專利名稱：點(diǎn)取像金屬液面監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)物位計(jì)領(lǐng)域，具體涉及點(diǎn)取像金屬液面測量和控制裝置。
在金屬澆鑄過程中常常需要對液態(tài)金屬表面高度進(jìn)行監(jiān)控。法國SERT公司公布的一種裝置(歐洲專利出版號050994／1，申請?zhí)?2420124.7)，它測定液態(tài)金屬表面與容器側(cè)壁之間交線，用計(jì)算機(jī)比較測得的交線與理論曲線的差別，以此確定金屬液面高度。按常規(guī)方法，每行橫向掃描。這樣，每場約有一百多行在容器側(cè)壁上橫掃，另有一百多行在液面上橫掃。該裝置的缺點(diǎn)在于1、對全場的像素信號進(jìn)行處理之后才獲得有關(guān)交線的數(shù)據(jù)，采樣周期長、處理程序復(fù)雜。2、液面高度測量的分辨率受每一場行數(shù)的限制，一般為0.5％。3、當(dāng)火焰或煙霧較強(qiáng)時(shí)，難于找到液面與側(cè)壁之間的交線，易出現(xiàn)失控。
本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種工作可靠、測量精度高、采樣周期短、處理程序簡單、易于實(shí)現(xiàn)和監(jiān)控的金屬液面測量多路控制裝置。
本實(shí)用新型由攝像器(1)和信號處理機(jī)(2)組成，信號處理機(jī)(1)前面板設(shè)LCD屏(2a)、鍵盤(2b)和監(jiān)視器2c；其特征在于攝像器(1)和監(jiān)視器(2c)各旋轉(zhuǎn)90°角安裝，使其行列易向；行取豎向，列取橫向。
攝像器(1)的入口光窗設(shè)濾光片(1a)和保護(hù)玻璃(1b)。
在金屬治煉和澆注過程中，液態(tài)金屬的溫度高于容器側(cè)壁液面以上部位的溫度。當(dāng)攝像器視場中某一行掃描從上往下達(dá)到液態(tài)金屬表面時(shí)，攝像器接受的光度信號將突然加大。因此，光信號的突變點(diǎn)即對應(yīng)液態(tài)金屬表面像點(diǎn)的位置。于是，攝像器視場中任一行掃描均可給出液態(tài)金屬表面高度的精確信息。
本實(shí)用新型提供的點(diǎn)取像金屬液面監(jiān)控裝置如

圖1所示，它由攝像器(1)和信號處理機(jī)(2)組成。
其特點(diǎn)在于1、攝像器(1)的光敏器件與常規(guī)攝像器比較旋轉(zhuǎn)90°角安裝，使其像素的行列易向，行取豎向，列取橫向。
2、攝像器(1)的視場對準(zhǔn)液態(tài)金屬容器側(cè)壁(3)的測程范圍，視場的行掃描從測程上限P1點(diǎn)開始豎直往下掃描至測程下限P2點(diǎn)終止。
3、信號處理機(jī)(2)對來自攝像器(1)視場中的像點(diǎn)信息進(jìn)行處理，測定攝像器(1)視場中某一行或某幾行掃描從測程上限P1點(diǎn)至光度信號突變點(diǎn)P所經(jīng)過的時(shí)間t，由此確定液態(tài)金屬表面(4)的高度。
4、攝像器(1)的入口光窗設(shè)濾光片(1a)和保護(hù)玻璃(1b)，濾光片用于降低火焰干擾，保護(hù)玻璃防止高溫飛濺物損壞濾光片。
5、信號處理機(jī)(2)前面板設(shè)LCD屏(2a)、鍵盤(2b)和監(jiān)視器(2c)。LCD左半部分顯示金屬液面的模擬高度，形象直觀(隨液面同步升降)，右半部分顯示液面高度的數(shù)字值，數(shù)值精確(萬分之一)。監(jiān)視器(2c)旋轉(zhuǎn)90°角安裝，用于顯示液態(tài)金屬表面的真實(shí)圖像。鍵盤(2b)用于修改參數(shù)和選擇顯示內(nèi)容。信號處理機(jī)(2)后面板輸出代表液面高度的模擬量，用于液面高度的自動控制。
6、本實(shí)用新型既可用于單路監(jiān)控，又可用于多路監(jiān)控。
