CN116753889A - 一种耐材厚度测量系统及方法 - Google Patents

一种耐材厚度测量系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐材厚度测量系统及方法。该系统包括:获取部、参数确定部、检测区域确定部以及厚度测量部;所述获取部,用于获取被测体的热像数据;其中,所述热像数据包括温度值和热像图;所述参数确定部,用于确定被测体的初始参数;所述检测区域确定部,用于根据所述热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置;所述厚度测量部,用于根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测目标位置的耐材厚度结果。本技术方案,通过对耐材厚度结果进行计算,无需停工检查,在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,大大降低了耐材监控的成本。

Description

一种耐材厚度测量系统及方法
技术领域
本发明涉及耐材厚度测量技术领域,尤其涉及一种耐材厚度测量系统及方法。
背景技术
耐火材料是指耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下,抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。
为了测量耐材厚度,目前常见的几种方法有使用激光扫描仪进行厚度检测,或者基于红外图像进行厚度检测。基于红外图像的钢包耐火层测量方法,公开了利用大数据模型建立起红外图像灰度值与耐火砖残余厚度的对应关系,之后,在钢包运行过程中,定期拍摄红外图像,然后运用建立好的灰度值与残余厚度的对应关系,从而实现对钢包耐火层残余厚度的在线监测。
使用激光扫描仪进行厚度检测,这种方式只能在耐材的非工作状态下使用。比如,钢厂常见的钢包,需要在钢水全部倾倒出去之后才能对钢包内壁的耗材进行测量,十分不方便,并且测量方式只能是定期停工检修,成本较高,另外如果检修不及时可能会带来安全隐患;基于红外图像的钢包耐火层测量方法需要针对每一个不同的待监测钢包建立数据模型,并且也需要在钢包下线时进行厚度测量,需要进行多次厚度测量才能得到可靠的变化曲线,这样成本过高,针对每一个被测物体分别设立红外相机,反复测量厚度建立数据模型会造成一定程度的资源浪费;经过多次检修的被测物体预期寿命已经不长,有效阶段时间有限。
发明内容
本发明提供了一种耐材厚度测量系统及方法,无需停工检查,在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,大大降低了耐材监控的成本。
根据本发明的一方面,提供了一种耐材厚度测量系统,所述系统包括:获取部、参数确定部、检测区域确定部以及厚度测量部;
所述获取部,用于获取被测体的热像数据;其中,所述热像数据包括温度值和热像图;
所述参数确定部,用于确定被测体的初始参数;
所述检测区域确定部,用于根据所述热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置;
所述厚度测量部,用于根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测目标位置的耐材厚度结果。
根据本发明的另一方面,提供了一种耐材厚度测量方法,该方法包括:
获取被测体的热像数据;其中,所述热像数据包括温度值和热像图;
确定被测体的初始参数;
根据所述热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置;
根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测目标位置的耐材厚度结果。
本发明实施例的技术方案,该系统包括:获取部、参数确定部、检测区域确定部以及厚度测量部;获取部,用于获取被测体的热像数据;参数确定部,用于确定被测体的初始参数;检测区域确定部,用于根据热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置;厚度测量部,用于根据热像数据和初始参数,计算检测目标位置的耐材厚度结果。本技术方案,通过计算耐材厚度结果,无需停工检查,在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,大大降低了耐材监控的成本。
应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例一提供的一种耐材厚度测量系统的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的又一耐材厚度测量系统的结构示意图;
