用于底吹炉下料口的自动作业设备及方法与流程

本申请涉及熔炼设备领域，具体是提出一种用于底吹炉下料口的自动作业设备及方法。

背景技术：

1、在冶金及材料加工行业中，下料炉口与底吹炉的配合运作是确保生产流程顺畅的关键环节；但是由于炉口跳渣、物料堆积等，容易在下料口堆积结渣，传统作业方式中，多采用人工每隔一段周期进行炉口结渣清理，然而，随着生产技术的不断进步和生产需求的日益复杂化，人工作业逐渐暴露出一定的局限性，于是目前有提出采用机器人自动化清渣以替代人工实现自动化作业。

2、但底吹炉作为冶炼过程中的核心设备，由于其需要定期检修，底吹炉需进行转炉，以便对各个部位进行全面检查与维护；底吹炉的质量极大，这一转动动作导致下料口与原始位置对应的发生相对变化，即炉口的圆心发生偏移；而且应用场景下也经常更新不同大小炉口。由于机器人执行除渣任务时依赖轨迹进行，这种偏移现象使得机器人在执行清理任务时产生位置偏差。

3、位置偏差的存在不仅影响了机器人作业的精准度，更在极端情况下导致机器人与炉口发生碰撞，造成设备损坏，特别是炉口周围的水套结构。

4、目前有提出方案是通过图像识别拟合炉口圆心位置，虽然理论上可以通过识别炉口的边缘并拟合出圆心位置，但在实际应用中，由于冶炼过程中炉口会不断积累渣滓，这些渣滓会改变炉口的原始形状和轮廓。当使用图像识别技术进行圆心拟合时，如果炉口外轮廓因结渣而发生变化，那么拟合出的圆心位置将与实际位置存在偏差；而且当炉口转炉后如果姿态一致性不同时，其投影在图像上的形状也会发生变化，进而影响圆心识别的准确性，拟合出的圆心位置将与实际位置存在显著偏差，导致机器人作业失误。

5、由此，提出本申请。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本申请提供一种用于底吹炉下料口的自动作业设备及方法。

2、本发明为解决上述技术问题，提供一种用于底吹炉下料口的自动作业设备，包括：机器臂；连接于机器臂的末端的执行装置，包括除渣机构以及定心机构，除渣机构包括镐钎；定心机构包括连接杆、可活动套设于镐钎处外周的运动部，以及设置于镐钎末端的若干测量叶片；其中，测量叶片通过连接杆连接于运动部；运动部沿镐钎滑动时，测量叶片能够伸展且其外边缘保持在以镐钎所在轴为圆心的不同直径大小的圆上。

3、在本申请进一步的方案中，运动部包括滑动套筒，以及连接于滑动套筒径向突出且沿周向等间隔设置的若干第一连接块；连接杆一端转动连接于第一连接块，另一端转动连接于测量叶片的一端；定心机构还包括固定结构，固定结构连接于镐钎的末端并在外周沿径向延伸出若干第二连接块；测量叶片的另一端可转动连接第二连接块，以和连接杆构成连杆结构。

4、在本申请进一步的方案中，除渣机构还包括驱动器以及套杆；驱动器固定于套杆中，套杆上设置有贯穿的传输通道以连接驱动器；其中，镐钎背离测量叶片的一端连接于驱动器且部分滑动连接套杆，驱动器能够带动镐钎在轴向往复运动。

5、在本申请进一步的方案中，除渣机构还包括第一安装板、第二安装板、连接柱、定位块以及衬套；套杆连接于第一安装块的一面，连接于机器臂的末端连接于第一安装块的另一面；定位块连接于第二安装板上，且定位块上设置有约束槽，镐钎穿过约束槽以进行径向限位；若干连接柱的两端，分别连接于轴套边缘处和第二安装板边缘处之间，以及第一安装板边缘处以及第二安装板边缘处之间，镐钎穿过衬套。

6、在本申请进一步的方案中，在衬套处设置有一沿镐钎径向延伸的第三安装板，第三安装板处设置运动块驱动机构，通过运动块驱动机构连接于运动部，以控制运动部沿镐钎滑动。

7、在本申请进一步的方案中，自动作业设备还包括：至少一运输组件，每个运输组件均对应一底吹炉下料口设置，以运输物料至底吹炉下料口；至少一图像采集组件，每个图像采集组件设置于底吹炉下料口的上侧，用于获取底吹炉下料口的图像信息；至少一除尘装置，对应设置于底吹炉下料口上侧，在机械臂携带除渣机构进行除渣的过程中吸附底吹炉下料口处的扬尘

8、本申请第二方面还提供一种用于底吹炉下料口的自动作业方法，应用于上述的自动除渣系统，包括：通过运输组件朝底吹炉下料口运输物料，并获取底吹炉下料口的图像信息并检测底吹炉是否翻炉；检测到底吹炉下料口翻炉，通过运动部控制测量叶片的开度并通过底吹炉下料口，直至测量叶片边缘贴合底吹炉下料口的内壁时获取底吹炉下料口的边界圆信息以及镐钎的工作圆信息；根据图像信息获取结渣区域，当结渣区域超过预设的阈值时进入清渣模式；在清渣模式下，根据边界圆信息、工作圆信息确定运动轨迹，并根据运动轨迹进行除渣。

