一种转炉钢包钢水液面底吹状态图像采集装置及方法

技术领域

本发明涉及一种转炉钢包钢水液面底吹状态图像采集装置及方法，属于图像采集技术领域。

背景技术

钢液吹氩处理是一种简易的钢液脱气和去除非金属夹杂物的炉外精炼方法，观察钢包钢水液面底吹状态可以为调节底吹氩气流量提供重要依据，但人眼无法直观的观察钢包钢水液面底吹状态。通过图像采集装置获得的图片不但可以直观的观察到钢包钢水液面底吹状态，为调节底吹氩气流量提供重要的依据，提高钢水炉外精炼质量，还可以作为分析钢水炉外精炼效果的依据，固该图像采集装置有一定推广价值。

在实际生产中，钢包中钢水温度往往很高，可达到1700

在钢包底吹的高温和高粉尘环境下，摄像头装置图像容易受损均是图像采集专业技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种转炉钢包钢水液面底吹状态图像采集装置及方法，解决钢包底吹时难以采集到清晰图像、设备容易受损的问题。

本发明的技术方案是：

一种转炉钢包钢水液面底吹状态图像采集装置，包含护套装置和摄像头装置，所述护套装置包括内外套装的内护套和外护套，所述外护套的前端封闭且开有小孔A，后端敞开，外护套的侧面设有多个用于支撑螺丝A固定的开口；所述内护套前端封闭且开有小孔B，内护套后端伸出外护套外且设有螺纹接头一，内护套的侧面设有多个用于支撑螺丝固定的螺纹接口一，支撑螺丝A设置在内护套的螺纹接口一和外护套1的开口上，将内护套和外护套固定；

所述摄像头装置包括摄像头本体，摄像头本体设置在摄像头支架内部，摄像头支架位于内护套内部，且摄像头支架与内护套无接触；所述摄像头支架前端开有小孔C，摄像头本体的镜头伸出小孔C，小孔C、小孔A、小孔B的中心线位于同一直线上；所述摄像头支架后端与伸缩杆前端连接，伸缩杆后端连接法兰盖，法兰盖通过螺纹活接头与内护套的螺纹接头一连接；法兰盖通过丝扣与POE 网线接口和空压冷却接口连接。

进一步地，所述内护套的螺纹接头一与法兰盖之间设有密封垫片。

进一步地，所述空压冷却接口与外部空压冷却装置连接，外部空压冷却装置通过空压冷却接口向内护套内部通冷却气体。

进一步地，所述小孔B、小孔A和小孔C从前之后依次设置，摄像头本体的镜头朝向钢包中的钢水。

进一步地，所述摄像头支架为套筒状，摄像头支架一侧设有正方形开孔，与摄像头本体连接的POE网线自正方形开孔和POE 网线接口伸出护套装置外。

进一步地，所述摄像头支架两侧设有螺纹接口二，支撑螺丝B贯穿螺纹接口二，将摄像头本体固定在摄像头支架内部，摄像头本体与摄像头支架无接触。

进一步地，所述摄像头支架的后端设有螺纹管，伸缩杆前端通过螺纹接头二与螺纹管连接。

进一步地，所述空压冷却接口为气动节流阀；所述POE 网线出口内设有UPVC活接头。

进一步地，所述外护套和内护套均为圆柱形，外护套是由碳钢制成的，内护套是由不锈钢制成的。

本发明提供的图像采集装置通过设置空压冷却管道与气动减压阀联通向内护套内部通冷却气体，降低摄像头本体温度，避免摄像头本体损坏，可以实现摄像头装置在高温环境下进行工作。通过设置UPVC活接头和密封垫片，提高密封度，降温能力更强。护套装置由不锈钢和碳钢制成，可使设备在恶劣的环境中工作；通过螺纹接头连接摄像头支架和伸缩杆，可实现自由拆卸摄像头本体。

一种转炉钢包钢水液面底吹状态图像采集方法，采用上述图像采集装置，步骤如下：在高温环境下，将图像采集装置安装在采集位置，外部空压冷却装置通过空压冷却接口向摄像头本体所在的内护套内部通冷却气体，保证摄像头本体工作温度正常，同时内护套和外护套的小孔A和小孔B将冷却气体向外部排出，防止灰尘进入内护套，伸缩杆为可伸缩结构，摄像头支架可跟随伸缩杆前后调整位置；护套装置内的摄像头本体朝向钢包中的钢水，对钢水的液面底吹状态图像进行采集，拍摄到清晰图像。

