MX2010006028A - Sistema y metodo para la adquisicion de datos de temperatura. - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema y método para adquirir datos de temperatura de una pluralidad de características en una cámara que incluye capturar una primera imagen de un área interior de la cámara, capturar una segunda imagen del área interior de la cámara, identificar una pluralidad de características dentro de los datos para la primera imagen y los datos para la segunda imagen, generar una representación de área interior basada en los primeros datos de imagen, los segundos datos de imagen y la identificación de cada característica de la pluralidad de características en el área interior, y correlacionar la representación de área interior en la información de temperatura relacionada al área interior.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA LA ADQUISICIÓN DE DATOS DE TEMPERATURA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a la adquisición de datos de temperatura en áreas con características geométricas complejas. En particular, la presente descripción se dirige a la adquisición de datos de temperatura en tubos de proceso en un horno .

Generalmente, la efectividad de la energía para los procesos industriales llega a ser más importante. Para más procesos, tales como la producción de hidrógeno, la efectividad del proceso se relaciona a la capacidad de monitorear/mantener ciertas temperaturas. Medir la temperatura en áreas con características geométricas complejas puede presentar diversos desafíos. Por ejemplo, cuando se miden las temperaturas en ubicaciones específicas de las características, la inconsistencia al tomar las medidas en la ubicación específica en la característica puede resultar en medidas inconsistentes. El monitoreo más preciso de la temperatura en la ubicación específica en la característica puede permitir la efectividad de energía mejorada, permitiendo que más datos exactos se utilicen para el control de proceso.

Un área que tiene características geométricas complejas es un horno (incluyendo, pero no limitado a, reformador de metano de vapor) . Un tipo de horno puede utilizar numerosos tubos de proceso (incluyendo una configuración que tiene más de 400 tubos de proceso) que contienen un catalizador (por ejemplo, un catalizador reformado) para transportar un fluido de proceso (por ejemplo, vapor y un hidrocarburo) . El horno, en un ejemplo, puede incluir tubos de proceso que se extienden verticalmente colocados en filas paralelas con aproximadamente 30 a 60 tubos en cada fila. La distancia entre las dos filas de tubos es de aproximadamente 2 a 3 metros . Los tubos pueden extenderse en forma vertical aproximadamente 12 metros y tienen un diámetro exterior de 100 a 150 milímetros. Los tubos pueden colocarse en filas con un espacio centro a centro de 250 a 500 mm. Aproximadamente 10 a 20 quemadores pueden colocarse entre cada conjunto de dos hileras de tubos. Un total de ocho o más filas de tubos y nueve o más filas de quemadores pueden incluirse en el horno.

Una forma de mejorar la efectividad de un horno es mantener una uniformidad de temperatura entre los tubos de proceso en una elevación predeterminada en el horno. De este modo, la medición o monitoreo de la temperatura de cada uno de los tubos de proceso en la ubicación predeterminada, o elevación puede necesitarse para obtener la mejora de efectividad deseada. Además, los tubos de proceso de un horno pueden estar bajo presiones internas muy elevadas (hasta aproximadamente 50 atmósferas) y en temperaturas muy elevadas (hasta aproximadamente 950°C) . De este modo, un cambio ligero en la temperatura puede reducir la vida operacional de un tubo de proceso. Por ejemplo, la operación en aproximadamente 10 °C alrededor de la temperatura de diseño para el tubo puede reducir la vida operacional del tubo tanto como la mitad. El costo de reparar y/o reemplazar los tubos puede ser elevado debido al uso de aleaciones especiales en los tubos que se necesitan para permitir que los tubos sobrevivan las condiciones operacionales del horno. Como tal, los operadores del horno también miden/monitorean las temperaturas de tubo para evitar el excedente de la temperatura de diseño de tubo además de tratar de obtener las mejoras de efectividad.

En un método para medir/monitorear la temperatura de tubos de proceso, un operador puede utilizar un pirómetro óptico. Cuando utiliza el pirómetro óptico, el operador apunta hacia el dispositivo en una ubicación predeterminada en un tubo de proceso y entonces activa el dispositivo. En la activación, el pirómetro óptico mide la radiación térmica y despliega o registra una temperatura correspondiente para la ubicación predeterminada en el tubo de proceso. El operador repite el proceso para cada uno de los tubos. El uso del pirómetro óptico tiene diversas desventajas en la exposición a alta temperatura que puede ocurrir, la misma ubicación predeterminada no puede utilizarse para todos los tubos, la temperatura de un tubo seleccionado no puede medirse, el mismo tubo puede ser dos veces inadvertidamente medido en lugar del tubo adyacente deseado, y el proceso puede tomar demasiado tiempo resultando en variaciones de temperatura para los tubos .

Por lo tanto, lo que se necesita es proporcionar un método para medir la temperatura de características geométricas complejas utilizando un proceso estandarizado que permite la colección de datos más rápida.

De acuerdo con un aspecto, la descripción se dirige a un método para determinar la información de temperatura en una pluralidad de tubos en un horno. El método comprende capturar una pluralidad de imágenes de un área interior de un horno. Al menos algunas imágenes de la pluralidad de imágenes se asocia con porciones diferentes del área interior del horno y cada imagen de la pluralidad de imágenes incluye datos de pixel asociados con un subconjunto de la pluralidad de tubos colocados dentro del horno. El método también comprende identificar cada tubo del subconjunto de la pluralidad de tubos en cada imagen de la pluralidad de imágenes, procesando una porción de los datos de pixel asociados con cada tubo identificado para obtener un valor que represente una medida de tendencia central para cada tubo identificado del subconjunto de la pluralidad de tubos en cada imagen de la pluralidad de imágenes y procesar el valor que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado para obtener la información de temperatura para la pluralidad de tubos.

