DE4191444C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Profilbestimmung des Bettes eines Ofens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Profilbestimmung des Bettes eines Ofens.

Die EP 0 352 620 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Feuerungsleistung von Verbrennungsanlagen. Die Vorrichtung weist eine Videokamera auf, die oberhalb des Bettes angeordnet ist und deren Blickwinkel nur das Bett umfaßt. Die Videokamera ist mit einem Monitor verbunden, auf dem das aufge­ zeigte Bild erscheint. Mit einem frei programmierbaren Rechner wird das aufgezeigte Bild in einzelne Bildteile und Bildpunkte aufgelöst und die so erhaltenen Digitalwerte mit vorgegebenen Richtwerten verglichen. Bei Abweichung der Ist-Werte von den Richtwerten wird über einen Regler die Luftzuführung zu einzel­ nen Verbrennungszonen verändert. Die im Rechner erhaltenen Di­ gitalwerte sollen ein Maß für die Brennbett-Temperatur, die Flammenstrahlung oder die Helligkeit der verschiedenen Verbren­ nungszonen des Bettes bilden.

Bei einer visuellen Überwachung des Bettes mit Hilfe einer Vi­ deokamera können sich Probleme ergeben, falls das Bett nicht klar sichtbar ist, sondern durch Rauchentwicklung, aufgewirbel­ te Feinteilchen oder dgl. sich nur ein verschwommenes Bild er­ gibt. Die Verunkelung des Bettes kann im Extremfall so weit ge­ hen, daß die relativ preisgünstige visuelle Überwachung nicht mehr anwendbar ist.

Die US-PS 4 539 588 beschreibt eine Vorrichtung zum Überwachen eines Bettes eines Ofens unter Verwendung einer Videokamera. Um den Einfluß heißer Gase oder Rauchpartikel zumindest einigerma­ ßen auszuschließen, wird hier ein Filter gewählt, der nur einen vorbestimmten Spektralbereich durchläßt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß dies nicht ausreichend ist, um zuverlässige Meßwerte des Bettprofils zu erhalten.

Die Vorrichtung der US-PS 4 539 588 wird bei dem auf dem Markt befindlichen TIPS®-System verwendet, um einen Temperaturver­ lauf, d. h. den zeitlichen Ablauf von Temperaturänderungen, festzustellen und aufzuzeichnen, um Temperaturänderungen vor­ aussagen zu können. Das TIPS-System erzeugt digital gefärbte Bilder des Schmelzbettes zur Verwendung durch eine Bedienungs­ person. Infolge der partiellen Eliminierung der Wirkung sich bewegender Teilchen in dem Bild wird beim TIPS-System die Beobach­ tung aktiver Szenen auf dem Bett ermöglicht. Das TIPS System ist besonders ausgelegt, Temperaturtrends auf dem Bett auf digitalen und grafischen Anzeigen anzuzeigen und Änderungen gegenüber einer Referenztemperatur an einem ausgewählten Ort im Prozeß zu verfolgen oder Temperaturunterschiede zwischen Orten zu beobachten. Weiterhin gestattet das TIPS-System die Erzeu­ gung und Speicherung historischer Temperaturänderungen. Darüber hinaus gestattet das TIPS-System die manuelle Einstellung einer Referenztemperatur für Vergleichszwecke.

Die Fähigkeiten des TIPS-Systems sind eingehend in einem Arti­ kel beschrieben, der im April 1989 mit dem Titel "Monitoring of Recovery Boiler Interiors-Using Imaging Technology" von Ander­ son et al. veröffentlicht wurde (CPPA-TAPPI 1989 International Chemical Recovery Conference). Zusätzlich zur Diskussion der Abbildung eines Bettes zum Zwecke der Entwicklung von Tempera­ turtrendinformation erwähnt dieser bestimmte Artikel, daß eine adäquate Schmelzreduzierung eine ausreichende Bettaufenthalts­ zeit erfordert, die von der Bettform beeinflußt wird. Der Arti­ kel erwähnt weiterhin, daß diese beiden Fragen durch ein Bett­ pegelüberwachungssystem angesprochen werden können, welches das Bettprofil ermitteln und die Bedienungsperson alarmieren kann, wenn sich das Bett aus dem vom Benutzer festgelegten Bereich hinausbewegt. Der Artikel erwähnt dann, daß das System die Fä­ higkeit hat, Betthöhen zu ermitteln, um ein Steuersignal für solche Personen zur Verfügung zu stellen, die sich für die Ver­ wendung der Betthöhe oder der Neigung für Steuerzwecke interes­ sieren. Dieser Artikel gibt jedoch keine Information darüber, wie sich diese Ziele erreichen lassen.

Die US-PS 4 737 844 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Überwachung eines Bettes eines Ofens unter Verwendung einer Videokamera, deren Bilder digitalisiert bearbeitet wer­ den. Die Bearbeitung zielt jedoch darauf ab, die Intensität und das Ausmaß der Verbrennungs- bzw. der Flammenfront darzustel­ len, während vorausgesetzt wird, daß das Bett eine im wesentli­ chen gleichförmige Kontur, d. h. eine im wesentlichen identische Dicke und Breite aufweist. Die Bestimmung des Bettprofils, der Betthöhe, der Neigung des Bettes und des Volumens des Bettes unter Verwendung von Hintergrund- und Bettbildern bzw. deren Übergänge, wird nicht beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Profilbestimmung des Bettes eines Ofens unter Verwendung einer Mehrzahl digitaler Bilder zu schaffen, mit denen die Profilbestimmung auch dann möglich ist, wenn das Bett durch Festpartikel enthaltende Rauchgase verdunkelt ist.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An­ spruches 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des An­ spruches 6 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Gewinnung von Bildern sowohl vom Bett als auch vom Hintergrund und ihre anmeldungsgemäße Bear­ beitung derart, daß zur Auswertung der entsprechenden Profilpa­ rameter Übergänge zwischen dem Bett und dem Hintergrund festge­ stellt werden, indem die Bilder hinsichtlich ihrer Klarheit ausgewählt, die ausgewählten Bilder zeitlich gemittelt, diffe­ renziert und geglättet werden und dann in den differenzierten Bildern die Übergänge lokalisiert werden, wird ein einfaches kostensparendes Verfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung aufgezeigt, mit denen es möglich ist, auch bei starker Rauch­ gasentwicklung ein noch relativ repräsentatives Bettprofil zu erhalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung bei der Bestimmung des Profils eines Ofenbettes, in diesem Falle gezeigt in Kombi­ nation mit einem chemischen Rückgewinnungskessel und einem Schmelzbett,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch einen Abschnitt einer Wand des Ofens von Fig. 1 mit einer Erläuterung der Positionie­ rung einer Abbildungsvorrichtung innerhalb einer Öffnung, die sich durch die Ofenwand erstreckt,

Fig. 3 ein repräsentatives Bettprofil eines Bettes in einem Ofen,

Fig. 4 das Bett von Fig. 3 auf dem ein erfindungsgemäß ermit­ teltes Bettprofil aufgetragen ist,

Fig. 5 das Bettprofil von Fig. 3, überlagert von einem ermit­ telten Profil und einem Zielprofil,

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Folge von Schrit­ ten, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, um das Bettprofil des überwachten Bettes zu bestimmen,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Gesichtsfeldes eines Bettes, welches von einer Abbildungsvorrichtung überwacht wird, um schematisch ein ermitteltes Bettprofil und bestimmte Eigen­ schaften des Bettprofils zu zeigen,

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Ofens mit zwei Abbildungssensoren, um unterschiedliche Gesichtsfelder des Bet­ tes im Ofen zu erhalten,

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines ermittelten Bettpro­ fils, welches unter Verwendung des Bildes von einem der Abbil­ dungssensoren von Fig. 8 erhalten wurde, und eine Erläuterung eines kreisförmigen Approximationsverfahrens zur Bestimmung des Bettvolumens aus dem ermittelten Bettprofil,

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines ersten und eines zweiten ermittelten Bettprofils, die unter Verwendung der Bil­ der von einem ersten und zweiten Abbildungssensor von Fig. 8 erhalten wurden, eine Erläuterung eines elliptischen Approxima­ tionsverfahren zur Bestimmung des Bettvolumens aus diesen er­ mittelten Bettprofilen,

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Kesselsystems ein­ schließlich einer Bettprofil-Bestimmung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Verwendung der er­ mittelten Bettprofilinformation bei der Bestimmung der Volu­ meneigenschaft des Bettes und wahlweise bei der Steuerung des Ofens in Reaktion auf das ermittelte Bettvolumen,

Fig. 13 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Verwendung der er­ mittelten Bettprofilinformation bei der Bestimmung der Höhenei­ genschaft des Bettes und der wahlweisen Verwendung der ermittel­ ten Höheninformation bei der Steuerung des Betriebs des Ofens, und

Fig. 14 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Verwendung der er­ mittelten Profilinformation bei der Ermittlung der Neigungsei­ genschaft des Bettes und der wahlweisen Verwendung dieser ermit­ telten Neigungseigenschaft beim Steuern des Betriebs des Ofens.

