close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2335784

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 335 784
(13)
C2
(51) МПК
G01S 7/481 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006121991/28, 15.11.2004
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
15.11.2004
(30) Конвенционный приоритет:
21.11.2003 AT A-1877/2003
(45) Опубликовано: 10.10.2008 Бюл. № 28
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: US 4107244 А, 15.08.1978. US 5425279
A, 20.06.2005. WO 0177709 A1, 18.10.2001. US
5125745 A, 30.06.1992. SU 1298546 A1,
23.03.1987.
(85) Дата перевода за вки PCT на национальную фазу:
21.06.2006
2 3 3 5 7 8 4
R U
(87) Публикаци PCT:
WO 2005/050129 (02.06.2005)
C 2
C 2
(86) За вка PCT:
IB 2004/003765 (15.11.2004)
Адрес дл переписки:
129090, Москва, ул. Б.Спасска , 25, стр.3,
ООО "Юридическа фирма Городисский и
Партнеры", пат.пов. Ю.Д.Кузнецову
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЪЕМКИ ПРОСТРАНСТВА ПРЕДМЕТОВ
(57) Реферат:
Изобретение относитс к устройствам дл съемки
пространства
предметов
с
оптоэлектронным дальномером, работающим по
принципу регистрации времени пробега сигнала.
Предложенное устройство позвол ет проводить
точные измерени внутреннего пространства
торпедных
ковшей,
транспортирующих
расплавленный металл с помощью эталонной
съемки при
первоначальном промышленном
применении (при этом данные потом сохран ютс в
запоминающем устройстве) и последующих съемок
путем определени разницы с соответствующей
действительной записью; точно устанавливаютс изменени , произошедшие в футеровке, в
частности износ, вывалы камней и т.д. Согласно
изобретению устройство содержит вращающуюс измерительную головку, котора с помощью полого
вала установлена на опорном кронштейне.
Предусмотрено зеркальное устройство, жестко
расположенное
относительно
измерительной
головки, с помощью которого лучи, падающие
аксиально относительно полого вала, отклон ютс в радиальном направлении и наоборот, при этом
излучение
неподвижно
расположенного
передающего устройства может первоначально
возбуждатьс в
аксиальном
направлении
относительно полого вала и передаватьс с
помощью зеркального устройства в радиальном
направлении, и излучение, отраженное от целей в
пространстве объекта, может отклон тьс зеркальным устройством в направлении оси полого
вала и подводитьс к также неподвижно
расположенному приемному устройству. 8 з.п. ф-
Страница: 1
RU
2 3 3 5 7 8 4
(73) Патентообладатель(и):
РИГЛЬ ЛАЗЕР МЕЖЕРМЕНТ СИСТЕМЗ ГМБХ
(AT),
ФЕРРОТРОН ТЕКНОЛОДЖИЗ ГМБХ (DE)
(43) Дата публикации за вки: 27.12.2007
R U
(72) Автор(ы):
РАЙХЕРТ Райнер (AT),
РИГЛЬ Йоханнес (AT),
ШТОЕГЕР Андреас (AT),
ЛАММ Рольф (DE),
УЛЛЬРИХ Андреас (AT)
лы, 5 ил.
R U
R U
2 3 3 5 7 8 4
C 2
C 2
2 3 3 5 7 8 4
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 335 784
(13)
C2
(51) Int. Cl.
G01S 7/481 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006121991/28, 15.11.2004
(24) Effective date for property rights: 15.11.2004
(30) Priority:
21.11.2003 AT A-1877/2003
(43) Application published: 27.12.2007
(85) Commencement of national phase: 21.06.2006
(86) PCT application:
IB 2004/003765 (15.11.2004)
(87) PCT publication:
WO 2005/050129 (02.06.2005)
2 3 3 5 7 8 4
R U
(54) OBJECT SPACING SURVEY DEVICE
(57) Abstract:
FIELD: physics.
SUBSTANCE: proposed device allows for exact
measurements of internal spacing of smelt
transfer torpedo ladles, using reference survey
at
primary
industrial
application
(data
are
stored to memory device then) and following
surveys
by
evaluation
the
difference
with
associated valid record; changes in brickwork,
specifically, tear and wear, stone falls etc.
According to invention device contains rotating
probe head mounted on support bracket with hollow
shaft. Provided mirror device is rigid relative
to probe and used for radial deflection of beams
axially incident relative to hollow shaft. And
contrariwise,
at
that
radiation
of
rigid
transmitting device can originally be excited
axially relative to hollow shaft and be radially
transferred by mirror device. Radiation reflected
from targets within object space can be deviated
with mirror device to axis of hollow shaft and be
supplied to rigid receiving device.
Страница: 3
EN
EFFECT: higher measurement accuracy.
9 cl, 4 dwg
C 2
C 2
Mail address:
129090, Moskva, ul. B.Spasskaja, 25, str.3,
OOO "Juridicheskaja firma Gorodisskij i
Partnery", pat.pov. Ju.D.Kuznetsovu
2 3 3 5 7 8 4
(73) Proprietor(s):
RIGL' LAZER MEZhERMENT SISTEMZ GMBKh
(AT),
FERROTRON TEKNOLODZhIZ GMBKh (DE)
(45) Date of publication: 10.10.2008 Bull. 28
R U
(72) Inventor(s):
RAJKhERT Rajner (AT),
RIGL' Jokhannes (AT),
ShTOEGER Andreas (AT),
LAMM Rol'f (DE),
ULL'RIKh Andreas (AT)
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Область изобретени Изобретение относитс к устройству дл съемки пространства предметов с
оптоэлектронным дальномером, работающим в соответствии со способом регистрации
времени пробега сигнала и включающим передающее устройство дл передачи
оптических, в частности лазерных сигналов, и приемное устройство дл приема
оптических сигналов, в частности лазерного излучени , которые отражаютс от объектов,
наход щихс в изучаемом пространстве. Дл регистрации и записи пространственных
структур такие дальномеры комбинируютс со сканирующим устройством дл отклонени оптических осей передающего и приемного устройства, при этом происходит отклонение
проход щих в основном параллельно оптических осей, преимущественно в двух
ортогональных направлени х. Далее имеетс устройство дл обработки данных, которое
по времени пробега сигнала, соответственно фазе излученного оптического сигнала
определ ет величину рассто ни , и по этим величинам рассто ни и отклонению луча
сканирующим устройством определ ютс пространственные координаты отдельных
элементов. Изобретение касаетс , в частности, способа съемки пространства объекта.
Уровень техники
Известные устройства такого типа примен ютс дл измерени зданий, рельефа
местности, машин и установок. В принципе эти системы содержат измерительную головку,
в которой измерительный луч веерообразно отклон етс на ограниченный угол, например
90°, с очень высокой скоростью. Отклонение измерительного луча происходит с помощью
отклон ющего (поворотного) зеркала, вращающихс зеркальных колес и тому подобного.
Измерительна головка обычным образом устанавливаетс на поворотном столе, который
совершает сравнительно медленное возвратно-поступательное движение. Угол поворота
составл ет обычно, в зависимости от условий применени , от 90 до 180°.
Эта система может примен тьс в ограниченных услови х, в случае если с ее помощью
требуетс провести измерени на полный пространственный угол. Такие случаи
применени имеют место, например, при измерении внутреннего пространства комнат
зданий, измерени каверн, пустот, при проходческих работах в тоннел х или подземных
разработках и т.д., при измерени х в очень сложных услови х в сталеплавильной
промышленности, в частности в конвертерах и емкост х, транспортирующих
расплавленный чугун или сталь.
По технологическим и энергетическим причинам расплавленный металл многократно
транспортируетс от места производства к местам переработки. В сталеплавильной
промышленности используютс соответствующие емкости, так называемые торпедные
ковши дл транспортировки жидкого металла к конвертерам и от них к плавильным
установкам, в частности установкам дл выплавки стали, где производитс плавка
слитков дл дальнейшей прокатки. Такие торпедные ковши, в которые входит несколько
сот тонн железа или соответственно расплавленной стали, имеют футеровку, котора представл ет собой тепловую изол цию и одновременно защищает стальную обшивку
емкости от воздействи расплавленного металла. Подобно конвертерам дл выплавки
стали, футеровка таких торпедных ковшей подвергаетс износу, что приводит в частности
к вывалу отдельных камней из футеровки. Такие случаи имеют существенные последстви дл безопасности и оказывают вли ние на окружающую среду, поэтому необходим
контроль за футеровкой таких транспортных устройств, ее ремонт или замена на
регул рной основе, что естественно требует больших затрат. Дл подобного контрол торпедные ковши (или другие ковши дл стали и железа) должны охлаждатьс и затем
снова медленно нагреватьс до рабочей температуры (~1300 °С). Таким образом,
существует необходимость в перерыве производственного процесса, что естественно
влечет за собой высокие издержки.