Procesar el valor que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado puede comprender determinar un valor de temperatura para cada tubo identificado del valor correspondiente que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado. El método también puede comprender establecer una correlación entre los valores previamente obtenidos que representan medidas de la tendencia central y las temperaturas de medida correspondientes y en donde la determinación del valor de temperatura para cada tubo identificado del valor correspondiente que representa la medida de la tendencia central utiliza la correlación. El método puede comprende además generar un modelo geométrico de la pluralidad de tubos colocados en el horno. Alternativamente, identificar cada tubo puede comprender identificar un borde de un tubo de la pluralidad de tubos y traslapar un entramado en la imagen correspondiente utilizando un modelo geométrico de la pluralidad de tubos colocados en el horno y el borde identificado de un tubo. Traslapar un entramado puede comprender asignar líneas de entramado para corresponder a los bordes de cada tubo de la pluralidad de tubos en la imagen correspondiente. Procesar una porción de los datos de pixel puede comprender identificar un segmento del entramado correspondiente a cada tubo identificado y procesar los datos de pixel asociados con el segmento identificado para obtener el valor que representa la medida de la tendencia central para el tubo identificado correspondiente.

Identificar un segmento del entramado puede comprender identificar segmentos ubicados en una elevación predeterminada de cada tubo identificado. Los datos de pixel pueden comprender datos para una pluralidad de canales y el procesamiento de una porción de los datos de pixel puede comprender procesar los datos para cada canal de la pluralidad de canales para obtener un valor de canal para cada canal de la pluralidad de canales. Procesar una porción de los datos de pixel puede comprender procesar los valores de canal para la pluralidad de canales para obtener el valor que representa la medida de la tendencia central para el tubo identificado. Procesar el valor que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado puede comprende además determinar tubos de la pluralidad de tubos que tiene una pluralidad de valores de temperatura determinados correspondientes y procesar la pluralidad de valores de temperatura determinados correspondiente para cada tubo determinado de la pluralidad de tubos para obtener un valor de temperatura sencillo para cada tubo determinado. Procesar el valor que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado para obtener información de temperatura puede comprender generar un valor que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado en una pluralidad de elevaciones.

Un aspecto adicional de la descripción puede comprender corregir para la distorsión de imagen en cada imagen de la pluralidad de imágenes y corregir para la distorsión rotacional en cada imagen de la pluralidad de imágenes. Capturar una pluralidad de imágenes de un área interior puede comprender capturar la pluralidad de imágenes en una secuencia predeterminada. Un aspecto adicional del método puede comprender desplegar la información de temperatura para la pluralidad de tubos.

De acuerdo con otro aspecto, la descripción se dirige a un método para adquirir los datos de temperatura para una pluralidad de características en una cámara. El método comprende capturar una primera imagen de un área interior de la cámara. La primera imagen se asocia con una primera porción del área interior. La primera imagen comprende los primeros datos de imagen para la pluralidad de características colocadas dentro del área interior. El método también comprende capturar una segunda imagen del área interior de la cámara. La segunda imagen se asocia con una segunda porción del área interior. La segunda imagen incluye segundos datos de imagen para la pluralidad de características colocadas dentro del área interior. El método comprende además identificar la pluralidad de características dentro de los primeros datos de imagen en los segundos datos de imagen y generar una representación de área interior basada en los primeros datos de imagen, los segundos datos de imagen, y la identificación de cada característica de la pluralidad de características en el área interior. La representación de área interior comprende datos que se relacionan a la pluralidad de características colocadas dentro del área interior. El método también comprende establecer una correlación entre la representación de área interior y la información de temperatura que se relaciona al área interior, y calcular las temperaturas de la pluralidad de características en el área interior de la representación de área interior que utiliza la correlación establecida.

Un aspecto adicional del método puede comprender generar y desplegar un diagrama de las temperaturas calculadas. Generar una representación del área interior puede comprender determinar cada característica de la pluralidad de características que tiene una pluralidad de valores calculados, generar un valor consolidado para cada característica determinada de la pluralidad de características basadas en la pluralidad de valores calculados para la característica determinada correspondiente, y la representación de área interior puede comprender el valor consolidado para cada característica determinada de la pluralidad de características.

Aspectos adicionales del método pueden comprender asociar los primeros datos de imagen en una característica identificada correspondiente en la primera imagen y calcular un valor para cada característica identificada en la primera imagen utilizando los primeros datos de imagen asociados. La cámara puede ser un horno y la pluralidad de características puede ser una pluralidad de tubos de proceso. Generar una representación de área interior puede comprender generar una representación interior en una pluralidad de elevaciones dentro de la cámara. Otro aspecto del método puede comprender generar y desplegar un diagrama en tercera dimensión de la información de temperatura.

De acuerdo con un aspecto adicional, la descripción se dirige a un sistema para adquirir información de temperatura en una pluralidad de características en un horno. El sistema comprende un dispositivo configurado para capturar una imagen digital de un área interior de un horno. La imagen digital comprende datos de imagen en el área interior del horno y el área interior del horno incluye una pluralidad de características. El sistema también comprende un dispositivo de cómputo que tiene un microprocesador, un dispositivo de memoria y un programa ejecutable mediante el microprocesador. El dispositivo de cómputo se configura para recibir los datos de imagen del dispositivo. El sistema comprende además una base de datos que almacena una relación entre los valores de pixel y los valores de temperatura. El microprocesador y el programa se configuran para procesar los datos de imagen para obtener los valores de pixel para cada característica de la pluralidad de características en la imagen digital y determinar una temperatura para cada característica de la pluralidad de características basadas en la relación almacenada en la base de datos .

Una ventaja de la presente descripción es el monitoreo mejorado de las temperaturas de tubo de proceso para obtener la efectividad de horno mejorada y exceder la vida operacional de los tubos de proceso.

Otra ventaja de la presente descripción es un proceso de medición/monitoreo estandarizado.

Aún otra ventaja de la presente descripción es reducir la cantidad de tiempo que los operadores se exponen a altas temperaturas del ho no.

Todavía aún otra ventaja de la presente descripción es los ahorros de costo mejorados y ahorros de tiempo para el proceso de medición/monitoreo.

Se describen aquí aspectos adicionales del método y sistema. Las características como se discute en lo anterior, así como otras características y ventajas de la presente descripción se apreciarán y entenderán por aquellos expertos en la técnica de la siguiente descripción detallada y dibujos .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 muestra una vista en corte transversal de un horno .

La FIGURA 2 muestra una representación de los campos de vista de una cámara utilizada para adquirir datos de imagen del horno.

La FIGURA 3 muestra un diagrama de contorno ejemplar de diferencias de temperatura para una elevación predeterminada de un horno.

Siempre que sea posible, los mismos números de referencia se utilizarán en todos los dibujos para representar las mismas partes.

La presente descripción ahora se describirá más completamente de aquí en adelante con referencia a los dibujos anexos, en los que se muestra una modalidad ejemplar de la descripción. Esta descripción puede, sin embargo, representarse en formas muy diferentes y no debe interpretarse como que limita a las modalidades establecidas aquí.

Los artículos "una" y "unas" como aquí se utilizan significan una o más cuando se aplican a cualquier característica en las modalidades de la presente invención descritas en la especificación y reivindicaciones. El uso de "una" y "unas" no limita el significado de una característica sencilla a menos que sea específicamente establecido un límite. El artículo "el" que precede al singular o plural o sustantivos plurales o frases nominales denota una característica específica particular o características específicas particulares y puede tener una connotación singular o plural dependiendo del contexto en el que se utilice. El adjetivo "cualquiera" significa, uno, alguno, o todas indiscriminadamente de cualquiera de las cantidades.

Como se utiliza aquí "pluralidad" significa "al menos dos" .

La FIGURA 1 muestra una representación de una muestra representativa de un horno 102 con tubos 104 de proceso colocados dentro de un área 106 interior del horno 102. El horno 102 puede ser un reformador de metano de vapor, reformador de metanol, fraccionador de etileno, plataformista de horno recalentado, cámara de calor radiante, u otro tipo similar de horno, reformador o cámara. Los tubos 104 pueden colocarse en una pluralidad de filas 112 separadas por elementos de calentamiento o quemadores 108. En otra modalidad, otras características, por ejemplo, elementos intercambiadores de calor y/u otras estructuras adecuadas, en el área 106 interior del horno 102 pueden utilizarse en lugar de, o además de los tubos 104. Los tubos 104 pueden extenderse ya sea en forma vertical u horizontal en el horno 102. Los quemadores 108 pueden disponerse en filas y utilizarse para elevar la temperatura del área 106 interior del horno 102 a una temperatura deseada para lograr que el proceso o actividad se realicen dentro del horno 102. En una modalidad, las filas de los tubos 104 y las filas de los quemadores 108 pueden ser sustancialmente paralelas. A lo largo del perímetro del horno 102 están puertos 110 de vista que permiten tubos 104, quemadores 108 y cualquier otra estructura o característica dentro del horno 102 para visualizarse y/o analizarse desde un punto exterior al horno 102. En una modalidad, los pares de puertos 110 de vista pueden colocarse en el perímetro del horno 102 en extremos opuestos de la fila de los quemadores 108.

El horno 102 puede tener puertos 110 de vista en uno o más niveles o elevaciones. Tener puertos 110 de vista en más de un nivel permite capacidad de visualización mayor de los tubos 104.

El proceso comienza a tomar una serie de imágenes digitales de los tubos 104 en el horno 102 a través de los puertos 110 de vista. Las imágenes digitales pueden tomarse mediante una cámara digital u otro dispositivo capaz de capturar información de imagen digital . Las imágenes digitales pueden obtenerse señalando la cámara digital a través de cada puerto 110 de vista y entonces capturar la información de imagen correspondiente, es decir, "tomar una fotografía" de la porción correspondiente del área interior.

En una modalidad, la cámara digital puede colocarse en un monópode u otro dispositivo similar para intentar mantener los ángulos de inclinación, derivación y balanceo deseados en las imágenes digitales y ayudar en la colocación de lentes de la cámara en el centro del puerto 110 de vista. Además, la cámara puede establecerse en un modo manual para mantener una velocidad de apertura más consistente y puede establecerse el enfoque a infinito.

Para obtener una imagen del área 106 interior del horno 102, que incluye los tubos 104, la cámara puede colocarse hacia arriba en forma breve a un puerto 110 de vista con el operador señalando la cámara a través del puerto 110 de vista y subsecuentemente pulsar el botón obturador para capturar la imagen y luego remover la cámara del puerto 110 de vista. La FIGURA 2 muestra los campos de vista 110 en la cámara cuando toman imágenes en diversos puertos 110 de vista. Como puede observarse en la FIGURA 2, cada campo de vista de la cámara incluye una porción de una o más filas de tubos 10 . El periodo de tiempo que la cámara se coloca a través del puerto 110 de vista debe minimizarse para proteger la cámara y al operador de la exposición al calor radiante excesiva; sin embargo, la cámara no debe moverse cuando el botón obturador se pulsa para asegurar que la imagen no sea borrosa. El procedimiento puede repetirse para cada puerto 110 de vista en el perímetro del horno 102.

La cámara puede capturar una imagen (o imágenes múltiples) a través del puerto de vista de una porción del área 106 interior del horno 102. La imagen puede incluir una fila de tubos 104 ubicada a lo largo del lado izquierdo de la imagen y otra fila de tubos 104 colocada a lo largo del lado derecho de la imagen. Además, la imagen puede incluir un puerto de vista opuesto. El puerto de vista opuesto puede utilizarse para capturar una imagen de la pared opuesta del horno 102. En una modalidad, la imagen puede incluir otras estructuras y/o características del área 106 interior del horno 102 que están dentro del campo de vista de la cámara.

En otra modalidad, la porción del área 106 interior capturada en una imagen puede traslapar o incluir porciones similares del área 106 interior capturadas en otras imágenes. Diferencialmente establecida, la porción del área 106 interior mostrada en una imagen puede incluir estructuras o características que también se muestran en otra imagen. Por ejemplo, la imagen tomada de los puertos de vista 110 adyacentes puede mostrar lados opuestos del mismo tubo 104. En forma similar, las imágenes tomadas de los puertos de vista 110 opuestos pueden mostrar el mismo tubo 104 en diferentes ángulos. Además, las imágenes no se requieren para corresponder o mapear las regiones exclusivas o específicas del área 106 interior y pueden mostrar regiones sustancialmente similares o porciones del área 106 interior.

En aún otra modalidad, una imagen muestra una porción diferente del área 106 interior, si la imagen incluye una estructura o característica que no se muestra en otra imagen o muestra las mismas estructuras o características en diferentes ángulos o perspectivas que las otras imágenes.

En otra modalidad, las imágenes del área 106 interior y los tubos 104 de cada puerto 110 de vista pueden capturarse de acuerdo con una secuencia predeterminada o a lo largo de una trayectoria 202 predeterminada alrededor del perímetro del horno 102 como se muestra en la FIGURA 2. La trayectoria 202 predeterminada puede extenderse en ya sea una dirección en el sentido del reloj o sentido opuesto del reloj . Al capturar las imágenes en una secuencia predeterminada, la identificación subsecuente del área 106 interior capturada en cada imagen puede lograrse rápidamente ya que cada etapa de la secuencia o trayectoria corresponde a una porción conocida del área 106 interior. En otra modalidad, las imágenes del área 106 interior y los tubos 104 pueden tomarse en cualquier orden deseado o secuencia con el requerimiento adicional que la porción correspondiente del área 106 interior se correlacione con las imágenes capturadas. Ya que el horno 102 puede incluir puertos 110 de vista en lados opuestos del horno 102 y en cada lado de una fila de los tubos 104, todos los tubos 104 pueden incluirse en al menos dos imágenes y varios de los tubos pueden incluirse en al menos cuatro imágenes .

En una modalidad, una cámara sencilla se utiliza para capturar todas las imágenes del área 106 interior del horno 102. Utilizando la cámara sencilla para capturar todas las imágenes puede incrementar la consistencia de procesamiento subsecuente y análisis de los datos de imagen debido a que las imágenes se capturan bajo las condiciones de cámara uniforme tal como la señal uniforme en niveles de ruido y sensibilidades uniformes a diferentes longitudes de onda. En otra modalidad, una pluralidad de cámaras puede utilizarse para capturar imágenes, pero el procesamiento subsecuente y el análisis de los datos de imagen deben contarse para diferencias en las condiciones de cámara tales como diferencias en las sensibilidades para diferentes longitudes de onda y las diferencias en relaciones de señal a ruido como resultado de diferencias en condiciones entre cámaras y/o modelos de cámaras . El conteo para las diferencias en las condiciones de cámara se necesita para crear datos de imagen adquiridos de una cámara que corresponde con los datos de imagen adquiridos de la otra cámara .

Cuando se captura una imagen del área 106 interior del horno 102, la cámara puede incluir uno o más filtros para prevenir o reducir ciertas longitudes de onda de luz para alcanzar el reproductor de imagen o sensor. La imagen o sensor pueden incluir dispositivos acoplados de carga (CCD) y/o complementariamente dispositivos semiconductores de metal-óxido (CMOS) . En una modalidad, el filtro puede diseñarse para permitir 50% de la luz en una longitud de onda predeterminada para pasar a través del filtro y alcanzar el sensor. El filtro además se diseña para permitir menos luz, es decir, menos de 50% de luz, para pasar a través del filtro en las longitudes de onda que son menores que la longitud de onda predeterminada, y permitir más luz, es decir, más de 50% de la luz, para pasar a través del filtro en las longitudes de onda que son mayores que la longitud de onda permitida. En una modalidad, la longitud de onda predeterminada puede ser de aproximadamente 715 nm. En otras modalidades, la longitud de onda predeterminada puede estar entre aproximadamente 300 nm o menos de y/o 1000 nm o más.

El reproductor de imagen o sensor que se incorpora en la cámara puede incluir pixeles que registran la intensidad de la luz recibida en el pixel. El número de pixeles en la cámara corresponde a la resolución de la cámara. En una modalidad, la cámara puede tener una resolución entre aproximadamente 1 megapixel (aproximadamente 1 millón de pixeles) a aproximadamente 10 megapixeles (aproximadamente 10 millones de pixeles) o más. Cada pixel en el reproductor de imagen o sensor pueden tener uno o más componentes o canales que registran la intensidad de la luz.

En una modalidad, del pixel del reproductor de imagen o sensor puede tener tres componentes o canales, que pueden corresponder a los colores rojo (R) , verde (G) y azul (B) . Los canales o componentes del pixel pueden configurarse para ser más receptivos a la luz en ciertas frecuencias predeterminadas y menos receptivos a luz en otras frecuencias predeterminadas cuando registran la intensidad de la luz. En otras palabras, la luz en ciertas frecuencias predeterminadas puede contribuir más a la medida de intensidad total que la luz en otras frecuencias predeterminadas. Cuando se captura una imagen, las intensidades registradas para cada canal o componentes para cada pixel se almacenan como datos de imagen o datos de pixel. En una modalidad, los pixeles se configuran para medir la intensidad de la luz en el espectro visible.

Después de que las imágenes del horno 102 se obtienen, los datos de imagen correspondientes para cada una de las imágenes puede cargarse en una computadora u otro dispositivo de procesamiento para el procesamiento adicional y análisis. Cada una de las imágenes entonces puede procesarse utilizando la computadora para corregir, es decir, reducir o eliminar, cualquier distorsión en la imagen. Antes de que cada imagen pueda procesarse para corregir por distorsión en la imagen, un modelo de transformación representa cada una de las lentes y combinación de cámara utilizada para capturar imágenes que pueden construirse o crearse. Para crear un modelo de transformación, una serie de modelos de distorsión puede crearse para las lentes y combinación de cámara. Un modelo de distorsión radial determina la cantidad de distorsión radial que puede introducirse mediante las lentes calibradas y la combinación de cámara por una longitud focal seleccionada (conteo para la posibilidad de unas lentes de zoom) y distancia focal seleccionada. Una vez que el modelo de transformación se ha creado para unas lentes y combinación de cámara, el modelo de transformación puede aplicarse a las imágenes capturadas por las lentes y la combinación de cámara para corregir cualquier distorsión. Se conocen los métodos para la corrección de distorsión en la técnica. Cualquier método adecuado para la corrección de distorsión puede utilizarse en relación con el presente método.

Además de la corrección de distorsión, cada una de las imágenes puede procesarse utilizando la computadora para corregir cualquier rotación o derivación ("corrección de rotación") desde una posición específica, por ejemplo, una "posición centrada" . La corrección de rotación puede realizarse para corregir la orientación vertical de la imagen ("ángulo de balance"), para corregir el ángulo "hacia arriba y hacia abajo", ángulo ("de inclinación") y ángulo ("de derivación") "hacia la derecha e izquierda". En una modalidad, el ángulo de balance y de inclinación puede corregirse detectando el o los bordes del o los últimos tubos 104 en la imagen y la colocación del puerto 110 de vista opuesto y entonces ajustar la imagen de modo que el o los bordes del o los últimos tubos 104 en la imagen sean verticales. En otra modalidad, la derivación puede corregirse utilizando información geométrica de horno. Los métodos para la corrección de rotación se conocen en la técnica. Cualquier método adecuado para la corrección de rotación puede utilizarse en la conexión con el presente método.

Las imágenes "corregidas" , pueden procesarse utilizando la computadora para detectar o determinar los bordes de los tubos 104 y/o cualesquier otras características deseables, por ejemplo, el puerto 110 de vista opuesto, en la imagen. Los bordes detectados de los tubos 104 y las características detectadas de la imagen pueden ajustarse o modificarse en vista de un modelo geométrico del horno 102. Un modelo geométrico es una representación de la posición en el espacio de cada característica en el horno (típicamente, representada por coordenadas x, y, z y un punto de referencia) . Basada en la especificación de diseño tal como el espacio de las filas, el espacio tubo a tubo y la distancia entre la pared y el primer tubo, un modelo geométrico "como se diseñó" puede desarrollarse. Debido a la fabricación de tolerancias y el movimiento del tubo que resulta de la expansión térmica, los tubos y las características de horno pueden no ubicarse en precisamente la misma posición como el modelo geométrico "como se diseñó" .

Este modelo puede subsecuentemente modificarse para igualar las condiciones de operación actuales del horno, comparando los bordes detectados en las imágenes en el modelo geométrico. Esto permite que los tubos u otras características se identifiquen.

El modelo geométrico se utiliza como el punto de inicio para identificar cada tubo. La detección del borde se utiliza en la sintonización fina de la ubicación de la característica, debido a que los tubos pueden inclinarse o moverse en un ambiente de alta temperatura.

El borde de los espacios de tubo en la ubicación del puerto de visualización se estima basado en un esquema de modelación que incorpora tanto la información geométrica y el resultado de la detección del borde desde la imagen. La información de la detección del borde del procesamiento de imagen se concilia con los datos geométricos.

El algoritmo de detección de borde o proceso estima la ubicación posible de los bordes y proporciona una distribución de probabilidad donde cada borde puede ubicarse.

La distribución probable de la ubicación del borde se compara con el modelo geométrico. Ya que existen bordes múltiples que se ubican al mismo tiempo, el error entre la información geométrica y la densidad de probabilidad de la ubicación de los bordes se minimiza para derivar la ubicación fina de los bordes .

Utilizando el modelo geométrico y los bordes de tubo identificados y otras características, cada tubo 104 en cada imagen puede identificarse y segmentarse. Iniciando con el borde detectado del último tubo 104 en una fila, un entramado puede sobretraslaparse en una porción de la imagen que corresponde a la fila del tubo. El entramado puede espaciarse en forma desigual y puede basarse en las dimensiones y configuración del modelo geométrico tal como el espacio de la fila del tubo y la distancia central del tubo. Las líneas verticales del entramado traslapado corresponden a los bordes de los tubos 104 basados en posiciones conocidas de los tubos 104 del modelo geométrico. El espacio entre las líneas de entramado puede variar desde 1 pixel a 100 o más pixeles dependiendo de la resolución de la cámara utilizada. El entramado puede incluir una fila de segmentos que tiene una longitud y/o altura predeterminada. Los segmentos pueden centrarse alrededor de una elevación predeterminada.

Cada segmento de la fila de segmentos entonces de verifica para determinar si el segmento es parte de un tubo 104 o es otra parte del área 106 interior como parte del periférico o detección de defecto. Si un segmento no es parte de un tubo 104, el segmento se descarta. Los segmentos restantes, que corresponden a los tubos 104 en el horno 102, entonces se utilizan en el análisis para determinar una temperatura de cada uno de los tubos 104 en la imagen correspondiente. En una modalidad, el método utilizado para determinar periféricos, o si un segmento es parte de un tubo que se basa en un árbol de clasificación. El árbol de clasificación se desarrolla utilizando información del modelo geométrico. Una serie de estadísticas diferentes se prueba para un segmento y se basa en el resultado de las pruebas, un segmento se determina por ser bueno (parte de un tubo) o malo (no siendo un tubo) .

La temperatura de los tubos 104 se determina basada en los datos de pixel de todas las imágenes . Para determinar un valor de temperatura para un tubo 104 en una imagen, los datos de pixel en el segmento del tubo 104 correspondiente se procesan para determinar un valor que representa una medida de tendencia central, que entonces se correlaciona con una temperatura. La temperatura o valor de temperatura es un valor representativo para un tubo. La temperatura del tubo varía a lo largo de su longitud y una o más elevaciones seleccionadas se mide para proporcionar valor o valores de temperatura representativas para un tubo. El procesamiento de los datos de pixel, por ejemplo, valores de intensidad, inician con la obtención de un valor que representa una medida de la tendencia central, para cada canal o componente de los datos de pixel de los pixeles en el segmento. En una modalidad, el valor que representa una medida de la tendencia central puede ser una media' de los datos de pixel . Sin embargo, en otras modalidades, el valor que representa una medida de la tendencia central puede ser una media, media robusta, modo, u otra medida estática derivada de los datos de pixel. El valor que representa una medida de la tendencia central para cada canal o componente entonces se correlaciona a un valor de temperatura. En una modalidad, el valor de temperatura para un segmento determinado del valor que representa una medida de la tendencia central puede también asignarse a un valor incierto. El valor incierto puede cuantificar la confidencia en el valor de temperatura determinado. Los factores numerosos tal como distancia del tubo de la cámara (longitud de trayectoria, "d" ) , el ángulo de la cámara (formado por una línea central de la cámara y la posición del tubo 104, "a"), el número de pixeles en el segmento que representa el tubo, puede afectar la confidencia de una determinación de valor de temperatura. Si los datos de pixeles incluyen canales o componentes múltiples, el valor de temperatura para cada uno de los canales o componentes puede promediarse utilizando unas técnicas de promedio estáticas, por ejemplo, promedio, promedio ponderado, etc., para obtener un valor de temperatura sencillo para el segmento, el cual corresponde a un tubo 104.

Para obtener una correlación entre los valores de temperatura y los datos de pixel, se conoce una relación entre las temperaturas y los datos de pixel que pueden formarse y almacenarse en una base de datos u otro dispositivo de memoria para la accesibilidad en el futuro. Una técnica para obtener la relación entre los datos de pixeles y la temperatura involucra capturar una imagen del área 106 interior y luego tan pronto después seguir la captura de la imagen con la adquisición de las medidas de temperatura de los tubos en la porción del área interior que corresponde a la imagen. Las medidas de temperatura de los tubos puede realizarse con un pirómetro óptico u otro dispositivo adecuado. Los valores que representan una medida de la tendencia central de la imagen, que corresponde a los tubos 104, entonces se comparan con las medidas de temperatura para establecer una correlación o relación entre la temperatura y el valor de pixel. Otras técnicas para obtener la información de temperatura en los tubos 104 también pueden utilizarse para establecer la relación o correlación en los valores de pixel. Una vez que una relación o correlación entre las temperaturas y los valores de pixel se establecen, la correlación puede utilizarse para el procesamiento subsecuente de imágenes .

Una vez que los valores de temperatura para cada tubo 104 en cada imagen se determinan, los valores de temperatura de las imágenes pueden combinarse juntos para proporcionar información de temperatura en todos los tubos 104 en el horno 102. El valor de temperatura para cada tubo 104 en cada imagen se extrae y utiliza para generar una representación de información de temperatura para todos los tubos 104 y el horno 102. Donde un tubo 104 particular tiene diversos valores de temperatura como resultado del tubo 104 que es más de una imagen, los valores de temperatura pueden promediarse utilizando técnicas promedio estáticas, por ejemplo, promedio, promedio ponderado, etc. La incertidumbre de los valores de temperatura puede incluirse como un factor cuando se calcula un promedio ponderado. Una vez que la extracción y procesamiento de los valores de temperatura de las imágenes se completa, un valor de temperatura para cada tubo 104 en el horno 1023 puede desplegarse.

En otra modalidad, en lugar de determinar un valor de temperatura para cada tubo 104 en cada imagen, los datos de pixel de segmento o los valores que representan una medida de la tendencia central pueden continuarse para procesarse en una forma similar a aquella discutida anteriormente (incluyendo la aplicación de valores inciertos) para generar una representación del horno 102 en los datos de pixel o valores estadísticos. Los datos de pixel o valores que representan una medida de tendencia central en la representación del horno entonces pueden convertirse a temperaturas utilizando la relación o correlación discutida en lo anterior para obtener una representación del horno basada en los valores de temperatura.

En una modalidad, un método de regresión multivariante (tal como Escuadras Menos Parciales) puede utilizarse para establecer una correlación entre la temperatura del tubo específico para el cual las medidas de temperatura independientes están disponibles en los datos de pixel de una imagen. La correlación puede incorporar variables que incluyen, pero no se limitan a, valores de pixel de canal, por ejemplo, valores R, G, B, d, a, otras medidas cuantificables adecuadas, y/o combinaciones de las mismas. Por ejemplo, el valor correlacionado de la temperatura del tubo puede representarse como Tj (para tubo j ) y las variables independientes como X¡Ji donde ¿denota la variable £h , de una lista parcial de variables donde x ? {/?, G, 5, \¡d, -^-,a, ...}. otras variables asociadas con la temperatura del tubo pueden incluir R, G, B de los tubos previos y siguientes. El tubo 104 de temperatura en una ubicación predeterminada puede representarse como una combinación lineal de estas variables con coeficientes J' no conocidos tales como 7 ~?í <4¡X(y Dando un establecimiento de medidas de temperatura independientes, T¡ donde # =1,2..., n que puede llegar desde un pirómetro, los coeficientes desconocidos pueden determinarse minimizando el error entre los datos actuales y la predicción en el sentido de menos escuadras : Estas evaluaciones pueden sistemáticamente realizarse con la ayuda de herramientas de software estadísticas y matemáticas (por ejemplo, Matlab®) . El resultado final de las evaluaciones puede generar una correlación entre los datos de la imagen y las temperaturas de los tubos 104 en al menos el sentido de menos escuadra T—?ÍAÍX¿ permitiendo que la temperatura se estime para todos los tubos en las imágenes (no son aquellas para las cuales las medidas de temperatura independientes están disponibles) .

Con referencia a la FIGURA 3, la información de temperatura con respecto a los tubos 104 del horno 102 puede desplegarse como un diagrama de contorno u otra representación gráfica adecuada (color) . La FIGURA 3 muestra un entramado de contorno ejemplar de la información de diferencia de temperatura para los tubos 104 del horno 102 en una elevación predeterminada. El diagrama puede identificar los tubos y filas de proceso individual. Como se muestra, el diagrama ilustra que el horno incluye regiones de temperatura 502 aproximadamente promedio, regiones de temperaturas 504 debajo del promedio y regiones de temperatura 506 promedio.

En una modalidad, el proceso descrito aquí puede aplicarse a una pluralidad de elevaciones dentro del horno 102 y puede utilizarse para generar una vista tridimensional o representación de los datos de temperatura. Los puertos 110 de vista pueden ubicarse en porciones superior e inferior del horno 102. La realización del proceso discutido en lo anterior con los puertos de vista en las porciones superior e inferior del horno 102 permite la generación de un diagrama para la porción superior y la porción inferior del horno 102. En una modalidad, los cálculos adicionales que incorporan las diferencias anticipadas en la temperatura en las diferentes elevaciones se incorporan en el diagrama tridimensional. Incorporando las diferencias anticipadas en las temperaturas permite que el diagrama cuente para las anomalías con tubos 104 específicos. En otra modalidad, las filas múltiples de segmentos en diferentes elevaciones pueden analizarse de las imágenes. El uso de segmentos múltiples en diferentes elevaciones también puede utilizarse para generar una representación tridimensional de información de temperatura.

En una modalidad, el proceso descrito aquí puede utilizarse para adquirir la temperatura de otras estructuras o características que puede ubicarse en un horno o cámara 102 tal como paredes verticales o techos. En el procesamiento de los datos de imagen de las imágenes, la temperatura de las estructuras del horno 102 puede determinarse correlacionando la temperatura medida de las estructuras dentro del horno 102 en valores estadísticos que corresponden a las características. Esto se hace en un método que es similar a aquel descrito en lo anterior por los tubos. Estas características pueden tener diferentes propiedades radioactivas que aquellas de los tubos que requieren un conjunto diferente de parámetros correlacionados (Bj mayor que Aj) . Es necesario determinar los valores de aquellos coeficientes desconocidos de las medidas de temperatura independientes .

Las modalidades dentro del alcance de la presente solicitud incluyen productos de programa que comprenden medios leíbles por la máquina para llevar a cabo o que tienen instrucciones ejecutables por la máquina o estructuras de datos almacenadas en la misma. Tales medios leíbles por la máquina pueden ser cualquier medio disponible que puede accesarse mediante una computadora de propósito general o propósito especial u otra máquina con un procesador. Por medio de un ejemplo, tal medio leíble por la máquina puede comprender RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM u otro almacenaje de disco óptico, almacenaje de disco magnético u otros dispositivos de almacenaje magnético, o cualquier otro medio que puede utilizarse para llevar a cabo o almacenar el código de programa deseado en la forma de instrucciones ejecutables por la máquina o estructuras de datos y los cuales pueden accesarse por un propósito general o computadora de propósitos especial u otra máquina con un procesador. Cuando la información se transfiere o proporciona sobre una red u otra conexión de comunicaciones (ya sea conexión permanente, inalámbrica o una combinación de permanente o inalámbrica) en una máquina, la máquina adecuadamente visualiza la conexión como un medio leíble por la máquina. De este modo, cualquier conexión se conoce adecuadamente como un medio leíble por la máquina. Las combinaciones- de lo anterior también se incluyen dentro del alcance del medio leíble por la máquina. Las instrucciones ejecutables por la máquina comprenden, por ejemplo, instrucciones y datos que provocan que una computadora de propósito general, computadora de propósito especial o máquinas de procesamiento de propósito especial realicen cierta función o grupo de funciones.

Mientras sólo ciertas características y modalidades de la invención se han mostrado y descrito, muchas modificaciones y cambios pueden ocurrir por aquellos expertos en la técnica (por ejemplo, variaciones en el tamaño, dimensiones, estructuras, formas y proporciones de los diversos elementos, valores de parámetros (por ejemplo, temperaturas, presiones, etc.), montar las disposiciones, uso de materiales, colores, orientaciones, etc.) sin apartarse materialmente de las técnicas novedosas y ventajas de la materia citada en las reivindicaciones. El orden de las secuencias de cualquier proceso o etapa del método puede variar o re-secuenciarse de acuerdo con las modalidades alternativas. Esto es, por lo tanto, se entiende que las reivindicaciones anexas se pretenden para cubrir todas las modificaciones y cambios que caen dentro del espíritu verdadero de la invención. Además, en un esfuerzo para proporcionar una descripción concisa de las modalidades ejemplares, todas las características de una implementación actual no pueden haber sido descritas (es decir, aquellas no relacionadas al mejor modo actualmente contemplado para llevar a cabo la invención, o aquellas no relacionadas para permitir la invención reclamada) . Debe apreciarse que en el desarrollo de cualquier implementación actual, como en cualquier ingeniería o proyecto de diseño, numerosas implementaciones de decisiones específicas pueden hacerse. Tal esfuerzo de desarrollo puede ser complejo y consumir tiempo, pero, sin embargo, es un proyecto de rutina de diseño, fabricación y manufactura por aquellos de experiencia ordinaria que tienen el beneficio de esta descripción, sin experimentación indebida.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un método para determinar la información de temperatura en una pluralidad de tubos en un horno, el método caracterizado porque comprende: capturar una pluralidad de imágenes en un área interior de un horno, al menos algunas imágenes de la pluralidad de imágenes que se asocian con porciones diferentes del área interior del horno, y en donde cada imagen de la pluralidad de imágenes comprende datos de pixel asociados con un subconjunto de una pluralidad de tubos colocados dentro del horno; identificar cada tubo del subconjunto de la pluralidad de tubos en cada imagen de la pluralidad de imágenes; procesar una porción de los datos de pixel asociados con cada tubo identificado para obtener un valor que representa una medida de la tendencia central para cada tubo identificado del subconjunto de la pluralidad de tubos en cada imagen de la pluralidad de imágenes; y procesar el valor que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado para obtener información de temperatura para la pluralidad de tubos.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el procesamiento de valor que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado comprende determinar un valor de temperatura para cada tubo identificado del valor correspondiente que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado .

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además, porque comprende: establecer una correlación entre los valores previamente obtenidos que representa medidas de tendencia central y que corresponden a las temperaturas medidas; y en donde determinar el valor de la temperatura para cada tubo identificado del valor correspondiente que representa la medida de la tendencia central utiliza la correlación.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende generar un modelo geométrico de la pluralidad de tubos colocados en el horno.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la identificación de cada tubo comprende : identificar un borde de un tubo de la pluralidad de tubos ; y traslapar un entramado en la imagen correspondiente que utiliza un modelo geométrico de la pluralidad de tubos colocado en el horno y el borde identificado de un tubo.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el traslape de una rejilla comprende asignar líneas de rejillas que corresponden a los bordes de cada tubo de la pluralidad de tubos en la imagen correspondiente .

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el procesamiento de una porción de los datos de pixel comprende: identificar un segmento del entramado que corresponde a cada tubo identificado; y procesar los datos de pixel asociados con el segmento identificado para obtener el valor que representa la medida de la tendencia central para el tubo identificado correspondiente.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la identificación de un segmento del entramado comprende identificar segmentos ubicados en una elevación predeterminada de cada tubo identificado.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: los datos de pixel comprenden datos para una pluralidad de canales; y el procesamiento de una porción de datos de pixel comprende procesar los datos para cada canal de la pluralidad de canales para obtener un valor de canal para cada canal de la pluralidad de canales .

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el procesamiento de una porción de los datos de pixel comprende procesar los valores de canal para la pluralidad de canales para obtener el valor que representa la medida de la tendencia central para el tubo identificado .

11. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el procesamiento del valor que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado comprende además: determinar tubos de la pluralidad de tubos que tiene una pluralidad de valores de temperatura determinados correspondientes; y procesar la pluralidad de valores de temperatura determinados correspondientes para cada tubo determinado de la pluralidad de tubos para obtener un valor de temperatura sencillo para cada tubo determinado.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el procesamiento del valor que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado para obtener información de la temperatura comprende generar un valor que representa la medida de la tendencia central para cada tubo identificado en una pluralidad de elevaciones.

13. Un método para adquirir datos de temperatura para una pluralidad de características en una cámara, el método caracterizado porque comprende: capturar una primera imagen de un área interior de la cámara, la primera imagen estando asociada con una primera porción del área interior, y en donde la primera imagen comprende los primeros datos de imagen para la pluralidad de características colocadas dentro del área interior; capturar una segunda imagen de un área interior de la cámara, la segunda imagen estando asociada con una segunda porción del área interior, y en donde la segunda imagen comprende los segundos datos de imagen para la pluralidad de características colocadas dentro del área interior ; identificar la pluralidad de características dentro de los primeros datos de imagen y los segundos datos de imagen; generar una representación de área interior basada en los primeros datos de imagen, los segundos datos de imagen y la identificación de cada característica de la pluralidad de características en el área interior, en donde la representación de área interior comprende datos que se relacionan a la pluralidad de características colocadas dentro del área interior; establecer una correlación entre la representación de área interior y la información de temperatura que se relaciona al área interior; y calcular las temperaturas de la pluralidad de características en el área interior de la representación de área interior que utiliza la correlación establecida.

14. El método de conformidad con la reivindicación , caracterizado porque la generación de una representación área interior comprende : determinar cada característica de la pluralidad de características que tiene una pluralidad de valores calculados; generar un valor consolidado para cada característica determinada de la pluralidad de características basadas en la pluralidad de valores calculados para la característica determinada correspondiente; y en donde la representación de área interior comprende el valor consolidado para cada tubo determinado de la pluralidad de características .

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque comprende: asociar los primeros datos de imagen a una característica identificada correspondiente en la primera imagen; y calcular un valor para cada característica identificada en la primera imagen que utiliza los primeros datos de imagen asociados.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la generación de una representación de área interior comprende generar una representación interior en una pluralidad de elevación dentro de la cámara.

17. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque comprende generar y desplegar un diagrama en tercera dimensión de la información de temperatura .

18. Un sistema para adquirir información de temperatura en una pluralidad de características en un horno, el sistema caracterizado porque comprende: un dispositivo configurado para capturar una imagen digital de un área interior de un horno, la imagen digital comprende datos de imagen en el área interior del horno y el área interior del horno incluye una pluralidad de características ; un dispositivo de cómputo que comprende un microprocesador, un dispositivo de memoria y un programa ejecutable mediante el microprocesador, el dispositivo de cómputo se configura para recibir los datos de imagen del dispositivo; una base de datos que almacena una relación entre los valores de pixel y los valores de temperatura; y el microprocesador y el programa se configuran para procesar los datos de imagen para obtener los valores de pixel para cada característica de la pluralidad de características en la imagen digital y determinar una temperatura para cada característica de la pluralidad de características basadas en la relación almacenada en la base de datos .