Die vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit dem Einsatz­ zweck der Bestimmung des Profils eines Schmelzbettes eines Rück­ gewinnungskessels zum Zwecke der Überwachung beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß das System auch dafür ein­ setzbar ist, die Profile anderer Arten von Betten zu bestimmen, insbesondere von Betten der Art, die Infrarotstrahlung in eine Umgebung emittieren, die durch teilchenförmige Rauchgase und heiße Gase verdunkelt wird. Weiterhin wird aus Vereinfachungs­ gründen die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem Abbil­ dungssystem der Art beschrieben, die in der US-PS 4 539 588 be­ schrieben ist, obwohl andere Abbildungsvorrichtungen geeignet sind, abhängig teilweise von der Art der Ofenumgebung. Bei­ spielsweise kann eine Anordnung von Photodioden für diesen Zweck verwendet werden. Daher kann jedes System verwendet werden, wel­ ches geeignet ist zur Überwachung des Bettes eines Ofens und zur Erzeugung eines Bildsignals, welches dem Bett und Wänden oder einem anderen das Bett umgebenden Hintergrund entspricht.

In bezug auf Fig. 1 ist eine Abbildungseinrichtung in Form einer Industrie-Fernsehkamera 10, die ein Vidiconröhren-Infrarot­ bauteil (das nicht im einzelnen gezeigt ist) aufweist, neben einem Kessel 20 angeordnet, dessen Inneres abgebildet werden soll. Eine rohrförmige Linsenanordnung 11, die auf der Kamera 10 angebracht ist, erstreckt sich in Richtung auf den Kessel 20 durch ein Mundloch oder eine Öffnung 21 in einer Wand 22 des Kessels. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Linsenrohranordnung 11 typischerweise um eine Entfernung d von der einen Hintergrund bildenden Innenoberfläche 24 der Kesselwand 22 beabstandet. Ty­ pischerweise beträgt die Entfernung d annähernd etwa 1,27 bis 2,54 cm (einen halben bis einen Zoll), um so die Linsenanordnung 11 gegenüber brennenden Teilchen zu schützen, die sich innerhalb des Ofens bewegen. Die Linsenanordnung 11 enthält derartige Ob­ jektiv-, Sammel- und Kollimatorlinsen (die nicht im einzelnen gezeigt sind), wie es konventionellerweise erforderlich ist, um ein entfernt von dem Objekt reproduziertes Bild, welches beob­ achtet werden soll, auf das Infrarotvidicon der Kamera 10 zu übertragen. Die Kamera 10 ist auf einem Stativ 26 angebracht, welches eine horizontale und vertikale Einstellung gestattet, um einen wesentlichen Abschnitt des Kesselbodens 30 und eines hier­ auf befindlichen Schmelzbettes 31 zu betrachten. Typischerweise ist die Kamera so ausgerichtet, daß sie das Bett und einen Teil der Hintergrundwände hinter dem Bett im Gesichtsfeld der Kamera betrachtet. Dieser Hintergrund kann äquivalent die Gase und teilchenförmige Materie oberhalb des Bettes in dem Fall ein­ schließen, in welchem die hintere Wand des Ofens nicht sichtbar ist.

Ein optisches Filter 12 ist in dem Kamerasystem von Fig. 1 vor­ gesehen, um die Wellenlänge des Lichtes zu begrenzen, welches an das Vidicon von dem abzubildenden Objekt übertragen wird, um so Störungen zu minimalisieren, die von Teilchen und Rauchgasen verursacht werden, welche die abzubildende Oberfläche überla­ gern. Das optische Filter 2 begrenzt typischerweise weiterhin die Übertragung von Licht von den abzubildenden Oberflächen auf ein enges Band, welches die Lichtemissionen der jeweiligen Art heißer Gase vermeidet, die die abzubildende Oberfläche überla­ gern. Die Auswahl für diese Zwecke geeigneter optischer Filter ist detailliert der US-PS 4 539 588 zu entnehmen. Gefilterte Spülluft von einer Luftquelle 32 wird über Leitungen 34 und 36 den Bildsensorbauteilen für Kühlzwecke zugeführt, und um Ablage­ rungen von dem Ende der Linsenanordnung 11 zu entfernen.

Typischerweise ist die Vidicon-Linsenanordnung 11 in einem existierenden Luftversorgungsmundloch für den Ofen angeordnet, beispielsweise in der in Fig. 1 gezeigten Sekundärluftöffnung 21. Öfen dieser Art weisen typischerweise auch Primärluftöff­ nungen auf, die in Richtung auf einen unteren Abschnitt des Ofenbettes gerichtet sind, und tertiäre Luftöffnungen, die oberhalb der sekundären Luftöffnungen vorgesehen sind. Zusätz­ lich kann die Zufuhr von Luft zu Öffnungen an diesen unter­ schiedlichen Pegeln und an unterschiedlichen Orten um den Um­ fang des Ofens herum manuell steuerbar sein oder durch eine Prozeßsteuerung oder einen entsprechenden Computer auf konven­ tionelle Weise steuerbar sein. Daher kann die Zufuhr von Ver­ brennungsluft zu im wesentlichen jedem Ort des Schmelzbettes vergrößert oder verringert werden, um die an diesem Ort statt­ findende Verbrennung zu steuern. Zusätzlich kann Brennstoff wie beispielsweise Schwarzlauge aus einem Kraftzellstoff- Produktionsvorgang auf konventionelle Weise durch mehrere Dü­ sen, von denen eine bei 38 in Fig. 1 gezeigt ist, dem Ofen zu­ geführt werden. Diese Düsen sind typischerweise zwischen den sekundären und tertiären Luftzufuhröffnungen angeordnet. Die Zufuhr von Brennstoff ist ebenfalls typischerweise durch den Prozeßrechner oder die Steuerung steuerbar. Im allgemeinen kann durch Steuern von Parametern wie des Verhältnisses von Brennstoffluft zu Brennstoff, der Viskosität des Brennstoffs, der Richtung der Brennstoffdüsen und dergleichen, die Verbren­ nung von Brennstoff in dem Ofen gesteuert werden, um den Ofen­ wirkungsgrad, die Reduzierung von Chemikalien in dem Ofen, und den Durchlaß oder die Kapazität des Ofens zu optimalisieren. Information bezüglich derartiger Öfen ist einfach von drei hauptsächlichen Herstellern von Rückgewinnungskesseln erhält­ lich, nämlich Combustion Engineering, Babcock and Wilcox, und Gotaverken.

Wie in dem Falle des TIPS®-Systems von Weyerhaeuser Company kann das Bildsignal von dem Bildsensor auf einer Leitung 40 einer Signalbearbeitungseinrichtung 42 zugeführt werden. Das bearbeitete Signal kann über eine Leitung 44 beispielsweise an eine Anzeige geliefert werden, etwa einen Fernsehmonitor 46, um hierauf angezeigt und durch eine Bedienungsperson des Ofens beobachtet zu werden. Die Signalbearbeitungseinrichtung 42 um­ faßt typischerweise ebenfalls eine Benutzerschnittstelle, die in Fig. 1 separat durch 48 bezeichnet ist. Die Schnittstelle umfaßt typischerweise ein Tastenfeld, welches es der Bedie­ nungsperson des Ofens oder Kessels gestattet, Information in die Vorrichtung einzugeben. Beispielsweise kann die Bedie­ nungsperson des Ofens ein gewünschtes Zielbettprofil eingeben.