Сущность изобретени Согласно изобретению предлагаетс устройство, с помощью которого возможно
проведение точных измерений внутреннего пространства такой емкости. С помощью
эталонной съемки при первоначальном промышленном применении (при этом данные
Страница: 4
DE
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
потом сохран ютс в запоминающем устройстве) и последующих съемок путем
определени разницы с соответствующей действительной записью точно устанавливаютс изменени , произошедшие в футеровке, в частности износ, вывалы камней и т.д. Ремонт
футеровки производитс только при фактической необходимости.
Согласно изобретению устройство содержит вращающуюс измерительную головку,
котора с помощью полого вала установлена на опорном кронштейне. Далее
предусмотрено зеркальное устройство, жестко расположенное относительно
измерительной головки, с помощью которого лучи, падающие аксиально относительно
полого вала, отклон ютс в радиальном направлении и наоборот, при этом излучение
неподвижно расположенного передающего устройства может первоначально возбуждатьс в аксиальном направлении относительно полого вала и передаватьс с помощью
зеркального устройства в радиальном направлении, и излучение, отраженное от целей в
пространстве объекта, может отклон тьс зеркальным устройством в направлении оси
полого вала и подводитьс к также неподвижно расположенному приемному устройству.
Зеркальное устройство может быть выполнено самым различным образом, оно может
состо ть из одного или нескольких зеркал и/или полностью или частично зеркальной
призмы. К примеру, при осевом расположении на общей оптической системе дл передающего и приемного канала разделение этих каналов, например, могло бы
осуществл тьс с помощью частично прозрачного зеркала, при этом достаточно одного
зеркала или соответствующей призмы. В предпочтительном варианте усовершенствовани изобретени устройство имеет вращающуюс , приводимую в движение двигателем
измерительную головку, котора расположена между обеими стойками опорного
кронштейна и установлена на полом валу, при этом в измерительной головке аксиально
относительно полого вала установлено два зеркала, при этом первое зеркало лучи от
передающего устройства или при необходимости включенного промежуточным образом
световода, попадающие аксиально через полый вал, отклон ет в радиальном направлении
относительно оси полого вала и после преимущественным образом предусмотренного
преобразовани лучей излучает их, и второе зеркало лучи, отраженные от целей в
пространстве объекта, падающие в основном параллельно переданному лучу,
преимущественно после преобразовани лучей, отклон ет в аксиальном направлении
относительно полого вала на приемное устройство, при необходимости при промежуточном
включении световода.
Предпочтительно, что опорный кронштейн известным образом смонтирован на
поворотном диске, который может поворачиватьс вокруг оси, проход щей
перпендикул рно оси вращени измерительной головки, и приводитс в движение
двигателем.
Дл обеспечени доступа измерительной системы в полость пространства через узкие
каналы, например через загрузочный патрубок емкостей, согласно предпочтительному
усовершенствованному варианту осуществлени изобретени поворотный диск закреплен
на преимущественно цилиндрической несущей трубе, при этом ось поворота поворотного
диска ориентирована параллельно оси несущей трубы, преимущественно идентична ей.
При контроле за торпедными ковшами или другими емкост ми дл расплавленного
металла, в частности теми, которые предназначены дл жидкого чугуна или стали,
существенно то, чтобы соответствующие измерени могли проводитьс в основном при
рабочей температуре, и дл их осуществлени не требовалось, в частности, проводить их
охлаждение. Преимущественно то, что при этом опорный кронштейн и/или несуща труба,
соответственно измерительна головка имеют систему охлаждени , в частности
охлаждение с помощью жидкости, при этом предусмотрена термическа изол ци , подвод
и отвод охлаждающей жидкости дл опорного кронштейна и/или дл несущей трубы
осуществл етс по шлангам, которые проход т внутри несущей трубы.
С помощью такого охлаждени и/или изол ции по вл етс возможность получить
экономию на издержках по охлаждению емкостей или на сокращении соответствующего
времени просто . Поэтому соответственно эти измерени - также независимо от
Страница: 5
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
исполнени и расположени зеркального устройства и вращени измерительной головки следует рассматривать в качестве независимого изобретени . Оно имеет значение, так
как специалисты прилагали много усилий дл того, чтобы расположить измерительную
головку вне емкости, в которой должны были быть проведены измерени , что с другой
стороны требовало проведени меропри тий по ориентированию относительно емкости.
Предпочтительно, что измерительна головка дополнительно или в качестве
альтернативы может охлаждатьс с помощью газа (также газа испар емой охлаждающей
среды, например фреона), в частности сжатого воздуха, при этом в качестве примера газ
может направл тьс в измерительную головку по одной стороне полого вала и отводитьс из нее по другой стороне, сам подвод газа осуществл етс по шлангу внутри несущей
трубы, в то врем как газ отводитс через несущую трубу.
Чтобы защитить измерительную головку, установленную с возможностью поворота,
прежде всего входное и выходное окна системы дальномера от загр знени и повреждений
при проходе измерительного устройства через узкий канал, внешний контур наход щейс в
исходном положении измерительной головки, при котором входное и выходное окна дл измерительных лучей установлены напротив поворотного диска, приспособленного к
контуру опорного кронштейна, при этом они вместе образуют, например, форму полусферы
или нечто подобное.
Дополнительна защита измерительной системы может быть обеспечена за счет того,
что опорный кронштейн и наход ща с в исходном положении измерительна головка
уменьшены ступенчато в диаметре относительно несущей трубы, при этом на несущей
трубе с возможностью продольного перемещени расположена втора труба, котора может перемещатьс над уменьшенной в диаметре областью опорного кронштейна и
наход щейс в исходном положении измерительной головкой, и в состо нии подачи
опорный кронштейн, поворотный диск и измерительна головка, по существу, плотно
закрыты.
Предпочтительным образом несуща труба с опорным кронштейном и измерительной
головкой расположена на тележке, котора может устанавливатьс в определенной
воспроизводимой позиции относительно объекта, в котором провод тс измерени .
Предложенное устройство может примен тьс дл измерений и контрол за емкост ми и
вагонами-цистернами дл агрессивных жидкостей, в частности расплавленного металла.
Когда измерительные лучи испускаютс в основном радиально из измерительной
головки, то это ведет за счет опорного кронштейна и соответственно поворотного диска
к затенению области вокруг несущей трубы. Так как измерительна система типичным
образом пропускаетс через заправочный патрубок емкости, это означает, что пр мо в
области вокруг загрузочного патрубка, в котором при загрузке и/или разгрузке имеет
место поток расплавленного металла с высокой скоростью, и поэтому там тем более
необходимо считатьс с влени ми износа, измерительна система «слепа». Чтобы
избежать упом нутого затенени и иметь возможность производить измерени в этой
критической области, согласно изобретению предлагаетс перед окошком дл выхода и
входа измерительных лучей расположить зеркало, которое отклон ет измерительные лучи
относительно измерительной головки в основном в тангенциальном направлении.
Изобретение касаетс способа, при котором предусмотрены следующие этапы:
(а) обеспечиваетс прот женное измерительное устройство, имеющее продольную ось;
(b) осуществл етс введение указанного прот женного измерительного устройства в
полость емкости дл расплавленного металла, при этом указанна емкость ограничена
внутренней стенкой;
(с) осуществл етс поворот измерительной головки измерительного устройства вокруг
продольной оси;
(d) осуществл етс измерение рассто ни от измерительного устройства до внутренней
стенки во врем вращени измерительного устройства вокруг продольной оси; и
(е) опционально осуществл етс сохранение измеренных данных о рассто нии.
Дл лучшего осуществлени сбора данных величины, полученные на этапах (с) и (d)
Страница: 6
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
способа, перед этапом (е) способа комбинируютс дл формировани трехмерной картины
полости емкости.
Дополнительно или в качестве альтернативы предпочтительно, когда сопоставимые
данные (эталонные и измеренные данные) накапливаютс преимущественно в виде
трехмерной картины и после осуществлени этапа способа (d) сравниваютс с
замеренными данными.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки изобретени следуют из приведенного ниже описани некоторых вариантов осуществлени со ссылкой на сопровождаемые чертежи.
Фиг.1 показывает схематически устройство дл измерени так называемых торпедных
ковшей;
фиг.2 показывает разрез по оси измерительной головки согласно изобретению,
включающей опорный кронштейн и поворотный диск;
фиг.3 показывает схематичный вид элемента измерительной головки в поперечном
разрезе;
фиг.4а изображает измерительное устройство согласно изобретению частично в разрезе
и частично в общем виде, и
фиг.4b измерительное устройство согласно изобретению в боковой проекции.
Подробное описание чертежей
На фиг.1 представлено схематическое изображение вида в поперечном сечении
торпедного ковша, который обозначен позицией 1. Торпедный ковш имеет обычно
цилиндрическую среднюю часть с патрубками 2 дл загрузки или разгрузки. К этой
средней части с обеих сторон примыкают конические части, которые заканчиваютс участками валов, на которых устанавливаетс ковш с возможностью поворота. Обе опоры
опираютс на поворотную станину, котора может перемещатьс по рельсам.
