本發明屬于鋼鐵冶金領域，具體涉及一種用3d攝像或照相來監測結晶器內液面波動的方法。

背景技術：

煉鋼連鑄過程中，連鑄結晶器內鋼水的流動與鑄坯的潔凈度、表面缺陷和內在缺陷起著決定性的作用，而鋼液面的波動直接反映了鋼水的流動，并直接影響著表面卷渣。因此掌握結晶器內鋼水表面的波動規律，對提高生產質量有著實際重要的意義。

由于結晶器內鋼水的溫度極高，目前直接獲得液面波動數據的方法有：放射同位素法、渦流法、插釘法。以上方法測量液面波動最大的缺點是測量液面的一個點，而不是整個結晶器液面情況，因為液面的波動是由于鋼水內部的流動造成，液面的波動是高低不平的，不是整個液面的高低。

如何能找到一個測量結晶器整個液面的波動全面數據的方法，或者是直接觀測到結晶器液面的波動畫面，從而能了解結晶器內部鋼水的流動情況，對于根本解決結晶器卷渣提供最直接的數據參考，這是檢測領域的技術人員都在積極探索和研究的目標。

技術實現要素：

本發明的目的在于提出的一種用3d攝像或照相來監測結晶器內液面波動的方法，從而能使結晶器流場研究人員得到直接的液面波動實時數據和實時畫面。

本發明提出的用3d攝像或照相來監測結晶器內液面波動的方法，是采用3d激光攝像機或3d激光照相機對結晶器液面進行面域掃描的方法，實時對結晶器液面進行掃描測量，3d激光攝像機或3d激光攝像機直接連接計算機，掃描得出的實時液面數據組直接輸入至計算機內，由計算機直接顯示為畫面，計算機同時也可以進行數據組處理和記錄，數據組中的每個數據是對應所選結晶器液面2的均勻的分割單元，分割單元越小，數據組規模越大，越能反映液面波動的細節。測量得到的數據組是結晶器液面面域的實時波動真實數據，同時也是以時間為橫坐標的數據陣列，因此研究結晶器流場的技術人員得到的數據可以是畫面的波動幅度數值，也是檢測區域內各點的波動速率數值。這將給結晶器流場研究人員提供極大的幫助，為連鑄鑄坯生產質量的提高奠定了基礎。具體步驟如下：

（1）在結晶器內選取需要測定的某一位置結晶器液面的面域，由3d激光攝像機或3d激光照相機對準所要掃描的結晶器液面的面域，并與計算機以串行的協議通訊連接；開始生產時，啟動3d激光攝像機或3d激光照相機開始掃描，掃描完該結晶器液面一遍為一幀圖像，同時記錄為一個數據組;該數據組記錄了在當時時刻下，某一位置結晶器液面的面域與3d激光攝像機或3d激光照相機之間的距離值；

（2）重復步驟（1），用計算機可記錄下整個生產過程的所有結晶器的面域與3d激光攝像機或3d激光照相機之間的距離值，得到整個結晶器液面所有的波動數據組；

（3）當步驟（2）完成后，所有的波動數據組記錄完成后，研究人員在計算機中對波動數據組進行處理；采用3d激光攝像機或3d激光照相機得到液面波動的幅度數值，以采用3d激光攝像機或3d激光照相機得到液面波動的幅度數值為縱坐標，以測量的時間為橫坐標，得到液面波動的速率數值，由計算機建立動態的液面實時曲線；

（4）根據步驟（3）得到的液面波動的幅度數值和速率數值，就可以正確地對連鑄的拉速、二冷配水、浸入式水口位置進行調整；

（4.1）將裝有3d激光攝像機或3d激光照相機的支架固定在連鑄結晶器上方，將3d激光攝像機或3d激光照相機鏡頭調整對準所有結晶器液面區域；3d激光攝像機或3d激光照相機采用通訊的方式連接計算機，計算機屏幕可顯示檢測的結晶器液面區域，在計算機中調整好激光測距的基準位置。根據所要檢測的波動值精度的需要，在計算機中設置好區域的分辨率，分辨率設置的越高，則測量區域分割的單位面積越小，計算機中的數據組就越大；反之分辨率降低，數據組規模減小；

（4.2）開始生產時啟動檢測系統，3d激光攝像機或3d激光照相機以一定的速度掃描，同時將掃描得到結晶器液面區域的數據送入計算機中，掃描完整個檢測結晶器液面，計算機生成一個數據組，該數據組就是檢測液面與基準值的偏差，其中：基準值是指結晶器液面最理想的高度及波動值，由人工給出的理論值，數據組中的每個幅度數值也就是液面每個分割單位面積的波動值；同時可以在計算機屏幕上直接觀測實時的液面波動；

（4.3）將數據組記錄下來，由流場研究人員將數據再進行處理，將每個點的波動幅值和波動速率數據計算出來，進而對結晶器內的流場進行分析，再優化。

本發明的有益效果在于：

通過有效測量結晶器整個液面波動而取得的數據，能間接地反映出結晶器內鋼流的流動情況，從而為優化結晶器的流場提供直接數據。結晶器內的鋼水流場會直接影響鋼坯的夾渣物含量。一個不好的結晶器流場會帶來卷渣，或溫度分布不均而造成質量下降。因為鋼水的溫度過高，鋼水的內部流動情況都是不可知的，只能用粘度和運動粘度相近的水來模擬。

附圖說明

圖1為本發明的裝置結構示意圖。

圖2為分割單元圖示。

圖3為本發明的工藝流程圖。

圖中標號：1為3d激光攝像機或3d激光照相機，2為結晶器液面，3為計算機，4為數據組，5為幅度數值，6為速率數值，7為分割單元。

具體實施方式

下面通過實施例結合附圖進一步說明本發明。

實施例1：

1.將3d激光攝像機或3d激光照相機１放置在結晶器液面２上端，攝像頭范圍覆蓋結晶器液面２一定區域，該區域的測量波動數據能判斷結晶器內部流場，以此作為確定區域范圍的依據。（3d激光攝像機或3d激光照相機的原理是測量的距離數據矩陣而形成的灰度圖像的）。

2.3d激光攝像機或3d激光照相機信號１接至計算機３，由計算機３接收距離信號，該信號實際是由矩陣數據形成的數據組４，每幀數據反映的是當時刻的液面實際數據。由計算機３確定每幀數據的間隔時間。

某t時刻取樣的一幀數據組如下：（單位：mm）

某t+1時刻取樣的一幀數據組如下：（單位：mm）

（數據組中空白部分是結晶器塞棒的位置。）

因此可以得出如下偏差矩陣：

由數據組４就可以直接得出該時刻下的液面波動幅度。

3.如果每幀數據的間隔足夠小，就可以按時間得出結晶器液面２選定區域的液面波動速率。

取樣的間隔時間為0.25s，則該例中，結晶器中間區域的液面有波動，波動速率為（101-98）mm/0.25s=12mm/s

4.以上取得的直接數據提供給流場分析人員，根據區域內的波動速率，可以間接判斷出結晶器內部鋼水的流動情況。