JPS587166B2 - 溶液の液面レベル検出方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶器中の醇液の液面レベルを非接触で検出す
る液面レベル検出方式に関する。

従来、容器中の溶液の液面レベルを検出する方法として
、容器中の溶液をテレビカメラによって撮影し、溶液の
液面と容器壁との輝度差を判別するやり方が用いられて
おり、この場合、センサーとして用いられるテレビカメ
ラは水平走査線が検出されるべき溶液の液面と平行にな
るように設置することによって行なわれていた。

このような方法を採ると、液面レベル位置の分解能はテ
レビカメラの１フィールドに含まれる水平走査線間隔に
よって制限を受け、殊に溶液が例えば溶鋼のごとき場合
には、スラグ等によって湯面に凸凹が生じ、この高低の
間に在る走査線本数の平均値をもって当該湯面のレベル
と看做すために、湯面の凹凸が大きい程誤差も大になる
という欠点があった。

本発明の目的は、上記の欠点に鑑みなされたもので、容
器中の溶液の液面レベルの大きな凸凹がある場合にも、
極めて小さい誤差によって液面レベルを検出することの
できる液面レベルの検出方式を提供するにある。

本発明によれば、容器中の溶液をテレビカメラで撮影し
、溶液の液面と容器壁との輝度差を判別することによっ
て、液面レベルを検出する方式において、前記テレビカ
メラを水平走査線が撮影画面における前記液面と前記容
器壁との境界線に対して直角になるように配置し、該テ
レビカメラのビデオ出力信号をうけて予め定められた領
域の全ての水平走査期間内における輝度の変化位置を検
出する手段と、該検出手段から検出された変化位置の検
出頻度が所定のしきい値を最初に超えた位置、若しくは
該検出頻度が所定のしきい値を超えたもののうちから最
大の頻度値をもった位置を判定する手段とによって、真
の液面レベルを検出するようにしたことを特徴とする溶
液の液面レベル検出方式が得られる。

さらに、上記溶液の液面レベル検出方式において、前記
輝度の変化位置を検出する手段が、前記テレビカメラか
らの信号をビデオ信号と同期信号とに分離して出力する
アナログビデオ処理部と、該アナログビデオ処理部から
の同期信号をうけて、第１の画像処理エリアを適宜設定
する処理エリア検出部と、該処理エリア検出部からの検
出信号の制御をうけて、前記アナログビデオ処理部から
のビデオ信号をデジタルビデオに変換して出力すると共
に、該デジタルビデオの強度の平均値をデジタルビデオ
の値が超えた領域を第２の処理エリアとして出力するデ
ジタル処理部と、前記第１の画像処理エリアにおける水
平処理エリアと前記第２の処理エリアとの論理積として
得られる第３の処理エリア内におけるデジタルビデオを
微分し、該微分値が所定のしきい値を越えた部分を出力
として検出する明暗境界検出部とを含んで構成されたこ
とを特徴とする。

次に、本発明による実施例について、図面を用いて詳細
に説明する。

第１図に工業用テレビカメラによる容器中の液面レベル
の撮影状態を説明するための概略図を示しており、図中
、１は、例えばアルミニウム等を溶解した溶液（以下溶
湯という）２を蓄える容器（以下保持炉という）であり
、保持炉１の開口部３近傍には公知のグラスファイバー
スコーフ１０の一端が挿入され、保持炉１の内部を光学
的に監視し得るように装着されている。

グラスファイバースコープ１０の他端にはテレビカメラ
１１が接続されており、カメラ１１によって保持炉１の
壁と溶湯２の境界部４を撮影し、画像信号（アナログ）
として出力する。

このテレビカメラ１１は、撮影画面上における保持炉１
の内壁と溶湯２との境界線に対して水平走査線が直角に
なるように設置されている。

第２図および第３図は、本発明の方式を適用した液面レ
ベル検出装置の実施例の構成を示すブロック図および装
置の主要部における出力波形図をそれぞれ示したもので
ある。

図において、テレビカメラ１１は上述したように溶湯を
撮影するべく設置されているものとする。

テレビカメラ１１の出力から得られる画像信号は、同期
信号を含む複合画像信号としてアナログビデオ処理部２
１に入力される。

アナログビデオ処理部２１においては、この複合画像信
号を画像信号と同期信号とに分離し、第３図ｂに示すご
とき画像信号について波形整形、増幅、オフセット等の
コンデショニングを行ったのち、デジタル処理部２２に
出力する。

また、分離された同期信号は、これを水平同期信号（第
３図ａ）と垂直同期信号とに分離して、ともに処理エリ
ア検出部２３に出力する。

処理エリア検出部２３においては、入力された水平およ
び垂直同期信号を期にして、グラスファイバースコープ
１０の視野内の液面レベル検出に要する領域（以下第１
の処理エリアという）をスイッチ（図示せず）により設
定し、その信号をアナログビデオ処理部２１およびデジ
タル処理部２２に送って制御用として使用する。

この第１の処理エリアは、統計的処理を行うに必要な水
平走査線数（本実施例においては６４本）を垂直処理エ
リアとし、かつこの垂直処理エリアの水平走査期間内の
適宜の画素数（本実施例においては２５６画素）を水平
処理エリア（第３図ｃ）とする矩形領域（６４本×２５
６画素）として設定される。

デジタル処理部２２においては、アナログビデオ処理部
２１からの画像信号をアナログーデジタル変換し、信号
ｄ１として出力すると共に、次いで処理エリア検出部２
３の出力たる水平処理エリア（第３図ｃ）内において、
現在処理を行っている水平走査線より一本前の水平走査
線内において得られたデジタルビデオの加重平均値Ｘ（
第３図ｂに見られるＸに対応する）を画像信号たるデジ
タルビデオの値が越えたところの領域を第２の処理エリ
ア信号ｄ２として、次段の明暗境界検出部２４に出力す
る。

明暗境界検出部２４においては、上記第１の処理エリア
における水平処理エリア（第３図ｃ）と第２の処理エリ
ア（第３図ｄ２）との論理積を求めることによって、第
３の処理エリア（第３図ｅ）が得られる。

一方、デジタル処理部２２からのデジタルビデオｄ１を
微分し（第３図ｆ）、この微分波形のうちから、第３図
ｅの第３の処理エリア信号による選択制御によって、第
３図ｅにおける■，■および■の範囲内に在る波形部分
をスラグ等と看做して捨て去る。

結果として得られた第３図ｇの波形から所定のしきい値
Ｘ′を越えた部分のみ抽出し、その点を当該水平走査線
内の炉壁１と溶湯２の境界点（第３図ｈ）として統計的
処理部２５に出力する。

統計的処理部２５においては、処理エリア（第３図ｃ）
内において得られた第３図ｈに示すごとき炉壁１と溶湯
２の境界点のヒストグラムを算出し、輝度変化度が大き
いものの位置データの頻度を、所定の頻度しきい値と比
較し、該しきい値を最初に超えた位置、もしくは該頻度
が所定のしきい値を超え、かつその超えた範囲内におけ
る最大値を検出した位置を真の液面レベルとしてスムー
ジング処理を行った後、インターフエイス部２６へ出力
スる。

インターフエイス部２６は、統計的処理部２５から送ら
れてくるレベルデータをオプトアインレータにより接点
信号に変換してプロセス入出力制御部２７に送り、そこ
から演算処理部２８に転送する。

演算処理部２８においては、保持炉１内における湯面の
位置、保持炉１の低面からグラスフアイバースコープ１
０までの高さ、保持炉１の内径、グラスファイバースコ
ープ１０の俯角αおよび１／２視角β（第１図）、なら
びにインターフエイス部２６からのデータにもとすいて
演算が行なわれ、保持炉１内の実際の液面高さの寸法値
に変換される。

以上、本発明の実施例につき説明したが、上述の説明か
ら明らかなごとく、本発明による液面レベル検出方式に
よれば、テレビカメラの走査線を液面と炉壁との境界線
に対して直角に走査するように配置することによって、
従来例に比してスラグ等によって生ずぞランダムなノイ
ズを除去できるとともに、はるかに多い走査線本数によ
る統計的な処理を行うことができ、従って、境界線の検
出精度を向上させることができる点において、得られる
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はテレビカメラによる容器中の液面レベルの撮影
状態を説明するための概略図、第２図は本発明による方
式を適用した液面レベル検出装置の実施例の構成を示す
ブロック図、第３図は、第２図に示した各主要部におけ
る出力波形図である。 記号の説明：１・・・・・・容器、２・・・・・・溶液
、３・・・・・・開口部、４・・・・・・境界部、１０
・・・・・・グラヌファイバースコープ。 １１・・・・・・テレビカメラ、２１・・・・・・アナ
ログビデオ処理部、２２・・・・・・デジタル処理部、
２３・・・・・・処理エリア検出部、２４・・・・・・
明暗境界検出部、２５・・・・・・統計的処理部、２６
・・・・・・インターフエイス部、２７・・・・・・プ
ロセス入出力制御部、２８・・・・・・演算処理部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容器中の溶液をテレビカメラで撮影し、溶液の液面
   と容器壁との輝度差を判別することによって、液面レベ
   ルを検出する方式において、前記テレビカメラを水平走
   査線が撮影画面上における前記液面と前記容器壁との境
   界線に対して直角になるように設定し、該テレビカメラ
   のビデオ出力信号をうけて予め定められた領域の全ての
   水平走査期間内における輝度の変化位置を検出する手段
   と、該検出手段から検出された変化位置の検出頻度が所
   定のしきい値を最初に超えた位置、若しくは該検出頻度
   が所定のしきい値を超えたもののうちから最犬の頻度値
   をもった位置を判定する手段とによって、真の液面レベ
   ルを検出するようにしたことを特徴とする溶液の液面レ
   ベル検出方式。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の溶液の液面レベル検
   出方式において、前記輝度の変化位置を検出する手段が
   、前記テレビカメラからの信号をビデオ信号と同期信号
   とに分離して出力するアナログビデオ処理部と、該アナ
   ログビデオ処理部からの同期信号をうけて、第１の画像
   処理エリアを適宜設定する処理エリア検出部と、該処理
   エリア検出部からの検出信号の制御をうけて、前記アナ
   ログビデオ処理部からのビデオ信号をデジタルビデオに
   変換して出力すると共に、該デジタルビデオの強度の平
   均値をデジタルビデオの値が超えた領域を第２の処理エ
   リアとして出力するデジタル処理部と、前記第１の画像
   処理エリアにおける水平処理エリアと前記第２の処理エ
   リアとの論理積として得られる第３の処理エリア内にお
   けるデジタルビデオを微分し、該微分値が所定のしきい
   値を超えた部分を出力として検出する明暗境界検出部と
   を含んで構成されたことを特徴とする溶液の液面レベル
   検出方式。