Схематически показаны ось 3 такой поворотной станины и рельсы 4. Торпедный ковш 1
имеет стальную обшивку 5. Внутреннее пространство имеет футеровку 6, котора , как
обычно, состоит из двух слоев, внутреннего изнашивающегос сло 6а и наружного
защитного сло 6b. Одна из конических частей ковша обозначена позицией 7. Дл заполнени торпедного ковша 1 его из позиции, показанной на фиг.1, поворачивают на 90°
по часовой стрелке, так что патрубок 2 дл загрузки смотрит вверх, дл разгрузки ковш
поворачивают на 180°. Показанное на фиг.1 промежуточное положение придано ковшу
после разгрузки дл проведени контрол состо ни футеровки.
Дл проведени контрол торпедного ковша 1 измерительна головка 8 через патрубок 2
дл заполнени вводитс в пустой ковш. Измерительна головка 8 расположена на трубе
9, охлаждение которой производитс с помощью жидкости, продолжение этой трубы 10 с
возможностью перемещени установлено на тележке 11. На свободном конце трубы 10
расположен корпус, в котором размещены электроника лазерного дальномера и блок
управлени сканирующим устройством измерительной головки 8. Внутри трубы 9, 10
проход т кабели дл передачи данных, блока управлени и энергоснабжени к
измерительной головке 8. Лазерный передатчик или станци S передачи S,
оптоэлектронный приемник Е дл излучени лазерных эхоимпульсов и соединенное с ними
устройство дл обработки данных размещены в корпусе 12, соединены с измерительной
головкой 8 с помощью волоконно-оптического кабел 64 (фиг.4а). Соответственно под
позицией 12 можно понимать собственно устройство дл обработки данных.
Точно так же внутри трубы 9, 10 проход т магистрали дл охлаждающей среды и/или
дл сжатого воздуха дл охлаждени собственно измерительной головки 8. Вс установка
управл етс по кабелю дл передачи данных и управлени , который соединен с
вычислительным устройством С, которое в режиме он-лайн или офф-лайн по замеренным
величинам, определенными устройством обработки 12, известным образом производит
расчет трехмерной модели внутренней полости емкости 1 и накапливает их в
соответствующей пам ти. Позицией 14 обозначен силовой кабель, позицией 15 обозначена
магистраль дл сжатого воздуха и позицией 16 - магистрали дл подвода и отвода
Страница: 7
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
охлаждающей среды. Чтобы облегчить введение в загрузочный патрубок 2 торпедного
ковша, предусмотрено средство защиты от излучени , которое закреплено на трубе 10. На
трубе 10 далее закреплена пластина 18, котора имеет установочные штифты, которые
вход т в соответствующие отверсти в покровную поверхность 20 загрузочного патрубка
2, и таким образом измерительна головка ориентируетс к торпедному ковшу 1.
Может иметь смысл измерительную установку, состо щую из измерительной головки 8,
трубы 9, 10, корпуса 12 и пластины 18, а также средства 17 защиты, установить на
кране, при этом подвеска осуществл етс за центр т жести названной установки. При
таком варианте измерительна установка может быть быстро и оптимально установлена на
торпедном ковше 1, в случае если позици , при которой осуществл ют измерени , может
быть задана приблизительно.
Однако точна ориентировка измерительной системы на ковше имеет особо важное
значение, так как только в этом случае может быть осуществлено сравнение разницы
между текущей и более ранней съемкой. Вместо механической ориентировки систему
измерений можно путем измерени реперных точек соответственным образом
ориентировать на торпедном ковше.
При проведении измерений измерительна головка 8 вращаетс между обеими
стойками 21 и 22 опорного кронштейна в направлении стрелки 23. На фиг.1 видно, что
происходит затенение конической области 25 вокруг трубы 9, так как измерительный луч
наталкиваетс на основание 24 (фиг.2) измерительного устройства (на котором также
расположены стойки 21 и 22; см. фиг.2, 4а) и соответственно не может попасть на
футеровку вокруг загрузочного патрубка 2. Благодар вращению измерительной головки 8
в направлении стрелки 26, кроме области 25, получаетс полна съемка внутреннего
пространства торпедного ковша 1. Дл каждой отдельной области в зависимости от
рассто ни и одновременно по зарегистрированным угловым величинам отклонени луча
сканирующим устройством получаютс пространственные координаты. По совокупности
всех элементов данных может быть построена трехмерна модель внутреннего
пространства ковша 1. При наличии старой съемки этого торпедного ковша 1 с помощью
картины разности между съемками могут быть определены изменени в поверхности
футеровки. Эта стара съемка может сохран тьс в пам ти, например, компьютера С и
может сравниватьс или с непосредственными данными, получаемыми от измерительной
головки 8, или после промежуточного хранени в пам ти компьютера С.
На фиг.2 показана конструкци измерительного устройства в разрезе по оси.
Измерительна головка 8 имеет относительно оси 27 цилиндрический корпус 28. В
цилиндрической оболочке расположено в основном пр моугольное окно 29 дл передачи и
приема измерительного луча. В корпусе 28 позади окна 29 наход тс две линзы 30, 31
измерительных лучей (коллимирующа линза дл переданного луча и фокусирующа линза
дл отраженного эхосигнала). Вес этих стекл нных элементов 29-31 компенсируетс за
счет расположенного в корпусе 28 противовеса 31. Корпус 28 может поворачиватьс вокруг оси 27. Измерительна головка 8 установлена на концевых участках 33, 34 полого
вала. Оба концевых участка вала 33, 34 установлены в схематически изображенных
подшипниках 35, 36. Измерительна головка 8 приводитс в движение двигателем М,
малое зубчатое колесо 37 которого взаимодействует с шестерней 38 внутреннего
зацеплени , котора закреплена на стенке корпуса 28 соосно с полым валом. В качестве
альтернативы, возможно, что перемещение измерительной головки осуществл етс двигателем снаружи и при необходимости также и вручную.
При измерении измерительна головка 8 вращаетс с относительно большим числом
оборотов в направлении стрелки 46. Передающеес излучение подаетс на измерительную
головку 8 с помощью волоконно-оптического кабел 39. Излучение отклон етс в
измерительную головку 8 с помощью зеркала 40 и полого вала и там, через зеркальную
поверхность призмы 41 подаетс на коллимационную линзу 30. Отраженное от изучаемого
объекта излучение попадает через окно 29 на измерительную головку 8 и через
фокусирующую линзу 31 после двукратного изменени направлени на зеркальной
Страница: 8
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
поверхности призмы 42 и на зеркале 43 поступает в волоконно-оптический кабель 44,
который транслирует эхосигнал к приемному устройству дальномера.
Опорный кронштейн 21, 22, 24 со своими обеими стойками 21 и 22 расположен на
поворотном диске 45. Поворотный диск 45 совершает возвратно-поступательное движение
в направлении стрелки 47. При сканировании полный телесный угол составл ет по
меньшей мере 180°, предпочтительно 360°. С этой целью поворотный диск приводитс в
движение со стороны его внутренней части посредством зубчатого валка tr,
обозначенного пунктирной линией с помощью двигател М1. Зубчатый валок tr находитс в
контакте с внутренним зубчатым зацеплением ig, показанным штрихпунктирной линией.
Обе стойки 21 и 22 опорного кронштейна 21, 22, 24, а также поворотный диск 45
окружены схематически изображенным жидкостным охладителем 48 и/или изолирующим
слоем 49, которые заключены в оболочке 50 из стального листа. В качестве охлаждающей
среды может примен тьс вода или масло. При экстремальной тепловой нагрузке
измерительна головка 8 может быть снабжена системой газового охлаждени или
системой охлаждени сжатого газа (например, испар емого газа, такого как фреон),
однако при небольшой тепловой нагрузке может примен тьс что-либо одно. С этой целью
в случае данного варианта осуществлени в стойке 22 опорного кронштейна 21, 22, 24
проложены трубопроводы дл сжатого воздуха, которые здесь не показаны и которые здесь
не показанным способом присоедин ютс к концу 33 полого вала. Сжатый воздух (или
другой газ) проходит с относительно высокой скоростью измерительную головку 8,
выходит через конец полого вала 34 и далее отводитс через стойку 21 опорного
кронштейна 21, 22. Дл того чтобы добитьс оптимального эффекта охлаждени с
помощью сжатого воздуха или газа, во внутренней части измерительной головки могут
быть расположены направл ющие щитки.
Если измерительные лучи, как показано в приведенном выше варианте осуществлени ,
выход т из измерительной головки и вход т в нее в радиальном направлении, то
получаетс относительно большой телесный угол 25 области затенени , в которую не
могут попасть измерительные лучи, так как основание 24 опорного кронштейна 21, 22, 24
и поворотный диск 45 экранируют измерительные лучи.
