CN110896434A - 一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕*** - Google Patents

一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕*** Download PDF

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张宇军
于艳
胡会军
蒋晓放
孙兴洪
申屠理锋
汪圣军
刘旭峰
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Abstract

本发明公开了一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，即在现有摄像头的外层加装气流加速装置，从而形成一层中央气幕区域，既要保证所形成的气幕可以阻挡绝大多数的粉尘、飞溅铁水液和渣，又要对铁水罐中的液位不产生较大的冲击波动；此外，在摄像头周围布置若干个工业风扇进行阵列布置，再形成一层外周气幕区域，与中央气幕区域共同作用下形成完整的气幕墙，在保护摄像头的同时提升摄像头使用寿命和成像质量。

Description

一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***
技术领域
本发明涉及炼钢技术中铁水预处理工艺，更具体地说，涉及一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***。
背景技术
冶金行业铁水预处理工艺中，铁水需要经过喷粉或KR(机械搅拌脱硫)方法来进行脱硫、脱磷和脱硅等处理，尤其是在KR搅拌前后需要进行前扒渣和后扒渣工序，以满足(超)洁净钢的生产需求。
目前，国内外的铁水扒渣工艺为操作人员(机旁或远程)手动扒渣。机旁扒渣的工作环境恶劣，严重影响着操作人员的身心健康；而远程扒渣受人为因素影响较大，会造成生产质量波动，为了达到目标硫含量要求，实际生产中存在着过扒渣的情况。
因此，实现智能化自动扒渣具有重要意义。而实现智能化，首要是机器视觉的应用，即采用摄像头来实时监控，并进行图像识别分析、优化扒渣路径，最后再控制扒渣机运行。其中，摄像头成像质量是整个***的最关键部分。
尤其是摄像头处于高温及粉尘环境中，极易产生镜头污损。现在较好的摄像头都有水冷、气冷和气扫等冷却防护措施，但这些措施无法解决解决镜头前玻璃罩的防护问题，仍不可避免有飞溅的铁水污损摄像头外保护罩。
在现有的公开专利中，如专利申请号200920210812.3公开了一种红外热像仪防护罩，提出了一种高温高粉尘环境下红外热像仪的冷却和防尘装置，采用密封的方式与环境高温隔离，并通过气体冷却使装置内温度始终保持热像仪所要求的工作温度，同时通过压缩气体流在热像仪镜头前形成防护气流墙，有效地隔离了粉尘，并具有自动清扫镜头粉尘的功能，保证了红外热像仪能够在高粉尘环境下有效、稳定的工作。但是这种方法无法解决最外层玻璃的防护问题，飞溅的铁水和渣易于污损玻璃罩，造成成像质量下降。
目前，国内外先进的摄像头均包含水冷、气冷和气扫等防护措施。但是在炼钢技术领域应用时，高温摄像头(尤其是外挡玻璃)玻璃仍会产生摄像头污损现象，平均一周左右时间需要进行镜头外玻璃的清洗或是一个月左右时间更换外玻璃，这给成像可靠性和可维护性带来不利影响。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，通过在摄像头前方形成中央气幕区域，再增强了摄像头的自身散热，能显著提高摄像头成像质量、寿命、工作环境和可靠性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，包括：摄像头本体，及外部气源，还包括：气流加速装置和若干个工业风扇；
所述气流加速装置与所述外部气源相连通，并呈多段圆筒缩放型气道设计，气流加速装置包括：依次相连接的收缩段、喉部段、扩张前段和扩张后段；
所述收缩段呈喇叭状设计，收缩段的大口径端为气道入口，气道入口与所述外部气源相连通，收缩段的小口径端与所述喉部段的前端相连通；
所述扩张前段呈喇叭状设计，扩张前段的小口径端与所述喉部段的后端相连通；
所述扩张后段呈喇叭状设计，扩张后段的小口径端与所述扩张前段的大口径端相连通，扩张后段的大口径端为气道出口；
所述摄像头本体设于喉部段内，摄像头本体的后端朝向收缩段方向设置，摄像头本体的前端朝向所述扩张前段方向设置；
所述外部气源的气体由气道入口进入所述气流加速装置，再由气道出口喷出，从而形成中央气幕区域；
所述若干个工业风扇均绕所述气流加速装置的圆中心轴线均匀间隔布置，且若干个工业风扇的排风方向均朝向所述中央气幕区域设置，从而形成外周气幕区域；
所述中央气幕区域与所述外周气幕区域组成气幕墙。
所述的外部气源为惰性气体或压缩空气。
所述的收缩段、喉部段、扩张前段和扩张后段的长度均为10～1000mm。
所述的收缩段、扩张前段和扩张后段的角度均为10～150°。
所述的气道入口的压力为0.3～3MPa，气体流量为10～10000Nm3/h。
所述的工业风扇的数量为1～8台。
所述的惰性气体为氩气或氮气。
在上述的技术方案中，本发明所提供的一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，采用多段圆筒缩放型流场设计，即通过缩放型结构设计方法形成强对流散热，一方面在摄像头前方形成中央气幕区域，另一方面也增强了摄像头本身的散热，另外还具有以下几点有益效果：
1)本发明的气幕***在智能扒渣工序中，采用增强的气幕技术科显著改善摄像头的成像质量、使用寿命和可靠性；
2)本发明的气幕***能显著提高摄像头的可维护性，减少维护次数、时间和经费等。
附图说明
