專利名稱：一種轉(zhuǎn)爐火焰溫度檢測(cè)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種轉(zhuǎn)爐火焰溫度檢測(cè)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
煉鋼終點(diǎn)控制是轉(zhuǎn)爐煉鋼的關(guān)鍵技術(shù)之一，而由于終點(diǎn)鋼水溫度的高低對(duì)鋼的質(zhì)量有重要的影響，對(duì)終點(diǎn)鋼水溫度的測(cè)量成為煉鋼終點(diǎn)控制的重要技術(shù)。而火焰溫度與鋼水溫度有極大的相關(guān)性、是鋼水溫度的重要標(biāo)志，因此可通過對(duì)轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度的測(cè)量來獲取鋼水溫度。
目前，對(duì)轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度的測(cè)量有兩種方式，一種方式為人工經(jīng)驗(yàn)看火，即通過轉(zhuǎn)爐爐口火焰的亮度和形狀，人工推斷火焰的溫度，但是該方式無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)看火，且檢測(cè)過程易受人的工作狀態(tài)的影響，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度低。另一種方式為采用熱電偶裝置，上述熱電偶裝置利用熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表，且其將兩種不同成份的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路，其中直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測(cè)量端)，另一端叫做冷端(也稱為補(bǔ)償端)，冷端與上述熱電偶分度表相連。其工作原理為當(dāng)測(cè)量物體溫度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致上述接合的接合點(diǎn)溫度不同，從而在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，即熱電動(dòng)勢(shì)，繼而可根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系通過上述熱電偶分度表顯示所測(cè)物體的溫度。但是熱電偶裝置自身是消耗型裝置，且其只能點(diǎn)測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度的連續(xù)檢測(cè)?？梢姡鲜龇椒ㄔ趯?duì)轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，均存在不能連續(xù)檢測(cè)的缺點(diǎn)，故研究并提供一種能夠?qū)D(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)的系統(tǒng)和方法成為本領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種轉(zhuǎn)爐火焰溫度檢測(cè)系統(tǒng)和方法，以解決上述問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)的目的。為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下—種轉(zhuǎn)爐火焰溫度檢測(cè)系統(tǒng)，包括圖像獲取模塊、圖像處理模塊以及計(jì)算模塊，其中所述圖像獲取模塊，用于獲取轉(zhuǎn)爐爐口的火焰圖像信息；所述圖像處理模塊，用于對(duì)所述火焰圖像信息進(jìn)行預(yù)處理，得到火焰圖像；所述計(jì)算模塊，用于依據(jù)物體的輻射光譜與物體溫度存在非線性的關(guān)系計(jì)算所述火焰圖像中各個(gè)像素的溫度值，并依據(jù)所述各個(gè)像素的溫度值獲取轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度。優(yōu)選的，所述圖像獲取模塊包括濾光鏡片、電動(dòng)變焦鏡頭和彩色電荷耦合元件CCD 相機(jī)，其中所述濾光鏡片，安裝在所述電動(dòng)變焦鏡頭上；所述電動(dòng)變焦鏡頭，安裝在所述彩色CCD相機(jī)上；
所述彩色CXD相機(jī)，用于采集轉(zhuǎn)爐爐口的火焰圖像信息。優(yōu)選的，所述濾光鏡片為中性衰減片。優(yōu)選的，所述電動(dòng)變焦鏡頭為6-10倍變焦鏡頭。優(yōu)選的，所述圖像處理模塊包括圖像采集卡，用于將圖像獲取模塊中獲取的火焰圖像信息轉(zhuǎn)換為紅綠藍(lán)RGB三色矩陣存儲(chǔ)模式的火焰圖像信息；存儲(chǔ)單元，用于接收所述RGB三色矩陣存儲(chǔ)模式的火焰圖像信息并保存；灰度單元，用于對(duì)所述存儲(chǔ)單元中保存的RGB三色矩陣存儲(chǔ)模式的火焰圖像信息對(duì)應(yīng)的彩色圖像進(jìn)行灰度處理；噪聲濾除單元，用于對(duì)經(jīng)過所述灰度處理后的圖像進(jìn)行噪聲濾除；
分割單元，用于對(duì)經(jīng)過所述噪聲濾除后的圖像進(jìn)行圖像分割，得到火焰圖像。