烧嘴火焰状态自动判定装置的制作方法

本发明属于冶金领域，具体涉及一种烧嘴火焰状态自动判定装置。

背景技术：

烧嘴作为火焰清理机的重要核心设备，因加工工艺复杂，加工精度要求高，要求每个烧嘴的燃烧火焰必须是中性焰，即在一定的燃气和氧气的压力下，燃气和氧气的配比是1:1的，其中的关键因素是烧嘴孔要求尺寸一致性好，这样的火焰内、外焰的长度能达到清理机设备的要求。由于烧嘴孔非常小（在1~1.5mm范围），无法直接测量烧嘴孔的尺寸，因而出厂前检验是通过火焰的形状进行判断。传统的火焰判定是人工肉眼进行观测判定。烧嘴火焰温度和亮度很高，肉眼难以通过观察来测量火焰，因而形不成一个量化的指标来衡量质量好坏。针对这个问题，设计开发了烧嘴火焰状态自动判定装置，该装置由人工将待测烧嘴安装至测试平台，随后通过彩色ccd面阵摄像设备拾取火焰形状，通过计算机系统图像灰度识别判定。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种烧嘴火焰状态自动判定装置，以实现烧嘴火焰状态自动图像判定，减少人为判定的误差，并提高烧嘴出厂质量。

本发明提出的烧嘴火焰状态自动判定装置，由恒压（燃气和氧气）介质平台、ccd彩色面阵摄像系统和计算机灰度自动识别判定系统组成；

其中：恒压介质平台包括电-气转换模块、电磁阀、恒压调节阀和输出接口，天然气源依次通过第一电磁阀、第一恒压调节阀、第一输出接口连接烧嘴，氧气源依次通过第二电磁阀、第二恒压调节阀、第二输出接口连接烧嘴，第一电-气转换模块连接第一恒压调节阀，第二电-气转换模块连接第二恒压调节阀；

ccd彩色面阵摄像系统由专用滤镜和ccd面阵摄像机组成，专用滤镜的输出端连接ccd面阵摄像机的输入端；

计算机灰度自动识别判定系统由同轴传输电缆和计算机组成，ccd面阵摄像机通过同轴传输电缆连接计算机；计算机内设有计算机灰度自动识别判定模块，所述计算机灰度自动识别判定模块由图形接口模块、灰度图形形成模块、差值计算模块、火焰数据判定输出模块和火焰判定标尺模块组成，图形接口模块的输出端连接灰度图形形成模块的输入端，灰度图形形成模块的输出端连接差值计算模块的输入端，差值计算模块的输出端连接火焰数据判定输出模块的输入端，火焰判定标尺模块的输出端分别连接差值计算模块的输入端和火焰数据判定输出模块的输入端；

ccd彩色面阵摄像系统拾取烧嘴的火焰图像，并将成像数据传输至计算机，计算机内的图形接口模块根据图像牲进行图像亮度数据矩阵拾取，将数据矩阵进行横向和纵向计算扫描，并通过灰度图形形成模块绘制出灰度图形，根据灰度差值的不同，差值计算模块根据灰度差值的不同，将差值超过火焰判定标尺模块给出的规定值的结果数据进行调整，最终的灰度图形在标尺图形中显示，以衡量火焰状态，所述显示通过火焰数据判定输出模块控制烧嘴。

本发明中，计算机在收到成像数据后，先进行图像灰度化处理形成二值化图像，再进行火焰的测量，具体方法如下：

在获取的图像上，以x方向横坐标为火焰宽度，y方向的纵坐标为火焰长度，f(x）为沿x方向扫描的像素灰度值，δf(x）是相邻灰度值的差值，即

δf(x）=f(x+1）-f（x）

在该扫描行上的最大差值即为火焰的边界值；这样，对应y方向的扫描值组fi（x），就得到了整个火焰的灰度阈值，也就得到了一个二值图像；根据这个二值图像，测量火焰的外焰和内焰的尺寸。

本发明的工作过程如下：

（1）为保证烧嘴燃烧的一致性，发明人先做了恒压介质平台，这样从烧嘴喷出的可燃和助燃气体不会因压力波动造成对烧嘴质量的误判。如果烧嘴在加工过程中，因为加工原因造成的烧嘴孔型不规整，则会影响火焰的变化，从而判断烧嘴的加工质量好坏；