На фиг.3 схематически представлено решение, с помощью которого уменьшаетс этот
эффект затенени или он вообще может быть исключен при соответствующих параметрах
измерительной головки. Согласно изобретению вместо окна 29 предусмотрена призма 52 с
зеркальной поверхностью 53. В этом варианте осуществлени изобретени измерительные
лучи выход т и вход т в измерительную головку 8 не в радиальном направлении, а в
основном тангенциально. Если призма 52 рассчитана так, что рассто ние 54 внутреннего
ограничени 55 пучка измерительных лучей 56 соответствует по меньшей мере радиусу
основани 24 опорного кронштейна 21, 22, 24 или поворотного диска 45, не возникает
какого-либо эффекта затенени . Когда поворотный диск 45 опорного кронштейна 21, 22,
24 с измерительной головкой 8 повернут на 180°, призма 52 и пучок измерительных лучей
56 занимают положение, показанное штриховой линией (52 ' соответственно 56 '). С
помощью такого модифицированного измерительного устройства может проводитьс контроль экстремально высоконагруженных зон вокруг патрубка 2 дл загрузки и выгрузки.
Измерительное устройство при применении в сталелитейной промышленности, в
частности при измерени х в торпедных ковшах, подвергаетс экстремальным нагрузкам. В
первую очередь это высока рабоча температура, составл юща 1300°С, котора требует специальных меропри тий. При введении измерительной системы в ковш может
произойти контакт с внутренней стенкой загрузочного патрубка 2, при котором может
произойти отделение от стенки частиц шлака или футеровки, которые могут загр знить
окно 29 или призму 52 или вызвать повреждение всего измерительного устройства. На
фиг.4а и 4b схематически и частично в разрезе показано измерительное устройство,
которое имеет широкую защиту от названных рисков, которые могут иметь место во врем критической фазы введени устройства внутрь торпедного ковша. Стойки 21 и 22 окружены
охлаждающей оболочкой из медных трубочек 57, которым придана форма меандра.
Страница: 9
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Охлаждающа оболочка заключена в изол ционный слой 49, который в свою очередь
закрыт оболочкой из стального листа 50. Опорный кронштейн 21, 22, 24 монтируетс на
поворотном диске 45, который аналогичным образом охлаждаетс с помощью медных
трубочек 57 и который также снабжен изол ционным слоем 49. Поворотный диск 45
закреплен на фланце трубы 10, котора также снабжена системой жидкостного охлаждени и изол ционным слоем. Охлажденна , изолированна труба вместе с поворотным диском
45 заключена в тонкостенную металлическую трубу 9.
Труба 9 и опорный кронштейн 21, 22, 24 закрыты с возможностью перемещени трубой
59. В исходном положении измерительной системы эта труба 59 занимает положение,
показанное на фиг.4а, в рабочем положении труба 59 перемещаетс по меньшей мере до
поворотного диска 45 (см. фиг.4b). С помощью блока управлени измерительной головкой
8 она при отключении системы занимает положение, показанное на фиг.4а и 4b. Труба 59
и привод измерительной головки 8 электрически блокированы друг относительно друга,
так что привод измерительной головки может включатьс только при сдвинутой назад
трубе 59. В качестве альтернативы, если пользователем включаетс привод
измерительной головки, а труба не подана назад, то отдаетс сигнал датчику положени ,
взаимодействующему с трубой 59. В подобном случае сигнал сенсора или подаетс на
указатель, который напоминает пользователю о положении трубы 59, или труба
перемещаетс с помощью серводвигател , автоматически управл емого сигналом
сенсора, до тех пор, пока она не займет сдвинутое назад положение.
Как, в частности, следует из фиг.4b, обе стойки 21, 22 опорного кронштейна 21, 22,
24 установлены в плоскости 60 преимущественно в форме ступеньки. Свободный конец
стойки 21 и 22, а также верхн половина 61 корпуса измерительной головки 8 образуют
полусферу. При введении измерительной системы в торпедный ковш 1 измерительна головка 8 занимает положение, показанное на фиг.4а и 4b, труба 59 согласно фиг.4а
перемещена в направлении вперед, так что чувствительна измерительна головка 8
находитс под защитой. Благодар сферической форме свободного конца измерительного
устройства существенно облегчаетс введение в емкость даже при сравнительно узком
отверстии. Свободному концу устройства может также быть придана форма эллипсоида.
Все магистрали к измерительной головке, поворотному диску и к охладител м
проложены в охлажденной трубе 9. Подающие и отвод щие трубопроводы дл охлаждающей среды дл опорного кронштейна 21, 22, 24 и поворотного диска 45
обозначены позицией 62, магистрали управлени , силовые и дл передачи данных дл измерительной головки 8 и поворотного диска 45 обозначены позицией 63, оптиковолоконный кабель к и от измерительной головки обозначен позицией 64. Под позицией 65
обозначен трубопровод дл подвода охлаждающей среды к устройству охлаждени трубы
9, соответственно 10.
Формула изобретени 1. Устройство дл съемки пространства предметов, содержащее оптоэлектронный
дальномер, работающий в соответствии со способом регистрации времени пробега
сигнала, и передающее устройство (S) дл передачи оптических сигналов, и приемное
устройство (Е) дл приема оптических сигналов, которые отражаютс от наход щихс в
изучаемом пространстве предметов, а также сканирующее устройство дл отклонени оптических осей передающего (S) и приемного (Е) устройств, при этом оптические оси
передающего (S) и приемного (Е) устройств идут, по существу, параллельно, и, кроме
того, устройство дл обработки данных, которое по времени пробега сигнала или
фазовому соотношению излученного оптического сигнала определ ет величину
рассто ни , при этом по величинам рассто ни и отклонению луча сканирующим
устройством определ ютс пространственные координаты элементов, отличающеес тем,
что содержит вращающуюс измерительную головку (8), котора установлена с помощью
полого вала (33, 34) на опорном кронштейне (21, 22, 24), и зеркальное устройство (41,
42), жестко расположенное относительно измерительной головки (8), с помощью которого
Страница: 10
CL
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
лучи, падающие аксиально относительно полого вала (33, 34), отклон ютс в радиальном
направлении и наоборот, при этом излучение неподвижно расположенного передающего
устройства (S) может первоначально возбуждатьс в аксиальном направлении
относительно полого вала (33, 34) и направл тьс с помощью зеркального устройства
(41, 42) в радиальном направлении, и излучение, отраженное от целей в пространстве
предметов, может отклон тьс зеркальным устройством (41, 42) в направлении оси полого
вала (33, 34) и подводитьс к также неподвижно расположенному приемному устройству
(44).
2. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что
вращающа с измерительна головка 8 приводитс в движение двигателем M1, и
расположена между обеими стойками (21 или 22) опорного кронштейна (21, 22, 24), и
установлена на полом валу (33, 34), при этом два зеркала (41, 42) установлены в
измерительной головке (8) аксиально относительно полого вала (33, 34), и первое
зеркало (41) лучи передающего устройства (S), или при необходимости включенного
промежуточным образом световода, попадающие аксиально через полый вал (33, 34),
отклон ет в радиальном направлении относительно оси полого вала (33, 34) и после
преимущественным образом предусмотренного преобразовани лучей передает их, и
второе зеркало (42) лучи, отраженные от целей в пространстве предметов, падающие в
основном параллельно переданному лучу, и отраженные от целей в пространстве объекта
преимущественно после преобразовани лучей, отклон ет в аксиальном направлении
относительно полого вала (33, 34) на приемное устройство (Е), при необходимости при
промежуточном включении световода.
3. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что
опорный кронштейн (21, 22, 24) смонтирован на поворотном диске (45), который выполнен
с возможностью поворота вокруг оси, проход щей перпендикул рно оси (27) вращени измерительной головки (8), и приводитс в движение двигателем, и при этом поворотный
диск (45) закреплен преимущественно на цилиндрической несущей трубе (10), при этом
ось поворота поворотного диска (45) ориентирована параллельно оси несущей трубы (10),
преимущественно идентична ей, при этом преимущественно обеспечиваютс по меньшей
мере одно из следующих условий:
(a) внешний контур (61) наход щейс в исходном положении измерительной головки (8),
при котором входное и выходное окна (29, 52) дл измерительных лучей ориентированы
напротив поворотного диска (45), соответствует контуру опорного кронштейна (21, 22,
24), и они вместе образуют, например, форму полусферы или тому подобное;
(b) опорный кронштейн (21, 22, 24) и наход ща с в исходном положении измерительна головка (8) имеют ступенчатый диаметр в направлении к несущей трубе (10), при этом на
несущей трубе (9 или 10) с возможностью продольного перемещени расположена втора труба (59), котора может перемещатьс над зоной ступенчатого диаметра опорного
кронштейна (21, 22, 24) и наход щейс в исходном положении измерительной головкой
(8), и в состо нии подачи опорный кронштейн (21, 22), поворотный диск (45) и
измерительна головка (8) в основном плотно закрыты;
(c) несуща труба (10) с опорным кронштейном (21, 22, 24) и измерительной головкой
(8) расположены на тележке, котора может перемещатьс в заданное и воспроизводимое
положение относительно объекта (1) измерени .
4. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что
опорный кронштейн (21, 22, 24) и/или несуща труба (10) содержат систему (48, 57)
охлаждени , в частности жидкостное охлаждение, и/или снабжены тепловой изол цией
(49), при этом в случае использовани жидкостного охлаждени подвод и отвод
охлаждающей жидкости дл опорного кронштейна, и при необходимости несущей трубы
(10) осуществл етс по трубам (62), которые проход т внутри несущей трубы (10).
5. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что
измерительна головка (8) охлаждаетс сжатым воздухом, при этом сжатый воздух может
подводитьс в измерительную головку (8) по одной стороне (33) полого вала (33, 34) и
Страница: 11
RU 2 335 784 C2
5
10
15
отводитьс из нее по другой стороне (34), при этом подвод сжатого воздуха
осуществл етс по трубе внутри несущей трубы (10), в то врем как охлаждающий воздух
может отводитьс непосредственно по несущей трубе (10).
6. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что
используетс дл измерени и контрол емкостей и цистерн (1) дл агрессивных
жидкостей, в частности расплавленного металла.
7. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что перед
окном дл входа и выхода измерительных лучей расположено зеркало (53), которое
отклон ет измерительные лучи относительно измерительной головки (8) в основном в
тангенциальном направлении.
8. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что
оптические сигналы представл ют сигналы от лазера.
9. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что
сканирующее устройство выполнено с возможностью отклонени оптических осей
передающего и приемного устройств в двух ортогональных направлени х.
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 12
RU 2 335 784 C2
Страница: 13
DR
RU 2 335 784 C2
Страница: 14
RU 2 335 784 C2
Страница: 15
?тс изменени , произошедшие в футеровке, в
частности износ, вывалы камней и т.д. Согласно
изобретению устройство содержит вращающуюс измерительную головку, котора с помощью полого
вала установлена на опорном кронштейне.
Предусмотрено зеркальное устройство, жестко
расположенное
относительно
измерительной
головки, с помощью которого лучи, падающие
аксиально относительно полого вала, отклон ютс в радиальном направлении и наоборот, при этом
излучение
неподвижно
расположенного
передающего устройства может первоначально
возбуждатьс в
аксиальном
направлении
относительно полого вала и передаватьс с
помощью зеркального устройства в радиальном
направлении, и излучение, отраженное от целей в
пространстве объекта, может отклон тьс зеркальным устройством в направлении оси полого
вала и подводитьс к также неподвижно
расположенному приемному устройству. 8 з.п. ф-
Страница: 1
RU
2 3 3 5 7 8 4
(73) Патентообладатель(и):
РИГЛЬ ЛАЗЕР МЕЖЕРМЕНТ СИСТЕМЗ ГМБХ
(AT),
ФЕРРОТРОН ТЕКНОЛОДЖИЗ ГМБХ (DE)
(43) Дата публикации за вки: 27.12.2007
R U
(72) Автор(ы):
РАЙХЕРТ Райнер (AT),
РИГЛЬ Йоханнес (AT),
ШТОЕГЕР Андреас (AT),
ЛАММ Рольф (DE),
УЛЛЬРИХ Андреас (AT)
лы, 5 ил.
R U
R U
2 3 3 5 7 8 4
C 2
C 2
2 3 3 5 7 8 4
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 335 784
(13)
C2
(51) Int. Cl.
G01S 7/481 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006121991/28, 15.11.2004
(24) Effective date for property rights: 15.11.2004
(30) Priority:
21.11.2003 AT A-1877/2003
(43) Application published: 27.12.2007
(85) Commencement of national phase: 21.06.2006
(86) PCT application:
IB 2004/003765 (15.11.2004)
(87) PCT publication:
WO 2005/050129 (02.06.2005)
2 3 3 5 7 8 4
R U
(54) OBJECT SPACING SURVEY DEVICE
(57) Abstract:
FIELD: physics.
SUBSTANCE: proposed device allows for exact
measurements of internal spacing of smelt
transfer torpedo ladles, using reference survey
at
primary
industrial
application
(data
are
stored to memory device then) and following
surveys
by
evaluation
the
difference
with
associated valid record; changes in brickwork,
specifically, tear and wear, stone falls etc.
According to invention device contains rotating
probe head mounted on support bracket with hollow
shaft. Provided mirror device is rigid relative
to probe and used for radial deflection of beams
axially incident relative to hollow shaft. And
contrariwise,
at
that
radiation
of
rigid
transmitting device can originally be excited
axially relative to hollow shaft and be radially
transferred by mirror device. Radiation reflected
from targets within object space can be deviated
with mirror device to axis of hollow shaft and be
supplied to rigid receiving device.
Страница: 3
EN
EFFECT: higher measurement accuracy.
9 cl, 4 dwg
C 2
C 2
Mail address:
129090, Moskva, ul. B.Spasskaja, 25, str.3,
OOO "Juridicheskaja firma Gorodisskij i
Partnery", pat.pov. Ju.D.Kuznetsovu
2 3 3 5 7 8 4
(73) Proprietor(s):
RIGL' LAZER MEZhERMENT SISTEMZ GMBKh
(AT),
FERROTRON TEKNOLODZhIZ GMBKh (DE)
(45) Date of publication: 10.10.2008 Bull. 28
R U
(72) Inventor(s):
RAJKhERT Rajner (AT),
RIGL' Jokhannes (AT),
ShTOEGER Andreas (AT),
LAMM Rol'f (DE),
ULL'RIKh Andreas (AT)
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Область изобретени Изобретение относитс к устройству дл съемки пространства предметов с
оптоэлектронным дальномером, работающим в соответствии со способом регистрации
времени пробега сигнала и включающим передающее устройство дл передачи
оптических, в частности лазерных сигналов, и приемное устройство дл приема
оптических сигналов, в частности лазерного излучени , которые отражаютс от объектов,
наход щихс в изучаемом пространстве. Дл регистрации и записи пространственных
структур такие дальномеры комбинируютс со сканирующим устройством дл отклонени оптических осей передающего и приемного устройства, при этом происходит отклонение
проход щих в основном параллельно оптических осей, преимущественно в двух
ортогональных направлени х. Далее имеетс устройство дл обработки данных, которое
по времени пробега сигнала, соответственно фазе излученного оптического сигнала
определ ет величину рассто ни , и по этим величинам рассто ни и отклонению луча
сканирующим устройством определ ютс пространственные координаты отдельных
элементов. Изобретение касаетс , в частности, способа съемки пространства объекта.
Уровень техники
Известные устройства такого типа примен ютс дл измерени зданий, рельефа
местности, машин и установок. В принципе эти системы содержат измерительную головку,
в которой измерительный луч веерообразно отклон етс на ограниченный угол, например
90°, с очень высокой скоростью. Отклонение измерительного луча происходит с помощью
отклон ющего (поворотного) зеркала, вращающихс зеркальных колес и тому подобного.
Измерительна головка обычным образом устанавливаетс на поворотном столе, который
совершает сравнительно медленное возвратно-поступательное движение. Угол поворота
составл ет обычно, в зависимости от условий применени , от 90 до 180°.
Эта система может примен тьс в ограниченных услови х, в случае если с ее помощью
требуетс провести измерени на полный пространственный угол. Такие случаи
применени имеют место, например, при измерении внутреннего пространства комнат
зданий, измерени каверн, пустот, при проходческих работах в тоннел х или подземных
разработках и т.д., при измерени х в очень сложных услови х в сталеплавильной
промышленности, в частности в конвертерах и емкост х, транспортирующих
расплавленный чугун или сталь.
По технологическим и энергетическим причинам расплавленный металл многократно
транспортируетс от места производства к местам переработки. В сталеплавильной
промышленности используютс соответствующие емкости, так называемые торпедные
ковши дл транспортировки жидкого металла к конвертерам и от них к плавильным
установкам, в частности установкам дл выплавки стали, где производитс плавка
слитков дл дальнейшей прокатки. Такие торпедные ковши, в которые входит несколько
сот тонн железа или соответственно расплавленной стали, имеют футеровку, котора представл ет собой тепловую изол цию и одновременно защищает стальную обшивку
емкости от воздействи расплавленного металла. Подобно конвертерам дл выплавки
стали, футеровка таких торпедных ковшей подвергаетс износу, что приводит в частности
к вывалу отдельных камней из футеровки. Такие случаи имеют существенные последстви дл безопасности и оказывают вли ние на окружающую среду, поэтому необходим
контроль за футеровкой таких транспортных устройств, ее ремонт или замена на
регул рной основе, что естественно требует больших затрат. Дл подобного контрол торпедные ковши (или другие ковши дл стали и железа) должны охлаждатьс и затем
снова медленно нагреватьс до рабочей температуры (~1300 °С). Таким образом,
существует необходимость в перерыве производственного процесса, что естественно
влечет за собой высокие издержки.
Сущность изобретени Согласно изобретению предлагаетс устройство, с помощью которого возможно
проведение точных измерений внутреннего пространства такой емкости. С помощью
эталонной съемки при первоначальном промышленном применении (при этом данные
Страница: 4
DE
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
потом сохран ютс в запоминающем устройстве) и последующих съемок путем
определени разницы с соответствующей действительной записью точно устанавливаютс изменени , произошедшие в футеровке, в частности износ, вывалы камней и т.д. Ремонт
футеровки производитс только при фактической необходимости.