图3是根据本发明实施例二提供的一种耐材厚度测量方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“目标”,“初始”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1是根据本发明实施例一提供的一种耐材厚度测量系统的结构示意图,如图1所示,该系统包括获取部110、参数确定部120、检测区域确定部130以及厚度测量部140;
所述获取部110,用于获取被测体的热像数据;其中,所述热像数据包括温度值和热像图;
所述参数确定部120,用于确定被测体的初始参数;
所述检测区域确定部130,用于根据所述热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置;
所述厚度测量部140,用于根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测目标位置的耐材厚度结果。
在本方案中,获取部110可以直接对被测体的热像数据进行拍摄,也可以通过网络接收其他设备的拍摄数据。其中,被测体可以是指钢包。
其中,可以响应于用户的输入操作,获得被测体的初始参数,初始参数包括内容物初始温度、被测体表面初始温度和环境初始温度。
在本实施例中,检测区域可以是指热像图中的一块区域;检测目标位置可以是指检测区域中的一个或者多个点。
在本方案中,厚度测量部140,可以按照预设设置的计算公式,根据热像数据和初始参数,对检测目标位置的耐材厚度结果进行计算。其中,耐材厚度结果为耐材厚度占完整耐材厚度的百分比。
在本方案中,耐材厚度测量系统可以同时对多个被测体进行状态监测。
在本技术方案中,可选的,所述检测区域确定部130,具体用于:
响应于输入操作或系统自动识别,确定所述热像图中的至少一个检测区域;
根据所述温度值,从所述检测区域中确定与所述温度值相匹配的至少一个检测目标位置。
其中,输入操作可以是点选操作、填写操作等。
具体的,通过展示可视化界面,响应于用户的输入操作,从热像图中确定检测区域,并将检测区域中温度值较高的点作为检测目标位置。
通过确定检测目标位置,能够基于厚度测量部对检测目标位置的耐材厚度结果进行测量。
在本技术方案中,可选的,所述厚度测量部140,具体用于:
根据所述环境初始温度、所述被测体表面初始温度以及预先确定的绝对黑体的辐射系数以及黑度,计算得到导热系数;
利用所述导热系数、所述内容物初始温度、所述被测体表面初始温度、所述环境初始温度以及预先确定的耐材厚度,计算得到检测目标位置的耐材厚度结果。
在本方案中,钢包的外壳处于空气中,与周围的环境进行热交换。热交换的方式有两种:一种是包壳与空气的自然对流热换,另一种是包壳与周围空气的辐射热换。通常,辐射热换出现在温度较高的时候,由于辐射热换为高度非线性计算,需要花费大量的机时。通常将辐射换热转换成对流热换的形式,用一个等价的对流热换系数来代替辐射热换系数。具体的,包壳与周围的辐射换热转换为对流换热时的等价对流换热系数可用如下公式进行表示:
其中,hr表示导热系数,Ts表示环境初始温度,Ta表示被测体表面初始温度,C0表示绝对黑体的辐射系数,ε表示黑度。
在本方案中,耐材一共分成n层d1,d2,…,dn,导热系数分别为λ1,λ2,…,λn。确定导热系数、内容物初始温度、被测体表面初始温度、环境初始温度以及耐材厚度后,采用如下公式计算耐材厚度结果:
Q传导=Q散热
假设耐材工作层为d1,导热系数为λ1,T1为被测体表面初始温度,T2为环境初始温度,T3为内容物初始温度,则:
取修正系数为δ,则公式简化为:/>得到:
通过对耐材厚度结果进行计算,无需停工检查,在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,大大降低了耐材监控的成本。
在本技术方案中,可选的,所述系统还包括:结果修正部150;
所述结果修正部150,用于根据预先确定的修正系数,对所述耐材厚度结果进行修正,得到修正后的耐材厚度结果。
其中,修正系数可以根据耐材层数和导热系数进行确定。
在本方案中,结果修正部150通过网络获取厚度测量部140发送的耐材厚度结果,并利用修正系数低耐材厚度结果进行修正,得到修正后的耐材厚度结果。
基于修正系数对耐材厚度结果进行修正,能够提高耐材厚度结果计算的准确率。
在本技术方案中,可选的,所述系统还包括:报警提示部160;
所述报警提示部160,用于确定耐材厚度报警阈值,并判断所述耐材厚度结果是否符合所述耐材厚度报警阈值,若符合,则启动报警提示功能。
其中,耐材厚度报警阈值可以根据耐材应用需求进行设置。若耐材厚度结果大于等于耐材厚度报警阈值,则耐材厚度结果符合耐材厚度报警阈值,此时需要进行报警提示;若耐材厚度结果小于耐材厚度报警阈值,则耐材厚度结果不符合耐材厚度报警阈值,此时不需要进行报警提示。
在本实施例中,报警提示部160通过网络获取信息存储部170的耐材厚度结果,并对耐材厚度结果进行报警分析。
在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,并进行报警提示,大大降低了耐材监控的成本,能够避免事故发生。
在本技术方案中,可选的,所述报警提示功能包括显示耐材厚度结果、语音提示和震动提示中的至少一种。
