[發明專利]一種用于旋轉爐的電加熱裝置

在審

• 申請號: 201910130272.6
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN109813132A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 鐘世波
• 申請（專利權）人: 四川中天炬礦業有限公司
• 主分類號: F27D19/00
• 分類號: F27D19/00;G06F17/50;G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

1.一種用于旋轉爐的電加熱裝置，其特征在于，該裝置包括電源、處理器模塊、溫控驅動模塊、加熱模塊、溫度感應模塊、視頻檢測模塊、模數轉換模塊，溫度感應模塊用于感應窯內的溫度，其信號輸出經過信號處理模塊處理后，送至模數轉換模塊，再由處理器模塊進行處理，而視頻檢測模塊同時也對旋轉窯進行檢測，檢測圖像信號也送至處理器模塊進行處理，處理器模塊根據溫度感應模塊得到的窯內溫度數據參照視頻檢測模塊得到的窯內溫度數據進行校正，控制溫控驅動模塊進而對加熱模塊進行控制，實現旋轉窯的溫度的自動控制。

2.根據權利要求1所述的用于旋轉爐的電加熱裝置，其特征在于，溫度感應模塊利用放大器將3.3V的基準電壓轉換為恒定電流，當電流流過熱電阻(Rt)時就會產生電壓降，再通過放大器將該弱壓降信號放大，在將放大后的信號送入模數轉換模塊。

3.根據權利要求1所述的用于旋轉爐的電加熱裝置，其特征在于，視頻檢測模塊包括視頻采集處理模塊，該模塊包括形變機器學習模塊、旋轉窯窯頭圖像特征值求取模塊，以及延伸圖像函數建立及處理模塊：

形變機器學習模塊，用于在進行視頻采集旋轉窯窯頭圖像以獲得窯筒體內的加熱狀況圖像以前，首先建立圖像中心到圖像邊緣方向平面形變校正公式，其中由于視頻檢測模塊鏡頭不完全與成像平面平行，因此會有該不平行方向上的圖像形變，即產生形變圖像：

其中，(x,y)表示圖像的初始位置，(x_c,yc)是校正后的位置，r表示距成像中心的形變距離，k₁和k₂為所述從中心到邊緣方向上的形變系數，||R_area(x，y)||為定積分參數的模值；

在視頻檢測模塊正對著的旋轉窯的窯頭側設置3個長度為r的1/8、1/16、1/32的標尺，三個標尺的一端設置在窯頭側位于窯筒體末端且分別沿窯頭與窯筒體相切形成的圓面上，各個標尺的另一端在窯頭側位于窯筒體外部且分別沿窯頭與窯筒體相切形成的圓面的半徑方向向外延伸，三個標尺彼此間隔120°設置，通過視頻檢測模塊采集到的圖像中長度最小的標尺在形變后的圖像，即圖像形變中的長度與其實際長度的比值計為初值,以基于meanshift算法的方式對其余兩個標尺在圖像形變中的長度與其實際長度的比值分別進行迭代，迭代的結果分別作為k₁和k₂；

旋轉窯窯頭圖像特征值求取模塊，用于對圖像進行壓縮轉換，生成彩色圖像I，對應的黑白圖像即單色圖像為I’,單色圖像灰度值g由彩色空間線性表示為：

g＝α_rI_r+α_gI_g+α_bI_b

其中α_r≥0，α_g≥0，α_b≥0，α_r+α_g+α_b＝1

式中α_r，α_g，α_b為可選參數，I_r，I_g，I_b是圖像I的顏色通道值；

構建如下函數V：

式中，x，y為像素點，g_x，g_y分別為x和y兩點的單色灰度值，δ_x，y為圖像I轉化為色彩模型空間時的x，y像素點的歐式度量，利用GAUSS滑動平均對上述函數V進行單色圖像降維處理，得到不同的單色圖像：

建立函數L(x，y，σ，ρ)＝ρ·I′(x，y)·G(x，y，σ)

式中，x，y為單色圖像坐標值，σ為尺度因子，ρ為縮放因子，單色圖像為I(x，y)；

延伸圖像函數建立及處理模塊，用于對形變圖像向窯筒體外部延伸的延伸區域建立延伸圖像函數f_c(L(x，y，σ，ρ))，其中L(x，y，σ，ρ)被標準化為[0，1]，延伸圖像函數為：

其中，λ為延伸斜率，利用哈里斯矩陣計算每個像素點的自相關矩陣：

其中x，y為像素點坐標，N為圖像大小，則延伸圖像函數的特征響應函數為：

R(x，y，c)＝detA(x，y，f_c)-k(traceA(x，y，f_c))²

其中，k為常數因子且其為k₁和k₂的算術平均值；

利用定積分累加得到：

4.根據權利要求1所述的用于旋轉爐的電加熱裝置，其特征在于，處理器模塊根據溫度感應模塊得到的溫度數據以視頻檢測模塊得到的以窯頭圖像代表的窯內溫度數據進行校正，根據校正結果進行溫度控制，該處理器模塊包括熱量設置模塊和溫度模型建立模塊：

熱量設置模塊，用于在旋轉窯的起始溫度與環境溫度T₁相同時，設旋轉窯在t時刻的溫度為T(t)，熱量為Q(t)，則有：

Q(t)＝Q₁(t)+Q₂(t)

式中，Q₁(t)——旋轉窯自身產生的熱量；

Q₂(t)——傳輸的熱量；

式中，C為旋轉窯的熱容量，s為視頻檢測模塊獲得的窯頭圖像經過校正后與溫度為起始溫度時窯頭圖像的色差比值；

則旋轉窯的熱量表示為：

溫度模型建立模塊，用于對公式進行拉普拉斯變換，得到：

建立旋轉窯的溫度模型為：

令K＝aR，T＝CR，則有：

其中，K為放大系數，T為時間常數，τ為遲滯時間。