Wie mit weiteren Einzelheiten nachstehend erläutert wird, er­ zeugt die Signalbearbeitungseinrichtung 42 ein digitales Bild des Bettes und des Hintergrundes aus dem Bildsignal, welches über die Leitung 40 empfangen wird. Das digitale Bild wird be­ arbeitet, wie mit mehr Einzelheiten nachstehend erläutert wird, um die Übergänge in dem Bild zu ermitteln, die Übergän­ gen zwischen dem Bett und dem Hintergrund entsprechen und da­ her der Grenze oder dem Profil des Bettes entsprechen. Aus dem bearbeiteten Bild kann dann eine Betteigenschaft ermittelt werden.

Beispiele für interessierende Betteigenschaften sind das Bett­ profil selbst, die Betthöhe, die Neigung des Bettes, und das Volumen des Bettes. Die Signalbearbeitungseinrichtung 42 kann einfach die Anzeige dieser Information auf dem Monitor 46 veran­ lassen. Wahlweise können jedoch Steuersignale, welche die ermit­ telten Betteigenschaften repräsentieren, über eine Leitung 50 an den Prozeßrechner des Ofens übermittelt werden, zur Verwendung bei der direkten Steuerung von Parametern, beispielsweise der Brennstoff/Luft-Verhältnisse, welche die Verbrennung von Brenn­ stoff in dem Bett und daher die Betteigenschaften beeinflussen. Zusätzlich kann die Bedienungsperson des Ofens, infolge einer Beobachtung der ermittelten Eigenschaften, die auf dem Monitor 46 dargestellt sind, oder die auf andere Weise der Bedienungs­ person mitgeteilt werden, über das Tastenfeld 48 Befehle einge­ ben. Diese Befehle führen zu Steuersignalen, die auf der Leitung 50 an den Prozeßrechner gesendet werden, um wiederum die Parame­ ter zu steuern, welche die Leistung und die Betteigenschaften des Ofens beeinflussen.

In bezug auf Fig. 3 ist der Monitor 46 mit einem zweidimensiona­ len Bild eines aktuellen Bettprofils 60 gezeigt, welches in ihm angezeigt wird. Das kommerziell erhältliche TIPS®-System ist befähigt, auf diese Weise Videoanzeigen von Bettprofilen zu er­ zeugen. Weiterhin ist in Fig. 3 ein Referenzzeiger gezeigt, bei­ spielsweise ein Fadenkreuz 62. Unter Verwendung des Benutzerein­ gangs 48 kann das Referenzfadenkreuz 62 verschoben werden, so daß es einen fixierten Referenzpunkt in dem Ofen überlagert, beispielsweise eine der sekundären Luftöffnungen. Wenn sich der Bildsensor 10 in seiner Position befindet, ist daher die Bett­ überwachung in bezug auf diese Referenz fixiert. Wenn zu irgend­ einem Zeitpunkt das Fadenkreuz gegenüber der Referenz verschoben wird, infolge von Stößen oder dergleichen, so kann der Benutzer der Vorrichtung leicht diese Verschiebung feststellen. Die Kame­ ra 10 kann dann in ihre Originalposition zurückgestellt werden, so daß wiederum das Fadenkreuz 62 über den Originalreferenzpunkt in dem Ofen gebracht wird. Alternativ hierzu kann das System auf einen neuen Referenzpunkt rekalibriert werden.

Fig. 4 erläutert ein ermitteltes Bettprofil 66, anhand einer besten Anpassung mit zwölf Liniensegmenten, welches gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt wurde. Dies bedeutet, wie mit mehr Einzelheiten nachstehend erläutert wird, daß das von dem Bildsensor 10 erzeugte Bild digitalisiert und bearbeitet wird, um die Übergänge in dem Bild zu ermitteln, die dem Bettprofil entsprechen, wobei das ermittelte Bettprofil 66 als ein Ergebnis dieses Vorgangs erzeugt wird. In diesem Beispiel wird das ermit­ telte Bettprofil 66 für eine Betrachtung durch die Bedienungs­ person angezeigt. Es stellt eine nicht-triviale Aufgabe dar, das Profil aus dem Videobild zu ermitteln, infolge der Natur des Bildes. Dies heißt, daß ein Bild des Bettes eines Ofens ver­ schwommene, unscharfe oder anderweitig unbestimmte Übergänge zwischen dem Bett und dem Hintergrund aufweist. Um digital die Übergangspunkte herauszuziehen, die das Bettprofil festlegen, werden Bildbearbeitungstechniken bei dem System verwendet, die nach den weichen oder verschwommenen Übergängen suchen, die zwi­ schen dem Bett und dem Hintergrund bei derartigen Umgebungsbe­ dingungen auftreten.

Infolge der Eigenschaft der Übergänge zwischen dem Bettprofil und dem Hintergrund kann eine Abweichung zwischen dem ermittel­ ten Profil und dem tatsächlichen Bettprofil existieren, wie bei 67 gezeigt ist. Allerdings werden diese Unterschiede unter Ver­ wendung der nachstehend beschriebenen Bildbearbeitungstechniken minimalisiert.

Fig. 5 erläutert das Bettprofil 60 mit dem überlagerten ermit­ telten Bettprofil 66 und einem weiteren darin enthaltenen Pro­ fil 68. Das Profil 68 entspricht einem Zielbettprofil, welches von einem Benutzer unter Verwendung der Eingangsschnittstelle 48 (Fig. 1) eingegeben werden kann. Dieses Zielprofil kann für einen vorgegebenen Ofen zur Verfügung gestellt werden, etwa durch einen Kesselhersteller als Ergebnis von Beobachtungen eines Ofens. Zusätzlich zu oder anstelle von einem Zielprofil können auch andere Zielbetteigenschaften eingegeben werden. Beispielsweise können Zielwerte für eine maximale und minimale Betthöhe, für Volumen und Neigung eingegeben werden für ei­ nen Vergleich mit entsprechenden Eigenschaften, die durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus dem Bild ermittelt wurden.

In Fig. 6 ist ein bevorzugter Bearbeitungsvorschlag zur Be­ stimmung der Übergänge zwischen dem Hintergrund und dem Bett, und daher des Bettprofils, erläutert. Von einem Startblock 78 wird ein Block 80 erreicht und entspricht der Digitalisierung von Einzelbildern aus dem von dem Bildsensor 10 bereitgestell­ ten Signal. Dieser Vorgang wird auf konventionelle Weise auf der Grundlage von Einzelbildern durch die Signalbearbeitungs­ einrichtung 42 (Fig. 1) durchgeführt.

Die digitalisierten Einzelbilder werden dann bei der Ermitt­ lung der Übergänge im Bild entsprechend den Übergängen zwi­ schen dem Bett und dem Hintergrund verwendet, wie in dem Block 82 gezeigt ist. Im einzelnen ist dieser Bildbearbeitungs­ schritt typischerweise mehrstufig wie durch die Unterblöcke 84, 86, 88, 90 und 92 angedeutet ist.

Entsprechend einem spezifischen Klarheitsauswahl-Lösungsvor­ schlag im Block 84 werden die Bilder auf der Grundlage ihrer Standardabweichung ausgewählt. Zuerst wird eine Basislinien- Standardabweichung von Intensitäten für eine große Anzahl von Bildern berechnet, zusammen mit dem Mittelwert und der Standar­ dabweichung dieser Werte (also dem Mittelwert und der Standard­ abweichung der Standardabweichungen). Dann werden die Bilder durch die Signalbearbeitungseinrichtung 42 überwacht und für eine weitere Bearbeitung ausgewählt, wenn die Standardabweichung des betreffenden Bildes größer ist als der Probendurchschnitt um eine Standardabweichung. Dies stellt ein adaptives Verfahren zur Auswahl relativ guter Bilder zur Verfügung. Gute Bilder sind solche, bei welchen ein hoher Kontrastpegel in den Intensitäten der Bilder besteht. Die Bildintensitäten variieren aufgrund von beispielsweise Aufflammungen in dem Bett, die dazu führen kön­ nen, die Grenze oder das Profil des Bettes zu verdunkeln. Typi­ scherweise geht das Verfahren von Block 84 weiter, bis auf diese Weise acht Bilder ausgewählt wurden, die eine Klarheit aufwei­ sen, die für eine weitere Bearbeitung geeignet ist. Selbstver­ ständlich können je nach Wunsch mehr oder weniger Bilder für die Bearbeitung ausgewählt werden.

In dem Block 86 wird eine zeitliche Mittlung der ausgewählten Bilder durchgeführt. Dies bedeutet, daß die ausgewählten Bilder, in diesem Falle die acht Bilder, bildpunktweise gemittelt wer­ den, um verstreute und sich bewegende Rauschkomponenten auszu­ filtern. Bei einem spezifischen Lösungsvorschlag wird der Wert des Bildelementes an jedem Ort mit den anderen Werten des Bild­ elementes an demselben Ort aufsummiert, und die Summe wird dann durch die Anzahl ausgewählter Einzelbilder dividiert, um einen zeitlichen Mittelwert zu bestimmen.

Daraufhin werden die zeitlich gemittelten Bilder differenziert, wie in dem Block 88 angedeutet ist, um Änderungen der lokalen Bildpunktintensität festzustellen. Bei einem spezifischen Lö­ sungsvorschlag für das Differenzieren werden diese Änderungen der lokalen Bildpunktintensität unter Verwendung einer Kantener­ mittlungsfaltung identifiziert, welche horizontal orientierte Kanten bevorzugt. Die gewünschte Faltung wird empirisch für jede Kesselart abgeleitet, wobei eine Faltung ausgewählt und verfei­ nert wird, bis für den speziellen Kesseltyp eine geeignete Fal­ tung erhalten wird. Dies bedeutet, daß das ermittelte Profil mit einem tatsächlich beobachteten Profil verglichen wird, wobei die Faltung modifiziert wird, bis in wiederholten Versuchen eine zufriedenstellende Übereinstimmung beobachtet wird. Eine Fal­ tungsmaske |M| für Differenzierzwecke, die gut für einen Kessel des Gotaverken-Typs arbeitet, ist nachstehend angegeben:

Diese Faltungsmaske wird auf die Bildpunkte angewendet, um das Differenzierbild zu erhalten.

Um einen neuen Wert für den Bildpunkt X8 zu berechnen, würde man beispielsweise die voranstehende Faltungsmaske auf die den Bild­ punkt X8 umgebenden Bildpunkte auf konventionelle Weise anwen­ den, wie nachstehend angegeben ist.

In dem voranstehenden Ausdruck bedeutet M die voranstehend be­ schriebene Faltungsmaske.

Da das Differenzieren zur Rauschverstärkung und zur Erzeugung lokaler unechter Kantenartifakte führt, wird ein Glättungs- oder Verschmierungsprozeß in dem Block 90 verwendet, um wirksam kleine Artifakte dadurch zu entfernen, daß sie mit benachbarten Bildpunkten gemittelt werden. Ein spezifischer Glättungs- Lösungsvorschlag umfaßt den Einsatz einer Glättungsfaltung mit einem Gauss′schen Kern auf die Bildpunkte.

Nach dem Glätten des Bildes werden dann die Übergänge lokali­ siert, wie in dem Block 92 gezeigt ist. Es können verschiedene Lösungsvorschläge entweder allein oder in Kombination miteinan­ der verwendet werden, um diese Übergänge zu lokalisieren. Bei­ spielsweise können Kontinuitätsüberprüfungsverfahren eingesetzt werden, und/oder Bereichswachstumsverfahren, um die Übergänge zu lokalisieren. Diese Schritte sind in einem Block 94 inner­ halb des Blockes 92 angezeigt.

Das Ergebnis des Differenzierens besteht darin, daß nahe an Kanten liegende Bildpunkte hell werden. Wenn die Rückwand in einem Bild nicht sichtbar ist, dann pflegen mehr Merkmale auf­ zutauchen, die Kanten in dem Bett gleichen, als dahinter. Wenn umgekehrt die Rückwand eine größere Sichtbarkeit aufweist, pflegen mehr Kanten in den Bereichen der Übergänge zwischen dem Bett und der Rückwand sichtbar zu sein.

Ein primärer Kantenpunkt oder Startpunkt für das Profil kann dadurch ermittelt werden, daß man an dem Boden des Bildes be­ ginnt und nach verhältnismäßig hellen Bildpunkten sucht. Sobald ein Bildpunkt mit der höchsten Position in der Vertikalrichtung gefunden wird, der verhältnismäßig hell ist (relativ zu den an­ deren Bildpunkten in dieser vertikalen Linie), so wird dieser als der Startpunkt markiert.

Die Kontinuität wird dann beispielsweise durch ein Kontinui­ tätsüberprüfungsverfahren erzwungen. Entsprechend diesem Ver­ fahren erfolgt für jedes betreffende Kantenelement eine Konti­ nuitätsüberprüfung bezüglich kontinuierlicher Kantenelemente nach rechts und nach links. Wenn es kontinuierliche Bildpunkte gibt (also mit gemeinsamer Intensität), was die Möglichkeit ei­ ner Kante anzeigt, so wird der betreffende Bildpunkt in die Nä­ he des Mittelpunktes zwischen den linken und rechten Bildpunkt­ segmenten gezwungen. Dieser Vorgang der Kontinuitätsüberprüfung wird rekursiv durchgeführt, und das Ergebnis besteht darin, daß Fehler in dem Kantenelementauswahlverfahren normaierweise kor­ rigiert werden. Daher umfaßt das Kontinuitätsverfahren die Aus­ bildung von Kontinuität auf das ermittelte Profil und eine al­ ternative Fortsetzung dieses Verfahrens, um die beste Anpassung der Bildpunkte an ein kontinuierliches Profil von dem Start­ bildpunkt aus zu ermitteln.

Zur weiteren Hervorhebung des ermittelten Profils kann nach dem Kontinuitätsüberprüfungs- oder Erzwingungsverfahren ein darauf­ folgendes Glättungs- oder Bereichswachstumsverfahren angewendet werden. Bei dem Bereichswachstums-Lösungsvorschlag wird von ei­ nem Startpunkt aus der Mittelwert und die Standardabweichung berechnet. Dann wird der nächste Punkt untersucht und bewertet, um zu ermitteln, ob seine Intensität nahe genug an dem vorher­ gehenden Punkt liegt, so daß er Teil des Bereiches sein könnte. Bejahendenfalls wird er in den Bereich eingeschlossen, und der Mittelpunkt und die Standardabweichung werden wiederum berech­ net. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis ein Punkt nicht mehr in dem Bereich eingeschlossen werden kann. Dieser letztgenannte Punkt wird dann identifiziert und entspricht einem Kantenpunkt des Bettprofils. Typischerweise beginnt das Bereichswachstums­ verfahren an einem Ort, der entweder oberhalb oder unterhalb des Bettprofils liegt, wobei der Bereich dann dadurch wächst, daß Bildpunkte in der Richtung des erwarteten Bettprofils ad­ diert werden, bis ein nicht passender Punkt identifiziert wird.

Die Kontinuitätsüberprüfungs- und Bereichswachstumsverfahren können einzeln durchgeführt werden, jedoch vorzugsweise zusam­ men, um eine verbesserte Ermittlung des Bettprofils zu errei­ chen. Von dem Block 92 wurde das Bettprofil ermittelt, und es wird der Block 96 erreicht.

Fig. 7 zeigt ein ermitteltes Bettprofil 66, welches auf dem Mo­ nitor 46 (Fig. 1) dargestellt werden kann um von der Bedie­ nungsperson des Ofens betrachtet zu werden. Aus dem Profil kann eine Anzahl von Betteigenschaften bestimmt werden, beispiels­ weise die bei h in Fig. 7 gezeigte Betthöhe. Zusätzlich kann aus diesem Profil, wie nachstehend erläutert wird, das Bettvo­ lumen berechnet werden. Weiterhin kann eine Neigung an unter­ schiedlichen Orten entlang dem Bettprofil ebenfalls ermittelt werden. Beispielsweise können die Neigungen S1 auf der linken Seite dadurch bestimmt werden, daß eine gerade Linie an die Profilpunkte (X₁, Y₁) und (X₂, Y₂) angepaßt wird. Als ein ver­ einfachtes Beispiel wird angenommen, daß keine Profilpunkte zwischen den Punkten P₁ und P₃ und zwischen den Punkten P₃ und P₄ existieren. In diesem Falle kann ein kartesisches oder (X, Y)-Koordinatensystem auf das Gesichtsfeld oder die Anzeige des Monitors 46 aufgeprägt werden. Jeweilige Punkte P1, P2, P3 und P4 (zusammen mit anderen Punkten) können durch ihre jeweiligen X- und Y-Koordinaten entlang dem Bettprofil identifiziert wer­ den. Dann können auf konventionelle Weise Neigungen bestimmt werden. Beispielsweise kann die Neigung bei S1 wie nachstehend angegeben ermittelt werden:

Entsprechend kann, wie nachstehend angegeben, die Neigung S2 bestimmt werden:

Fig. 8 erläutert eine Draufsicht auf den Kessel 20 mit einer Abbildungseinrichtung mit zwei Abbildungssensoren 10, 10′, die in dieser Figur dargestellt sind. Der erste Abbildungssensor 10 weist ein Gesichtsfeld auf, welches durch gestrichelte Linien 100 angedeutet ist, wogegen der zweite Abbildungssensor 10′ ein Gesichtsfeld aufweist, welches durch die strichpunktierten Li­ nien 102 angedeutet ist. Der Abbildungssensor 10 ist daher ent­ lang einer Linie 104 gerichtet, die sein Gesichtsfeld halbiert, während der Abbildungssensor 10′ daher entlang einer Linie 106 ausgerichtet ist, die sein Gesichtsfeld halbiert. Die Linien 104 und 106 schneiden sich in einem Winkel β. Die beiden Abbil­ dungssensoren können in Verbindung mit der Berechnung des Volu­ mens des Bettes verwendet werden, wie nachstehend erläutert ist. Bei Betriebsabläufen, bei welchen das Innere des Kessels im wesentlichen dunkel ist, infolge von Gasen und teilchenför­ miger Materie, wird im allgemeinen der Winkel β von einem spit­ zen Winkel zu einem stumpfen Winkel vergrößert und kann auf ei­ nen wesentlichen Winkel so eingestellt werden, daß die beiden Linien 104 und 106 annähernd senkrecht zueinander verlaufen. Die sich ergebende Bildinformation ergibt eine verbesserte und genauere Basis für die Bestimmung des Bettvolumens.

Unter Bezug auf Fig. 9 wird ein einzelner Abbildungssensor 10 gezeigt und wird wie voranstehend erläutert verwendet, um ein ermitteltes Bettprofil 66 zu erzeugen. Unter Verwendung einer kreisförmigen oder einer anderen Approximation für die Kontur des Bettes kann das Schmelzbettvolumen aus dem Profil abge­ schätzt oder berechnet werden. Dies bedeutet, daß man schließen kann, daß eine Scheibe über das Bett, beispielsweise in einer horizontalen Ebene 110, wie in Fig. 9 gezeigt, einen kreisförmi­ gen Querschnitt ergibt, wie bei 112 in Fig. 9 angedeutet ist. Der ermittelte Durchmesser D des Querschnitts 112 wird aus der Breite W des ermittelten Bettprofils bei der vertikalen Höhe der horizontalen Ebene 110 erhalten. Durch Integrieren des Profils, also unter der Abnahme, daß das Profil ein Bett kreisförmiger Ringe festlegt, die aufeinander gestapelt sind, kann ein Bettvo­ lumen berechnet werden.

In Fig. 10 ist ein weiterer Lösungsweg für die Berechnung des Bettvolumens erläutert, bei welchem mehrere, in diesem Falle zwei, Abbildungssensoren verwendet werden. Daher sind in Fig. 10 ein erster und ein zweiter Abbildungssensor 10, 10′, wie ge­ zeigt, angeordnet, so daß sie in Richtungen fokussiert sind, die senkrecht zueinander liegen. Dies bedeutet, daß unter er­ neutem Bezug auf Fig. 8, wenn man die Linien 104 und 106 zieht, die in Fig. 8 gezeigt sind, der Winkel β 90° betragen würde. In diesem Falle wird von der Kamera 10, wie voranstehend im Zusam­ menhang mit Fig. 9 erläutert wurde, eine ermittelte Breite W des Bettes in einer ersten Richtung erhalten, die durch eine Achse A in Fig. 10 angedeutet ist. Entsprechend erzeugt der Ab­ bildungssensor 10′ ein ermitteltes Profil 66′ aus der Ansicht des Bettes, die in der in dieser Figur gezeigten Richtung er­ halten wird. In einer Ebene entsprechend 110, nämlich einer Ebene 110′, wird eine Breite W′ aus dem ermittelten Profil 66′ bestimmt. Der ermittelte Querschnitt des Bettes in dieser Rich­ tung wird durch eine Achse A₂ in Fig. 10 angedeutet. Unter Ver­ wendung einer elliptischen Approximation für das Bett, also un­ ter der Annahme, daß A₁ der Lange einer Achse einer Ellipse in einer ersten Richtung entspricht, und daß A₂ der Länge einer Achse einer Ellipse in einer zweiten Richtung entspricht, kann man schließen, daß das Bett einen elliptischen Querschnitt auf­ weist. Durch Integrieren des Bettes über seine Höhe und unter der Annahme eines elliptischen Profils kann ein Bettvolumen be­ rechnet werden. Da Betten nicht notwendigerweise symmetrisch sind, wird eine Bettvolumen-Approximation unter Verwendung meh­ rerer Abbildungssensoren eine genauere Bettvolumenberechnung ergeben.

In Fig. 11 ist das Bettprofil-Abbildungssystem, welches in Fig. 11 als Signalbearbeitungseinrichtung 42 bezeichnet ist, zur Verwendung bei der Steuerung eines Ofens entweder indirekt, durch von einer Bedienungsperson über die Schnittstelle 48 in Fig. 1 eingegebene Befehle, oder direkt und automatisch ge­ zeigt. In jedem Fall können Befehlssignale auf der Leitung 50 und über eine konventionelle Sensorschnittstelle 120 an einen Datenbus 122 und daher an einen konventionellen Prozeßrechner 124 übertragen werden, der bei der Steuerung des Ofens verwen­ det wird. Der Prozeßrechner ist typischerweise über den Bus 122 und eine Steuerleitung 126 (und über eine weitere, nicht darge­ stellte Schnittstelle) an eine Ventilsteuerung 130 gekuppelt. Die Ventilsteuerung steuert typischerweise mehrere Ventile (von denen eins durch 132 in Fig. 11 bezeichnet ist), um den Brenn­ stofffluß von einer Quelle 134 an Brennstoffdüsen, beispiels­ weise 38, zu steuern. Entsprechend werden verschiedene Verbren­ nungsluftventile oder Dämpfer 136 durch die Ventilsteuerung 130 gesteuerte um den Fluß von Verbrennungsluft von einer Quelle 138 (beispielsweise von einem Lüfter oder Gebläse) zu den un­ terschiedlichen Öffnungen (beispielsweise Öffnung 140 in Fig. 11) des Ofens zu steuern.

Bei einem konventionellen Schmelzbettkessel kann der Fluß der Verbrennungsluft zwischen primären, sekundären und manchmal ter­ tiären Öffnungen gesteuert werden, um eine vertikale Luftflußba­ lance zu erreichen. Zusätzlich kann der Luftfluß zu den ver­ schiedenen Öffnungen an jedem Pegel individuell gesteuert wer­ den, um eine horizontale Balance zu erreichen, wobei mehr oder weniger Luft unterschiedlichen Öffnungen zugeführt wird, abhän­ gig von der Leistung des Ofens. Zusätzlich kann der Luftfluß gesteuert werden, um eine Gesamtbalance in dem System zu errei­ chen. Im allgemeinen beeinflußt eine Anzahl von Parametern die Leistung eines Ofens. Insbesondere läßt sich typischerweise eine Abnahme des Bettvolumens durch Erhöhung des Luft/Brennstoff- Verhältnisses erreichen. Zusätzlich zur Verringerung der Höhe des Bettes kann zusätzlich der Boden der Verbrennungsluft, die auf die oberen Abschnitte des Bettes gerichtet ist, erhöht wer­ den. Umgekehrt kann zur Erhöhung der Höhe des Bettes die Luftzu­ fuhr zu dem oberen Bereich des Bettes, beispielsweise über die tertiären Öffnungen, verringert werden. Entsprechend kann die Neigung des Bettes durch Erhöhung oder Verringerung der Luft variiert werden, die jeweils dem unteren bzw. dem oberen Ab­ schnitt des Bettes zugeführt wird. Dies bedeutet, daß durch Ver­ ringerung des Luftflusses zu einem unteren Abschnitt des Bettes die Neigung des Bettes, flacher werden kann, da die Verbrennung typischerweise an solchen Orten des Bettes verringert wird. Ent­ sprechend kann, wenn ein Bett sich zu einer Seite neigt, wie sich aus dem ermittelten Bettprofil schließen läßt, die Verbren­ nung durch Änderung der Luftzufuhr zu den jeweiligen Seiten des Bettes eingestellt werden, um hierdurch die Kontur des Bettes einzustellen.

Typischerweise kann eine erfahrene Bedienungsperson eines Kes­ sels das ermittelte Profil überwachen und in Reaktion hierauf die Parameter einstellen, die die Ofenleistung beeinflussen, um die Betriebsbedingungen des Ofens zu ändern und daher die Form des tatsächlichen Bettes. Das ermittelte Bettprofil wiederum wird im Verlaufe der Zeit eingestellt werden, und die Anzeige des eingestellten ermittelten Bettprofils gibt der Bedienungs­ person eine Bestätigung in bezug auf den Erfolg der von der Be­ dienungsperson unternommenen Schritte. Durch Anzeige eines Ziel- Bettprofils zusammen mit dem ermittelten Bettprofil hat eine Bedienungsperson zusätzlich eine unmittelbare visuelle Rückkopp­ lung in bezug auf einen Vergleich zwischen dem ermittelten Pro­ fil und dem Zielprofil, so daß die Bedienungsperson einfach Un­ terschiede oder Abweichungen von dem gewünschten Ergebnis ermit­ teln kann. Entsprechend können Vergleiche zwischen Ziel- Betteigenschaften wie beispielsweise Höhe, Volumen und Neigung angezeigt und mit den entsprechenden ermittelten Betteigenschaf­ ten verglichen werden. Darüber hinaus kann die Signalbearbei­ tungseinrichtung 42 (Fig. 1) ein Indikatorsignal ausgeben oder erzeugen in einem Fall, in welchem die Differenz zwischen der Ziel-Betteigenschaft und der ermittelten Betteigenschaft eine Schwelle überschreitet. Wenn beispielsweise die ermittelte Höhe des Bettes die Zielhöhe des Bettes um einen vorbestimmten Betrag überschreitet, beispielsweise um etwa 20%, kann das Indikatorsi­ gnal erzeugt werden. Das Indikatorsignal kann einem visuellen Indikator zugeführt werden, beispielsweise einer LED-Anzeige. Alternativ hierzu oder in Kombination hiermit kann das Indika­ torsignal einem hörbaren Indikator zugeführt werden, beispiels­ weise einem Alarm. Die visuellen und Audio-Indikatoren werden aktiviert, um die Betriebsperson mit zusätzlicher Information betreffend das Auftreten unerwünschter Zustände in dem Ofen zu versorgen.

Die Fig. 12, 13 und 14 erläutern beispielhafte Flußdiagramme, die in der Signalbearbeitungseinrichtung 42 zur Bearbeitung, der ermittelten Profilinformation verwendet werden.

Das Flußdiagramm in Fig. 12 bezieht sich auf die Anzeige von Information, welche das Volumen des Bettes betrifft, beim Steu­ ern des Betriebsablaufes des Ofens. Das Flußdiagramm beginnt bei einem Block 50 und erreicht dann einen Block 152, in welchem ein maximales Zielvolumen Vmax und ein minimales Zielvolumen Vmin eingestellt werden. Dies bedeutet, daß in dem Block 152 maximale und minimale Zielvolumina zur Verwendung durch das System einge­ richtet werden. In einem Block 154 wird das Profil des Bettes ermittelt, wie voranstehend in Verbindung mit Fig. 6 erläutert wurde. Das ermittelte Profil kann in einem Block 156 angezeigt werden, wobei der Vorgang in einem Block 158 endet, wie in die­ ser Figur gezeigt ist (oder kann zu dem Block 154 für eine wei­ tere Bearbeitung zurückkehren). Alternativ hierzu wird von dem Block 156 oder direkt von dem Block 154 ein Block 160 erreicht.

In dem Block 160 wird das Bettvolumen berechnet, beispielsweise unter Verwendung der voranstehend erläuterten kreisförmigen oder elliptischen Approximationsverfahren. Das berechnete Volumen Vc wird dann in einem Block 162 mit den Volumina Vmax und Vmin ver­ glichen. Wenn Vc größer oder gleich Vmax ist, oder Vc kleiner oder gleich Vmin ist, so wurde eine Feststellung getroffen, daß Vc, das berechnete Volumen, außerhalb des Zielvolumens liegt, welches im Block 152 eingestellt wurde. Andernfalls liegt das berechnete Volumen innerhalb des Ziels, und es wird einer Ver­ zweigung zu einem Block 164 gefolgt. In dem Block 164 wird eine Festlegung getroffen, ob der Versuch beendet ist, in welchem Fall ein Endblock 166 erreicht wird. Ist der Versuch nicht been­ det, so wird von dem Block 164 aus der Block 154 für das ermit­ telte Profil wiederum erreicht, und das Verfahren geht weiter.

Wenn das berechnete Volumen Vc in dem Block 162 außerhalb des Zielvolumens liegt, so kann ein Block 170 erreicht werden, wo­ bei die Abweichung angezeigt und/oder dargestellt wird, und hierauf folgt ein Endblock 172 (oder eine Rückkehr zu dem Block 54 für eine weitere Bearbeitung). Anstelle den Block 170 zu erreichen, oder alternativ von einem Block 170 aus, kann ein Entscheidungsblock 174 erreicht werden. In dem Block 174 erfolgt eine Bestimmung, ob das berechnete Volumen größer oder gleich Vmax ist, dem maximalen Zielvolumen. Wenn die Antwort Ja ist, so wird ein Block 176 erreicht. Im Block 176 wird das Verhältnis von Verbrennungsluft zu Brennstoff vergrößert, beispielsweise zusätzliche Luft dem Primäröffnungspegel des Ofens zugeführt, um die Bettgröße zu verringern. Wenn in dem Block 174 eine Bestim­ mung getroffen wird, daß Vc, das berechnete Volumen, nicht grö­ ßer oder gleich Vmin ist, dann muß an diesem Punkt in dem Ver­ fahren Vc kleiner oder gleich Vmin sein. In diesem Fall wird ein Block 178 erreicht, und das Luft/Brennstoff-Verhältnis wird ver­ ringert, beispielsweise an dem primären Öffnungspegel. Von den Blöcken 176 und 178 aus wird wiederum der Block 154 erreicht, und eine Ermittlung des Bettprofils geht weiter. Selbstverständ­ lich können auch andere Verfahren zur Nutzung der berechneten Bettvolumeninformation verwendet werden, und werden für Fachleu­ te auf diesem Gebiet offensichtlich sein.

Fig. 13 erläutert ein Flußdiagramm zur Benutzung der Höhenei­ genschaft des Bettes, wie sie beispielsweise von dem ermittel­ ten Bettprofil abgeleitet wird. Das Verfahren beginnt an einem Block 190 und geht mit einem Block 192 weiter, zu welche Zeit eine maximale Zielhöhe Hmax und eine minimale Zielhöhe Hmin eingestellt werden, beispielsweise durch den Benutzer über die Schnittstelle 48 in Fig. 1. Vom Block 192 wird ein Block 194 erreicht, und das Profil des Bettes wird entsprechend dem Fluß­ diagramm von Fig. 6 bestimmt, wie voranstehend erläutert wurde. Von dem Block 194 aus kann ein Block 196 erreicht werden, wobei das Profil dargestellt wird, und das Verfahren endet in einem Block 198 (oder kehrt zu dem Block 194 für weitere Bettprofil­ bestimmungen zurück). Von dem Block 196 oder alternativ hierzu von dem Block 194 aus, wird ein Block 200 erreicht. In dem Block 200 wird die Höhe des Bettes von dem ermittelten Bettpro­ fil abgeleitet. Die Höhe Hdm kann aus den Y-Werten der Profil­ punkte ermittelt werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Von dem Block 200 aus wird ein Block 202 erreicht, zu welchem Zeitpunkt eine Feststellung getroffen wird, ob die maximale ermittelte Höhe Hdm größer oder gleich der maximalen Zielhöhe Hmax oder kleiner oder gleich der minimalen Zielhöhe Hmin ist. Ist die Antwort Nein, so wird ein Block 204 erreicht, zu welchem Zeit­ punkt eine Bestimmung getroffen wird, ob der Versuch beendet ist. Ist der Versuch beendet, so wird ein Endblock 206 er­ reicht. Wenn nicht, so kehrt das Verfahren zu dem ermittelten Profilblock 194 zurück, und es wird die nächste Bestimmung ei­ nes Bettprofils durchgeführt.

Wenn in dem Block 202 eine Bestimmung getroffen wird, daß die ermittelte Höhe Hdm außerhalb der maximalen und minimalen Ziel­ höhen (Hmax und Hmin) liegt, so kann ein Block 208 erreicht wer­ den, zu welcher Zeit die berechnete Höhe Hdm angezeigt oder dar­ gestellt wird, und das Verfahren endet in einem Block 210 (oder geht mit dem Block 194 für eine weitere Bearbeitung weiter). Anstelle den Block 208 zu erreichen, oder von dem Block 208 aus, kann ein Block 211 erreicht werden. In dem Block 211 wird eine Bestimmung getroffen, ob die berechnete Höhe Hdm größer oder gleich der maximalen, Zielhöhe Hmax ist. Ist die Antwort Ja, so kann das Luft/Brennstoff-Verhältnis erhöht werden (beispielsweise zum oberen Bereich des Bettes), um in diesem Bereich einen größeren Brennstoffverbrauch zu erreichen und hierdurch die Betthöhe zu verringern. Wenn in dem Block 211 festgestellt wird, daß Hdm nicht größer oder gleich Hmax ist, dann muß Hdm an diesem Punkt in dem Flußdiagramm kleiner oder gleich Hmin sein. In diesem Falle wird von dem Block 211 aus ein Block 214 erreicht, und das Luft/Brennstoff-Verhältnis wird ver­ ringert (beispielsweise in dem oberen Bereich des Bettes). Dies führt dazu, daß die Höhe des Bettes vergrößert wird. Auf diese Weise kann durch Einstellung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses, oder anderer Parameter der Betrieb des Ofens auf der Bedienungs­ person des Ofens bekannte Weise die maximale Betthöhe einge­ stellt werden, um eine bessere Anpassung an die Zielhöhe zu er­ reichen. Von den Blöcken 212 und 214 kehrt das Verfahren zu dem Block 194 zurück, und eine Bestimmung des Bettprofils geht wei­ ter.

Das Flußdiagramm von Fig. 14 erläutert einen Lösungsweg zur Ver­ wendung der Neigungseigenschaften des Bettes. In Fig. 14 wird von einem Startblock 230 aus ein Block 232 erreicht, zu welchem Zeitpunkt eine maximale Neigung Smax und eine minimale Neigung Smin festgelegt werden. Smax und Smin können durch die Bedie­ nungsperson unter Verwendung der Schnittstelle 48 festgelegt werden, und stellen typischerweise die bedeutsamste Größe für Kessel des Gotaverken-Typs dar. Von dem Block 232 wird ein Block 234 erreicht, und das Profil des Bettes wird bestimmt, bei­ spielsweise entsprechend Fig. 6, wie voranstehend erläutert. Von dem Block 234 aus kann das Profil in einem Block 236 angezeigt werden, wobei das Verfahren in einem Block 238 endet (oder mit dem Block 234 weitergeht). Von dem Block 236 oder alternativ von dem Block 234 aus kann ein Block 239 erreicht werden. In dem Block 239 wird die Größe der Neigung an unterschiedlichen Ab­ schnitten des Bettes ermittelt. Beispielhaft sind unter Bezug auf Fig. 7 in dem Block 239 zwei Neigungsberechnungen angedeu­ tet, nämlich für Neigungen S1 und S2. Die Neigung kann an unter­ schiedlichen Orten entlang dem festgestellten Bettprofil auf diese Weise berechnet werden. Von dem Block 239 aus wird in ei­ nem Block 240 eine Bestimmung getroffen, ob die berechneten Nei­ gungen größer oder gleich der maximalen Neigung Smax oder klei­ ner oder gleich der minimalen Neigung Smin sind. Es wird darauf hingewiesen, daß selbstverständlich Smax und Smin variiert wer­ den können, so daß sie für die unterschiedlichen Orte entlang dem Bettprofil unterschiedlich sind. Von dem Block 240 aus kön­ nen die unterschiedlichen Neigungen dargestellt werden, wie in dem Block 242 angedeutet, und der Versuch endet in Blöcken 244 und 246, wenn der Versuch an diesem Punkt beendet ist. Wenn der Versuch in dem Block 244 nicht beendet ist, so kann das Verfah­ ren mit dem Block 234 für das ermittelte Profil weitergehen. Alternativ hierzu, oder zusätzlich zur Darstellung der sich er­ gebenden Neigungen und unter Verfolgung der Verzweigung durch die Blöcke 242, 244 usw. vom Block 240 aus, wird ein Block 250 und/oder ein Block 247 erreicht. Im Block 247 wird die Beziehung zwischen den berechneten Neigungen und den Zielneigungen (beispielsweise Smax und Smin) angezeigt. Vom Block 247 aus kann in Endblock 249 erreicht werden, oder das Verfahren kann mit dem Block 234 oder dem Block 250 fortgesetzt werden. Im Block 250 werden die Werte der Neigungen S1, S2, und irgendwelcher anderer berechneter Neigungen für andere Orte verglichen mit den Zielwerten Smax und Smin für die Orte, an welchen die Neigungen ermittelt wurden.

Zusätzlich kann an dem Block 240 oder an dem Block 250 die Be­ dienungsperson alarmiert werden, beispielsweise durch eine visu­ elle Darstellung oder einen hörbaren Alarm, daß Neigungen vor­ handen sind, die von den Zielneigungen abweichen. Von dem Block 250 aus wird ein Block 242 erreicht. An dem Block 252 werden die Parameter des Ofens eingestellt, um die ermittelten Neigungen so einzustellen, daß sie sich enger an die Zielneigungen Smax, Smin anpassen. Im allgemeinen kann an dem Block 252 das Luft/Brenn­ stoff-Verhältnis vergrößert werden für die Abschnitte des Bet­ tes, die einer Neigung zugeordnet sind, die kleiner oder gleich Smin ist, um die Neigung an solchen Punkten zu erhöhen. Umge­ kehrt kann das Luft/Brennstoff-Verhältnis an solchen Orten ver­ ringert werden, an welchen die Neigung zu steil ist, um die Nei­ gung an solchen Orten zu verringern. Wiederum kann bei einem konventionellen Kessel die Luftzufuhr an unterschiedlichen Pe­ geln in dem Kessel auf konventionelle Weise gesteuert werden, und derartige Steuerungen können verwendet werden, um die Bett­ form als Ergebnis des ermittelten Bettprofils oder anderer Betteigenschaften einzustellen. Von dem Block 252 kehrt das Flußdiagramm zu dem Block 234 zurück, und das Verfahren der Be­ stimmung des Bettprofils geht weiter.

In Abwandlung der beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbei­ spiele können z. B. die Bildbearbeitungsverfahren zur Bestimmung von Übergängen in dem Bettprofil mit dem Ziel modifiziert wer­ den, die Bestimmung von Übergängen zu verbessern, und daher das ermittelte Bettprofil relativ zu dem aktuellen Bettprofil. Wei­ terhin können die Flußdiagramme in bezug auf die Verwendung der Betteigenschaften, beispielsweise des abgeleiteten oder ermit­ telten Bettprofils, der Betthöhe, der Bettneigung, und des Bett­ volumens geändert werden, wie es geeignet für den bestimmten interessierenden Ofen ist, und zur Kompatibilität mit den Be­ triebsabläufen, die von den Bedienungspersonen derartiger Öfen eingesetzt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Profilbestimmung des Bettes eines Ofens, welches von einem Hintergrund umgeben ist, der Wände des Ofens umfaßt, wobei
eine Mehrzahl digitaler Bilder des Bettes und des Hin­ tergrundes bereitgestellt werden;
die Bilder bearbeitet werden, um Bildübergänge zu be­ stimmen, die Übergängen zwischen dem Bett und dem Hin­ tergrund und daher der Grenze des Bettes entsprechen;
wobei beim Bearbeiten Bilder im Hinblick auf Klarheit aus der Mehrzahl der digitalen Bilder ausgewählt, die ausgewählten Bilder zeitlich gemittelt, die zeitlich ge­ mittelten Bilder differenziert, die Bilder nach dem Dif­ ferenzieren geglättet und Übergänge in den differenzier­ ten Bilder lokalisiert werden, wobei die Übergänge Über­ gängen zwischen dem Bett und dem Hintergrund und daher der Grenze des Bettes entsprechen; und
zumindest eine Bätteigenschaft aus dem bearbeiteten Bild bestimmt wird, wobei die Eigenschaft aus der Gruppe aus­ gewählt ist, welche das Bettprofil, die Betthöhe, die Neigung des Bettes und das Volumen des Bettes umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Lokalisieren der Übergänge ein Kontinuitätsüberprüfungs- und/oder Be­ reichswachstumsverfahren eingesetzt wird/werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Volumen des Bettes bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei beim Erzeugen digi­ taler Bilder digitale Einzelbilder erzeugt werden, die einem zweidimensionalen Bild des Bettes entsprechen, welches von einer ersten Richtung aus aufgenommen wurde, und wobei das Bettvolumen unter Verwendung einer kreis­ förmigen Approximation für die Form des Bettes berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei beim Erzeugen digi­ taler Bilder erste digitale Einzelbilder, welche zweidi­ mensionalen Bildern des Bettes und des Hintergrundes entsprechend, die in einer ersten Richtung aufgenommen wurden, und zweite digitale Einzelbilder erzeugt werden, welche zweidimensionalen Bildern des Bettes und des Hin­ tergrundes entsprechen, welche in einer zweiten Richtung in einem Winkel relativ zu der ersten Richtung aufgenom­ men wurden, und wobei das Bettvolumen unter Verwendung einer elliptischen Approximation für die Form des Bettes berechnet wird.

6. Vorrichtung zur Profilbestimmung des Bettes (31) ei­ nes Ofens (20), welches von einem Hintergrund (24) umge­ ben ist, der Wände (22) des Ofens (20) umfaßt, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Abbildungseinrichtung (10, 10′), die in der Nähe eines Bereiches des zu überwachenden Bettes (31) ange­ ordnet ist, um ein Bildsignal zu erzeugen, welches einem Bild des überwachten Abschnittes des Bettes (31) und des Hintergrundes (24) entspricht; und
eine Signalbearbeitungseinrichtung (42), die zum Bear­ beiten des Bildsignals mit der Abbildungseinrichtung (10, 10′) verbunden ist,
wobei die Abbildungseinrichtung (10, 10′) eine Einrich­ tung zur Erzeugung einer Mehrzahl digitaler Bilder des Bettes (31) und des Hintergrundes (24) aufweist, die Signalbearbeitungseinrichtung (42) eine Einrichtung zur Auswahl von Bilder aus der Mehrzahl der Bilder auf der Grundlage der Klarheit der Bilder aufweist, die Signal­ bearbeitungseinrichtung (42) eine Einrichtung zur zeit­ lichen Mittlung, zum Differenzieren und zum Glätten der ausgewählten Bilder aufweist, und die Signalbearbei­ tungseinrichtung (42) eine Einrichtung zum Lokalisieren von Übergängen in den differenzierten Bildern aufweist, wobei derartige Übergänge Übergängen zwischen dem Bett (31) und dem Hintergrund (24) und daher der Grenze des Bettes (31) entsprechen, und
wobei die Signalbearbeitungseinrichtung (42) eine Ein­ richtung zur Bestimmung zumindest einer Betteigenschaft aus dem bearbeiteten Bild aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die Sig­ nalbearbeitungseinrichtung (42) eine Einrichtung zur Durchführung eines Kontinuitätsüberprüfungsverfahrens bei den differenzierten Bilder aufweist, um die Übergänge zu Lokalisieren.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher die Signalbearbeitungseinrichtung (42) eine Einrichtung zur Anwendung eines Bereichswachstumsverfahrens bei den differenzierten Bildern aufweist, um so die Übergänge zu lokalisieren.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wo­ bei die Abbildungseinrichtung (10, 10′) einen Bildsensor (10) aufweist, der außerhalb des Ofens (20) angeordnet und so positioniert ist, daß er einen Abschnitt des Bet­ tes (31) durch eine Öffnung (21) betrachtet, die in ei­ ner Wand (22) des Ofens (20) ausgebildet ist, wobei der Bildsensor (10) ein Abbildungssignal erzeugt, welches dem Bild der Innenwände (24) im Hintergrund des Ofens (20) entspricht und dem Bild des Bettes (31) in dem in­ teressierenden Bereich, wobei das Bett (31) und der Hin­ tergrund (24) als Kontrastbereiche in dem Bild auftau­ chen;
wobei die Abbildungseinrichtung (10, 10′) weiterhin ei­ nen Bilddigitalisierer aufweist, der mit dem Bildsensor verbunden ist und so betrieben wird, daß er ein digita­ les Signal aus dem Bildsignal erzeugt, wobei das digita­ le Signal einer zweidimensionalen Repräsentation des Bildes entspricht;
wobei die Signalbearbeitungseinrichtung (42) mit dem Bilddigitalisierer verbunden ist, um das digitale Sig­ nal zu empfangen und das digitale Signal zu bearbeiten, um Übergänge in dem Bild zu bestimmen, welche Übergängen zwischen dem Bett (31) und dem Hintergrund (24) und daher der Grenze des Bettes (31) entsprechen; und
wobei die Signalbearbeitungseinrichtung (42) eine Ein­ richtung zur Bestimmung des Volumens des Abschnitts des Bettes (31) aufweist, welches durch das Bildsignal re­ präsentiert wird, unter Verwendung einer kreisförmigen Approximation für die Form des Bettes (31).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, mit einem ersten und einem zweiten Bildsensor (10, 10′), die jeweils außer­ halb des Ofens (20) angeordnet und so positioniert sind, daß sie jeweils einen Abschnitt des Bettes (31) durch eine jeweilige Öffnung (21) betrachten, die in einer Wand (22) des Ofens (20′) ausgebildet ist, wobei der er­ ste Bildsensor (10) in einer ersten Richtung auf das Bett (31) fokussiert ist, um ein Bildsignal zu erzeugen, welches dem Bild des Bettes (31) und den Innenwänden (24) im Hintergrund des Ofens (20) in einem ersten in­ teressierenden Bereich entspricht, wobei der zweite Bildsensor (10′) auf das Bett (31) in einer zweiten Richtung in einem Winkel zu der ersten Richtung fokus­ siert ist, um ein Bildsignal zu erzeugen, welches dem Bild des Bettes (31) und von Innenwänden (24) des Ofens (20) im Hintergrund ein einem zweiten interessierenden Bereich entspricht, wobei das Bett (31) und der Hinter­ grund (24) in den Bildern als Kontrastbereiche auftreten;
wobei der Bilddigitalisierer eine Einrichtung aufweist, die mit jedem der Bildsensoren (10, 10′) verbunden ist, um ein erstes digitales Signal zu erzeugen, welches ei­ ner zweidimensionalen Repräsentation des Abbildungssig­ nals des ersten Bildsensors (10) entspricht, und ein zweites digitales Signal, welches einer zweidimensiona­ len Repräsentation des Abbildungssignals des zweiten Bildsensors (10′) entspricht;
wobei die Signalbearbeitungseinrichtung (42) mit dem Bilddigitalisierer verbunden ist, um das erste und zwei­ te digitale Signal zu empfangen, und die Signalbearbei­ tungseinrichtung (42) eine Einrichtung zur Bestimmung des Volumens des Abschnitts des Bettes aufweist, welches durch die Abbildungssignale repräsentiert wird, unter Verwendung einer elliptischen Approximation für die Form des Bettes (31).