[发明专利]电加热旋转窑温度检测装置

权利要求书

1.一种电加热旋转窑温度检测装置，其特征在于，该装置包括电源、处理器模块、温度感应模块、视频检测模块、模数转换模块，温度感应模块用于感应窑内的温度，其信号输出经过信号处理模块处理后，送至模数转换模块，再由处理器模块进行处理，而视频检测模块同时也对旋转窑进行检测，检测图像信号也送至处理器模块进行处理，处理器模块根据温度感应模块得到的窑内温度数据参照视频检测模块得到的窑内温度数据进行校正；

温度感应模块利用放大器将3.3V的基准电压转换为恒定电流，当电流流过热电阻(Rt)时就会产生电压降，再通过放大器将该电压降信号放大，在将放大后的信号送入模数转换模块；

视频检测模块包括视频采集处理模块，该模块包括形变机器学习模块、旋转窑窑头图像特征值求取模块，以及延伸图像函数建立及处理模块：

形变机器学习模块，用于在进行视频采集旋转窑窑头图像以获得窑筒体内的加热状况图像以前，首先建立图像中心到图像边缘方向平面形变校正公式，其中由于视频检测模块镜头不完全与成像平面平行，因此会有该不平行方向上的图像形变，即产生形变图像：

其中，(x,y)表示图像的初始位置，(x_c,y_c)是校正后的位置，r表示距成像中心的形变距离，k₁和k₂为所述从中心到边缘方向上的形变系数，||R_area(x，y)||为定积分参数的模值；

在视频检测模块正对着的旋转窑的窑头侧设置3个长度为r的1/8、1/16、1/32的标尺，三个标尺的一端设置在窑头侧位于窑筒体末端且分别沿窑头与窑筒体相切形成的圆面上，各个标尺的另一端在窑头侧位于窑筒体外部且分别沿窑头与窑筒体相切形成的圆面的半径方向向外延伸，三个标尺彼此间隔120°设置，通过视频检测模块采集到的图像中长度最小的标尺在形变后的图像，即图像形变中的长度与其实际长度的比值计为初值,以基于meanshift算法的方式对其余两个标尺在图像形变中的长度与其实际长度的比值分别进行迭代，迭代的结果分别作为k₁和k₂；

旋转窑窑头图像特征值求取模块，用于对图像进行压缩转换，生成彩色图像I，对应的黑白图像即单色图像为I’,单色图像灰度值g由彩色空间线性表示为：

g＝α_rI_r+α_gI_g+α_bI_b

其中α_r≥0，α_g≥0，α_b≥0，α_r+α_g+α_b＝1

式中α_r，α_g，α_b为可选参数，I_r，I_g，I_b是图像I的颜色通道值；

构建如下函数V：

式中，x，y为像素点，g_x，g_y分别为x和y两点的单色灰度值，δ_x，y为图像I转化为色彩模型空间时的x，y像素点的欧式度量，利用GAUSS滑动平均对上述函数V进行单色图像降维处理，得到不同的单色图像：

建立函数L(x，y，σ，ρ)＝ρ·I′(x，y)·G(x，y，σ)

式中，x，y为单色图像坐标值，σ为尺度因子，ρ为缩放因子，单色图像为I′(x，y)；

延伸图像函数建立及处理模块，用于对形变图像向窑筒体外部延伸的延伸区域建立延伸图像函数f_c(L(x，y，σ，ρ))，其中L(x，y，σ，ρ)被标准化为[0，1]，延伸图像函数为：

其中，λ为延伸斜率，利用哈里斯矩阵计算每个像素点的自相关矩阵：

其中x，y为像素点坐标，N为图像大小，则延伸图像函数的特征响应函数为：

R(x，y，c)＝detA(x，y，f_c)-k(traceA(x，y，f_c))²

其中，k为常数因子且其为k₁和k₂的算术平均值；

利用定积分累加得到：

处理器模块根据温度感应模块得到的温度数据以视频检测模块得到的以窑头图像代表的窑内温度数据进行校正，根据校正结果进行温度控制，该处理器模块包括热量设置模块和温度模型建立模块：

热量设置模块，用于在旋转窑的起始温度与环境温度T₁相同时，设旋转窑在t时刻的温度为T(t)，热量为Q(t)，则有：

Q(t)＝Q₁(t)+Q₂(t)

式中，Q₁(t)——旋转窑自身产生的热量；

Q₂(t)——传输的热量；

式中，C为旋转窑的热容量，s为视频检测模块获得的窑头图像经过校正后与温度为起始温度时窑头图像的色差比值；

则旋转窑的热量表示为：

温度模型建立模块，用于对公式进行拉普拉斯变换，得到：

建立旋转窑的温度模型为：

令K＝aR，T＝CR，则有：

其中，K为放大系数，T为时间常数，τ为迟滞时间。