與以往的基于測定液態(tài)金屬表面和容器側(cè)壁之間交線的技術(shù)比較，本實(shí)用新型具有測量精度高、采樣周期短、處理程序簡單、顯示內(nèi)容豐富、易于實(shí)現(xiàn)多路監(jiān)控和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)1、當(dāng)行掃沿液態(tài)金屬容器側(cè)壁自上往下掃描時(shí)，如果掃描方向與豎直方向有差異(小角度dθ)，從掃描起點(diǎn)至液態(tài)金屬表面處所經(jīng)過的掃描時(shí)間t變化很小(dt＝tdθ2)，因而可以保證測量結(jié)果的一致性和可靠性。
2、由于圖像是在一個(gè)或幾個(gè)行掃描周期進(jìn)行的，采樣周期遠(yuǎn)小于場周期。
3、掃描時(shí)間t與晶振頻率f的乘積ft是描述液態(tài)金屬表面高度的特征量。適當(dāng)提高晶振頻率f，就可使金屬液面高度的測量達(dá)到所要求的精度。
4、由于采樣周期短，處理程序簡單，易于實(shí)現(xiàn)一機(jī)多路監(jiān)控，而且屏幕顯示內(nèi)容豐富(用模擬和數(shù)字兩種方式同時(shí)顯示各路液面高度，用監(jiān)視器顯示液面真實(shí)圖像)。
5、當(dāng)存在較強(qiáng)火焰或煙霧干擾時(shí)，液態(tài)金屬表面與容器側(cè)壁之間的交線，從總體上看可能被遮蔽住了，但仍可能有局部微小線段或點(diǎn)未被遮蔽而由從上往下的行掃描給出液面高度的數(shù)據(jù)。
作為一個(gè)實(shí)例，下面介紹一種點(diǎn)取像四路連鑄機(jī)鋼水液面監(jiān)控儀，如圖1所示。有4個(gè)攝像器(1)分別對準(zhǔn)4臺連鑄機(jī)結(jié)晶器的側(cè)壁(3)和液面(4)進(jìn)行監(jiān)視。4個(gè)攝像器的像素信息通過電纜傳至一臺信號處理機(jī)(2)進(jìn)行處理。信號處理機(jī)上的LCD(2a)左半部分同時(shí)顯示4臺結(jié)晶器中鋼水液面的模擬高度，右半部分同時(shí)顯示4個(gè)液面高度的數(shù)字值。監(jiān)視器(2c)顯示結(jié)晶器中液面的真實(shí)圖像，顯示路別通過鍵盤(2b)選擇。信號處理機(jī)(2)后面板輸出4路液面的模擬控制量和上下限報(bào)警開關(guān)置。主要技術(shù)指標(biāo)如下監(jiān)測路數(shù)4測程100mm或按用戶要求調(diào)節(jié)分辨率0.1％長期穩(wěn)定性好于1％顯示LCD，數(shù)字和摸擬CRT，液面圖像
權(quán)利要求1.一種測量和控制液態(tài)金屬表面高度的監(jiān)控裝置，它由攝像器(1)和信號處理機(jī)(2)組成，信號處理機(jī)(1)前面板設(shè)LCD屏(2a)、鍵盤(2b)和監(jiān)視器(2c)；其特征在于攝像器(1)和監(jiān)視器(2c)各旋轉(zhuǎn)90°角安裝，使其行列易向，行取豎向，列取橫向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控裝置，其特征在于攝像器(1)的入口光窗設(shè)濾光片(1a)和保護(hù)玻璃(1b)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用攝象信息測定和控制液態(tài)金屬表面高度的裝置。它由攝像器(1)和信號處理機(jī)(2)組成。攝像器(1)的入口光窗設(shè)濾光片(1a)和保護(hù)玻璃(1b)；信號處理前面板設(shè)LCD屏(2a)、鍵盤(2b)和監(jiān)視器(2c)；攝像器(1)和監(jiān)視器(2c)的行列易向，行取豎向，列取橫向；攝像器(1)的視場對準(zhǔn)液態(tài)金屬容器側(cè)壁(3)的測程范圍，信號處理機(jī)(2)測定攝像器(1)視場中某一行或某幾行沿側(cè)壁(3)從上往下掃描達(dá)到液態(tài)金屬表面(4)的掃描時(shí)間t，以此確定金屬液面高度。本實(shí)用新型易于實(shí)現(xiàn)多路監(jiān)控和顯示，特別適用于連鑄機(jī)液面的自動測量和控制。
文檔編號G01F23/00GK2190287SQ93235320
公開日1995年2月22日 申請日期1993年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月28日
發(fā)明者姜虹 申請人:姜虹