（2）ccd彩色面阵摄像系统用于拾取火焰图像，并将成像数据传输至计算机自动判定系统。这个环节要注意背景色的一致性。背景色过亮或过暗会影响对火焰取色的效果；

（3）计算机系统在收到成像数据后，先进行图像灰度化处理形成二值化图像，再进行火焰的测量；具体方法如下描述：

在获取的图像上，以x方向横坐标为火焰宽度，y方向的纵坐标为火焰长度，f(x）为沿x方向扫描的像素灰度值，δf(x）是相邻灰度值的差值，即

δf(x）=f(x+1）-f（x）

在该扫描行上的最大差值即为火焰的边界值。这样，对应y方向的扫描值组fi（x），就得到了整个火焰的灰度阈值，也就得到了一个二值图像。根据这个二值图像，测量火焰的外焰和内焰的尺寸。

本发明的有益效果在于：通过火焰的自动拾取和自动灰度处理，形成的二值化图像，能准确判定烧嘴的加工质量，取代了人工用肉眼来主观判断烧嘴质量的方法，杜绝了残次品出厂。可以根据火焰的二值化图像可以判断烧嘴孔的加工大小的一致性，烧嘴孔平行度或偏移程度，烧嘴孔内是否有加工毛刺。

附图说明

图1为本发明的结构图示；

图2为本发明恒压介质平台结构示意图；

图3为本发明ccd彩色面阵摄像系统结构示意图；

图4为本发明计算机灰度自动识别判定系统结构示意图；

图5为本发明的工艺流程图；

图6为本发明计算机灰度自动识别判定模块流程图；

图中标号：1为恒压介质平台，2为ccd彩色面阵摄像系统，3为计算机灰度自动识别判定系统，4为第一电-气转换模块，5为第一电磁阀，6为第一恒压调节阀，7第一输出接口，8为第二电磁阀，9为第二恒压调节阀，10为第二输出接口，11为烧嘴，12为第二电-气转换模块，13为专用滤镜，14为ccd面阵摄像机，15为同轴传输电缆，16为计算机，17为图形接口模块，18为灰度图形形成模块，19为差值计算模块，20为火焰数据判定输出模块，21为火焰判定标尺模块。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：

如图１所示，本发明由恒压（燃气和氧气）介质平台１、ccd彩色面阵摄像系统２和计算机灰度自动识别判定系统３组成；

如图2所示，恒压介质平台１包括电-气转换模块、电磁阀、恒压调节阀和输出接口，天然气源依次通过第一电磁阀5、第一恒压调节阀6、第一输出接口7连接烧嘴11，氧气源依次通过第二电磁阀8、第二恒压调节阀9、第二输出接口10连接烧嘴11，第一电-气转换模块4连接第一恒压调节阀5，第二电-气转换模块12连接第二恒压调节阀9；

如图3所示，ccd彩色面阵摄像系统由专用滤镜13和ccd面阵摄像机14组成，专用滤镜13的输出端连接ccd面阵摄像机14的输入端；

如图3和图4所示，计算机灰度自动识别判定系统由同轴传输电缆15和计算机16组成，ccd面阵摄像机14通过同轴传输电缆15连接计算机16；计算机16内设有计算机灰度自动识别判定模块，所述计算机灰度自动识别判定模块由图形接口模块17、灰度图形形成模块18、差值计算模块19、火焰数据判定输出模块20和火焰判定标尺模块21组成，图形接口模块17的输出端连接灰度图形形成模块18的输入端，灰度图形形成模块18的输出端连接差值计算模块19的输入端，差值计算模块19的输出端连接火焰数据判定输出模块20的输入端，火焰判定标尺模块21的输出端分别连接差值计算模块19的输入端和火焰数据判定输出模块20的输入端；

ccd彩色面阵摄像系统拾取烧嘴的火焰图像，并将成像数据传输至计算机，计算机内的图形接口模块根据图像特征进行图像亮度数据矩阵拾取，将数据矩阵进行横向和纵向计算扫描，并通过灰度图形形成模块绘制出灰度图形，根据灰度差值的不同，差值计算模块根据灰度差值的不同，将差值超过火焰判定标尺模块给出的规定值的结果数据进行调整，最终的灰度图形在标尺图形中显示，以衡量火焰状态，所述显示通过火焰数据判定输出模块控制烧嘴。

将待测烧嘴安装至测试平台，将恒压介质系统接入烧嘴，在烧嘴出口处有长明火，先打开燃气介质，点燃后，启动氧气介质，随后将介质系统升压至恒定压力设定值，这时烧嘴出口火焰燃烧稳定。启动ccd彩色面阵摄像系统拾取火焰图像，将图像信号经同轴电缆传输至计算机，图像在计算机中设定的图框显示后，启动计算机灰度自动识别判定模块，生成二值化图像，经软件的自动标尺测量后，判定火焰是否为中性火焰。判定的基本尺寸为：外焰的直线段为≥300mm，内焰的长度为25mm±2mm。火焰能达到这个标准，即判定为合格产品，实施过程的流程图如图5。