控制效率。
73.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
74.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
75.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
76.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
77.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。