一种回转窑红外扫描测温系统中位置标定方法与流程

本发明属于信号处理领域，属于一种回转窑表面温度点位置校正算法。

背景技术：

近年来，随着我国建材、冶金、化工和环保等行业的高速发展，回转窑的数量在不断增加。回转窑是生产工艺中原料煅烧环节的核心设备，其运转情况的好坏直接关系到熟料的产量、质量和生产成本。回转窑内衬为耐火材料，在温度因素、化学侵蚀、机械磨损等不同情况下，会使耐火材料发生不同程度的损坏，窑体厚度会变得局部化，进而分布不规则。一旦局部耐火材料脱落过多，会造成结圈和红窑事故，给生产及安全带来严重威胁。回转窑表面温度是反映内部情况的一个重要参数，其内衬的厚薄程度可以通过回转窑表面温度获知，局部内衬脱落就可能造成局部温度过高，会发生红窑事故，会给厂家带来巨大经济损失。因此，在工业生产中需要精确定位红窑、结圈等回转窑故障，及时找出故障发生的位置，采取补救措施。

传统的等间距定位算法在回转窑表面温度监测方面具有重要应用，但是这种定位算法在定位时具有一定的误差。在日常工业生产中，使用红外扫描测温系统对回转窑表面进行温度监测，测温系统由扫描仪和pc端监测软件构成，扫描仪以均匀角速度旋转扫描回转窑，扫描仪采集一次回转窑温度，即为一个扫描点。扫描仪在安装时，和回转窑的窑头和窑尾具有固定的角度，所以扫描的点数也是固定的。等距离算法是利用公式δd＝l/n计算出相邻扫描点之间的间距(式中n为扫描点总数，l为回转窑长度)，即假设所有相邻点之间的距离相等。然而，回转窑红外扫描测温系统采用的是等角度扫描方式，相邻扫描点之间的距离是不相等的。因此，传统的等间距定位算法存在着较大的定位误差，不能满足实现定位需求。

技术实现要素：

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种极大的提高了回转窑表面温度点定位精度的回转窑红外扫描测温系统中位置标定方法。本发明的技术方案如下：

一种回转窑红外扫描测温系统中位置标定方法，其包括以下步骤：

1)、调整扫描仪视窗，使回转窑的整个表面在扫描仪的扫描视场范围内；

2)、现场测量以下数据：扫描仪和回转窑的水平垂直距离h、回转窑的长度l，回转窑四个轮带距离窑头的实际长度l1、l2、l3、l4，确定扫描仪的扫描点数n和每两个扫描点的距离δd；

3)、根据等间距算法标定出四个轮带的实际位置长度l11、l12、l13、l14，然后得出轮带对应的扫描点号n1、n2、n3、n4，n1表示第一轮带所对应的序列号，由扫描号、等间距算法标定的轮带位置长度，四个轮带距离窑头的长度分别为l1、l2、l3、l4以及轮带的实际位置长度l11、l12、l13、l14，计算出每两个相邻特征点之间所有扫描点校正后的间距δi；

4)、最后由扫描点校正后，校正后的扫描点的间距δi便可以计算出第m扫描点对应在回转窑上的实际位置，即该扫描点到窑头的距离0＜m＜n。

进一步的，步骤2)中由回转窑长度和扫描系统的扫描点数可以得出任意相邻扫描点之间的扫描间距：

δd＝l/n

由此可以计算出扫描点在回转窑上的位置li：

式中l为回转窑的长度，n为扫描系统的扫描点数,n＝600，i为某个扫描点的序列号，i为某个扫描点的序列号并且0＜i≤600。

进一步的，在步骤102中，计算特征点的扫描编号公式n1、n2、n3、n4为：

上式中l11、l12、l13、l14分别为等间距算法标定的各轮带的位置，δd为相邻扫描点间距，n为扫描点数，l为回转窑的窑长。

进一步的，所述步骤3)得到校正后的各扫描间距δi为：

上式中l11、l12、l13、l14分别为等间距算法标定的各轮带的位置l1、l2、l3、l4为四个特征点的实际位置，n1、n2、n3、n4为扫描点编号。

进一步的，所述步骤4)由校正后的扫描点间距可以计算出第m扫描点对应在回转窑上的实际位置即该点到窑头长度lm：

上式中l1、l2、l3、l4为回转窑的四个特征点的实际位置，l11、l12、l13、l14分别为等间距算法标定的各轮带的位置，δd为相邻扫描点间距，n为扫描点数，l为回转窑的窑长，n1、n2、n3、n4为扫描点编号。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明针对现有等距离定位方法存在的较大误差，为满足回转窑测温过程精确定位要求，本发明通过选取回转窑上面四个特征点，它们分别是回转窑的四个轮带。在温度监测过程中，这四个特征点温度较低，易于识别，算上窑头和窑尾一共六个特征点，如图1所示。利用这四个特征点对原来的扫描点号进行校正,可以得到精确的扫描点位置。