在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,并进行报警提示,大大降低了耐材监控的成本,能够避免事故发生。
在本技术方案中,可选的,所述系统还包括:信息存储部170;
所述信息存储部170,用于为被测体建立基于身份信息的测量记录档案,并将所述热像数据存储在所述测量记录档案。
在本实施例中,获取部110获取到被测体的热像数据后,通过网络将热像数据发送到信息存储部170,信息存储部170将热像数据存储到测量记录档案中。
通过将热像数据进行存储,便于后续对热像数据进行应用。
在本技术方案中,可选的,所述信息存储部170,还用于:
向所述参数确定部120发送所述热像数据,以供所述参数确定部120根据所述热像数据确定被测体的初始参数;以及,
向所述检测区域确定部130发送所述热像数据,以供所述检测区域确定部130根据所述热像数据确定检测区域中的至少一个检测目标位置;以及,
向所述厚度测量部140发送所述热像数据、所述初始参数以及所述检测区域,以供所述厚度测量部140根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测区域中检测目标位置的耐材厚度结果;
其中,所述初始参数包括内容物初始温度、被测体表面初始温度和环境初始温度。
在本方案中,信息存储部170通过网络将存储的热像数据发送到参数确定部120,以供参数确定部120根据热像数据确定被测体的初始参数。其中,信息存储部170还存储被测体的初始参数。
其中,信息存储部170还通过网络将存储的热像数据发送至检测区域确定部130,以供检测区域确定部130根据热像数据确定检测区域中的至少一个检测目标位置。其中,信息存储部170还用于存储检测区域。
在本实施例中,信息存储部170还通过网络将存储的热像数据、初始参数以及检测区域发送至厚度测量部140,以供厚度测量部140根据热像数据和初始参数,计算检测区域中检测目标位置的耐材厚度结果。并存储耐材厚度结果。
通过对耐材厚度进行计算,无需停工检查,在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,大大降低了耐材监控的成本。
本发明实施例的技术方案,该系统包括:获取部、参数确定部、检测区域确定部以及厚度测量部;获取部,用于获取被测体的热像数据;参数确定部,用于确定被测体的初始参数;检测区域确定部,用于根据热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置;厚度测量部,用于根据热像数据和初始参数,计算检测目标位置的耐材厚度结果。通过执行本技术方案,通过对耐材厚度进行计算,无需停工检查,在耐材厚度进入危险区间时即能够识别潜在的危险,大大降低了耐材监控的成本。
示例性的,图2是本申请实施例提供的又一耐材厚度测量系统的结构示意图,如图2所示,获取部110、参数确定部120、检测区域确定部130、厚度测量部140,通过网络与信息存储部170连接;厚度测量部140通过网络还与结果修正部150以及报警提示部160连接。
实施例二
图3是根据本发明实施例二提供的一种耐材厚度测量方法的流程图,本实施例可适用于对耐材厚度结果进行计算的情况。该方法由耐材厚度测量系统执行,如图3所示,所述方法包括:
S310、获取被测体的热像数据;其中,所述热像数据包括温度值和热像图。
在本方案中,可以直接对被测体的热像数据进行拍摄,也可以通过网络接收其他设备的拍摄数据。其中,被测体可以是指钢包。
在本实施例中,可以同时对多个被测体进行状态监测。
S320、确定被测体的初始参数。
其中,可以响应于用户的输入操作,获得被测体的初始参数,初始参数包括内容物初始温度、被测体表面初始温度和环境初始温度。
S330、根据所述热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置。
在本实施例中,检测区域可以是指热像图中的一块区域;检测目标位置可以是指检测区域中的一个或者多个点。
在本技术方案中,可选的,根据所述热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置,包括:
响应于输入操作或系统自动识别,确定所述热像图中的至少一个检测区域;
根据所述温度值,从所述检测区域中确定与所述温度值相匹配的至少一个检测目标位置。
其中,输入操作可以是点选操作、填写操作等。
具体的,通过展示可视化界面,响应于用户的输入操作,从热像图中确定检测区域,并将检测区域中温度值较高的点作为检测目标位置。
通过确定检测目标位置,能够基于厚度测量部对检测目标位置的耐材厚度结果进行测量。
S340、根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测目标位置的耐材厚度结果。
在本方案中,可以按照预设设置的计算公式,根据热像数据和初始参数,对检测目标位置的耐材厚度结果进行计算。其中,耐材厚度结果为耐材厚度占完整耐材厚度的百分比。