图1是本发明气幕***的结构示意图；
图2是本发明气幕***中采用3台工业风扇的布置图；
图3是本发明气幕***中采用6台工业风扇的布置图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请结合图1至图3所示，本发明所提供的一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，包括：摄像头本体1，及外部气源，外部气源采用惰性气体，惰性气体为氩气或氮气。本发明气幕***还包括：气流加速装置2和若干个工业风扇3。
较佳的，所述气流加速装置2与所述外部气源相连通，并呈多段圆筒缩放型气道设计，气流加速装置2包括：依次相连接的收缩段21、喉部段22、扩张前段23和扩张后段24。
较佳的，所述收缩段21呈喇叭状设计，收缩段21的大口径端为气道入口，气道入口与所述外部气源相连通，收缩段21的小口径端与所述喉部段22的前端相连通。
较佳的，所述扩张前段23呈喇叭状设计，扩张前段23的小口径端与所述喉部段22的后端相连通。
较佳的，所述扩张后段24呈喇叭状设计，扩张后段24的小口径端与所述扩张前段23的大口径端相连通，扩张后段24的大口径端为气道出口。
较佳的，所述摄像头本体1设于喉部段22内，摄像头本体1的后端朝向收缩段21方向设置，摄像头本体1的前端朝向所述扩张前段23方向设置。
气流加速装置2的缩放型气道设计，在摄像头本体1前端形成中央气幕区域，即采用惰性气体(或者是压缩空气)在气道中被加速，由气道入口开始，经过逐渐缩小的内径设计使气体压缩，经过压缩的气体再经由喉部段22与摄像头本体1外壳形成的狭窄区域时，可使气体流速达到高速，再通过内径主补增大的多级扩展区(扩张前段23和扩张后段24)，从而形成中央气幕区域。
较佳的，所述若干个工业风扇3均绕所述气流加速装置2的圆中心轴线均匀间隔布置，对粉尘和铁水渣可产生有效的阻挡作用，且若干个工业风扇3的排风方向均朝向所述中央气幕区域设置，从而形成外周气幕区域，以加强阻挡效果，最大限度的保护摄像头本体1。
较佳的，在所述中央气幕区域与所述外周气幕区域的联合作用下，形成完整的气幕墙，可将对大多数的烟气、粉尘和铁水渣阻挡在气幕墙之外；飞溅铁水液和粉尘以及渣的粒度为微米级至厘米级，尺寸跨度很大。微细颗粒易于被气幕阻挡，并沿着气体流动方向运动，而大直径铁水渣等虽然惯性大但流速小，可被气幕墙阻挡。
本实施例，首先是选取满足需要的气源，由于氮气是钢铁生产的副产品，价格低且来源充分，因此作为本实施例所用气源。
其次，中央气幕区域形成所需的参数，包括气道入口处的氮气流量为1000Nm3/h，气道入口处的压力为0.6MPa，气道入口的直径为200mm，收缩段21长度为300mm，喉部段22的直径为120mm，喉部段22的长度为230mm，扩张前段23的长度为180mm，扩张角度为60°，扩张后段24长度为185mm，扩张角度为120°。
再次，外周气幕区域形成包括6台工业风扇3的共同作用，各台工业风扇3的流量均为500Nm3/h，且风向指向摄像头本体1中心。
最后，在实际使用期间，摄像头本体1清理次数可达到一个月一次以上，同时，摄像头本体1使用寿命可延长到三年使用期。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，包括：摄像头本体，及外部气源，其特征在于，还包括：气流加速装置和若干个工业风扇；
所述气流加速装置与所述外部气源相连通，并呈多段圆筒缩放型气道设计，气流加速装置包括：依次相连接的收缩段、喉部段、扩张前段和扩张后段；
所述收缩段呈喇叭状设计，收缩段的大口径端为气道入口，气道入口与所述外部气源相连通，收缩段的小口径端与所述喉部段的前端相连通；
所述扩张前段呈喇叭状设计，扩张前段的小口径端与所述喉部段的后端相连通；
所述扩张后段呈喇叭状设计，扩张后段的小口径端与所述扩张前段的大口径端相连通，扩张后段的大口径端为气道出口；
所述摄像头本体设于喉部段内，摄像头本体的后端朝向收缩段方向设置，摄像头本体的前端朝向所述扩张前段方向设置；
所述外部气源的气体由气道入口进入所述气流加速装置，再由气道出口喷出，从而形成中央气幕区域；
所述若干个工业风扇均绕所述气流加速装置的圆中心轴线均匀间隔布置，且若干个工业风扇的排风方向均朝向所述中央气幕区域设置，从而形成外周气幕区域；
所述中央气幕区域与所述外周气幕区域组成气幕墙。
2.如权利要求1所述的一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，其特征在于：所述的外部气源为惰性气体或压缩空气。
3.如权利要求1所述的一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，其特征在于：所述的收缩段、喉部段、扩张前段和扩张后段的长度均为10～1000mm。
4.如权利要求1所述的一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，其特征在于：所述的收缩段、扩张前段和扩张后段的角度均为10～150°。
5.如权利要求1所述的一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，其特征在于：所述的气道入口的压力为0.3～3MPa，气体流量为10～10000Nm3/h。
6.如权利要求1所述的一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，其特征在于：所述的工业风扇的数量为1～8台。
7.如权利要求2所述的一种提高智能扒渣摄像头成像质量的气幕***，其特征在于：所述的惰性气体为氩气或氮气。
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