JPH08105839A - Method and apparatus for detecting gas flow distribution in blast furnace - Google Patents
Method and apparatus for detecting gas flow distribution in blast furnaceInfo
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- JPH08105839A JPH08105839A JP24166494A JP24166494A JPH08105839A JP H08105839 A JPH08105839 A JP H08105839A JP 24166494 A JP24166494 A JP 24166494A JP 24166494 A JP24166494 A JP 24166494A JP H08105839 A JPH08105839 A JP H08105839A
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for detecting the distribution of gas flow generated in a blast furnace during operation.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art In order to stably operate a blast furnace and produce high-quality pig iron, it is necessary to accurately judge the state of the blast furnace. To realize this, the gas flow in the furnace must be controlled. It is important to know exactly.
【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。FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a conventional gas flow distribution detecting device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-34613, in which 41 is a cylindrical blast furnace. The raw material 50 charged from the furnace opening of the blast furnace 41 is accumulated up to the vicinity of the furnace opening and is heated and melted from the central part thereof, and is taken out as molten pig iron from the bottom part of the blast furnace 41. Therefore, the cross-sectional shape of the surface portion of the raw material 50 deposited in the furnace is a substantially inverted conical shape.
【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。An image pickup device 42 such as an infrared camera is installed diagonally above the furnace opening of the blast furnace 41 so as to be rotatable in the depression direction.
The surface portion of the raw material 50 deposited in the furnace is imaged. The image signal from the image pickup device 42 is a temperature signal conversion unit 43.
Is supplied to the calculation control unit 44. The calculation control unit 44 calculates the position of the maximum temperature and the area for each temperature band based on the given temperature signal, gives the calculation result and the temperature signal to the display control unit 45 and causes the monitor 48 to display the calculation result. Based on the above, a command signal is given to the scanning mechanism 46 to control the depression angle of the imaging device 42.
【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。On the other hand, a sounding sensor (not shown) for detecting the raw material level in the furnace is provided at the furnace mouth of the blast furnace 41, and the detected raw material level is supplied to the core position detecting section 47. Has become. The core position detector 47 includes the number of horizontal scanning lines of the image signal output from the imaging device 42, the distance from the imaging device 42 to the core, the fluctuation range of the raw material level, the maximum raw material level and the horizontal position of the imaging device 42. Based on these information and the raw material level given from the sounding sensor, the core position detecting unit 47 determines which center of the raw material surface O corresponds to the horizontal scanning line of the image signal. Is detected and the center O is displayed on the monitor 48. Then, the operator determines the gas flow distribution such as the generation position and the generation scale of the gas flow based on the image displayed on the monitor 48, and determines the furnace condition of the blast furnace 41.
【０００６】[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。However, in the conventional device, the determination of the gas flow generation position, the generation scale, etc. is performed by the operator's visual observation, and therefore the determination result of the gas flow distribution is qualitative. However, there is a problem in that the reliability depends largely on the experience of the operator. The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to detect the gas flow distribution quantitatively based on the captured image and output it to the monitor, thereby depending on the experience of the operator. It is to provide a gas flow detection method for a blast furnace and a device used for carrying out the method, which can accurately determine the gas flow distribution without doing so.
【０００７】[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
込んだ画像から前記ガス流又はその発生部分の輪郭及び
原料と炉壁との境界を抽出し、抽出した輪郭に基づいて
ガス流分布の特徴量を算出し、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
前記特徴量を補正することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a blast furnace gas flow detection method, wherein an image pickup device is provided in the blast furnace so that the image pickup device can swivel, and an image of the inside of the furnace picked up by the image pickup device is displayed on a monitor. In the method of detecting the distribution of the gas flow generated in the furnace based on the display image, the image is captured from the imaging device at a timing corresponding to the introduction of the raw material into the furnace, and the gas flow or its from the captured image. The contour of the generated portion and the boundary between the raw material and the furnace wall are extracted, the characteristic amount of the gas flow distribution is calculated based on the extracted contour, the extracted boundary, the enlargement ratio of the imaging device, and the swirl angle from the reference position. The feature amount is corrected based on
【０００８】第２発明に係る高炉のガス流検方法は、第
１発明において、前記発生部分の輪郭は、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形成
することを特徴とする。In the blast furnace gas flow detection method according to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the contour of the generation portion is obtained by extracting the contour of the gas flow from the image and determining the position of the contour of the extracted gas flow. Obtain the amount of change in time, compare the obtained amount of change with a preset threshold value, specify the contour region of the gas flow whose change amount is smaller than the threshold value, and specify the contour region and the predetermined axis A contour having a symmetrical shape is formed, and is formed from the formed contour or the boundary and the specified contour area.