Согласно изобретению устройство содержит вращающуюс измерительную головку,
котора с помощью полого вала установлена на опорном кронштейне. Далее
предусмотрено зеркальное устройство, жестко расположенное относительно
измерительной головки, с помощью которого лучи, падающие аксиально относительно
полого вала, отклон ютс в радиальном направлении и наоборот, при этом излучение
неподвижно расположенного передающего устройства может первоначально возбуждатьс в аксиальном направлении относительно полого вала и передаватьс с помощью
зеркального устройства в радиальном направлении, и излучение, отраженное от целей в
пространстве объекта, может отклон тьс зеркальным устройством в направлении оси
полого вала и подводитьс к также неподвижно расположенному приемному устройству.
Зеркальное устройство может быть выполнено самым различным образом, оно может
состо ть из одного или нескольких зеркал и/или полностью или частично зеркальной
призмы. К примеру, при осевом расположении на общей оптической системе дл передающего и приемного канала разделение этих каналов, например, могло бы
осуществл тьс с помощью частично прозрачного зеркала, при этом достаточно одного
зеркала или соответствующей призмы. В предпочтительном варианте усовершенствовани изобретени устройство имеет вращающуюс , приводимую в движение двигателем
измерительную головку, котора расположена между обеими стойками опорного
кронштейна и установлена на полом валу, при этом в измерительной головке аксиально
относительно полого вала установлено два зеркала, при этом первое зеркало лучи от
передающего устройства или при необходимости включенного промежуточным образом
световода, попадающие аксиально через полый вал, отклон ет в радиальном направлении
относительно оси полого вала и после преимущественным образом предусмотренного
преобразовани лучей излучает их, и второе зеркало лучи, отраженные от целей в
пространстве объекта, падающие в основном параллельно переданному лучу,
преимущественно после преобразовани лучей, отклон ет в аксиальном направлении
относительно полого вала на приемное устройство, при необходимости при промежуточном
включении световода.
Предпочтительно, что опорный кронштейн известным образом смонтирован на
поворотном диске, который может поворачиватьс вокруг оси, проход щей
перпендикул рно оси вращени измерительной головки, и приводитс в движение
двигателем.
Дл обеспечени доступа измерительной системы в полость пространства через узкие
каналы, например через загрузочный патрубок емкостей, согласно предпочтительному
усовершенствованному варианту осуществлени изобретени поворотный диск закреплен
на преимущественно цилиндрической несущей трубе, при этом ось поворота поворотного
диска ориентирована параллельно оси несущей трубы, преимущественно идентична ей.
При контроле за торпедными ковшами или другими емкост ми дл расплавленного
металла, в частности теми, которые предназначены дл жидкого чугуна или стали,
существенно то, чтобы соответствующие измерени могли проводитьс в основном при
рабочей температуре, и дл их осуществлени не требовалось, в частности, проводить их
охлаждение. Преимущественно то, что при этом опорный кронштейн и/или несуща труба,
соответственно измерительна головка имеют систему охлаждени , в частности
охлаждение с помощью жидкости, при этом предусмотрена термическа изол ци , подвод
и отвод охлаждающей жидкости дл опорного кронштейна и/или дл несущей трубы
осуществл етс по шлангам, которые проход т внутри несущей трубы.
С помощью такого охлаждени и/или изол ции по вл етс возможность получить
экономию на издержках по охлаждению емкостей или на сокращении соответствующего
времени просто . Поэтому соответственно эти измерени - также независимо от
Страница: 5
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
исполнени и расположени зеркального устройства и вращени измерительной головки следует рассматривать в качестве независимого изобретени . Оно имеет значение, так
как специалисты прилагали много усилий дл того, чтобы расположить измерительную
головку вне емкости, в которой должны были быть проведены измерени , что с другой
стороны требовало проведени меропри тий по ориентированию относительно емкости.
Предпочтительно, что измерительна головка дополнительно или в качестве
альтернативы может охлаждатьс с помощью газа (также газа испар емой охлаждающей
среды, например фреона), в частности сжатого воздуха, при этом в качестве примера газ
может направл тьс в измерительную головку по одной стороне полого вала и отводитьс из нее по другой стороне, сам подвод газа осуществл етс по шлангу внутри несущей
трубы, в то врем как газ отводитс через несущую трубу.
Чтобы защитить измерительную головку, установленную с возможностью поворота,
прежде всего входное и выходное окна системы дальномера от загр знени и повреждений
при проходе измерительного устройства через узкий канал, внешний контур наход щейс в
исходном положении измерительной головки, при котором входное и выходное окна дл измерительных лучей установлены напротив поворотного диска, приспособленного к
контуру опорного кронштейна, при этом они вместе образуют, например, форму полусферы
или нечто подобное.
Дополнительна защита измерительной системы может быть обеспечена за счет того,
что опорный кронштейн и наход ща с в исходном положении измерительна головка
уменьшены ступенчато в диаметре относительно несущей трубы, при этом на несущей
трубе с возможностью продольного перемещени расположена втора труба, котора может перемещатьс над уменьшенной в диаметре областью опорного кронштейна и
наход щейс в исходном положении измерительной головкой, и в состо нии подачи
опорный кронштейн, поворотный диск и измерительна головка, по существу, плотно
закрыты.
Предпочтительным образом несуща труба с опорным кронштейном и измерительной
головкой расположена на тележке, котора может устанавливатьс в определенной
воспроизводимой позиции относительно объекта, в котором провод тс измерени .
Предложенное устройство может примен тьс дл измерений и контрол за емкост ми и
вагонами-цистернами дл агрессивных жидкостей, в частности расплавленного металла.
Когда измерительные лучи испускаютс в основном радиально из измерительной
головки, то это ведет за счет опорного кронштейна и соответственно поворотного диска
к затенению области вокруг несущей трубы. Так как измерительна система типичным
образом пропускаетс через заправочный патрубок емкости, это означает, что пр мо в
области вокруг загрузочного патрубка, в котором при загрузке и/или разгрузке имеет
место поток расплавленного металла с высокой скоростью, и поэтому там тем более
необходимо считатьс с влени ми износа, измерительна система «слепа». Чтобы
избежать упом нутого затенени и иметь возможность производить измерени в этой
критической области, согласно изобретению предлагаетс перед окошком дл выхода и
входа измерительных лучей расположить зеркало, которое отклон ет измерительные лучи
относительно измерительной головки в основном в тангенциальном направлении.
Изобретение касаетс способа, при котором предусмотрены следующие этапы:
(а) обеспечиваетс прот женное измерительное устройство, имеющее продольную ось;
(b) осуществл етс введение указанного прот женного измерительного устройства в
полость емкости дл расплавленного металла, при этом указанна емкость ограничена
внутренней стенкой;
(с) осуществл етс поворот измерительной головки измерительного устройства вокруг
продольной оси;
(d) осуществл етс измерение рассто ни от измерительного устройства до внутренней
стенки во врем вращени измерительного устройства вокруг продольной оси; и
(е) опционально осуществл етс сохранение измеренных данных о рассто нии.
Дл лучшего осуществлени сбора данных величины, полученные на этапах (с) и (d)
Страница: 6
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
способа, перед этапом (е) способа комбинируютс дл формировани трехмерной картины
полости емкости.
Дополнительно или в качестве альтернативы предпочтительно, когда сопоставимые
данные (эталонные и измеренные данные) накапливаютс преимущественно в виде
трехмерной картины и после осуществлени этапа способа (d) сравниваютс с
замеренными данными.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки изобретени следуют из приведенного ниже описани некоторых вариантов осуществлени со ссылкой на сопровождаемые чертежи.
Фиг.1 показывает схематически устройство дл измерени так называемых торпедных
ковшей;
фиг.2 показывает разрез по оси измерительной головки согласно изобретению,
включающей опорный кронштейн и поворотный диск;
фиг.3 показывает схематичный вид элемента измерительной головки в поперечном
разрезе;
фиг.4а изображает измерительное устройство согласно изобретению частично в разрезе
и частично в общем виде, и
фиг.4b измерительное устройство согласно изобретению в боковой проекции.
Подробное описание чертежей
На фиг.1 представлено схематическое изображение вида в поперечном сечении
торпедного ковша, который обозначен позицией 1. Торпедный ковш имеет обычно
цилиндрическую среднюю часть с патрубками 2 дл загрузки или разгрузки. К этой
средней части с обеих сторон примыкают конические части, которые заканчиваютс участками валов, на которых устанавливаетс ковш с возможностью поворота. Обе опоры
опираютс на поворотную станину, котора может перемещатьс по рельсам.
Схематически показаны ось 3 такой поворотной станины и рельсы 4. Торпедный ковш 1
имеет стальную обшивку 5. Внутреннее пространство имеет футеровку 6, котора , как
обычно, состоит из двух слоев, внутреннего изнашивающегос сло 6а и наружного
защитного сло 6b. Одна из конических частей ковша обозначена позицией 7. Дл заполнени торпедного ковша 1 его из позиции, показанной на фиг.1, поворачивают на 90°
по часовой стрелке, так что патрубок 2 дл загрузки смотрит вверх, дл разгрузки ковш
поворачивают на 180°. Показанное на фиг.1 промежуточное положение придано ковшу
после разгрузки дл проведени контрол состо ни футеровки.