进一步地，所述图像采集装置由安装支架固定在除尘罩上；外部空压冷却装置中的冷却气体经管道通过球阀、过滤减压阀和空压冷却接口通向摄像头本体所处的内护套内。

本发明中的摄像头装置、球阀、过滤减压阀和空压冷却接口均为本领域公知公用的设备，可在市场上购买。

本发明的积极效果：本发明具有耐高温耐高粉尘的功能，适合安装在钢包上方除尘管道上，在高温环境下能够长期稳定工作，采集空包底图像和钢包钢水液面图像，为图像识别空包底状态、钢包底吹效果提供数据。

附图说明

图1为本发明实施例护套装置结构示意图；

图2为本发明实施例摄像头装置的剖面示意图。

图3为本发明实施例结构示意图；

图4为本发明实施例剖面示意图；

图5为本发明实施例安装示意图；

图6为本发明实施例所采集到的图像；

图中：1-外护套；2-内护套；3-摄像头支架；4-伸缩杆；5-法兰盖；6-螺纹活接头；7-空压冷却接口；8-摄像头本体；9-POE网线；10-支撑螺丝A；11-POE网线出口；12-UPVC活接头；13-小孔A；14-小孔B；15-螺纹接头；16-小孔C；17-支撑螺丝B；18-正方形开孔；19-密封垫片；20-护套装置；21-摄像头装置；22-球阀；23-减压过滤阀；24-图像采集装置；25-钢水；26-除尘罩；27-钢包；28-底吹氩装置；29-安装支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

参照附图1-6，本申请实施例提供了一种转炉钢包钢水液面底吹状态图像采集装置，包含护套装置和摄像头装置，所述护套装置包括内外套装的内护套2和外护套1，所述外护套1的前端封闭且开有小孔A13，后端敞开，外护套1的侧面设有多个用于支撑螺丝A10固定的开口；所述内护套2前端封闭且开有小孔B14，内护套2后端伸出外护套1外且设有螺纹接头一15，内护套2的侧面设有多个用于支撑螺丝10固定的螺纹接口一，支撑螺丝A10设置在内护套2的螺纹接口一和外护套1的开口上，将内护套2和外护套1固定；

所述摄像头装置包括摄像头本体8，摄像头本体8设置在摄像头支架3内部，摄像头支架3位于内护套2内部，且摄像头支架3与内护套2无接触；所述摄像头支架3前端开有小孔C16，摄像头本体8的镜头伸出小孔C16，小孔C16、小孔A13、小孔B14的中心线位于同一直线上；所述摄像头支架3后端与伸缩杆4前端连接，伸缩杆4后端连接法兰盖5，法兰盖5通过螺纹活接头6与内护套2的螺纹接头一15连接；法兰盖5通过丝扣与POE 网线接口11和空压冷却接口7连接。

优选地，所述摄像头装置为针孔摄像头。

优选地，所述内护套2的螺纹接头一15与法兰盖5之间设有密封垫片19，增加密封性。

优选地，所述空压冷却接口7与外部空压冷却装置连接，外部空压冷却装置通过空压冷却接口7向内护套2内部通冷却气体，降低内护套内部温度。

优选地，所述小孔B14、小孔A13和小孔C16从前之后依次设置，摄像头本体8的镜头朝向钢包27中的钢水25。

优选地，小孔A13、小孔B14和小孔C16 均为圆形小孔，其直径与摄像头本体8的镜头直径相匹配。

优选地，所述摄像头支架3为套筒状，摄像头支架3一侧设有正方形开孔18，与摄像头本体8连接的POE网线9自正方形开孔18和POE 网线接口11伸出护套装置外，POE网线9不与内护套2接触。

优选地，所述摄像头支架3两侧设有螺纹接口二，支撑螺丝B17贯穿螺纹接口二，将摄像头本体8固定在摄像头支架3内部，摄像头本体8与摄像头支架3无接触。

所述摄像头支架3的后端设有螺纹管，伸缩杆4前端通过螺纹接头二与螺纹管螺纹连接，旋转伸缩杆4，可带动摄像头支架3及摄像头支架3上的摄像头本体8前后移动，调整摄像头本体8至合适位置。

优选地，所述空压冷却接口7为气动节流阀；所述POE 网线出口11内设有UPVC活接头12。

优选地，所述外护套1和内护套2均为圆柱形，外护套是由碳钢制成的，内护套是由不锈钢制成的，能够承受高温。

一种转炉钢包钢水液面底吹状态图像采集方法，采用上述图像采集装置，步骤如下：在高温环境下，将图像采集装置安装在采集位置，外部空压冷却装置通过空压冷却接口7向摄像头本体8所在的内护套2内部通冷却气体，保证摄像头本体8工作温度正常，同时内护套2和外护套1的小孔A13和小孔B14将冷却气体向外部排出，防止灰尘进入内护套2，伸缩杆4为可伸缩结构，摄像头支架3可跟随伸缩杆4前后调整位置；护套装置内的摄像头本体8朝向钢包27中的钢水25，对钢水25的液面底吹状态图像进行采集，拍摄到清晰图像。