9、在本申请进一步的方案中，通过运动部控制测量叶片的开度并通过底吹炉下料口，直至测量叶片边缘贴合底吹炉下料口的内壁时获取底吹炉下料口的边界圆信息以及镐钎的工作圆信息，包括：控制运动部到底部极限行程位置，以使测量叶片开度最大且允许运动部在测量叶片和底吹炉下料口接触力下滑动，此时测量叶片的边缘所围合的圆面积大于底吹炉下料口的炉口面积；逐渐控制机器臂以使得测量叶片逐渐进入底吹炉下料口后，回缩退出底吹炉下料口；获取测量叶片的测量图像以及运动部的运动行程，并通过测量图像以及行动行程获取工作圆信息以及边界圆信息。

10、在对应的一种可选方案中，通过运动部控制测量叶片的开度并通过底吹炉下料口，直至测量叶片边缘贴合底吹炉下料口的内壁时获取底吹炉下料口的边界圆信息以及镐钎的工作圆信息，包括：控制运动部到底部极限行程位置，以使测量叶片开度最大且允许运动部在测量叶片和底吹炉下料口接触力下滑动，此时测量叶片的边缘所围合的圆面积大于底吹炉下料口的炉口面积；逐渐控制机器臂以使得测量叶片逐渐进入底吹炉下料口后，回缩退出底吹炉下料口；获取测量叶片的测量图像以及运动部的运动行程，并通过测量图像以及行动行程获取工作圆信息以及边界圆信息。

11、在对应的一种可选方案中，根据边界圆信息、工作圆信息以及预设的除渣路线确定运动轨迹，并根据运动轨迹进行除渣，包括：根据预设的除渣路线和工作圆信息确定多个坐标节点；在所有坐标节点中删除在边界圆信息和工作圆信息有交集的坐标节点，以获得新的过渡坐标节点；根据插补法在过渡坐标节点中进行插值以形成新的运动轨迹。

12、在本申请进一步的方案中，根据边界圆信息、工作圆信息以及预设的除渣路线确定运动轨迹，并根据运动轨迹进行除渣，还包括：在清渣模式下，控制运动部到顶部极限行程位置，以使测量叶片开度最小。

13、相比现有技术，本申请的有益效果在于：

14、本申请所提供一种自动作业设备，通过其定心机构，能够直接接触到炉口表面，由于运动部的沿镐钎轴向上的自由度释放，测量叶片能够自适应的调整开度以适应底吹炉下料口内部大小，相比现有技术，能够不受炉口外轮廓因结渣而改变、或者炉口姿态的影响。定心机构的测量叶片能准确感知炉口的实际形状，并通过滑动调整确保与炉口中心对齐，提高作业精准性。

技术特征：

1.一种用于底吹炉下料口的自动作业设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的自动作业设备，其特征在于，所述运动部(222)包括滑动套筒(2221)，以及连接于所述滑动套筒(2221)径向突出且沿周向等间隔设置的若干第一连接块(2222)；

3.根据权利要求2所述的自动作业设备，其特征在于，所述除渣机构(21)还包括驱动器(212)以及套杆(213)；

4.根据权利要求3所述的自动作业设备，其特征在于，所述除渣机构(21)还包括第一安装板(214)、第二安装板(215)、连接柱(216)、定位块(217)以及衬套(218)；

5.根据权利要求4所述的自动作业设备，其特征在于，

6.根据权利要求1至5任一项所述的自动作业设备，其特征在于，所述自动作业设备还包括：

7.一种用于底吹炉下料口的自动作业方法，其特征在于，应用于上述权利要求1至6任一项所述的自动除渣系统，包括：

8.根据权利要求1所述的自动作业方法，其特征在于，所述通过所述运动部控制测量叶片的开度并通过所述底吹炉下料口，直至测量叶片边缘贴合所述底吹炉下料口的内壁时获取底吹炉下料口的边界圆信息以及镐钎的工作圆信息，包括：

9.根据权利要求7所述的自动作业方法，其特征在于，所述根据所述边界圆信息、工作圆信息以及预设的除渣路线确定运动轨迹，并根据所述运动轨迹进行除渣，包括：

10.根据权利要求7所述的自动作业方法，其特征在于，所述根据所述边界圆信息、工作圆信息以及预设的除渣路线确定运动轨迹，并根据所述运动轨迹进行除渣，包括：

技术总结
本申请涉及熔炼领域的自动化设备，具体是提出一种用于底吹炉下料口的自动作业设备及方法；用于底吹炉下料口的自动作业设备，包括：机器臂；连接于机器臂的末端的执行装置，包括除渣机构以及定心机构，除渣机构包括镐钎；定心机构包括连接杆、可活动套设于镐钎处外周的运动部，以及设置于镐钎末端的若干测量叶片；其中，测量叶片通过连接杆连接于运动部；运动部沿镐钎滑动时，测量叶片能够伸展且其外边缘保持在以镐钎所在轴为圆心的不同直径大小的圆上；相比现有技术，能够不受炉口外轮廓因结渣而改变、或者炉口姿态的影响。定心机构的测量叶片能准确感知炉口的实际形状，并通过滑动调整确保与炉口中心对齐，提高作业精准性。

技术研发人员：王均灿,毛建成
受保护的技术使用者：北京瓦特曼智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23