本发明提出回转窑红外扫描测温系统中位置标定方法是基于传统的等间距定位方法上通过利用特征点的实际位置对扫面点进行位置校正，相对传统的等间距定位方法极大的提高了回转窑表面温度点定位精度，有效的指导工作人员进行故障检测，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例是传统的等间距算法示意图，由图中回转窑的长度和扫描系统的固定扫描点数可以计算出扫描间距，进而得出所有扫描点的实际位置。

附图2是本文提出的位置标定方法示意图，由图中四个特征点的实际位置和等间距定位方法得到的特征点扫描编号对所有扫描点进行位置校正，然后得到校正后扫描点的位置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

本发明通过选取回转窑上面四个特征点，它们分别是回转窑的四个轮带。在温度监测过程中，这四个特征点温度较低，易于识别，算上窑头和窑尾一共六个特征点，如图1所示。利用这四个特征点对原来的扫描点号进行校正,可以得到精确的扫描点位置。

回转窑表面红外扫描测温中位置标定方法的技术方案如下：

101、根据示意图1，现场实际测量出回转窑的实际长度l，由传统的等间距定位算法和扫描系统的扫描点数n、回转窑长度l可以得到两个相邻扫描点间距δd和扫描点在回转窑上的位置li。

102、根据扫描点间距和软件中特征点所测的当前位置(低温点到窑头的位置)，计算出特征点的扫描编号。

103、如示意图2所示，其中n1、n2、n3、n4分别为四个轮带的扫描编号，现场测量出回转窑四个轮带距离窑头的实际位置，分别为l1、l2、l3、l4，然后利用特征点的实际位置对扫描点进行位置校正。

104、根据校正后的各扫描点的位置可以计算出第m扫描点对应在回转窑上的实际位置(该点到窑头长度)。

进一步的，步骤101中由回转窑长度和扫描系统的扫描点数可以得出任意相邻扫描点之间的扫描间距：

δd＝l/n

由此可以计算出扫描点在回转窑上的位置li：

式中l为回转窑的长度，n为扫描系统的扫描点数,本系统中n＝600，i为某个扫描点。

在步骤102中，计算特征点的扫描编号公式n1、n2、n3、n4为：

上式中l11、l12、l13、l14分别为等间距算法标定的各轮带的位置，δd为相邻扫描点间距，n为扫描点数，l为回转窑的窑长。

在步骤103中，可以得到校正后的各扫描间距δi为：

上式中l11、l12、l13、l14分别为等间距算法标定的各轮带的位置l1、l2、l3、l4为四个特征点的实际位置，δd为相邻扫描点间距，n为扫描点数，l为回转窑的窑长，n1、n2、n3、n4为扫描点编号。

在步骤104中，由校正后的扫描点间距可以计算出第m扫描点对应在回转窑上的实际位置(指该点到窑头长度)lm：

上式中l1、l2、l3、l4为回转窑的四个特征点的实际位置，l11、l12、l13、l14分别为等间距算法标定的各轮带的位置，δd为相邻扫描点间距，n为扫描点数，l为回转窑的窑长，n1、n2、n3、n4为扫描点编号。

下面结合实验室研制的红外扫描系统具体阐述本发明。

回转窑是一个大型筒体结构，扫描仪对筒体外部扫描能够采集到回转窑表面的温度信息，在扫描仪内部电机的驱动下，机械系统上面的反射镜将红外光反射到探测器，扫描仪在安装时和回转窑等高并且从左到右对其进行扫描，这样就能够采集到回转窑上面的一行数据。

本发明采用西南水泥有限公司广安、秀山生产线实际生产数据进行算法验证测试。回转窑长度为l＝60m、本红外扫描系统统总扫描点数n＝600。由窑长和扫描点数计算出相邻扫描点的间距和回转窑上四个轮带位置的扫描点编号。

再由以上数据并根据本发明提出的定位方法对扫描点进行校正。

最后根据定位公式得出扫描点i在回转窑上的实际位置。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。