Дл проведени контрол торпедного ковша 1 измерительна головка 8 через патрубок 2
дл заполнени вводитс в пустой ковш. Измерительна головка 8 расположена на трубе
9, охлаждение которой производитс с помощью жидкости, продолжение этой трубы 10 с
возможностью перемещени установлено на тележке 11. На свободном конце трубы 10
расположен корпус, в котором размещены электроника лазерного дальномера и блок
управлени сканирующим устройством измерительной головки 8. Внутри трубы 9, 10
проход т кабели дл передачи данных, блока управлени и энергоснабжени к
измерительной головке 8. Лазерный передатчик или станци S передачи S,
оптоэлектронный приемник Е дл излучени лазерных эхоимпульсов и соединенное с ними
устройство дл обработки данных размещены в корпусе 12, соединены с измерительной
головкой 8 с помощью волоконно-оптического кабел 64 (фиг.4а). Соответственно под
позицией 12 можно понимать собственно устройство дл обработки данных.
Точно так же внутри трубы 9, 10 проход т магистрали дл охлаждающей среды и/или
дл сжатого воздуха дл охлаждени собственно измерительной головки 8. Вс установка
управл етс по кабелю дл передачи данных и управлени , который соединен с
вычислительным устройством С, которое в режиме он-лайн или офф-лайн по замеренным
величинам, определенными устройством обработки 12, известным образом производит
расчет трехмерной модели внутренней полости емкости 1 и накапливает их в
соответствующей пам ти. Позицией 14 обозначен силовой кабель, позицией 15 обозначена
магистраль дл сжатого воздуха и позицией 16 - магистрали дл подвода и отвода
Страница: 7
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
охлаждающей среды. Чтобы облегчить введение в загрузочный патрубок 2 торпедного
ковша, предусмотрено средство защиты от излучени , которое закреплено на трубе 10. На
трубе 10 далее закреплена пластина 18, котора имеет установочные штифты, которые
вход т в соответствующие отверсти в покровную поверхность 20 загрузочного патрубка
2, и таким образом измерительна головка ориентируетс к торпедному ковшу 1.
Может иметь смысл измерительную установку, состо щую из измерительной головки 8,
трубы 9, 10, корпуса 12 и пластины 18, а также средства 17 защиты, установить на
кране, при этом подвеска осуществл етс за центр т жести названной установки. При
таком варианте измерительна установка может быть быстро и оптимально установлена на
торпедном ковше 1, в случае если позици , при которой осуществл ют измерени , может
быть задана приблизительно.
Однако точна ориентировка измерительной системы на ковше имеет особо важное
значение, так как только в этом случае может быть осуществлено сравнение разницы
между текущей и более ранней съемкой. Вместо механической ориентировки систему
измерений можно путем измерени реперных точек соответственным образом
ориентировать на торпедном ковше.
При проведении измерений измерительна головка 8 вращаетс между обеими
стойками 21 и 22 опорного кронштейна в направлении стрелки 23. На фиг.1 видно, что
происходит затенение конической области 25 вокруг трубы 9, так как измерительный луч
наталкиваетс на основание 24 (фиг.2) измерительного устройства (на котором также
расположены стойки 21 и 22; см. фиг.2, 4а) и соответственно не может попасть на
футеровку вокруг загрузочного патрубка 2. Благодар вращению измерительной головки 8
в направлении стрелки 26, кроме области 25, получаетс полна съемка внутреннего
пространства торпедного ковша 1. Дл каждой отдельной области в зависимости от
рассто ни и одновременно по зарегистрированным угловым величинам отклонени луча
сканирующим устройством получаютс пространственные координаты. По совокупности
всех элементов данных может быть построена трехмерна модель внутреннего
пространства ковша 1. При наличии старой съемки этого торпедного ковша 1 с помощью
картины разности между съемками могут быть определены изменени в поверхности
футеровки. Эта стара съемка может сохран тьс в пам ти, например, компьютера С и
может сравниватьс или с непосредственными данными, получаемыми от измерительной
головки 8, или после промежуточного хранени в пам ти компьютера С.
На фиг.2 показана конструкци измерительного устройства в разрезе по оси.
Измерительна головка 8 имеет относительно оси 27 цилиндрический корпус 28. В
цилиндрической оболочке расположено в основном пр моугольное окно 29 дл передачи и
приема измерительного луча. В корпусе 28 позади окна 29 наход тс две линзы 30, 31
измерительных лучей (коллимирующа линза дл переданного луча и фокусирующа линза
дл отраженного эхосигнала). Вес этих стекл нных элементов 29-31 компенсируетс за
счет расположенного в корпусе 28 противовеса 31. Корпус 28 может поворачиватьс вокруг оси 27. Измерительна головка 8 установлена на концевых участках 33, 34 полого
вала. Оба концевых участка вала 33, 34 установлены в схематически изображенных
подшипниках 35, 36. Измерительна головка 8 приводитс в движение двигателем М,
малое зубчатое колесо 37 которого взаимодействует с шестерней 38 внутреннего
зацеплени , котора закреплена на стенке корпуса 28 соосно с полым валом. В качестве
альтернативы, возможно, что перемещение измерительной головки осуществл етс двигателем снаружи и при необходимости также и вручную.
При измерении измерительна головка 8 вращаетс с относительно большим числом
оборотов в направлении стрелки 46. Передающеес излучение подаетс на измерительную
головку 8 с помощью волоконно-оптического кабел 39. Излучение отклон етс в
измерительную головку 8 с помощью зеркала 40 и полого вала и там, через зеркальную
поверхность призмы 41 подаетс на коллимационную линзу 30. Отраженное от изучаемого
объекта излучение попадает через окно 29 на измерительную головку 8 и через
фокусирующую линзу 31 после двукратного изменени направлени на зеркальной
Страница: 8
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
поверхности призмы 42 и на зеркале 43 поступает в волоконно-оптический кабель 44,
который транслирует эхосигнал к приемному устройству дальномера.
Опорный кронштейн 21, 22, 24 со своими обеими стойками 21 и 22 расположен на
поворотном диске 45. Поворотный диск 45 совершает возвратно-поступательное движение
в направлении стрелки 47. При сканировании полный телесный угол составл ет по
меньшей мере 180°, предпочтительно 360°. С этой целью поворотный диск приводитс в
движение со стороны его внутренней части посредством зубчатого валка tr,
обозначенного пунктирной линией с помощью двигател М1. Зубчатый валок tr находитс в
контакте с внутренним зубчатым зацеплением ig, показанным штрихпунктирной линией.
Обе стойки 21 и 22 опорного кронштейна 21, 22, 24, а также поворотный диск 45
окружены схематически изображенным жидкостным охладителем 48 и/или изолирующим
слоем 49, которые заключены в оболочке 50 из стального листа. В качестве охлаждающей
среды может примен тьс вода или масло. При экстремальной тепловой нагрузке
измерительна головка 8 может быть снабжена системой газового охлаждени или
системой охлаждени сжатого газа (например, испар емого газа, такого как фреон),
однако при небольшой тепловой нагрузке может примен тьс что-либо одно. С этой целью
в случае данного варианта осуществлени в стойке 22 опорного кронштейна 21, 22, 24
проложены трубопроводы дл сжатого воздуха, которые здесь не показаны и которые здесь
не показанным способом присоедин ютс к концу 33 полого вала. Сжатый воздух (или
другой газ) проходит с относительно высокой скоростью измерительную головку 8,
выходит через конец полого вала 34 и далее отводитс через стойку 21 опорного
кронштейна 21, 22. Дл того чтобы добитьс оптимального эффекта охлаждени с
помощью сжатого воздуха или газа, во внутренней части измерительной головки могут
быть расположены направл ющие щитки.
Если измерительные лучи, как показано в приведенном выше варианте осуществлени ,
выход т из измерительной головки и вход т в нее в радиальном направлении, то
получаетс относительно большой телесный угол 25 области затенени , в которую не
могут попасть измерительные лучи, так как основание 24 опорного кронштейна 21, 22, 24
и поворотный диск 45 экранируют измерительные лучи.
На фиг.3 схематически представлено решение, с помощью которого уменьшаетс этот
эффект затенени или он вообще может быть исключен при соответствующих параметрах
измерительной головки. Согласно изобретению вместо окна 29 предусмотрена призма 52 с
зеркальной поверхностью 53. В этом варианте осуществлени изобретени измерительные
лучи выход т и вход т в измерительную головку 8 не в радиальном направлении, а в
основном тангенциально. Если призма 52 рассчитана так, что рассто ние 54 внутреннего
ограничени 55 пучка измерительных лучей 56 соответствует по меньшей мере радиусу
основани 24 опорного кронштейна 21, 22, 24 или поворотного диска 45, не возникает
какого-либо эффекта затенени . Когда поворотный диск 45 опорного кронштейна 21, 22,
24 с измерительной головкой 8 повернут на 180°, призма 52 и пучок измерительных лучей
56 занимают положение, показанное штриховой линией (52 ' соответственно 56 '). С
помощью такого модифицированного измерительного устройства может проводитьс контроль экстремально высоконагруженных зон вокруг патрубка 2 дл загрузки и выгрузки.