【０００９】第３発明に係る高炉のガス流検装置は、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
画像から前記ガス流又はその発生部分の輪郭及び原料と
炉壁との境界を抽出する抽出手段と、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補正する補正
手段とを備えることを特徴とすることを特徴とする。In the blast furnace gas flow inspection apparatus according to the third aspect of the present invention, an image pickup device is provided in the blast furnace so that the image pickup device can swivel, an image of the inside of the furnace taken by the image pickup device is displayed on a monitor, and based on the display image. In a device for detecting the distribution of a gas flow generated in a furnace, an image capturing means for capturing an image from the imaging device at a timing according to the introduction of a raw material into the furnace, and the gas flow or its generation from the captured image. Extraction means for extracting the contour of the part and the boundary between the raw material and the furnace wall, feature quantity calculating means for calculating the feature quantity of the gas flow distribution based on the extracted contour, the extracted boundary, and enlargement of the imaging device A correction unit that corrects the characteristic amount based on the rate and the turning angle from the reference position.
【００１０】第４発明に係る高炉のガス流検装置は、第
３発明において、前記抽出手段は、前記画像からガス流
の輪郭を抽出する手段と、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と、求めた
変化量と予め設定された閾値とを比較する手段と、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
段と、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と、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発生部分の輪郭を
形成する手段を具備することを特徴とする。In the blast furnace gas flow detection device according to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the extraction means is a means for extracting the contour of the gas flow from the image, and a predetermined position of the contour of the extracted gas flow. A means for obtaining the amount of change in time, a means for comparing the obtained amount of change with a preset threshold value, a means for specifying the contour region of the gas flow, the change amount of which is smaller than the threshold value, and the specified contour region. And means for forming a contour having a symmetrical shape with respect to a predetermined axis, and means for forming a contour of the generated portion from the contour or the boundary thus formed and a specified contour area. To do.
【００１１】[0011]
【作用】第１及び第３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。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。In the first and third aspects of the invention, the raw material is introduced by capturing an image of the inside of the furnace from an image pickup device provided in the blast furnace so as to be rotatable at a timing according to the introduction of the raw material into the furnace. A clear image is obtained after the dust that increases due to is reduced. The contrast of the captured image is enhanced to enhance the image, and the image is binarized to extract the contour of the gas flow or the generation portion of the gas flow and the boundary between the raw material and the furnace wall. Based on the extracted contour, the characteristic amount of the distribution of the gas flow such as the area of the portion surrounded by the contour, the size of the diameter, the gas flow generation position on the screen, etc. is calculated. Then, the feature amount is corrected to an actual value in the furnace based on the extracted boundary, the enlargement ratio of the image pickup device, and the turning angle of the image pickup device from the reference position. This causes the monitor to display a quantified value of the gas flow distribution.
【００１２】第２及び第４発明にあっては、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、両者を結合して発
生部分の輪郭を形成する。In the second and fourth aspects of the invention, the contour of the gas flow is extracted from the captured image, and the amount of change in the position of the contour of the extracted gas flow within a predetermined time is obtained. At this time, the amount of change in the contour of the gas flow is large, but the amount of change in the contour of the generation portion is small. Therefore, the calculated change amount is compared with a preset threshold value, and the contour region of the gas flow whose change amount is smaller than the threshold value is specified. The specified contour area is
Near the center of the furnace, it is almost half of the contour of the generation part,
The remaining portion is approximated by forming a contour having a symmetrical shape with the specified contour area, and combining the two to form the contour of the generated portion. On the other hand, in the periphery of the furnace, since the specified contour area is approximately half or more of the contour of the generation portion, the remaining portion is approximated by the boundary between the raw material and the furnace wall, and both are combined to form the generation portion. Form a contour.
【００１３】[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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments thereof. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a gas flow detection device for a blast furnace according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an image pickup device such as an infrared camera provided opposite to a monitoring window provided at the blast furnace furnace port. is there. The image pickup device 1 is provided with a zoom drive device 2 for driving a zoom mechanism of the image pickup device 1 and a turning device 3 for turning and driving the image pickup device 1 in vertical and horizontal directions. The surface portion of the raw material deposited in the furnace is monitored through the window. The image captured by the imaging device 1, the zoom ratio changed by driving the zoom driving device 2, and the turning angle of the imaging device 1 by the turning drive of the turning device 3 are provided to the gas flow distribution quantification device 4. It should be noted that the image pickup apparatus 1 is capable of taking an image of the center of the raw material surface and a part of the furnace wall when the raw material in the blast furnace is at a nominal level, and at this time, the turning angle is 0 (origin).
【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。The image input unit 5 provided in the gas flow distribution quantification device 4 is adapted to be supplied with a signal relating to the feeding of raw materials from a host computer (not shown). An image signal from the image pickup apparatus 1 is taken in only for a predetermined period after the input, and the image signal is given to the image digitization processing unit 6.
【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。原料投入が投入さ
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。FIG. 2 is a timing chart showing the relationship between the feed of raw materials and the loading of image signals. In FIG. 2, (a) shows the timing of feeding the raw materials, and (b) shows the timing of loading the image signals. As shown in FIG. 2A, the raw material is charged into the blast furnace at a predetermined pitch for a required time based on tapping, and an end signal is given to the image input unit 5 (see FIG. 1) every time the raw material is charged. . When the raw material is charged, the amount of dust in the furnace increases and a clear image cannot be obtained. Therefore, the image input unit 5 starts the input of the image signal after a time T (for example, 60 seconds) after the end signal is given and stops the input of the image signal when the time t (for example, 30 seconds) elapses. As a result, a clear image can be input, and changes in the gas flow within a fixed time after the raw material is fed can be compared with each other.
【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。As shown in FIG. 1, when an image signal is supplied from the image input unit 5 to the image digitization processing unit 6, the image digitization processing unit 6 extracts the contour relating to the gas flow from the image based on the image signal provided. Perform processing. The image digitization processing unit 6 determines the area of the gas flow, the diameter and the generation position of the predetermined position, or the gas generation based on the image on which the vertical axis and the horizontal axis passing through the center of the given image and the contour are extracted. The feature amount such as the size of the portion and the generation position is extracted and given to the correction / conversion processing unit 7.
【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Ｙ1 ，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Ｘ1 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。FIG. 3 is an explanatory view showing an example of feature amount extraction, and shows a case where the area of the gas flow, the diameter at a predetermined position and the generation position are used as the feature amount. The gas flow contour 21 subjected to the contour extraction process rises upward from the gas generating portion which is the bottom thereof, and the boundary 23 between the raw material and the furnace wall is extracted so as to cross the gas flow contour 21. Then, the gas generation center 22 is also obtained from the bottom center of the gas flow contour 21. Also, the gas generation center
Distance Y 1 from 22 to vertical axis y passing through the image center O 1, and obtains the distance X 1 from the gas generating center 22 to the horizontal axis x passing through the image center O 1. On the other hand, the area surrounded by the gas flow contour 21 is obtained from the image, and the gas flow contour intersecting the horizontal axis x is obtained.
Determine the width of 21 and make it the diameter A.
【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Ｙ2 ，及び交点Ｏ2 から水平軸
ｘまでの距離Ｘ2 を求める。FIG. 4 is an explanatory view showing another example of feature amount extraction, showing a case where the size and generation position of the gas generating portion are used as the feature amount. When the position change amount of the gas flow contour 21 shown in FIG. 3 with time is detected, the change amount is large in the gas flow portion, and the change amount is small in the gas generating portion which is the red-heated portion of the raw material surface. Therefore, the portion where the amount of change is equal to or less than the preset threshold is defined as the gas generating portion contour. However, since the contour of the gas generating portion determined in this way is half of the whole, a symmetrical image thereof is formed, and both are combined to form a substantially elliptical gas generating portion contour 25. Then, the length a of the major axis and the length b of the minor axis of the gas generating portion contour 25 are determined to be the size of the gas generating portion, and the intersection point O 2 between the major axis and the minor axis of the gas generating portion contour 25 is determined.
Determining the distance X 2 to the horizontal axis x from the distance Y 2 to the vertical axis y, and from the intersection O 2.
【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。When there are two portions in which the amount of positional change with time of the gas flow contour image is less than or equal to a predetermined threshold value, the gas generating portion is ring-shaped as shown in FIG. The major axis length a 1 and the minor axis length b 1 of the outer ring, and the major axis length a 2 and the minor axis length b 2 of the inner ring are obtained, respectively.
【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。On the other hand, when the furnace condition of the blast furnace deteriorates, a peripheral gas flow is generated in the peripheral portion of the raw material surface in addition to the above-described gas flow.
【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。FIG. 6 is a schematic diagram showing an outline image of a gas generating portion when a peripheral gas flow is generated. In the drawing, 25 is a contour of the gas generating portion and 26 and 26 are contours of the peripheral gas generating portion. Shows. The peripheral gas generating portion contours 26, 26 are formed by, for example, a portion where the amount of positional change with time of the peripheral gas flow contour image is equal to or less than a threshold and the raw material-furnace wall boundary 23. Find the area enclosed by 26. Further, the image is divided around the center O 1 and numbers are given to each in advance, and the numbers of the portions where the peripheral gas generating portion contours 26, 26 are present are determined. Set as azimuth.
【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。As shown in FIG. 1, the correction / conversion processing unit 7 is provided with the zoom ratio and the vertical / horizontal turning angles of the image pickup device 1 from the zoom driving device 2 and the turning device 3, respectively. The correction / conversion processing unit 7 corrects / converts the extracted feature amount into an actual numerical value in the blast furnace based on the information and the image-processed image, and supplies it to the data storage unit 8.
【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Ｙ2 ，及び交点Ｏ2 から
水平軸ｘまでの距離Ｘ2 が求められている。FIG. 7 is a schematic diagram showing an image subjected to contour extraction processing, and is for explaining an example of the above-mentioned correction / conversion. In the figure, 30 is a monitoring window frame provided at the blast furnace mouth. The boundary between the raw material and the furnace wall is located above the monitoring window frame 30.
The image of 23 is extracted in an arc shape, and a substantially elliptical gas generating portion contour 25 is extracted below the boundary 23. As described above, the major axis length a and the minor axis length b of the gas generating portion contour 25, and the distance Y from the intersection O 2 of the major axis and the minor axis of the gas generating portion contour 25 to the vertical axis y. 2 , and the distance X 2 from the intersection O 2 to the horizontal axis x is obtained.
【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）These characteristic quantities are corrected and converted into actual numerical values in the blast furnace as follows. The length a of the long axis described above is corrected by the following (1) based on the enlargement ratio of the image. The image enlargement ratio can be directly obtained from the zoom ratio, or can be calculated from the change in the diameter of the monitoring window frame 30. A after correction = magnification ratio × 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On the other hand, the length b of the minor axis and the distances Y 2 and X
2 is the following (2) or (3) based on the vertical / horizontal turning angle of the imaging device and the distance L between the apex of the boundary 23 and the horizontal axis x passing through the screen center at the current turning angle. Correct by Corrected b, Y 2 = {1 + α · tan (vertical turning angle)} × b, Y 2 (2) Corrected X 2 = {1 + α · tan (horizontal turning angle)} × X 2 (3) where α is the distance between the imaging device and the surface of the raw material α = f 1 (L) where f 1 (L) is a function for obtaining the distance between the imaging device and the surface of the raw material based on the distance L
【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Further, the corrected short axis length b and distance Y 2
Is corrected by the following equation (4) based on the raw material level. B, Y 2 after level correction = f 2 (L) · b, Y 2 } corrected by equation (2) (4) where f 2 (L): raw material level correction function based on distance L
【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。As shown in FIG. 1, the data storage unit 8 is also provided with operation data such as air flow and in-furnace information such as in-furnace temperature from the host computer. As shown in, the information and the feature amount are edited and stored for each date when the image is input, and
The output / display unit 9 is adapted to display on the monitor 10. The monitor 10 is provided with the imaged image from the imaging device 1, the image with the contour extracted from the output / display unit 9 of the gas flow distribution quantification device 4, and the calculated feature amount. When an image whose contour has been extracted is given, the feature amount is superimposed on the image and displayed.
【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。FIG. 9 is a schematic diagram showing a display image on the monitor. In FIG. 9, (a) shows a picked-up image from the image pickup device, and (b) shows an image of which contours have been extracted. As shown in FIG. 9A, the captured image shows a gas flow rising upward in the monitoring window frame 30. The contour of the gas flow is extracted based on this captured image to calculate the feature amount, and the monitor displays the contour 25 of the gas generating portion having a substantially elliptical shape as shown in FIG. 9B.
Is displayed, the lengths a and b of the long axis and the short axis of the gas generating section contour 25, and the intersection O of the long axis and the short axis of the gas generating section contour 25 are displayed.
Distance from 2 to the vertical axis y or horizontal axis x passing through the image center O 1 Y 2, X 2 is displayed.
【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及び水平軸との距離Ｙ1 ，Ｘ2
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）。FIG. 10 is a flow chart showing the procedure for extracting the feature quantity in the image digitization processing section shown in FIG. When the image signal given from the image input unit is taken in (step S1), the image digitization processing unit forms an image, and then increases the contrast to enhance the gas flow image and the boundary between the raw material and the furnace wall. Emphasis processing is performed (step S2),
Binarization processing is performed (step S3). The image digitization processing unit extracts the contour of the gas flow and the boundary between the raw material and the furnace wall from the binarized image (step S4), and sets the center of the bottom of the gas flow as the generation center (step S5). Then, the distances Y 1 and X 2 between the generation center and the vertical and horizontal axes passing through the image center
Is calculated (step S6), and the area of the portion surrounded by the gas flow contour is calculated (step 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。FIG. 11 is a flow chart showing another procedure of feature quantity extraction in the image digitization processing section shown in FIG. In the figure, steps S11 to S14 are the same as steps S1 to S4 in FIG.
【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又は水平軸まで
の距離Ｙ2 Ｘ2を求める（ステップＳ20）。The image digitization processing unit obtains the position change amount of the extracted contour of the gas flow over time (step S15), and compares the obtained change amount with a preset threshold value (step S15).
16) Then, the portion where the amount of change is less than or equal to a constant is set to half of the contour of the gas generating portion (step S17). Then, a symmetrical image of the contour of the gas generating portion is formed, and both are combined to form the contour of the gas generating portion (step S18). Then, the major axis length and the minor axis lengths a and b of the contour of the gas generating portion are obtained (step S19).
And the distance Y 2 X 2 from the intersection of the major axis and the minor axis of the contour of the gas generating portion to the vertical or horizontal axis passing through the center of the image (step S20).
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上詳述した如く、第１及び第３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、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。As described in detail above, in the first and third inventions, the gas flow distribution can be quantitatively determined, and the gas flow distribution can be accurately determined without depending on the experience of the operator. Stable operation of the blast furnace is realized by obtaining and comparing with the blast furnace operation data.
【００３３】また第２及び第４発明にあっては、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等、本発明は優れた効果を奏す
る。In the second and fourth aspects of the invention, since the contour of the gas flow generation portion is extracted, the position of the generation portion,
The present invention has excellent effects such that the size and shape can be quantified and the furnace condition can be accurately determined.
【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。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a blast furnace gas flow detection apparatus according to the present invention.
【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。FIG. 2 is a timing chart showing a relationship between feeding of raw materials and capturing of image signals.
【図３】特徴量抽出の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of feature amount extraction.
【図４】特徴量抽出の他例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing another example of feature amount extraction.
【図５】特徴量抽出の他例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing another example of feature amount extraction.
【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。FIG. 6 is a schematic diagram showing a contour image of a gas generating portion when a peripheral gas flow is generated.
【図７】輪郭抽出処理された画像を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an image subjected to contour extraction processing.
【図８】編集されたデータの説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of edited data.
【図９】モニタの表示画像を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a display image on a monitor.
【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。10 is a flowchart showing a procedure for extracting a feature amount in the image digitization processing unit shown in FIG.
【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。11 is a flowchart showing another procedure of feature amount extraction in the image digitization processing unit shown in FIG.
【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。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a conventional gas flow distribution detecting device.
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 1 image pickup device 2 zoom drive device 3 swivel device 4 gas flow distribution quantification device 5 image input unit 6 image digitization processing unit 7 correction / conversion processing unit 8 data storage unit 9 output / display unit 10 monitor
Claims (4)
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前記ガス流又
はその発生部分の輪郭及び原料と炉壁との境界を抽出
し、抽出した輪郭に基づいてガス流分布の特徴量を算出
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補正すること
を特徴とする高炉のガス流分布検出方法。1. A blast furnace is provided with an image pickup device capable of turning, an image of the inside of the furnace picked up by the image pickup device is displayed on a monitor, and a distribution of a gas flow generated in the furnace is detected based on the displayed image. In the method described above, an image is captured from the imaging device at a timing corresponding to the introduction of the raw material into the furnace, and the contour of the gas flow or the generation portion thereof and the boundary between the raw material and the furnace wall are extracted from the captured image and extracted. A blast furnace gas characterized by calculating a characteristic amount of a gas flow distribution based on the contours, and correcting the characteristic amount based on the extracted boundary, the enlargement ratio of the imaging device, and the turning angle from the reference position. Flow distribution detection method.
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形成す
る請求項１記載の高炉のガス流分布検出方法。2. The contour of the generated portion is preset with the obtained variation amount by extracting the contour of the gas flow from the image and determining the variation amount of the position of the contour of the extracted gas flow within a predetermined time. And a contour area of the gas flow whose amount of change is smaller than the threshold value is specified, and a contour having a shape symmetrical with the specified contour area with respect to a predetermined axis is formed. The method for detecting a gas flow distribution in a blast furnace according to claim 1, wherein the method is formed from a boundary and a specified contour region.
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
ら前記ガス流又はその発生部分の輪郭及び原料と炉壁と
の境界を抽出する抽出手段と、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。3. A blast furnace is provided with an image pickup device capable of turning, an image of the inside of the furnace picked up by the image pickup device is displayed on a monitor, and a distribution of a gas flow generated in the furnace is detected based on the displayed image. In the device, the image capturing means for capturing an image from the imaging device at a timing corresponding to the input of the raw material into the furnace, the outline of the gas flow or the generation part thereof and the boundary between the raw material and the furnace wall from the captured image. Based on the extracted boundary, the enlargement ratio of the imaging device, and the turning angle from the reference position, the extraction means for extracting the characteristic of the gas flow distribution based on the extracted contour, A gas flow distribution detection device for a blast furnace, comprising: a correction unit that corrects the characteristic amount.
輪郭を抽出する手段と、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と、求めた変
化量と予め設定された閾値とを比較する手段と、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
と、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と、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発生部分の輪郭を形
成する手段を具備する請求項３記載の高炉のガス流分布
検出装置。4. The extracting means extracts means for extracting a contour of a gas flow from the image, means for obtaining a variation in the position of the contour of the extracted gas flow within a predetermined time, and the variation thus obtained in advance. Means for comparing with a set threshold value, means for specifying a contour region of a gas flow whose change amount is smaller than the threshold value, and means for forming a contour having a shape symmetrical with the specified contour region with respect to a predetermined axis. The gas flow distribution detecting device for a blast furnace according to claim 3, further comprising: means for forming a contour of the generated portion from the formed contour or the boundary and the identified contour area.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24166494A JP3203977B2 (en) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | Method and apparatus for detecting gas distribution in blast furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24166494A JP3203977B2 (en) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | Method and apparatus for detecting gas distribution in blast furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105839A true JPH08105839A (en) | 1996-04-23 |
| JP3203977B2 JP3203977B2 (en) | 2001-09-04 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP24166494A Expired - Fee Related JP3203977B2 (en) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | Method and apparatus for detecting gas distribution in blast furnace |
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| JP (1) | JP3203977B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6446733B1 (en) * | 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 | Gas swirl state determination system and gasification melting furnace |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP24166494A patent/JP3203977B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP6446733B1 (en) * | 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 | Gas swirl state determination system and gasification melting furnace |
| WO2019230486A1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | Gas swirling state determination system and gasification melting furnace |
| JP2019207089A (en) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | Gas swirling state determination system and gasification melting furnace |
| US11703219B2 (en) | 2018-05-30 | 2023-07-18 | Mitsubishi Heavy Industries Environmental & Chemical Engineering Co., Ltd. | Gas swirling state determination system and gasification melting furnace |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3203977B2 (en) | 2001-09-04 |
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