进一步地，所述图像采集装置由安装支架29固定在除尘罩26上；外部空压冷却装置中的冷却气体经管道通过球阀22、过滤减压阀23和空压冷却接口7通向摄像头本体8所处的内护套2内。

如图1和4所示，本实施例中，所述外护套1的后端则完全打开，外护套1的前端封闭且中部位置设有小孔A13，小孔A13外侧周向通过焊接固定连接有呈环带状结构的护栏，防止杂物进入内护套影响图像清晰度。外护套1的侧面设有两个用于支撑螺丝A10固定的开口。所述内护套2前端封闭且中部位置开有小孔B14，后端设有螺纹接头15，内护套2除螺纹接头15的部分其余都位于外护套1内，方便与螺纹活接头6连接。内护套2侧面设有两个用于支撑螺丝A10固定的螺纹接口。

所述内护套2和外护套2通过支撑螺丝A10固定连接，且内护套2和外护套1中间留有空隙，以加强图像采集装置的隔热能力。其中，支撑螺丝A10的直径为8mm,长度为16mm；外护套1直径为105mm，外护套2直径为65mm，护套装置的原料通常是采用钢铁类材料，耐高温，易加工，成本低。

如图2-4所示，所述摄像头装置21包括摄像头本体8，摄像头本体8位于摄像头支架3内部，摄像头支架3位于内护套2的空腔内。摄像头支架3前端开有小孔C16，小孔C16的开孔位置与小孔A13和小孔B14开孔位置一致，小孔A13、小孔B14和小孔C16的中心线重合。所述摄像头支架3的后端与伸缩杆4前端螺纹连接，伸缩杆4后端与法兰盖5连接，法兰盖5通过丝扣连接有POE 网线接口11和空压冷却接口7，所述POE网线9同时作为电源线和网线，节省走线空间。

在高温环境下，摄像头本体8放置于摄像头支架3内，通过空压冷却接口7向内护套2内通冷却气体，使护套装置20内的摄像头本体8处于适宜的温度，且内部气体从护套装置20的小孔A13和小孔B14中排出，防止有灰尘等异物从小孔进入到护套装置20内部。摄像头本体8和摄像头支架3通过支撑螺丝B17连接固定。其中，支撑螺丝B17直径为2mm，长度为5mm。

所述法兰盖5上接有空压冷却接口7，通常空压冷却接口7的材质是铜，所述内护套2和法兰盖5用螺纹活接头6连接，可以实现自由拆卸摄像头装置；且内护套2和法兰盖5之间设有密封垫片19，可增加设备密封性。

本实施例中，所述摄像头本体8为针孔摄像头，型号：DS-2CD2D25，焦距为2.8mm。

本实施例中，通过将所述摄像头本体8安装在摄像头支架3内，通过伸缩杆4将摄像头支架3和法兰盖5连接，同时，通过支撑螺丝B17将摄像头本体8夹紧固定，以实现将摄像头本体8置于内护套2空腔内。其中，由于伸缩杆4的螺纹结构，摄像头支架3可沿着伸缩杆4方向前后调整。

图像采集装置的使用过程：通过在摄像头支架3内安装摄像头本体8，在法兰盖上安装POE网线出口11和空压冷却接口7，空压冷却接口7接外部空压冷却装置。将伸缩杆4和摄像头支架3置于内护套2内部，并将内护套的螺纹接头15和法兰盖5通过螺纹活接头6连接固定，且法兰盖5和螺纹接头15间有密封垫片19，再将内护套2和外护套1通过支撑螺丝A10固定连接。在高温环境下，外部空压冷却装置通过空压冷却接口7向摄像头本体8所在的内护套2内部通冷却气体，保证摄像头本体8工作温度正常，同时内护套2和外护套1的小孔A和小孔B向外排气，防止灰尘进入内护套2。

如图5 所示，本实施例中，钢包27的上方设有除尘罩26，钢包27的底部设有底吹氩装置28。图像采集装置安装在除尘罩26上，由安装支架29固定；压缩空气经管道通过球阀22、过滤减压阀23和空压冷却接口7通向摄像头本体8所处的内护套2内，降低内护套2内腔温度。

本发明利用摄像头装置就能拍摄到清晰图像，通过摄像头装置采集的图片如图6所示。

本发明具有耐高温耐高粉尘的功能，适合安装在钢包上方除尘管道上，在钢包内1600℃钢水炙烤下能够长期稳定工作，采集空包底图像和钢包钢水液面图像，为图像识别空包底状态，钢包底吹效果提供数据。