謝永輝 楊東海

摘? 要：隨著國家在供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革中對鋼鐵產(chǎn)能過剩的處理，鋼鐵企業(yè)面臨著產(chǎn)能整合以及智能化改造的壓力，亟需提升生產(chǎn)業(yè)務(wù)的自動化水平。文章以鋼鐵企業(yè)實際應(yīng)用場景為基礎(chǔ)，結(jié)合鋼鐵工藝與三維點云處理過程，分析了某鋼鐵企業(yè)熱軋鋼卷庫采用三維點云技術(shù)實現(xiàn)步進梁、汽車及火車的識別與定位，有效地支持了庫內(nèi)作業(yè)的無人化，證明了三維點云技術(shù)在鋼鐵工業(yè)智能化改造領(lǐng)域具有重要作用與廣闊應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：點云技術(shù);鋼鐵工業(yè);三維模型;工業(yè)應(yīng)用;點云處理

中圖分類號：TP391.41? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）07-0142-03

Research on 3D Point Cloud Technology for Iron and Steel Industry Scene

XIE Yonghui，YANG Donghai

（CISDI Information Technology Co.，Ltd.，Chongqing? 401122，China）

Abstract：With the countrys treatment of excess capacity in the supply side structural reform，iron and steel enterprises are facing the pressure of capacity integration and intelligent transformation，so it is urgent to improve the automation level of production business. Based on the practical application scenario of an iron and steel enterprise，this paper analyzes an iron and steel enterprise by combining the iron and steel technology with the three-dimensional point cloud processing process The three-dimensional point cloud technology is used to realize the identification and positioning of walking beam，car and train in the hot rolling coil warehouse，which effectively supports the unmanned operation in the warehouse，and proves that the three-dimensional point cloud technology has an important role and broad application prospect in the field of intelligent transformation of iron and steel industry.

Keywords：point cloud technology;steel industry;3D model;industrial application;point cloud processing

0? 引? 言

在經(jīng)濟全球化的不斷推動下，鋼鐵企業(yè)正在迅速從傳統(tǒng)工業(yè)向數(shù)字化、智能化、現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型，并成為未來發(fā)展的必然趨勢。企業(yè)現(xiàn)代化、智能化的第一步就是應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)企業(yè)的數(shù)字化作業(yè)、運營和管理，數(shù)字化的工廠已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)體系的重要支撐點，成為供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要抓手，成為數(shù)字經(jīng)濟建設(shè)和形成全面開放格局的重要載體。

鋼鐵企業(yè)的數(shù)字化需要對典型場景進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)建模，如原料場、成品鋼卷庫等，目前使用較多方法的是點云技術(shù)。點云技術(shù)是一種將大量單個空間測量數(shù)據(jù)整理成數(shù)據(jù)集的方法，該數(shù)據(jù)集可以代表一個整體，每一個點數(shù)據(jù)表示底層采樣曲面上單個點的X、Y、Z方向三維坐標，當存在顏色信息時，點云變?yōu)樗木S數(shù)據(jù)。點云通常是使用三維激光掃描儀和激光雷達（光探測和測距）技術(shù)生成的，每個點代表一個單獨的激光掃描測量[1]，然后將這些點拼接在一起，完成場景創(chuàng)建，點云也可以由計算機程序手動生成。

文章對鋼鐵企業(yè)工藝及物料流轉(zhuǎn)情況進行簡單介紹，并對三維點云技術(shù)的處理過程進行詳細分析，結(jié)合某鋼鐵企業(yè) 熱軋鋼卷庫，通過實例分析鋼鐵工業(yè)典型場景三維點云建模及物料識別的效果。

1? 鋼鐵生產(chǎn)工藝流程

鋼鐵生產(chǎn)的工藝流程大致分為原料場選礦、燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等過程，輔助系統(tǒng)有制氧、制氮、循環(huán)水系統(tǒng)、煙氣除塵及煤氣回收等[2]。

原料場用于堆存鋼鐵廠燒結(jié)車間、球團車間、焦化車間、煉鐵車間和煉鋼車間所用的鐵礦石、石灰石、煤等原料和燃料[3]，并根據(jù)需要對原料進行破碎處理及分選處理。原料場通過鐵路、公路及水路碼頭等方式將原燃料運輸?shù)搅蠄龆汛妫⑼ㄟ^膠帶機等設(shè)備進行上料作業(yè)。

鐵前作業(yè)區(qū)主要是為高爐煉鐵提供原料，煉鐵需要把鐵精礦制成較小的塊狀原料，鐵礦粉造塊目前主要有燒結(jié)法和球團法;焦炭是高爐冶煉的主要燃料，并在高爐冶煉中充當發(fā)熱劑和還原劑;石灰車間是將石灰石煅燒成石灰，供煉鋼作造渣劑和脫硫劑，供燒結(jié)機作熔劑。鐵前區(qū)的物流運輸主要是通過汽車運輸及膠帶機的方式進行。

煉鐵區(qū)是將含鐵原料煉成鐵水，供煉鋼車間煉成鋼，通過魚雷罐車等將鐵水運輸?shù)綗掍搮^(qū)。軋鋼區(qū)是將鐵水鍛造成鋼坯，并軋制為成品鋼材，包括線材、棒材、板坯、熱連軋帶鋼、冷連軋帶鋼等。