一种合金炉火焰检测装置的制作方法

本实用新型主要用于冶金行业合金炉火焰检测，是一种基于视觉识别技术的火焰检测装置。

背景技术：

合金炉是冶金生产工序中的主要环节之一，需要长时间连续运行，炉内火焰状态直接影响着生产节奏及生产安全，火焰检测装置是控制系统中关键的组成部分。

为深入贯彻落实十三五规划和中国制造，加快智能制造装备发展，牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，本实用新型针对传统的火焰检测装置存在的寿命短、设备稳定性差、维护成本高及安装不方便等局限性，提出了一种新型检测装置，符合智能制造发展的战略思想。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种用于冶金行业合金炉的新型火焰检测装置,通过实时采集炉内燃烧器火焰的视频,并自动对火焰视频进行分析，直接判断火焰的燃烧状况。

本实用新型合金炉火焰检测装置，包括外壳、光学滤镜、镜头、cmos摄像模组与视频图像处理电路板。

其中，外壳前端由前至后依次安装有光学滤镜，镜头与cmos摄像模组。来自合金炉内火焰的光线首先通过光学滤镜滤掉红外线；然后通过镜头成像于cmos摄像模组，由光学图像转换为数字信号，传输至外壳内部安装的视频图像处理电路板，由视频图像处理电路板持续分析数字视频信号，判断火焰状态，并驱动输出信号。

上述视频图像处理电路板上焊接有接口组件，包括以太网接口、电源及开关量输出端子与pal-n视频接口，分别安装于外壳后端对应的接口组件安装口处。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型合金炉火焰检测装置，由于采用视觉识别，不与火焰直接接触，而是通过观察窗采集视频，因此工业火焰具有的高温、高冲击、化学氧化等破坏因素不能影响到本装置，克服了传统的温度差、等离子等接触检测技术固有的寿命短、易出故障的弊端。

2、本实用新型合金炉火焰检测装置，安装于炉外，安装方便易于维护。

3、本实用新型合金炉火焰检测装置，采用t形螺钉+铝合金卡槽的快速安装方式，节省了安装的工时。

附图说明

图1为本实用新型合金炉火焰检测装置结构示意图；

图2为本实用新型合金炉火焰检测装置在需人工观察现场安装方式示意图。

图中：

1-外壳2-光学滤镜3-镜头

4-cmos摄像模组5-视频图像处理电路板6-接口组件

7-接口防尘罩8-外法兰9-观察窗

10-遮光罩11-半反射镀膜玻璃101-前端盖

102-后端盖103-安装筒104-套筒

601-太网接口602-电源及开关量输出603-pal-n视频接

端子口

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型合金炉火焰检测装置，包括外壳1、光学滤镜2、镜头3、cmos摄像模组4，视频图像处理电路板5与接口组件6，如图1所示。

所述外壳1为长方体结构，材料为4毫米厚铝合金型材，前端与后端分别安装有前端盖101与后端盖102。前端盖101的中部设计有一体的安装筒103，安装筒103外套接有套筒104。后端盖102上设计有接口组件安装口。前端盖101、后端盖102及外套筒104均采用高温阻燃abs注塑件。

所述光学滤镜2设置于套筒104内部，与套筒104同轴，周向上与套筒104端部内壁周向设计的环形台肩配合固定。光学滤镜2采用uv/ir-650滤镜，可以排除红外线对火焰成像的干扰。由于合金炉内存在高强度的红外辐射，因此通过光学滤镜2可滤除红外线，提高火焰成像的信噪比。

所述镜头3与光学滤镜2同轴设置，周向上固定安装于安装筒103端面开设的安装孔内。镜头3用于光学成像，采用m12，5mp小型镜头，根据合金炉火焰距离不同，可以选择8mm～25mm焦距以实现最佳检测效果。

所述cmos摄像模组位于镜头3后方，周向上与安装筒103内壁周向设计的环形台肩配合固定。cmos摄像模组用于将光学图像转换为数字信号，采用镁光ar0330模组，分辨率中等，直接数字输出，性能稳定，适合连续工作。

所述视频图像处理电路板5安装于外壳1内部，作为合金炉火焰检测装置内主要发热器件，其与外壳1之间采用导热硅脂实现热连接，通过外壳1散热。视频图像处理电路板5上运行有视觉识别软件，与cmos摄像模组间通过数据总线相连，对cmos摄像模组输出的数字视频信号持续分析，判断火焰状态，并驱动输出信号。

上述视频图像处理电路板5上焊接有接口组件6，包括以太网接口601、电源及开关量输出端子602与pal-n视频接口603，分别安装于后端盖102上对应的接口组件6安装口中。

其中，以太网接口601通过网线连接上位机网口，或者通过hub连接上位机，用于向上位机发送火焰视频和火焰检测结果，通过上位机进行实时监测。

所述电源及开关量输出端子602采用dc24v电源供电，功耗小于5w。其中，开关量输出端子连接plc控制系统，将工作状态与火焰状态作为开关量输出信号接入plc控制系统，作为调整控制策略的依据。电源端子连接位于电气柜内的dc24v开关电源，可以与plc控制系统及其他仪器仪表共享同一个开关电源。

pal-n视频接口603通过视频同轴电缆连接至监控室的监视器，可以连接到监视器实时监视，将火焰视频和火焰检测结果及工作状态合成带文字信息的视频，通过监视器实时监视，同时pal-n视频接口也可通过电缆连接至硬盘录像机，由硬盘录像机连续录像，生成可追溯的生产记录。

为了实现上述接口组件6的防尘，在后端盖102上安装有接口防尘罩，由接口防尘罩7将上述接口组件6罩住，同时在接口防尘罩7上开有走线孔701，用于走线。

本实用新型合金炉火焰检测装置在应用时，来自合金炉内火焰的光线首先通过光学滤镜2，过滤掉红外线；然后通过镜头3成像于cmos摄像模组，cmos摄像模组4以每秒20帧的速率将光学图像转换为数字信号，通过总线传输至视频图像处理电路板5，运行于主板上的视觉识别软件持续分析数字视频信号，判断火焰状态，并驱动输出信号。

本实用新型火焰检测装置还提出两种现场安装方式，分别用于无需人工观察的现场安装方式以及需要预留人工观察的现场安装方式:

对于无需人工观察的现场安装方式，将火焰检测装置安装于合金炉观察窗的外法兰8上，使镜头3对准观察窗9即可。

如图2所示，对于需要预留人工观察的现场安装方式，将火焰检测装置安装于合金炉观察窗的外法兰8上，使镜头3轴向与观察窗9轴向垂直。同时，在观察窗9外缘周向上安装遮光罩10，遮光罩10内安装有半反射镀膜玻璃11，半反射镀膜玻璃11朝向观察窗倾斜45°角设置，且在遮光罩10上开孔，使镜头3正对开孔，朝向半反射镀膜玻璃11，镜头3轴线与半反射镀膜玻璃11夹角为45度。由此，当人工需要观察时，直接由遮光罩10端部透过半反射镀膜玻璃11即可进行合金炉观察窗内火焰状态。同时通过半反射镀膜玻璃11可将火焰图像反射至火焰检测装置的镜头处，实现火焰检测装置对火焰的检测。