優(yōu)選的，所述計(jì)算模塊具體用于依據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)爐火焰溫度檢測(cè)系統(tǒng)，用于對(duì)轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度進(jìn)行檢測(cè)，其特征在于，包括圖像獲取模塊、圖像處理模塊以及計(jì)算模塊，其中所述圖像獲取模塊，用于獲取轉(zhuǎn)爐爐口的火焰圖像信息；所述圖像處理模塊，用于對(duì)所述火焰圖像信息進(jìn)行預(yù)處理，得到火焰圖像；所述計(jì)算模塊，用于依據(jù)物體的輻射光譜與物體溫度存在非線性的關(guān)系計(jì)算所述火焰圖像中各個(gè)像素的溫度值，并依據(jù)所述各個(gè)像素的溫度值獲取轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像獲取模塊包括濾光鏡片、電動(dòng)變焦鏡頭和彩色電荷耦合元件CCD相機(jī)，其中所述濾光鏡片，安裝在所述電動(dòng)變焦鏡頭上；所述電動(dòng)變焦鏡頭，安裝在所述彩色CCD相機(jī)上；所述彩色CCD相機(jī)，用于采集轉(zhuǎn)爐爐口的火焰圖像信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述濾光鏡片為中性衰減片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)變焦鏡頭為6-10倍變焦鏡頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理模塊包括圖像采集卡，用于將圖像獲取模塊中獲取的火焰圖像信息轉(zhuǎn)換為紅綠藍(lán)RGB三色矩陣存儲(chǔ)模式的火焰圖像信息；存儲(chǔ)單元，用于接收所述RGB三色矩陣存儲(chǔ)模式的火焰圖像信息并保存；灰度單元，用于對(duì)所述存儲(chǔ)單元中保存的RGB三色矩陣存儲(chǔ)模式的火焰圖像信息對(duì)應(yīng)的彩色圖像進(jìn)行灰度處理；噪聲濾除單元，用于對(duì)經(jīng)過所述灰度處理后的圖像進(jìn)行噪聲濾除；分割單元，用于對(duì)經(jīng)過所述噪聲濾除后的圖像進(jìn)行圖像分割，得到火焰圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算模塊具體用于依據(jù)公式
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像獲取模塊還包括機(jī)械保護(hù)箱，其用于封裝所述濾光鏡片、所述電動(dòng)變焦鏡頭和所述彩色CCD相機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像獲取模塊還包括視鏡，所述視鏡安裝于所述機(jī)械保護(hù)箱上，用于方便所述彩色CCD相機(jī)透過其拍攝轉(zhuǎn)爐爐口的火焰圖像信肩、O
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像獲取模塊還包括鏡頭吹掃裝置， 其安裝于所述機(jī)械保護(hù)箱內(nèi)，用于對(duì)所述視鏡表面的灰塵進(jìn)行吹掃。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像獲取模塊還包括備用電源，所述備用電源用于當(dāng)外接電源出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)所述系統(tǒng)臨時(shí)供電。
11.一種轉(zhuǎn)爐火焰溫度檢測(cè)方法，基于如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)爐火焰溫度檢測(cè)系統(tǒng)，用于對(duì)轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度進(jìn)行檢測(cè)，其特征在于，包括獲取轉(zhuǎn)爐爐口的火焰圖像信息；對(duì)所述火焰圖像信息進(jìn)行預(yù)處理，得到火焰圖像；計(jì)算所述火焰圖像中各個(gè)像素的溫度值，并依據(jù)所述各個(gè)像素的溫度值獲取轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，獲取轉(zhuǎn)爐爐口的火焰圖像信息包括 采用濾光鏡片均勻衰減火焰的光強(qiáng)；利用電動(dòng)變焦鏡頭調(diào)整彩色CCD相機(jī)的焦距；利用所述彩色CCD相機(jī)采集轉(zhuǎn)爐爐口的火焰圖像信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括將圖像獲取模塊中獲取的火焰圖像信息轉(zhuǎn)換為紅綠藍(lán)RGB三色矩陣存儲(chǔ)模式的火焰圖像信息；接收所述RGB三色矩陣存儲(chǔ)模式的火焰圖像信息并保存；對(duì)所述保存的RGB三色矩陣存儲(chǔ)模式的火焰圖像信息對(duì)應(yīng)的彩色圖像進(jìn)行灰度處理； 對(duì)經(jīng)過所述灰度處理后的圖像進(jìn)行噪聲濾除；對(duì)經(jīng)過所述噪聲濾除后的圖像進(jìn)行圖像分割，得到火焰圖像。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所述火焰圖像中各個(gè)像素的溫度值包括依據(jù)公式
全文摘要
本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)爐火焰溫度檢測(cè)系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括圖像獲取模塊、圖像處理模塊和計(jì)算模塊，其中所述圖像獲取模塊，用于獲取轉(zhuǎn)爐爐口的火焰圖像信息；所述圖像處理模塊，用于對(duì)所述火焰圖像信息進(jìn)行預(yù)處理，得到火焰圖像；所述計(jì)算模塊，用于依據(jù)物體的輻射光譜與物體溫度存在非線性的關(guān)系計(jì)算所述火焰圖像中各個(gè)像素的溫度值，并依據(jù)所述各個(gè)像素的溫度值獲取轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度。由于該系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)爐爐口火焰溫度的檢測(cè)是在對(duì)轉(zhuǎn)爐爐口火焰圖像信息分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行，圖像獲取模塊可以實(shí)時(shí)連續(xù)獲取火焰圖像，故本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐爐口的火焰溫度的連續(xù)檢測(cè)。
文檔編號(hào)C21C5/30GK102634632SQ201210141490
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者何濤燾, 馮正金, 文華北, 田陸 申請(qǐng)人:湖南鐳目科技有限公司