Измерительное устройство при применении в сталелитейной промышленности, в
частности при измерени х в торпедных ковшах, подвергаетс экстремальным нагрузкам. В
первую очередь это высока рабоча температура, составл юща 1300°С, котора требует специальных меропри тий. При введении измерительной системы в ковш может
произойти контакт с внутренней стенкой загрузочного патрубка 2, при котором может
произойти отделение от стенки частиц шлака или футеровки, которые могут загр знить
окно 29 или призму 52 или вызвать повреждение всего измерительного устройства. На
фиг.4а и 4b схематически и частично в разрезе показано измерительное устройство,
которое имеет широкую защиту от названных рисков, которые могут иметь место во врем критической фазы введени устройства внутрь торпедного ковша. Стойки 21 и 22 окружены
охлаждающей оболочкой из медных трубочек 57, которым придана форма меандра.
Страница: 9
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Охлаждающа оболочка заключена в изол ционный слой 49, который в свою очередь
закрыт оболочкой из стального листа 50. Опорный кронштейн 21, 22, 24 монтируетс на
поворотном диске 45, который аналогичным образом охлаждаетс с помощью медных
трубочек 57 и который также снабжен изол ционным слоем 49. Поворотный диск 45
закреплен на фланце трубы 10, котора также снабжена системой жидкостного охлаждени и изол ционным слоем. Охлажденна , изолированна труба вместе с поворотным диском
45 заключена в тонкостенную металлическую трубу 9.
Труба 9 и опорный кронштейн 21, 22, 24 закрыты с возможностью перемещени трубой
59. В исходном положении измерительной системы эта труба 59 занимает положение,
показанное на фиг.4а, в рабочем положении труба 59 перемещаетс по меньшей мере до
поворотного диска 45 (см. фиг.4b). С помощью блока управлени измерительной головкой
8 она при отключении системы занимает положение, показанное на фиг.4а и 4b. Труба 59
и привод измерительной головки 8 электрически блокированы друг относительно друга,
так что привод измерительной головки может включатьс только при сдвинутой назад
трубе 59. В качестве альтернативы, если пользователем включаетс привод
измерительной головки, а труба не подана назад, то отдаетс сигнал датчику положени ,
взаимодействующему с трубой 59. В подобном случае сигнал сенсора или подаетс на
указатель, который напоминает пользователю о положении трубы 59, или труба
перемещаетс с помощью серводвигател , автоматически управл емого сигналом
сенсора, до тех пор, пока она не займет сдвинутое назад положение.
Как, в частности, следует из фиг.4b, обе стойки 21, 22 опорного кронштейна 21, 22,
24 установлены в плоскости 60 преимущественно в форме ступеньки. Свободный конец
стойки 21 и 22, а также верхн половина 61 корпуса измерительной головки 8 образуют
полусферу. При введении измерительной системы в торпедный ковш 1 измерительна головка 8 занимает положение, показанное на фиг.4а и 4b, труба 59 согласно фиг.4а
перемещена в направлении вперед, так что чувствительна измерительна головка 8
находитс под защитой. Благодар сферической форме свободного конца измерительного
устройства существенно облегчаетс введение в емкость даже при сравнительно узком
отверстии. Свободному концу устройства может также быть придана форма эллипсоида.
Все магистрали к измерительной головке, поворотному диску и к охладител м
проложены в охлажденной трубе 9. Подающие и отвод щие трубопроводы дл охлаждающей среды дл опорного кронштейна 21, 22, 24 и поворотного диска 45
обозначены позицией 62, магистрали управлени , силовые и дл передачи данных дл измерительной головки 8 и поворотного диска 45 обозначены позицией 63, оптиковолоконный кабель к и от измерительной головки обозначен позицией 64. Под позицией 65
обозначен трубопровод дл подвода охлаждающей среды к устройству охлаждени трубы
9, соответственно 10.
Формула изобретени 1. Устройство дл съемки пространства предметов, содержащее оптоэлектронный
дальномер, работающий в соответствии со способом регистрации времени пробега
сигнала, и передающее устройство (S) дл передачи оптических сигналов, и приемное
устройство (Е) дл приема оптических сигналов, которые отражаютс от наход щихс в
изучаемом пространстве предметов, а также сканирующее устройство дл отклонени оптических осей передающего (S) и приемного (Е) устройств, при этом оптические оси
передающего (S) и приемного (Е) устройств идут, по существу, параллельно, и, кроме
того, устройство дл обработки данных, которое по времени пробега сигнала или
фазовому соотношению излученного оптического сигнала определ ет величину
рассто ни , при этом по величинам рассто ни и отклонению луча сканирующим
устройством определ ютс пространственные координаты элементов, отличающеес тем,
что содержит вращающуюс измерительную головку (8), котора установлена с помощью
полого вала (33, 34) на опорном кронштейне (21, 22, 24), и зеркальное устройство (41,
42), жестко расположенное относительно измерительной головки (8), с помощью которого
Страница: 10
CL
RU 2 335 784 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
лучи, падающие аксиально относительно полого вала (33, 34), отклон ютс в радиальном
направлении и наоборот, при этом излучение неподвижно расположенного передающего
устройства (S) может первоначально возбуждатьс в аксиальном направлении
относительно полого вала (33, 34) и направл тьс с помощью зеркального устройства
(41, 42) в радиальном направлении, и излучение, отраженное от целей в пространстве
предметов, может отклон тьс зеркальным устройством (41, 42) в направлении оси полого
вала (33, 34) и подводитьс к также неподвижно расположенному приемному устройству
(44).
2. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что
вращающа с измерительна головка 8 приводитс в движение двигателем M1, и
расположена между обеими стойками (21 или 22) опорного кронштейна (21, 22, 24), и
установлена на полом валу (33, 34), при этом два зеркала (41, 42) установлены в
измерительной головке (8) аксиально относительно полого вала (33, 34), и первое
зеркало (41) лучи передающего устройства (S), или при необходимости включенного
промежуточным образом световода, попадающие аксиально через полый вал (33, 34),
отклон ет в радиальном направлении относительно оси полого вала (33, 34) и после
преимущественным образом предусмотренного преобразовани лучей передает их, и
второе зеркало (42) лучи, отраженные от целей в пространстве предметов, падающие в
основном параллельно переданному лучу, и отраженные от целей в пространстве объекта
преимущественно после преобразовани лучей, отклон ет в аксиальном направлении
относительно полого вала (33, 34) на приемное устройство (Е), при необходимости при
промежуточном включении световода.
3. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что
опорный кронштейн (21, 22, 24) смонтирован на поворотном диске (45), который выполнен
с возможностью поворота вокруг оси, проход щей перпендикул рно оси (27) вращени измерительной головки (8), и приводитс в движение двигателем, и при этом поворотный
диск (45) закреплен преимущественно на цилиндрической несущей трубе (10), при этом
ось поворота поворотного диска (45) ориентирована параллельно оси несущей трубы (10),
преимущественно идентична ей, при этом преимущественно обеспечиваютс по меньшей
мере одно из следующих условий:
(a) внешний контур (61) наход щейс в исходном положении измерительной головки (8),
при котором входное и выходное окна (29, 52) дл измерительных лучей ориентированы
напротив поворотного диска (45), соответствует контуру опорного кронштейна (21, 22,
24), и они вместе образуют, например, форму полусферы или тому подобное;
(b) опорный кронштейн (21, 22, 24) и наход ща с в исходном положении измерительна головка (8) имеют ступенчатый диаметр в направлении к несущей трубе (10), при этом на
несущей трубе (9 или 10) с возможностью продольного перемещени расположена втора труба (59), котора может перемещатьс над зоной ступенчатого диаметра опорного
кронштейна (21, 22, 24) и наход щейс в исходном положении измерительной головкой
(8), и в состо нии подачи опорный кронштейн (21, 22), поворотный диск (45) и
измерительна головка (8) в основном плотно закрыты;
(c) несуща труба (10) с опорным кронштейном (21, 22, 24) и измерительной головкой
(8) расположены на тележке, котора может перемещатьс в заданное и воспроизводимое
положение относительно объекта (1) измерени .
4. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отличающеес тем, что
опорный кронштейн (21, 22, 24) и/или несуща труба (10) содержат систему (48, 57)
охлаждени , в частности жидкостное охлаждение, и/или снабжены тепловой изол цией
(49), при этом в случае использовани жидкостного охлаждени подвод и отвод
охлаждающей жидкости дл опорного кронштейна, и при необходимости несущей трубы
(10) осуществл етс по трубам (62), которые проход т внутри несущей трубы (10).
5. Устройство дл съемки пространства предметов по п.1, отл
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
572 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа