JP3203977B2 - 高炉のガス流分布検出方法及びその装置 - Google Patents
高炉のガス流分布検出方法及びその装置Info
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- JP3203977B2 JP3203977B2 JP24166494A JP24166494A JP3203977B2 JP 3203977 B2 JP3203977 B2 JP 3203977B2 JP 24166494 A JP24166494 A JP 24166494A JP 24166494 A JP24166494 A JP 24166494A JP 3203977 B2 JP3203977 B2 JP 3203977B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、操業中、高炉の炉内で
発生するガス流の分布を検出する方法及びその装置に関
する。
発生するガス流の分布を検出する方法及びその装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】高炉を安定に操業して高品質の銑鉄を製
造するために、高炉炉況を正確に判断することが必要で
あるが、これを実現するには、炉内のガス流を的確に把
握することが重要である。
造するために、高炉炉況を正確に判断することが必要で
あるが、これを実現するには、炉内のガス流を的確に把
握することが重要である。
【０００３】図12は特開平 5−34613 号公報に記載され
た従来のガス流分布検出装置の構成を示すブロック図で
あり、図中41は筒状の高炉である。高炉41の炉口から投
入された原料50は炉口付近まで堆積されると共にその中
央部から加熱溶融され、高炉41の底部から溶銑となって
取り出される。そのため、炉内に堆積した原料50の表面
部分の断面形状は略逆円錐状である。
た従来のガス流分布検出装置の構成を示すブロック図で
あり、図中41は筒状の高炉である。高炉41の炉口から投
入された原料50は炉口付近まで堆積されると共にその中
央部から加熱溶融され、高炉41の底部から溶銑となって
取り出される。そのため、炉内に堆積した原料50の表面
部分の断面形状は略逆円錐状である。
【０００４】高炉41の炉口の斜め上方には赤外線カメラ
等の撮像装置42が俯角方向に回転自在に設置してあり、
炉内に堆積した原料50の表面部分を撮像するようになっ
ている。撮像装置42からの画像信号は温度信号変換部43
に与えられ、そこで波長に応じた温度信号に変換されて
演算制御部44に与えられる。演算制御部44は与えられた
温度信号に基づいて最高温度の位置及び温度帯域別面積
等を算出し、算出結果及び温度信号を表示制御部45に与
えてモニタ48に表示させると共に、前記算出結果に基づ
いてスキャン機構46に指令信号を与えて撮像装置42の俯
角を制御する。
等の撮像装置42が俯角方向に回転自在に設置してあり、
炉内に堆積した原料50の表面部分を撮像するようになっ
ている。撮像装置42からの画像信号は温度信号変換部43
に与えられ、そこで波長に応じた温度信号に変換されて
演算制御部44に与えられる。演算制御部44は与えられた
温度信号に基づいて最高温度の位置及び温度帯域別面積
等を算出し、算出結果及び温度信号を表示制御部45に与
えてモニタ48に表示させると共に、前記算出結果に基づ
いてスキャン機構46に指令信号を与えて撮像装置42の俯
角を制御する。
【０００５】一方、高炉41の炉口には炉内の原料レベル
を検出するサウンジングセンサ（図示せず）が設けられ
ており、検出された原料レベルは炉心位置検出部47に与
えられるようになっている。炉心位置検出部47には撮像
装置42から出力される画像信号の水平走査ライン数，撮
像装置42から炉心までの距離，原料レベルの変動幅，最
高原料レベルと撮像装置42の水平位置との距離等の情報
が与えられており、炉心位置検出部47はこれらの情報と
サウンジングセンサから与えられた原料レベルとに基づ
いて、原料表面の中央Ｏが画像信号の水平走査ラインの
何本目に当たるかを検出し、モニタ48に前記中央Ｏを表
示する。そして、オペレータはモニタ48に表示された画
像に基づいてガス流の発生位置及び発生規模等，ガス流
分布を判定し、高炉41の炉況を判断する。
を検出するサウンジングセンサ（図示せず）が設けられ
ており、検出された原料レベルは炉心位置検出部47に与
えられるようになっている。炉心位置検出部47には撮像
装置42から出力される画像信号の水平走査ライン数，撮
像装置42から炉心までの距離，原料レベルの変動幅，最
高原料レベルと撮像装置42の水平位置との距離等の情報
が与えられており、炉心位置検出部47はこれらの情報と
サウンジングセンサから与えられた原料レベルとに基づ
いて、原料表面の中央Ｏが画像信号の水平走査ラインの
何本目に当たるかを検出し、モニタ48に前記中央Ｏを表
示する。そして、オペレータはモニタ48に表示された画
像に基づいてガス流の発生位置及び発生規模等，ガス流
分布を判定し、高炉41の炉況を判断する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置にあっては、ガス流の発生位置及び発生規模等の判
定はオペレータの目視によって行われているため、ガス
流分布の判定結果は定性的なものでしかなく、その信頼
性はオペレータの経験に大きく依存しているという問題
があった。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは撮像された画像に基づ
いてガス流分布を定量的に検出してモニタへ出力するこ
とによって、オペレータの経験に依存することなく的確
にガス流分布を判定し得る高炉のガス流検出方法及びそ
の実施に使用する装置を提供することにある。
装置にあっては、ガス流の発生位置及び発生規模等の判
定はオペレータの目視によって行われているため、ガス
流分布の判定結果は定性的なものでしかなく、その信頼
性はオペレータの経験に大きく依存しているという問題
があった。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは撮像された画像に基づ
いてガス流分布を定量的に検出してモニタへ出力するこ
とによって、オペレータの経験に依存することなく的確
にガス流分布を判定し得る高炉のガス流検出方法及びそ
の実施に使用する装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る高炉のガ
ス流分布検出方法は、高炉に撮像装置が旋回可能に設け
てあり、該撮像装置が撮像した炉内の画像をモニタに表
示し、その表示画像に基づいて炉内に発生したガス流の
分布を検出する方法において、炉内への原料の投入に応
じたタイミングで前記撮像装置から画像を取り込み、取
り込んだ画像から原料と炉壁との境界を抽出し、前記画
像からガス流の輪郭を抽出し、抽出されたガス流の輪郭
の位置の所定時間内における変化量を求め、求めた変化
量と予め設定された閾値とを比較し、その変化量が閾値
より小さいガス流の輪郭領域を特定し、特定された輪郭
領域と所定の軸に対して対称な形状の輪郭を形成し、形
成された輪郭又は前記境界と、特定された輪郭領域とか
ら前記ガス流の発生部分の輪郭を抽出し、抽出した輪郭
に基づいてガス流分布の大きさに係る特徴量を算出し、
抽出した境界，及び前記撮像装置の拡大率，基準位置か
らの旋回角度に基づいて前記特徴量を現実の値にすべく
補正することを特徴とする。
ス流分布検出方法は、高炉に撮像装置が旋回可能に設け
てあり、該撮像装置が撮像した炉内の画像をモニタに表
示し、その表示画像に基づいて炉内に発生したガス流の
分布を検出する方法において、炉内への原料の投入に応
じたタイミングで前記撮像装置から画像を取り込み、取
り込んだ画像から原料と炉壁との境界を抽出し、前記画
像からガス流の輪郭を抽出し、抽出されたガス流の輪郭
の位置の所定時間内における変化量を求め、求めた変化
量と予め設定された閾値とを比較し、その変化量が閾値
より小さいガス流の輪郭領域を特定し、特定された輪郭
領域と所定の軸に対して対称な形状の輪郭を形成し、形
成された輪郭又は前記境界と、特定された輪郭領域とか
ら前記ガス流の発生部分の輪郭を抽出し、抽出した輪郭
に基づいてガス流分布の大きさに係る特徴量を算出し、
抽出した境界，及び前記撮像装置の拡大率，基準位置か
らの旋回角度に基づいて前記特徴量を現実の値にすべく
補正することを特徴とする。
【０００８】
【０００９】第２発明に係る高炉のガス流分布検出装置
は、高炉に撮像装置が旋回可能に設けてあり、該撮像装
置が撮像した炉内の画像をモニタに表示し、その表示画
像に基づいて炉内に発生したガス流の分布を検出する装
置において、炉内への原料の投入に応じたタイミングで
前記撮像装置から画像を取り込む画像取込手段と、取り
込んだ画像から原料と炉壁との境界を抽出する手段，前
記画像からガス流の輪郭を抽出する手段，抽出されたガ
ス流の輪郭の位置の所定時間内における変化量を求める
手段，求めた変化量と予め設定された閾値とを比較する
手段，その変化量が閾値より小さいガス流の輪郭領域を
特定する手段，特定された輪郭領域と所定の軸に対して
対称な形状の輪郭を形成する手段，及び形成された輪郭
又は前記境界と、特定された輪郭領域とから前記ガス流
の発生部分の輪郭を形成する手段を具備する抽出手段
と、抽出した輪郭に基づいてガス流の分布の大きさに係
る特徴量を算出する特徴量算出手段と、抽出した境界，
及び前記撮像装置の拡大率，基準位置からの旋回角度に
基づいて前記特徴量を現実の値にすべく補正する補正手
段とを備えることを特徴とする。
は、高炉に撮像装置が旋回可能に設けてあり、該撮像装
置が撮像した炉内の画像をモニタに表示し、その表示画
像に基づいて炉内に発生したガス流の分布を検出する装
置において、炉内への原料の投入に応じたタイミングで
前記撮像装置から画像を取り込む画像取込手段と、取り
込んだ画像から原料と炉壁との境界を抽出する手段，前
記画像からガス流の輪郭を抽出する手段，抽出されたガ
ス流の輪郭の位置の所定時間内における変化量を求める
手段，求めた変化量と予め設定された閾値とを比較する
手段，その変化量が閾値より小さいガス流の輪郭領域を
特定する手段，特定された輪郭領域と所定の軸に対して
対称な形状の輪郭を形成する手段，及び形成された輪郭
又は前記境界と、特定された輪郭領域とから前記ガス流
の発生部分の輪郭を形成する手段を具備する抽出手段
と、抽出した輪郭に基づいてガス流の分布の大きさに係
る特徴量を算出する特徴量算出手段と、抽出した境界，
及び前記撮像装置の拡大率，基準位置からの旋回角度に
基づいて前記特徴量を現実の値にすべく補正する補正手
段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
【作用】第１及び第２発明にあっては、高炉に旋回可能
に設けられた撮像装置から炉内の画像を、炉内への原料
の投入に応じたタイミングで取り込むことによって、原
料の投入によって増大する粉塵が減少してからの鮮明な
画像を得る。取り込んだ画像はそのコントラストを高く
して画像を強調し、二値化処理を施して、ガス流又はガ
ス流の発生部分の輪郭、及び原料と炉壁との境界を抽出
する。具体的には、取り込んだ画像からガス流の輪郭を
抽出し、抽出したガス流の輪郭の位置の所定時間内にお
ける変化量を求める。このとき、ガス流の輪郭の変化量
は大きいが、その発生部分の輪郭の変化量は小さい。そ
こで、求めた変化量と予め設定された閾値とを比較し、
その変化量が閾値より小さいガス流の輪郭領域を特定す
る。特定された輪郭領域は、炉の中央近傍では発生部分
の輪郭の略半分であるため、残りの部分を前記特定され
た輪郭領域と対称な形状の輪郭を形成して近似し、両者
を結合して発生部分の輪郭を形成する。一方、炉の周辺
では、前記特定された輪郭領域は発生部分の輪郭の略半
分以上であるため、残りの部分を、原料と炉壁との境界
で近似し、両者を結合してガス流の発生部分の輪郭を抽
出する。このようにして抽出した輪郭に基づいて、輪郭
で囲まれた部分の面積，直径等の大きさ，画面上におけ
るガス流発生位置等，ガス流の分布の特徴量を算出す
る。そして、抽出した境界，及び撮像装置の拡大率，撮
像装置の基準位置からの旋回角度に基づいて、特徴量を
炉内における現実の値に補正する。これによって、ガス
流分布の定量化された値がモニタに表示される。
に設けられた撮像装置から炉内の画像を、炉内への原料
の投入に応じたタイミングで取り込むことによって、原
料の投入によって増大する粉塵が減少してからの鮮明な
画像を得る。取り込んだ画像はそのコントラストを高く
して画像を強調し、二値化処理を施して、ガス流又はガ
ス流の発生部分の輪郭、及び原料と炉壁との境界を抽出
する。具体的には、取り込んだ画像からガス流の輪郭を
抽出し、抽出したガス流の輪郭の位置の所定時間内にお
ける変化量を求める。このとき、ガス流の輪郭の変化量
は大きいが、その発生部分の輪郭の変化量は小さい。そ
こで、求めた変化量と予め設定された閾値とを比較し、
その変化量が閾値より小さいガス流の輪郭領域を特定す
る。特定された輪郭領域は、炉の中央近傍では発生部分
の輪郭の略半分であるため、残りの部分を前記特定され
た輪郭領域と対称な形状の輪郭を形成して近似し、両者
を結合して発生部分の輪郭を形成する。一方、炉の周辺
では、前記特定された輪郭領域は発生部分の輪郭の略半
分以上であるため、残りの部分を、原料と炉壁との境界
で近似し、両者を結合してガス流の発生部分の輪郭を抽
出する。このようにして抽出した輪郭に基づいて、輪郭
で囲まれた部分の面積，直径等の大きさ，画面上におけ
るガス流発生位置等，ガス流の分布の特徴量を算出す
る。そして、抽出した境界，及び撮像装置の拡大率，撮
像装置の基準位置からの旋回角度に基づいて、特徴量を
炉内における現実の値に補正する。これによって、ガス
流分布の定量化された値がモニタに表示される。
【００１２】
【００１３】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図１は本発明に係る高炉のガス流
検出装置の構成を示すブロック図であり、図中１は高炉
炉口に配設した監視用窓に対向して設けられた赤外線カ
メラ等の撮像装置である。撮像装置１には、該撮像装置
１のズーム機構を駆動するズーム駆動装置２及び撮像装
置１を垂直・水平方向に旋回駆動する旋回装置３が配設
してあり、撮像装置１は前記監視用窓から炉内に堆積さ
れた原料の表面部分を監視する。撮像装置１が撮像した
画像，ズーム駆動装置２の駆動によって変更されたズー
ム比率，及び旋回装置３の旋回駆動による撮像装置１の
旋回角度はガス流分布定量化装置４に与えられる。な
お、撮像装置１は高炉内の原料が公称レベルのときに原
料表面の中央及び炉壁の一部が撮像できるようにしてあ
り、このとき旋回角度は０（原点）である。
て具体的に説明する。図１は本発明に係る高炉のガス流
検出装置の構成を示すブロック図であり、図中１は高炉
炉口に配設した監視用窓に対向して設けられた赤外線カ
メラ等の撮像装置である。撮像装置１には、該撮像装置
１のズーム機構を駆動するズーム駆動装置２及び撮像装
置１を垂直・水平方向に旋回駆動する旋回装置３が配設
してあり、撮像装置１は前記監視用窓から炉内に堆積さ
れた原料の表面部分を監視する。撮像装置１が撮像した
画像，ズーム駆動装置２の駆動によって変更されたズー
ム比率，及び旋回装置３の旋回駆動による撮像装置１の
旋回角度はガス流分布定量化装置４に与えられる。な
お、撮像装置１は高炉内の原料が公称レベルのときに原
料表面の中央及び炉壁の一部が撮像できるようにしてあ
り、このとき旋回角度は０（原点）である。
【００１４】ガス流分布定量化装置４に備えられた画像
入力部５には、上位コンピュータ（図示せず）から原料
投入に係る信号が与えらるようになっており、画像入力
部５は原料投入後に所定期間だけ撮像装置１からの画像
信号を取り込んで、それを画像数値化処理部６に与え
る。
入力部５には、上位コンピュータ（図示せず）から原料
投入に係る信号が与えらるようになっており、画像入力
部５は原料投入後に所定期間だけ撮像装置１からの画像
信号を取り込んで、それを画像数値化処理部６に与え
る。
【００１５】図２は原料投入と画像信号の取り込みとの
関係を示すタイミングチャートであり、図中（ａ）は原
料投入タイミングを、（ｂ）は画像信号の取り込みのタ
イミングをそれぞれ示している。原料は、図２（ａ）の
如く、出銑に基づいて所定のピッチで所要時間ずつ高炉
に投入され、原料投入が終了する都度、終了信号が画像
入力部５（図１参照）に与えられる。原料が投入される
と炉内の粉塵が多くなるため鮮明な画像が得られない。
そのため、画像入力部５は終了信号が与えられてから時
間Ｔ（例えば６０秒）後に画像信号の入力を開始して時
間ｔ（例えば３０秒）経過すると画像信号の入力を停止
する。これによって、鮮明な画像が入力されると共に、
原料投入後の一定時間内のガス流の変化をそれぞれ比較
することができる。
関係を示すタイミングチャートであり、図中（ａ）は原
料投入タイミングを、（ｂ）は画像信号の取り込みのタ
イミングをそれぞれ示している。原料は、図２（ａ）の
如く、出銑に基づいて所定のピッチで所要時間ずつ高炉
に投入され、原料投入が終了する都度、終了信号が画像
入力部５（図１参照）に与えられる。原料が投入される
と炉内の粉塵が多くなるため鮮明な画像が得られない。
そのため、画像入力部５は終了信号が与えられてから時
間Ｔ（例えば６０秒）後に画像信号の入力を開始して時
間ｔ（例えば３０秒）経過すると画像信号の入力を停止
する。これによって、鮮明な画像が入力されると共に、
原料投入後の一定時間内のガス流の変化をそれぞれ比較
することができる。
【００１６】図１の如く、画像入力部５から画像数値化
処理部６に画像信号が与えられると、画像数値化処理部
６は与えられた画像信号による画像からガス流に係る輪
郭を抽出する処理を行う。画像数値化処理部６は、与え
られた画像中心を通る垂直軸及び水平軸並びに輪郭の抽
出処理がなされた画像に基づいて、ガス流の面積，所定
位置の直径及び発生位置、又は、ガス発生部分の大きさ
及び発生位置等の特徴量を抽出し、それを補正・変換処
理部７に与える。
処理部６に画像信号が与えられると、画像数値化処理部
６は与えられた画像信号による画像からガス流に係る輪
郭を抽出する処理を行う。画像数値化処理部６は、与え
られた画像中心を通る垂直軸及び水平軸並びに輪郭の抽
出処理がなされた画像に基づいて、ガス流の面積，所定
位置の直径及び発生位置、又は、ガス発生部分の大きさ
及び発生位置等の特徴量を抽出し、それを補正・変換処
理部７に与える。
【００１７】図３は特徴量抽出の一例を示す説明図であ
り、ガス流の面積，所定位置の直径及び発生位置を特徴
量とした場合を示している。輪郭抽出処理されたガス流
輪郭21は、その底部であるガス発生部から上方へ立登っ
ており、ガス流輪郭21を横断するように原料と炉壁との
境界23が抽出されている。そして、ガス流輪郭21の底部
中央からガス発生中心22も求める。また、ガス発生中心
22から画像中心Ｏ1 を通る垂直軸ｙまでの距離Ｘ 1 ，及
びガス発生中心22から画像中心Ｏ1 を通る水平軸ｘまで
の距離Ｙ 1 を求める。一方、画像からガス流輪郭21で囲
まれた部分の面積を求め、水平軸ｘと交わるガス流輪郭
21の幅を求めて直径Ａとする。
り、ガス流の面積，所定位置の直径及び発生位置を特徴
量とした場合を示している。輪郭抽出処理されたガス流
輪郭21は、その底部であるガス発生部から上方へ立登っ
ており、ガス流輪郭21を横断するように原料と炉壁との
境界23が抽出されている。そして、ガス流輪郭21の底部
中央からガス発生中心22も求める。また、ガス発生中心
22から画像中心Ｏ1 を通る垂直軸ｙまでの距離Ｘ 1 ，及
びガス発生中心22から画像中心Ｏ1 を通る水平軸ｘまで
の距離Ｙ 1 を求める。一方、画像からガス流輪郭21で囲
まれた部分の面積を求め、水平軸ｘと交わるガス流輪郭
21の幅を求めて直径Ａとする。
【００１８】図４は特徴量抽出の他例を示す説明図であ
り、ガス発生部分の大きさ及び発生位置を特徴量とした
場合を示している。図３に示したガス流輪郭21の経時的
な位置変化量を検出すると、ガス流部分は変化量が大き
く、原料表面の赤熱部であるガス発生部分は変化量が少
ない。従って、前記変化量が予め設定された閾値以下で
ある部分をガス発生部輪郭とする。しかしながら、この
ようにして定めたガス発生部輪郭は全体の半分であるの
で、その対称像を形成し、両者を合わせて略楕円状のガ
ス発生部輪郭25とする。そして、ガス発生部輪郭25の長
軸の長さａ及び短軸の長さｂを求めてガス発生部分の大
きさとし、ガス発生部輪郭25の長軸と短軸との交点Ｏ2
から垂直軸ｙまでの距離Ｘ 2 ，及び交点Ｏ2 から水平軸
ｘまでの距離Ｙ 2 を求める。
り、ガス発生部分の大きさ及び発生位置を特徴量とした
場合を示している。図３に示したガス流輪郭21の経時的
な位置変化量を検出すると、ガス流部分は変化量が大き
く、原料表面の赤熱部であるガス発生部分は変化量が少
ない。従って、前記変化量が予め設定された閾値以下で
ある部分をガス発生部輪郭とする。しかしながら、この
ようにして定めたガス発生部輪郭は全体の半分であるの
で、その対称像を形成し、両者を合わせて略楕円状のガ
ス発生部輪郭25とする。そして、ガス発生部輪郭25の長
軸の長さａ及び短軸の長さｂを求めてガス発生部分の大
きさとし、ガス発生部輪郭25の長軸と短軸との交点Ｏ2
から垂直軸ｙまでの距離Ｘ 2 ，及び交点Ｏ2 から水平軸
ｘまでの距離Ｙ 2 を求める。
【００１９】また、ガス流輪郭像の経時的な位置変化量
が予め定められた閾値以下である部分が２ヵ所存在する
場合、ガス発生部分は、図５に示した如く、リング状で
あり、外環の長軸の長さａ1 及び短軸の長さｂ1 、並び
に内環の長軸の長さａ2 及び短軸の長さｂ2 をそれぞれ
求める。
が予め定められた閾値以下である部分が２ヵ所存在する
場合、ガス発生部分は、図５に示した如く、リング状で
あり、外環の長軸の長さａ1 及び短軸の長さｂ1 、並び
に内環の長軸の長さａ2 及び短軸の長さｂ2 をそれぞれ
求める。
【００２０】一方、高炉の炉況が悪化した場合、原料表
面の周辺部分に前述したガス流とは別に周辺ガス流が発
生する。
面の周辺部分に前述したガス流とは別に周辺ガス流が発
生する。
【００２１】図６は周辺ガス流が発生している場合のガ
ス発生部輪郭像を示す模式図であり、図中25はガス発生
部輪郭を、また26，26は周辺ガス発生部輪郭をそれぞれ
示している。周辺ガス発生部輪郭26，26は、例えば、周
辺ガス流輪郭像の経時的な位置変化量が閾値以下である
部分と原料−炉壁の境界23とによって形成し、周辺ガス
発生部輪郭26，26で囲まれた部分の面積を求める。ま
た、画像をその中心Ｏ1を中心に分割し、それぞれに番
号を予め付しておき、周辺ガス発生部輪郭26，26が存在
する部分の番号を定め、周辺ガス発生部輪郭26，26の方
位とする。
ス発生部輪郭像を示す模式図であり、図中25はガス発生
部輪郭を、また26，26は周辺ガス発生部輪郭をそれぞれ
示している。周辺ガス発生部輪郭26，26は、例えば、周
辺ガス流輪郭像の経時的な位置変化量が閾値以下である
部分と原料−炉壁の境界23とによって形成し、周辺ガス
発生部輪郭26，26で囲まれた部分の面積を求める。ま
た、画像をその中心Ｏ1を中心に分割し、それぞれに番
号を予め付しておき、周辺ガス発生部輪郭26，26が存在
する部分の番号を定め、周辺ガス発生部輪郭26，26の方
位とする。
【００２２】補正・変換処理部７には、図１の如く、ズ
ーム駆動装置２及び旋回装置３から撮像装置１のズーム
比率及び垂直・水平方向の旋回角度がそれぞれ与えられ
るようになっており、補正・変換処理部７はこれらの情
報及び画像処理された画像に基づいて、抽出した特徴量
を高炉内の現実の数値に補正・変換し、それをデータ格
納部８に与える。
ーム駆動装置２及び旋回装置３から撮像装置１のズーム
比率及び垂直・水平方向の旋回角度がそれぞれ与えられ
るようになっており、補正・変換処理部７はこれらの情
報及び画像処理された画像に基づいて、抽出した特徴量
を高炉内の現実の数値に補正・変換し、それをデータ格
納部８に与える。
【００２３】図７は輪郭抽出処理された画像を示す模式
図であり、前述した補正・変換の一例を説明するための
ものである。図中30は高炉炉口に設けられた監視用窓枠
である。監視用窓枠30内の上方には原料と炉壁との境界
23の像が円弧状に抽出されており、境界23より下方には
略楕円状のガス発生部輪郭25が抽出されている。そして
前述した如く、ガス発生部輪郭25の長軸の長さａ及び短
軸の長さｂ、及びガス発生部輪郭25の長軸と短軸との交
点Ｏ2 から垂直軸ｙまでの距離Ｘ 2 ，及び交点Ｏ2 から
水平軸ｘまでの距離Ｙ 2 が求められている。
図であり、前述した補正・変換の一例を説明するための
ものである。図中30は高炉炉口に設けられた監視用窓枠
である。監視用窓枠30内の上方には原料と炉壁との境界
23の像が円弧状に抽出されており、境界23より下方には
略楕円状のガス発生部輪郭25が抽出されている。そして
前述した如く、ガス発生部輪郭25の長軸の長さａ及び短
軸の長さｂ、及びガス発生部輪郭25の長軸と短軸との交
点Ｏ2 から垂直軸ｙまでの距離Ｘ 2 ，及び交点Ｏ2 から
水平軸ｘまでの距離Ｙ 2 が求められている。
【００２４】これらの特徴量を次のようにして高炉内の
現実の数値に補正・変換する。前述した長軸の長さａに
ついては、画像の拡大率に基づいて次の（１）によって
補正する。なお、画像の拡大率はズーム比率から直接求
めることもできるし、監視用窓枠30の直径の変化からも
算出することができる。 補正後のａ＝拡大率×ａ …（１）
現実の数値に補正・変換する。前述した長軸の長さａに
ついては、画像の拡大率に基づいて次の（１）によって
補正する。なお、画像の拡大率はズーム比率から直接求
めることもできるし、監視用窓枠30の直径の変化からも
算出することができる。 補正後のａ＝拡大率×ａ …（１）
【００２５】一方、短軸の長さｂ及び距離Ｙ2 ，Ｘ
2 は、撮像装置の垂直・水平方向への旋回角度、及び境
界23の頂点と現旋回角度における画面中心を通る水平軸
ｘとの間の距離Ｌに基づいて次の（２）又は（３）によ
って補正する。 補正後のｂ，Ｙ2 ＝｛１＋α・ｔａｎ（垂直方向の旋回角度）｝×ｂ，Ｙ2 …（２） 補正後のＸ2 ＝｛１＋α・ｔａｎ（水平方向の旋回角度）｝×Ｘ2 …（３） 但し、α：撮像装置〜原料表面間の距離 α＝ｆ1 （Ｌ） 但し、ｆ1 （Ｌ）：距離Ｌに基づいて撮像装置〜原料表
面間の距離を求める関数
2 は、撮像装置の垂直・水平方向への旋回角度、及び境
界23の頂点と現旋回角度における画面中心を通る水平軸
ｘとの間の距離Ｌに基づいて次の（２）又は（３）によ
って補正する。 補正後のｂ，Ｙ2 ＝｛１＋α・ｔａｎ（垂直方向の旋回角度）｝×ｂ，Ｙ2 …（２） 補正後のＸ2 ＝｛１＋α・ｔａｎ（水平方向の旋回角度）｝×Ｘ2 …（３） 但し、α：撮像装置〜原料表面間の距離 α＝ｆ1 （Ｌ） 但し、ｆ1 （Ｌ）：距離Ｌに基づいて撮像装置〜原料表
面間の距離を求める関数
【００２６】更に、補正後の短軸の長さｂ及び距離Ｙ2
は原料レベルに基づく次の（４）式によって補正する。 レベル補正後のｂ，Ｙ2 ＝ｆ2 （Ｌ）・｛（２）式で補正されたｂ，Ｙ2 ｝ …（４） 但し、ｆ2 （Ｌ）：距離Ｌに基づく原料レベル補正関数
は原料レベルに基づく次の（４）式によって補正する。 レベル補正後のｂ，Ｙ2 ＝ｆ2 （Ｌ）・｛（２）式で補正されたｂ，Ｙ2 ｝ …（４） 但し、ｆ2 （Ｌ）：距離Ｌに基づく原料レベル補正関数
【００２７】データ格納部８には、図１の如く、上位コ
ンピュータから送風量等の操業データ及び炉内温度等の
炉内情報も与えられるようになっており、データ格納部
８は、図８に示した如く、これらの情報及び特徴量をそ
の画像入力の年月日時間毎に編集して記憶すると共に、
出力・表示部９からモニタ10に表示させるようになって
いる。モニタ10には撮像装置１から撮像画像が、またガ
ス流分布定量化装置４の出力・表示部９から輪郭抽出さ
れた画像及び算出された特徴量が与えられるようになっ
ており、モニタ10は輪郭抽出された画像が与えられた場
合、その画像に特徴量を重畳して表示する。
ンピュータから送風量等の操業データ及び炉内温度等の
炉内情報も与えられるようになっており、データ格納部
８は、図８に示した如く、これらの情報及び特徴量をそ
の画像入力の年月日時間毎に編集して記憶すると共に、
出力・表示部９からモニタ10に表示させるようになって
いる。モニタ10には撮像装置１から撮像画像が、またガ
ス流分布定量化装置４の出力・表示部９から輪郭抽出さ
れた画像及び算出された特徴量が与えられるようになっ
ており、モニタ10は輪郭抽出された画像が与えられた場
合、その画像に特徴量を重畳して表示する。
【００２８】図９はモニタの表示画像を示す模式図であ
り、図中（ａ）は撮像装置からの撮像画像を、また
（ｂ）は輪郭抽出された画像をそれぞれ示している。図
９（ａ）の如く、撮像画像には監視用窓枠30の内に上方
に立登るガス流が表示されている。この撮像画像に基づ
いてガス流の輪郭が抽出されて特徴量が算出され、モニ
タは、図９（ｂ）の如く、略楕円形のガス発生部輪郭25
を表示すると共に、ガス発生部輪郭25の長軸及び短軸の
長さａ，ｂ、ガス発生部輪郭25の長軸と短軸との交点Ｏ
2 から画像中心Ｏ1 を通る垂直軸ｙ又は水平軸ｘまでの
距離Ｙ2 ，Ｘ2 を表示する。
り、図中（ａ）は撮像装置からの撮像画像を、また
（ｂ）は輪郭抽出された画像をそれぞれ示している。図
９（ａ）の如く、撮像画像には監視用窓枠30の内に上方
に立登るガス流が表示されている。この撮像画像に基づ
いてガス流の輪郭が抽出されて特徴量が算出され、モニ
タは、図９（ｂ）の如く、略楕円形のガス発生部輪郭25
を表示すると共に、ガス発生部輪郭25の長軸及び短軸の
長さａ，ｂ、ガス発生部輪郭25の長軸と短軸との交点Ｏ
2 から画像中心Ｏ1 を通る垂直軸ｙ又は水平軸ｘまでの
距離Ｙ2 ，Ｘ2 を表示する。
【００２９】図10は図１に示した画像数値化処理部にお
ける特徴量の抽出手順を示すフローチャートである。画
像入力部から与えられた画像信号を取り込む（ステップ
Ｓ１）と、画像数値化処理部は画像を形成した後、その
コントラストを大きくしてガス流像及び原料と炉壁との
境界を強調する画像強調処理を行い（ステップＳ２）、
二値化処理する（ステップＳ３）。画像数値化処理部は
二値化処理した画像から、ガス流の輪郭及び原料と炉壁
との境界を抽出し（ステップＳ４）、ガス流の底部中央
を発生中心とする（ステップＳ５）。そして、発生中心
と画像中心を通る垂直軸ｙ及び水平軸ｘとの距離Ｘ 1 ，
Ｙ 1 を求め（ステップＳ６）、またガス流輪郭で囲まれ
た部分の面積を求める（ステップＳ７）。
ける特徴量の抽出手順を示すフローチャートである。画
像入力部から与えられた画像信号を取り込む（ステップ
Ｓ１）と、画像数値化処理部は画像を形成した後、その
コントラストを大きくしてガス流像及び原料と炉壁との
境界を強調する画像強調処理を行い（ステップＳ２）、
二値化処理する（ステップＳ３）。画像数値化処理部は
二値化処理した画像から、ガス流の輪郭及び原料と炉壁
との境界を抽出し（ステップＳ４）、ガス流の底部中央
を発生中心とする（ステップＳ５）。そして、発生中心
と画像中心を通る垂直軸ｙ及び水平軸ｘとの距離Ｘ 1 ，
Ｙ 1 を求め（ステップＳ６）、またガス流輪郭で囲まれ
た部分の面積を求める（ステップＳ７）。
【００３０】図11は図１に示した画像数値化処理部にお
ける特徴量抽出の他の手順を示すフローチャートであ
る。なお、図中、ステップＳ11〜14は前図10のステップ
Ｓ１〜４と同じであるため、その説明を省略する。
ける特徴量抽出の他の手順を示すフローチャートであ
る。なお、図中、ステップＳ11〜14は前図10のステップ
Ｓ１〜４と同じであるため、その説明を省略する。
【００３１】画像数値化処理部は抽出されたガス流の輪
郭の経時的な位置変化量を求め（ステップＳ15）、求め
た変化量と予め設定された閾値とを比較し（ステップＳ
16）、変化量が定数以下である部分をガス発生部輪郭の
半分とする（ステップＳ17）。そして、このガス発生部
輪郭の対称像を形成し、両者を合わせてガス発生部輪郭
とする（ステップＳ18）。そして、ガス発生部輪郭の長
軸の長さ及び短軸の長さａ，ｂを求め（ステップＳ19）
てガス発生部分の大きさとし、ガス発生部輪郭の長軸と
短軸との交点から画像中心を通る垂直軸ｙ及び水平軸ｘ
までの距離Ｘ 2 ，Ｙ 2 を求める（ステップＳ20）。
郭の経時的な位置変化量を求め（ステップＳ15）、求め
た変化量と予め設定された閾値とを比較し（ステップＳ
16）、変化量が定数以下である部分をガス発生部輪郭の
半分とする（ステップＳ17）。そして、このガス発生部
輪郭の対称像を形成し、両者を合わせてガス発生部輪郭
とする（ステップＳ18）。そして、ガス発生部輪郭の長
軸の長さ及び短軸の長さａ，ｂを求め（ステップＳ19）
てガス発生部分の大きさとし、ガス発生部輪郭の長軸と
短軸との交点から画像中心を通る垂直軸ｙ及び水平軸ｘ
までの距離Ｘ 2 ，Ｙ 2 を求める（ステップＳ20）。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述した如く、第１及び第２発明に
あっては、ガス流分布を定量的に求めることができるの
みならず、ガス流の発生部分の輪郭が抽出されるため、
発生部分の位置，大きさ，形状等の定量化を行うことが
でき、炉況を正確に判断することができるため、オペレ
ータの経験に依存することなく的確にガス流分布を判定
し得、高炉操業データと比較することによって高炉の安
定操業が実現される等、本発明は優れた効果を奏する。
あっては、ガス流分布を定量的に求めることができるの
みならず、ガス流の発生部分の輪郭が抽出されるため、
発生部分の位置，大きさ，形状等の定量化を行うことが
でき、炉況を正確に判断することができるため、オペレ
ータの経験に依存することなく的確にガス流分布を判定
し得、高炉操業データと比較することによって高炉の安
定操業が実現される等、本発明は優れた効果を奏する。
【００３３】
【図１】本発明に係る高炉のガス流検出装置の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】原料投入と画像信号の取り込みとの関係を示す
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図３】特徴量抽出の一例を示す説明図である。
【図４】特徴量抽出の他例を示す説明図である。
【図５】特徴量抽出の他例を示す説明図である。
【図６】周辺ガス流が発生している場合のガス発生部輪
郭像を示す模式図である。
郭像を示す模式図である。
【図７】輪郭抽出処理された画像を示す模式図である。
【図８】編集されたデータの説明図である。
【図９】モニタの表示画像を示す模式図である。
【図１０】図１に示した画像数値化処理部における特徴
量の抽出手順を示すフローチャートである。
量の抽出手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１に示した画像数値化処理部における特徴
量抽出の他の手順を示すフローチャートである。
量抽出の他の手順を示すフローチャートである。
【図１２】従来のガス流分布検出装置の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
１ 撮像装置 ２ ズーム駆動装置 ３ 旋回装置 ４ ガス流分布定量化装置 ５ 画像入力部 ６ 画像数値化処理部 ７ 補正・変換処理部 ８ データ格納部 ９ 出力・表示部 １０ モニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21B 5/00 323
Claims (2)
- 【請求項１】 高炉に撮像装置が旋回可能に設けてあ
り、該撮像装置が撮像した炉内の画像をモニタに表示
し、その表示画像に基づいて炉内に発生したガス流の分
布を検出する方法において、 炉内への原料の投入に応じたタイミングで前記撮像装置
から画像を取り込み、取り込んだ画像から原料と炉壁と
の境界を抽出し、前記画像からガス流の輪郭を抽出し、抽出されたガス流
の輪郭の位置の所定時間内における変化量を求め、求め
た変化量と予め設定された閾値とを比較し、その変化量
が閾値より小さいガス流の輪郭領域を特定し、特定され
た輪郭領域と所定の軸に対して対称な形状の輪郭を形成
し、形成された輪郭又は前記境界と、特定された輪郭領
域とから前記ガス流の発生部分の輪郭を抽出し、 抽出した輪郭に基づいてガス流分布の大きさに係る特徴
量を算出し、 抽出した境界，及び前記撮像装置の拡大率，基準位置か
らの旋回角度に基づいて前記特徴量を現実の値にすべく
補正することを特徴とする高炉のガス流分布検出方法。 - 【請求項２】 高炉に撮像装置が旋回可能に設けてあ
り、該撮像装置が撮像した炉内の画像をモニタに表示
し、その表示画像に基づいて炉内に発生したガス流の分
布を検出する装置において、 炉内への原料の投入に応じたタイミングで前記撮像装置
から画像を取り込む画像取込手段と、 取り込んだ画像から原料と炉壁との境界を抽出する手
段，前記画像からガス流の輪郭を抽出する手段，抽出さ
れたガス流の輪郭の位置の所定時間内における変化量を
求める手段，求めた変化量と予め設定された閾値とを比
較する手段，その変化量が閾値より小さいガス流の輪郭
領域を特定する手段，特定された輪郭領域と所定の軸に
対して対称な形状の輪郭を形成する手段，及び形成され
た輪郭又は前記境界と、特定された輪郭領域とから前記
ガス流の発生部分の輪郭を形成する手段を具備する抽出
手段と、 抽出した輪郭に基づいてガス流の分布の大きさに係る特
徴量を算出する特徴量算出手段と、 抽出した境界，及び前記撮像装置の拡大率，基準位置か
らの旋回角度に基づいて前記特徴量を現実の値にすべく
補正する補正手段と を備えることを特徴とする高炉のガ
ス流分布検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24166494A JP3203977B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 高炉のガス流分布検出方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24166494A JP3203977B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 高炉のガス流分布検出方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105839A JPH08105839A (ja) | 1996-04-23 |
| JP3203977B2 true JP3203977B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=17077687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24166494A Expired - Fee Related JP3203977B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 高炉のガス流分布検出方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3203977B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6446733B1 (ja) * | 2018-05-30 | 2019-01-09 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | ガス旋回状態判定システム及びガス化溶融炉 |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP24166494A patent/JP3203977B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08105839A (ja) | 1996-04-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |