JPH01248283A - 高炉内における装入原料流動部の検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は高炉炉内における原料表面に生じる流動部を
検出する方法に関するものである。

［従来の技術］ 高炉炉内にお１りる原料表面には、高輝度の原料が炉内
ガス流により動いている領域（以下流動部という）があ
り、この位置と面積を計測し、このデータに基づいて算
出した指数値（流動化指数）は炉内ガス流れを把握する
のに利用でき、操業上重要な役割を果たしている。

従来、原料流動部の位置や面積を計測する方法としては
、高炉炉内を光フアイバースコープやテレビカメラで覗
き、原料流動部の位置や面積を目視により判断する方法
が開発されている。その−例として特公昭６２−３３２
１ｉ３号公報に開示されている方法がある。この方法は
、光ファイバーを用いて装入原料を観察してその像をビ
デオカメラによりビデオテープレコーダーに記録し、そ
の記録画像データを画像解析装置により解析して、炉中
心部の流動部面積を求めるようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の検出方法には以下のような問題点があっ
た。

（１）流動部の境界を人間がライトペン等でマニュアル
トレースする必要がある。

（２）光フアイバースコープを用いるため、視野が狭い
範囲に限られる。

（３）画像を一度ビデオテーブにとり、あらためて画像
処理装置に入れて解析するので、リアルタイム処理が不
可能である。

（４）光ファイバーの動きが１次元運動に制約されるた
め、２次元平面である高炉炉内装入物面の全てを測定す
ることが不可能である。

（５）同じ面積の流動部でも、光フアイバー先端と装入
物表面までの距離によって像の大きさが異なるので流動
部の面積を精度良く測定することか困難である。

以上のような問題点があるため、特に実操業において全
自動で実時間処理により流動部を求めることが困難であ
った。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、高炉炉内原料表面の流動部の面積を全自動で
精度よく実時間で検出することを可能にした高炉炉内に
おける原料流動部の検出方法を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る高炉炉内における原料流動部の検出方法
は、高炉炉口部に設置したテレビカメラにより装入物表
面の画像信号を得て、画素毎に前記画像信号の一定時間
内の最大値又は平均値を算出し、次に、近傍画素間にお
ける前記最大値又は平均値の変動を算出して、前記変動
が規定値より小さい部分を流動部と判定する（請求項１
）。

また、流動部を判定する際に、変動が規定値より小さい
だけでなく、画素信号の大きさが規定値より大きい部分
を流動部と判定する（請求項２）。

更に、この発明に係る高炉炉内における原料流動部の検
出方法は、前記近傍画素間における前記最大値又は平均
値の変動の算出を、各画素間の空−間微分を算出するこ
とによって行う（請求項３）。

前記最大値又は平均値の算出に際しては、テレビカメラ
により得られた装入物表面の画像信号の変動が規定値よ
り小さいとき、その時の測定信号は使用しないようにす
る（ｒｒｉ求項４）。そして、流動部を判定した後、前
記流動部のテレビカメラ視野に占める割合を算出するこ
とにより、前記流動部の面積を特徴する請求項５）。ま
た、算出された前記流動部の面積を、テレビカメラの焦
点距離と炉内装入物レベルにより補正する（請求項６）
。その際、炉内装入物レベルに対応しててテレビカメラ
のズームレンズを操作し、常に倍率の一定な画像が得ら
れる状態でａ−１定を行う（請求項７）。

［作用］ この発明においては、原料流動部においては赤熱コーク
スが動いているため、ある程度の長時間（数秒間）にお
ける各部分の最大輝度又は平均輝度を測定すると、流動
部内おいては平均化されているのに対し、流動部具外の
赤熱コークスの位置はこの程度の時間内ではあまり動か
ないので、各部分の最大輝度又は平均輝度にむらができ
ることを利用して、最大輝度又は平均輝度の変動が所定
の規定値以下の領域を流動部であるとして検出する。

［実施例コ この発明の一実施例に係る高炉炉内における原料流動部
の検出方法を図に基づいて説明する。

第２図はこの実施例を実施する際のシステム構成図であ
る。図において、１は高炉、２は高炉内原料表面、３は
テレビカメラ、４はテレビカメラ制御装置、５はテレビ
モニタ、６は流動部検出装置、７は流動部計測装置付属
のＣＲＴデイスプレー、８は同印字装置、９は炉内原料
レベル計（例えばサラジンブレベル計）である。

テレビカメラ３は高炉１の炉頂部にある覗窓部に、炉内
原料表面２が覗けるように設置される。

テビカメラ３の角度を、必要に応じててれびカメラ制御
装置４によって水平方向、垂直方向に角度を変化させて
炉内原料表面２の大部分が覗けるようにしである。また
、テレビカメラコント制御装置４は後述するように流動
部計測装置６から発信される距離信号に応じてテレビカ
メラ３のズームレンズを駆動して得られる像の倍率を一
定に制御する。

テレビカメラ３からのビデオ信号はテレビモニタ５によ
り画像として監視されると共に、流動部検出装置６に入
力される。

第１図は流動部検出装置６の構成を示したブロック図で
ある。図において、１０フレームメモリ、１１は計測可
能画像選択装置、１２は最大輝度選択装置、１３は輝度
信号向一部識別装置、１４は高輝度部識別装置、１５は
流動部識別装置で、１６は距離補正・流動部指数化装置
である。

フレームメモリ１０には、テレビカメラ３により撮影さ
れた装入物表面の画像信号が輝度度レベルを示すディジ
タル信号に変換されて格納される。

計ｎ１可能画像選択装置１１はこのフレームメモリ１０
に格納された信号を読みだし、例えば１ラインごと又は
１画面にわたる信号の変動を算出し、規定値以上である
かどうかを判定する。判定方法は例えば信号の標準偏差
を計算して、それが規定値以上であるかを判定してもよ
く、また、周知技術であるリアルタイムフーリエ変換に
よりパワースペクトルを求め、予め定められた周波数よ
り高い周波数成分が規定値以上であるかを判定してもよ
い。

計測可能画像選択装置１１は１画面全部に亘って画像信
号の変動が規定値以上であるときのみその７１−１定画
像信号が信頼できるものであると判断し、次段に接続さ
れる最大輝度選択装置１２にデータを送信する。

例えば炉内にダストが発生した場合は、原料表面の明瞭
な画像が得られないが、上記処理により信号の変動が小
さいと判定されて、その信号は以下の最大輝度選択装置
１２等の信号処理に用いられないのでダストによる外乱
の影響を受けない。

この方法によれば、画面の輝度レベルを低下させるよう
なダストのみならず、炉下部から吹き抜けてくる高輝度
のダストによる外乱し除去することができる。

最大輝度選択装置１２には計測可能画像選択装置１１か
らの信号が入力され、画素ごとの最大値が求められる。

即ち最大輝度選択装置１２は、各画素に対応するメモリ
を有しており、期間の最初においてはこのメモリは最低
輝度に対応する値にプリセットされる。以後新しいデー
タが入力される毎に、新しいデータとメモリの内容が比
較され、新しいデータの方が大きいとメモリの内容が新
しいデーターで置き換えられて更新される。一定期間経
過後、メモリの内容を読み出せば、その値がその期間中
の最大輝度信号に対応する。

第３図は上記の演算処理により作成された、所定方向（
Ｘ軸方向）の最大輝度レベルを示した特性図である。

なお、この実施例では最大輝度選択装置を示しているが
、この代わりに各画素ごとの平均値を算出する方式とし
ても目的を達成できることは本願発明の基本原理から明
らかである。この場合には、各画素ごとのメモリを期間
の最初にリセットしておき、新しいデータが入力される
ごとにメモリに加算し、かつデータの個数を記憶してお
いて、一定期間経過後、これらの値より各画素ごとの平
均を求めればよい。従って、この場合には最大輝度選択
装置の代わりに、平均値算出装置用いられる。

輝度信号向一部識別装置１３には最大輝度選択装置から
の信号が入力され、ここで空間的な変動量が算出される
。空間的な変動量の算出方法としては、画像処理におけ
る周知技術である空間微分量（２次元又は１次元）を各
画素ごとに行ってもよいし、例えばある画素を中心とし
た矩形内にある画素の信号値の標準偏差を計算してもよ
い。このようにして算出された空間的な変動量は各画素
ごとに規定値と比較され、規定値以下の部分が輝度信号
均一部と判別される。第３図に示された特性図では信号
変化の少ない領域Ａが輝度信号均一部であると判別され
る なお、この発明の基本的な実施例においては上記輝度信
号均一部を流動部とするが、第１図に示す実施例におい
ては次に述べる高輝度部識別装置１４により最大輝度を
求め、更に輝度信号均一部のうちで輝度の絶対値が規定
値以上のものを流動部として信頼性を高めている。これ
は、万一視野の一部に暗くて輝度の変化しない部分があ
った場合に、この部分を流動部と誤判定しないようにす
るためのものである。

高輝度部識別装置１４にはフレームメモリ１０の輝度信
号が入力され、そこでその信号が画素毎に規定値と比較
され、規定値を越えるものが高輝度部と判定される。な
お、高輝度部識別装置１４への入力信号は必ずしもフレ
ームメモリ１０からの信号である必要はなく、最大輝度
選択装置１２（又は平均値算出装置）からの信号を入力
してもよい。

流動部識別装置１５には輝度信号向一部識別装置１３の
出力及び高輝度部識別装置１４の出力が入力され、上述
したように輝度信号均一部のうちで輝度の絶対値が規定
値以上のものを流動部と流動部の領域を求る。第４図は
このときの流動部を抽出した時の画像を示した説明図（
図の白い部分）であり、その流動部の画素数をカウント
し、カメラレンズの焦点距離によって定まる計数αによ
り、次の（１）式により流動部面積Ｓ′を求める。

Ｓ′−α・Ｃ・・・・・・（１） ここでＳ′は流動部面積、Ｃは流動部画素数である。

距離補正・流動部指数化装置１６には上記の流動面積Ｓ
゛が入力されると共に、炉内原料レベル計９からの炉内
原料の面レベル及びテレビカメラ制御装置４からのカメ
ラ焦点距離が入力されて次の演算処理が行われる。

一般に、カメラと炉内原料の計測面との距離は、カメラ
の水平方向角度θ、垂直方向角度φ、及び炉内原料の面
レベルＨの関数で近似される。炉内原料面レベルＨは炉
内原料レベル計９により、１−１定される。炉内原料表
面は、一般に第２図に示すようなすりばち状となり、高
炉中心軸をＺ軸とし、半径方向に直交してＸ軸、ｙ軸を
とると、ｚ−Ｚ　（ｘ、ｙ、Ｈ）　　　　・・・・・・
（２）で表わされる面上にある。この面と、カメラの角
度θ、φ及びカメラの据付位置で定まるカメラの視野線
との交点を解析的に求め、その点とカメラの据付位置と
の距離を求め、これをｇとする。流動部面積Ｓは、カメ
ラの基準距離をｇ。とじて’５−ｆｌ／ｆ！　　・Ｓ′
　　　　　　・・・・・・（３）により求める。

この距離補正・流動部指数化装置１６における距離補正
は、上記の方法だけでなく次の方法によっておこなって
もよい。即ち、テレビカメラ３のズーミングを利用して
予め画像の大きさを正規化しておく方法であり、前述の
方法によりカメラと炉内原料計ｎ１面との距離ｇを算出
し、その距離に応じてテレビカメラのズームレンズを駆
動し、距離にかかわらず常に一定の倍率の画像が得られ
るようにする。このようにすることで、（３）式のよう
な補正演算をすることなく、流動部面積Ｓを求めること
かできる。

流動部の指数化は、下式で定義される流動化指数により
求める。

Ｆ−Ｓ／Ｔ　　　　　　　　　　　・・・・・・（４）
ここでＦは流動化指数、Ｓは流動部面積、Ｔは原料表面
のうち、テレビカメラで撮影さたれ領域の面積である。

以上のように構成された流動部検出装置６において、テ
レビカメラ３からの原画像はその輝度レベルに従った２
値化信号でメモリフレーム１０に格納され、′７１ＦＪ
定可能画像選択１１はメモリフレーム１０に格納された
画像信号の変動が所定の規定値以上であるときそのパー
１定データは信頼できるものとしてその画像データを送
り出す。このとき、変動が所定値以下のときはその画像
データを送り出さず、次の最大値（又は平均値）の演算
に用いないようにしている。最大輝度選択装置１２は各
画素ごとの最大輝度信号（又は平均値）を求め、輝度信
号向一部識別装置１３はその最大輝度信号（又は平均値
）の空間的な変動量を算出し、輝度信号均一部が求めら
れる。一方、高輝度部識別装置１４において高輝度部が
求められ、流動部識別装置１５においては輝度信号均一
部の内で高輝度部の領域に対応した部分が流動部として
判断され、その面積Ｓ゛が求められる。

距離補正・流動部指数化装置１６ではその面積Ｓ゛、炉
内原料面レベル及びカメラ焦点距離に基づいて（２）（
３）（４）式を用いて流動化指数Ｆが求められる。

上記の流動部検出装置６は流動化指数Ｆをリアルタイム
で求め、出力はＣＲ，Ｔデイスプレア及び印字装置８に
出力される。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、流動部では赤熱コーク
スが動いておりその最大輝度又は平均輝度は平均化され
ているので、その変動値が所定の基準値以下のときにそ
の領域を流動部と判定するようにしたので、高炉炉内原
料の流動化状態を実時間で計測できる。

また、流動部の判定をする際に、変動値が所定の規定値
以下で、かつ画素信号の大きさが所定の規定値以上の部
分を流動部であると判断するようにしたので、その測定
の信頼性が向上している。

更に、画像信号の変動が規定値より小さいときはその信
号を演算に用いないようにして、炉内ダストによる計測
誤差が発生しないようにしている。

更に、流動部の面積をテレビカメラの焦点距離と炉内装
入レベルにより補正しているので、テレビカメラと計７
１ＰＪ面との距離の影響を受けず、精度よく計測できる
、等の効果が得られている。

等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る方法を実施する為の
流動部検出装置のブロック図、第２図はその装置を含め
た関連設備のシステム構成図、第３図は輝度プロフィー
ルの説明図、第４図は流動部抽出画像の説明図である。 １・・・高炉、２・・・高炉装入物表面、３・・・テレ
ビカメラ、４・・・テレビカメラ制御装置、５・・・テ
レビモニタ、６・・・流動部検出装置、７・・・ＣＲＴ
デイスプレ、８・・・印字装置、９・・・炉内原料面レ
ベル計。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉炉口部に設置したテレビカメラにより装入物
   表面の画像信号を得て、画素毎に前記画像信号の一定時
   間内の最大値又は平均値を算出し、次に、近傍画素間に
   おける前記最大値又は平均値の変動を算出して、前記変
   動が規定値より小さい部分を流動部と判定することを特
   徴とする高炉炉内における原料流動部の検出方法。
2. （２）高炉炉口に設置したテレビカメラにより装入物表
   面の画像信号を得て、画素毎に前記画像信号の一定時間
   内の最大値又は平均値を算出し、次に、近傍画素間にお
   ける前記最大値又は平均値の変動を算出して、前記変動
   が規定値より小さく、かつ画素信号の大きさが規定値よ
   り大きい部分を流動部と判定することを特徴とする高炉
   炉内における原料流動部の検出方法。
3. （３）前記近傍画素間における前記最大値又は平均値の
   変動の算出を、各画素間の空間微分を算出することによ
   って行う請求項１又は請求項２に記載の高炉炉内におけ
   る原料流動部の検出方法。
4. （４）テレビカメラにより得られた装入物表面の画像信
   号の変動が規定値より小さいとき、その測定信号を前記
   最大値又は平均値の算出に使用しないことを特徴とする
   請求項１ないし請求項３いずれか１項に記載の高炉炉内
   における原料流動部の検出方法。
5. （５）流動部を判定した後、前記流動部のテレビカメラ
   視野に占める割合を算出することにより、前記流動部の
   面積を算出する請求項１ないし請求項４いずれか１項に
   記載の高炉炉内における原料流動部の検出方法。
6. （６）算出された前記流動部の面積を、テレビカメラの
   焦点距離と炉内装入物レベルにより補正することを特徴
   とする請求項５に記載の高炉炉内における原料流動部の
   検出方法。（７）炉内装入物レベルに対応てテレビカメ
   ラのズームレンズを操作し、常に一定倍率の画像が得ら
   れる状態で測定を行うことを特徴とする請求項５に記載
   の高炉炉内における原料流動部の検出方法。