CN107911592A - 窑炉火焰温度监测相机 - Google Patents

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汤玉美
李端发
王瑞
徐勇
刘强
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    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
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Abstract

本发明公开了一种窑炉火焰温度监测相机，包括相机壳体，相机壳体开设有安装孔用于装载光学镜头，相机壳体的内腔设有二向分光棱镜且二向分光棱镜的斜边对应光学镜头布置，所述的二向分光棱镜的两直角边分别对应布置有感红外彩色传感器、近红外传感器，感红外彩色传感器、近红外传感器分别与控制单元连接。光线穿过光学镜头被二向分光棱镜分为透射光和反射光，随后分别入射至感红外彩色传感器、近红外传感器，确保此时两传感器采集的像素空间位置一致，得到窑炉内部的可见光图像信号、近红外光信号，并且本发明结构上避免使用了传统的双相机结构，体积上也大大的减少。

Description

窑炉火焰温度监测相机
技术领域
本发明属于窑炉生产领域，特别涉及一种窑炉温度监测相机。
背景技术
在工业生产过程中，拥有大量的窑炉设备，需要配备专用设备对窑炉内部的温度场和燃烧过程进行可视化检测，从而达到优化燃烧、保障安全生产、提高产品质量的目的。现有技术中，多采用近红外波段或可见光波段相机完成窑炉内部温度场及燃烧过程的可视化检测，在相机选择上，一般分为以下几种：采用近红外相机，将实测的目标亮度转化成温度场，根据温度场数据通过伪彩算法形成可视化图像，但是因为窑炉内烟气和水蒸气的存在，会造成可视化效果差、颜色失真大；采用彩色相机，利用彩色相机的RGB图像信息，建立与温度信息的关联关系，从而获取温度场信息和可视化彩色图像信息，但是根据维恩位移定律，随着温度升高，辐射峰值波长向短波方向移动，从而造成基于彩色RGB信息进行温度检测时，温度检测下限值较高，且易受可见光影响；采用彩色相机和近红外相机，彩色相机用于获取被测目标的可视化彩色图像，近红外相机用于获取被测目标的辐射亮度信息，通过温度标定算法转换为温度场信息，但是由于采用多组分光镜片结构+2台相机的结构，一方面造成整个组件体积较大，另一方面很难保证两款相机每个像素空间位置和时间的一致性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种窑炉火焰温度监测相机，在同一像素空间位置同时采集窑炉内部火焰的可见光图像信号、近红外光信号。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种窑炉火焰温度监测相机，包括相机壳体，相机壳体开设有安装孔用于装载光学镜头，相机壳体的内腔设有二向分光棱镜且二向分光棱镜的斜边对应光学镜头布置，所述的二向分光棱镜的两直角边分别对应布置有感红外彩色传感器、近红外传感器，感红外彩色传感器、近红外传感器分别与控制单元连接。
上述技术方案中，光线穿过光学镜头被二向分光棱镜分为透射光和反射光，随后分别入射至感红外彩色传感器、近红外传感器，确保此时两传感器采集的像素空间位置一致，随后控制单元接收感红外彩色传感器、近红外传感器传递的可见光图像信号、近红外光信号并对其进行处理，从而得到窑炉内部的可视化彩色图像和近红外图像，并且本发明结构上避免使用了传统的双相机结构，体积上也大大的减少。
附图说明
图1为本发明示意图。
具体实施方式
结合图1对本发明做出进一步的说明：
一种窑炉火焰温度监测相机，包括相机壳体10，相机壳体10开设有安装孔用于装载光学镜头20，相机壳体10的内腔设有二向分光棱镜30且二向分光棱镜30的斜边对应光学镜头20布置，所述的二向分光棱镜30的两直角边分别对应布置有感红外彩色传感器40、近红外传感器50，感红外彩色传感器40、近红外传感器50分别与控制单元60连接。光线穿过光学镜头20被二向分光棱镜30分为透射光和反射光，随后分别入射至感红外彩色传感器40、近红外传感器50，确保此时两传感器采集的像素空间位置一致，随后控制单元60接收感红外彩色传感器40、近红外传感器50传递的可见光图像信号、近红外光信号并对其进行处理，从而得到窑炉内部的可视化彩色图像和近红外图像，并且本发明结构上避免使用了传统的双相机结构，体积上也大大的减少。
所述的感红外彩色传感器40、近红外传感器50与二向分光棱镜30的两直角边之间分别设有近红外窄带滤光片70。采用近红外窄带滤光片70有助于提高测温的精度，并且可以控制近红外窄带滤光片70处于光路上或处于光路避让位置，这样可以切换感红外彩色传感器40、近红外传感器50的图像信号采集状态，从而进行分析。
所述的控制单元60包括：图像信号采集模块61，用于采集感红外彩色传感器40、近红外传感器50检测的可见光图像信号、近红外光图像信号；图像信号处理模块62，对可见光图像信号、近红外光图像信号进行处理、分析；图像信号输出模块63，将处理、分析后的可见光图像信号、近红外光图像信号传递至电脑主机。
所述的控制单元60还包括：滤光片控制模块64，用于控制各近红外窄带滤光片70处于光路上或处于光路避让位置。作为实施例，临近感红外彩色传感器40的近红外窄带滤光片70作为第一滤光片，临近近红外传感器50的近红外窄带滤光片70作为第二滤光片。
第一滤光片、第二滤光片皆处于光路避让位置时，感红外彩色传感器40、近红外传感器50分别采集得到的为宽光谱彩色图像、宽光谱近红外图像，此方案适用于测温精度要求不高、环境因素影响较小的场合；
第一滤光片处于光路避让位置、第二滤光片处于光路上时，感红外彩色传感器40、近红外传感器50分别采集得到的为宽光谱彩色图像、窄光谱近红外图像，此方案适用于测温精度要求高、环境因素影响较小的场合；
第一滤光片处于光路上、第二滤光片处于光路避让位置时，感红外彩色传感器40、近红外传感器50分别采集得到的窄光谱近红外图像、宽光谱近红外图像，此方案很少使用；
第一滤光片、第二滤光片皆处于光路上时，感红外彩色传感器40、近红外传感器50采集的皆是窄光谱近红外图像，可进行比色测温，此方案适用于测温精度要求较高，且环境因素影响较大的场合。
所述的控制单元60还包括：传感器控制模块65，用于监测感红外彩色传感器40、近红外传感器50的工作状态。确保感红外彩色传感器40、近红外传感器50的工作状态，保证实时采集窑炉内部的图像信息。
所述的控制单元60与电源模块80、输出端口90连接。

Claims (6)

1.一种窑炉火焰温度监测相机，包括相机壳体(10)，相机壳体(10)开设有安装孔用于装载光学镜头(20)，其特征在于：相机壳体(10)的内腔设有二向分光棱镜(30)且二向分光棱镜(30)的斜边对应光学镜头(20)布置，所述的二向分光棱镜(30)的两直角边分别对应布置有感红外彩色传感器(40)、近红外传感器(50)，感红外彩色传感器(40)、近红外传感器(50)分别与控制单元(60)连接。
2.根据权利要求1所述的窑炉火焰温度监测相机，其特征在于：所述的感红外彩色传感器(40)、近红外传感器(50)与二向分光棱镜(30)的两直角边之间分别设有近红外窄带滤光片(70)。
3.根据权利要求1所述的窑炉火焰温度监测相机，其特征在于：所述的控制单元(60)包括：图像信号采集模块(61)，用于采集感红外彩色传感器(40)、近红外传感器(50)检测的可见光图像信号、近红外光图像信号；图像信号处理模块(62)，对可见光图像信号、近红外光图像信号进行处理、分析；图像信号输出模块(63)，将处理、分析后的可见光图像信号、近红外光图像信号传递至电脑主机。
4.根据权利要求3所述的窑炉火焰温度监测相机，其特征在于：所述的控制单元(60)还包括：滤光片控制模块(64)，用于控制各近红外窄带滤光片(70)处于光路上或处于光路避让位置。
5.根据权利要求4所述的窑炉火焰温度监测相机，其特征在于：所述的控制单元(60)还包括：传感器控制模块(65)，用于监测感红外彩色传感器(40)、近红外传感器(50)的工作状态。
6.根据权利要求5所述的窑炉火焰温度监测相机，其特征在于：所述的控制单元(60)与电源模块(80)、输出端口(90)连接。
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