在钢铁冶金工业现场,钢包作为生产流程中的过渡容器与中间冶炼设备,其内壁厚度是重要的参数信息。钢包壁厚的准确测量对于钢水温度控制、防止漏钢事故、提高铸坯质量以及节约生产成本等均有直接影响。掌握钢包内壁侵蚀情况,及时进行针对性的维护,从而延长钢包使用寿命。因此,准确地测量钢包壁厚具有实际意义。因连铸生产中钢包内盛满熔融钢水,其内壁一直处于高温状态,同时钢包在各工位间由行车吊运,其放置位置难以确定,以及多灰尘、强干扰等恶劣环境均给钢包壁厚测量带来困难,使得电容、电阻、热电偶、超声和模型推演计算等方法无法准确测量钢包壁厚。目前,冶金现场主要依靠人工经验估算的方式获取现场钢包壁厚,具有很强的猜测性,难以保证测量精度。针对钢包壁厚难以准确测量,本文设计一种基于激光定位与扫描的钢包壁厚测量系统,主要研究内容如下:(1)基于激光定位与扫描的钢包壁厚测量方法。本文提出一种基于激光定位与扫描的钢包壁厚测量方法,利用定位激光检测确定被测钢包所处的空间坐标,再由执行机构带动测量激光扫描钢包内壁面,根据空间坐标关系,将钢包内壁面各测点数据进行三维映射为钢包壁厚数值,最后将重建后的钢包壁厚数值与钢包初始状态对比,从而得出钢包内壁的厚度分布。(2)激光定位与测距的三维重建。针对被测钢包的相对位置不确定的问题,由定位激光检测确定被测钢包所处的空间位置。再控制扫描平台带动测量激光对钢包内壁面进行扫描,采集测点与测量激光的距离数据,根据空间坐标关系,将测距数据通过坐标转换的方式映射到钢包坐标系中,计算得到钢包壁厚数值。最后将离散壁厚数据进行插值拟合成直观的壁厚曲线,与钢包初始状态对比,得出钢包壁厚度分布。(3)基于模糊PID的扫描平台步进控制。扫描平台具有两个自由度,能水平和竖直旋转,以带动测量激光对钢包内壁面进行扫描。针对步进电机开环控制不稳定且精度低的问题,利用光电编码器对步进电机位置进行反馈,研究模糊PID控制算法提高扫描平台的稳定性和控制精度。通过实验测试和现场应用对钢包壁厚测量系统进行了验证,对新砌筑和周转中的钢包进行测量,并与人工测量结果进行比对。由实验结果可知,本文钢包壁厚测量系统测量的最大误差为5.2mm,最小误差为2.6mm,平均误差为3.6mm。理论分析与现场应用结果表明:本文测量系统可准确、可靠地测量钢包壁厚,满足生产需求,测量原理可推广到其他类似的冶炼容器测量场合,具备较好的应用前景。