在本技术方案中,可选的,根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测目标位置的耐材厚度结果,包括:
根据所述环境初始温度、所述被测体表面初始温度以及预先确定的绝对黑体的辐射系数以及黑度,计算得到导热系数;
利用所述导热系数、所述内容物初始温度、所述被测体表面初始温度、所述环境初始温度以及预先确定的耐材厚度,计算得到检测目标位置的耐材厚度结果。
在本方案中,钢包的外壳处于空气中,与周围的环境进行热交换。热交换的方式有两种:一种是包壳与空气的自然对流热换,另一种是包壳与周围空气的辐射热换。通常,辐射热换出现在温度较高的时候,由于辐射热换为高度非线性计算,需要花费大量的机时。通常将辐射换热转换成对流热换的形式,用一个等价的对流热换系数来代替辐射热换系数。具体的,包壳与周围的辐射换热转换为对流换热时的等价对流换热系数可用如下公式进行表示:
其中,hr表示导热系数,Ts表示环境初始温度,Ta表示被测体表面初始温度,C0表示绝对黑体的辐射系数,ε表示黑度。
在本方案中,耐材一共分成n层d1,d2,…,dn,导热系数分别为λ1,λ2,…,λn。确定导热系数、内容物初始温度、被测体表面初始温度、环境初始温度以及耐材厚度后,采用如下公式计算耐材厚度结果:
Q传导=Q散热
假设耐材工作层为d1,导热系数为λ1,T1为被测体表面初始温度,T2为环境初始温度,T3为内容物初始温度,则:
取修正系数为δ,则公式简化为:/>得到:
通过对耐材厚度结果进行计算,无需停工检查,在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,大大降低了耐材监控的成本。
在本技术方案中,可选的,在计算所述检测目标位置的耐材厚度结果之后,所述方法还包括:
根据预先确定的修正系数,对所述耐材厚度结果进行修正,得到修正后的耐材厚度结果。
其中,修正系数可以根据耐材层数和导热系数进行确定。
在本方案中,通过网络获取耐材厚度结果,并利用修正系数低耐材厚度结果进行修正,得到修正后的耐材厚度结果。
基于修正系数对耐材厚度结果进行修正,能够提高耐材厚度结果计算的准确率。
在本技术方案中,可选的,所述方法还包括:
确定耐材厚度报警阈值,并判断所述耐材厚度结果是否符合所述耐材厚度报警阈值,若符合,则启动报警提示功能。
其中,耐材厚度报警阈值可以根据耐材应用需求进行设置。若耐材厚度结果大于等于耐材厚度报警阈值,则耐材厚度结果符合耐材厚度报警阈值,此时需要进行报警提示;若耐材厚度结果小于耐材厚度报警阈值,则耐材厚度结果不符合耐材厚度报警阈值,此时不需要进行报警提示。
在本实施例中,通过网络获取耐材厚度结果,并对耐材厚度结果进行报警分析。
在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,并进行报警提示,大大降低了耐材监控的成本,能够避免事故发生。
在本技术方案中,可选的,所述报警提示功能包括显示耐材厚度结果、语音提示和震动提示中的至少一种。
在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,并进行报警提示,大大降低了耐材监控的成本,能够避免事故发生。
在本技术方案中,可选的,所述方法还包括:
为被测体建立基于身份信息的测量记录档案,并将所述热像数据存储在所述测量记录档案。
在本实施例中,获取到被测体的热像数据后,通过网络将热像数据发送到测量记录档案中。
通过将热像数据进行存储,便于后续对热像数据进行应用。
本发明实施例的技术方案,通过获取被测体的热像数据以及确定被测体的初始参数,然后根据热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置,并根据热像数据和所述初始参数,计算检测目标位置的耐材厚度结果。通过执行本技术方案,通过对耐材厚度进行计算,无需停工检查,在耐材厚度进入危险区间是即能够识别潜在的危险,大大降低了耐材监控的成本。
应该理解,可以使用上面所示的各种形式的流程,重新排序、增加或删除步骤。例如,本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行,只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果,本文在此不进行限制。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (15)

1.一种耐材厚度测量系统,其特征在于,所述系统包括:获取部、参数确定部、检测区域确定部以及厚度测量部;
所述获取部,用于获取被测体的热像数据;其中,所述热像数据包括温度值和热像图;
所述参数确定部,用于确定被测体的初始参数;
所述检测区域确定部,用于根据所述热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置;
所述厚度测量部,用于根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测目标位置的耐材厚度结果。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述检测区域确定部,具体用于:
响应于输入操作或系统自动识别,确定所述热像图中的至少一个检测区域;
根据所述温度值,从所述检测区域中确定与所述温度值相匹配的至少一个检测目标位置。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述厚度测量部,具体用于:
根据所述环境初始温度、所述被测体表面初始温度以及预先确定的绝对黑体的辐射系数以及黑度,计算得到导热系数;
利用所述导热系数、所述内容物初始温度、所述被测体表面初始温度、所述环境初始温度以及预先确定的耐材厚度,计算得到检测目标位置的耐材厚度结果。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:结果修正部;
所述结果修正部,用于根据预先确定的修正系数,对所述耐材厚度结果进行修正,得到修正后的耐材厚度结果。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:报警提示部;
所述报警提示部,用于确定耐材厚度报警阈值,并判断所述耐材厚度结果是否符合所述耐材厚度报警阈值,若符合,则启动报警提示功能。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述报警提示功能包括显示耐材厚度结果、语音提示和震动提示中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:信息存储部;
所述信息存储部,用于为被测体建立基于身份信息的测量记录档案,并将所述热像数据存储在所述测量记录档案。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述信息存储部,还用于:
向所述参数确定部发送所述热像数据,以供所述参数确定部根据所述热像数据确定被测体的初始参数;以及,
向所述检测区域确定部发送所述热像数据,以供所述检测区域确定部根据所述热像数据确定检测区域中的至少一个检测目标位置;以及,
向所述厚度测量部发送所述热像数据、所述初始参数以及所述检测区域,以供所述厚度测量部根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测区域中检测目标位置的耐材厚度结果;
其中,所述初始参数包括内容物初始温度、被测体表面初始温度和环境初始温度。
9.一种耐材厚度测量方法,其特征在于,包括:
获取被测体的热像数据;其中,所述热像数据包括温度值和热像图;
确定被测体的初始参数;
根据所述热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置;
根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测目标位置的耐材厚度结果。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,根据所述热像数据,确定检测区域中的至少一个检测目标位置,包括:
响应于输入操作或系统自动识别,确定所述热像图中的至少一个检测区域;
根据所述温度值,从所述检测区域中确定与所述温度值相匹配的至少一个检测目标位置。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,根据所述热像数据和所述初始参数,计算所述检测目标位置的耐材厚度结果,包括:
根据所述环境初始温度、所述被测体表面初始温度以及预先确定的绝对黑体的辐射系数以及黑度,计算得到导热系数;
利用所述导热系数、所述内容物初始温度、所述被测体表面初始温度、所述环境初始温度以及预先确定的耐材厚度,计算得到检测目标位置的耐材厚度结果。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,在计算所述检测目标位置的耐材厚度结果之后,所述方法还包括:
根据预先确定的修正系数,对所述耐材厚度结果进行修正,得到修正后的耐材厚度结果。
13.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
确定耐材厚度报警阈值,并判断所述耐材厚度结果是否符合所述耐材厚度报警阈值,若符合,则启动报警提示功能。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述报警提示功能包括显示耐材厚度结果、语音提示和震动提示中的至少一种。
15.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
为被测体建立基于身份信息的测量记录档案,并将所述热像数据存储在所述测量记录档案。
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