本申请涉及烧结机技术领域，特别涉及一种烧结机台车箅条图像摄取装置。此外，本申请还涉及一种包括该图像摄取装置的烧结机。
背景技术：
烧结是将各种粉状含铁原料配入适量的燃料、溶剂和水经过混合和造球后再烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒粘结成块的过程。烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火和烧结等主要工序，烧结作业中的关键设备就是烧结机。请参考图1，图1为现有技术中一种烧结机的结构示意图。
如图1所示，烧结机包括台车101、炉缸层物料仓102、烧结混料仓103、点火炉104、头部星轮105、尾部星轮106、烧结矿破碎机107、风箱108及抽风机109等。带式烧结机是由头尾星轮带动的装有混合料的台车并配有点火、抽风装置的烧结机械装备。台车是首尾相连在封闭的轨道上连续运行的，如图1中上下两层的轨道上铺满了台车，一个烧结机包含上百个台车。含铁混合料通过给料装置下料到台车上后，点火装置将表面物料点燃，台车底部下方有一系列风箱，风箱一端为大型抽风机，通过抽风使台车装满的物料从表面向台车底部逐渐燃烧。
在台车上铺设有箅条。烧结机箅条作为台车的重要组成部件，箅条出现故障后可能导致漏料、透气性不佳等情况，因此其状态的好坏直接影响烧结的生产的正常运行和烧结质量的好坏。箅条就是固定在台车横梁上，用来承载物料并保证烧结反应的透气性。由于烧结台车是24h不间断运行，在矿物重量、抽风负压以及反复高温作用下，箅条容易损坏，箅条损坏后导致的不利影响有：
第一、箅条缺失。箅条断裂脱落后，会增加单排箅条的间隙宽度，当间隙过大时烧结混合料会从间隙孔中落入烟道，使料面形成“老鼠洞”。
2)箅条倾斜。箅条倾斜程度受箅条磨损和缺失的影响，当箅条倾斜过度时，箅条将无法卡在台车本体上，形成大面积脱落。
3)箅条间隙糊堵。烧结矿料堵塞在箅条间隙，大面积堵塞使得烧结反应的透气性变差，影响烧结矿质量。
此外，在现有技术中，图像摄取装置设置于台车机头的上层检修平台处，故障处理时间较少。
技术实现要素：
本申请要解决的技术问题为提供一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，该装置的结构设计用于安装于台车机头的下层检修平台，从而增加了故障处理时间，并且能够有效避免灰尘对摄像的影响，保证输出清晰的箅条图像。此外，本申请另一个要解决的技术问题为提供一种包括该图像摄取装置的烧结机。
为解决上述技术问题，本申请提供一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，所述图像摄取装置包括套筒、及设置于所述套筒内的相机；所述套筒的一端设有便于相机采集图像的封闭玻璃面；所述图像摄取装置还包括设置在所述套筒的一端、用于对所述封闭玻璃面进行除尘的除尘装置。
可选的，所述除尘装置为气吹除尘装置。
可选的，所述气吹除尘装置包括由所述套筒的端面伸出的遮灰檐；所述遮灰檐的形状为圆弧状，并内侧面设有吹气孔，以便经所述吹气孔吹出的气体除去所述封闭玻璃面上的灰尘。
可选的，所述遮灰檐于所述套筒一体成型；
所述套筒的圆周内壁与圆周外壁之间为便于气体通过的中空结构；所述相机设置在所述套筒的圆周内壁围成的空间中；所述遮灰檐为由所述套筒的圆周外壁由所述套筒的一端伸出形成；
所述套筒的圆周外壁上进一步设有进气口，所述进气口与所述中空结构连通。
可选的，所述套筒的圆周外壁上进一步设有安装基座。
可选的，所述图像摄取装置还包括图像处理模块，所述图像处理模块用于根据预定的策略判断所述相机采集的图像是否为有效图像。
可选的，所述图像处理模块包括：
roi提取单元，用于对所述相机采集的图像进行roi提取，得到roi提取后的图像；
分割单元，用于将所述roi提取后图像分割为与箅条排数相等的若干部分；
外轮廓提取单元，用于将分割后的每个子区域的图像进行外轮廓提取；
对提取的轮廓大小进行判断，构成轮廓的像素点数大于或等于设定阈值时，则判定为箅条外轮廓，若构成轮廓的像素点的数量小于设定阈值，则判定认为是图像中其他纹理变化形成的轮廓，为无效轮廓；统计每个子区域内符合条件的轮廓数量。
可选的，所述图像处理模块还包括第一计算单元，用于通过如下公式求得各排轮廓值的平均值：
所述图像处理模块还包括第二计算单元，用于通过如下公式求得各排轮廓值的均方差：
此外，为解决上述技术问题，本申请还提供一种烧结机，包括头部星轮、尾部星轮及缠绕在所述头部星轮与所述尾部星轮之间的台车；所述台车上设有各排箅条；所述烧结机还包括上述任一项所述的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置；所述图像摄取装置安装于所述头部星轮的斜下方区域，并正对所述台车。
可选的，所述烧结机包括检修门，所述检修门上设有安装支架，所述图像摄取装置安装于所述安装支架上；所述图像摄取装置还包括设置于安装支架上的光源。
在一种实施例中，本申请所提供的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，所述图像摄取装置包括套筒、及设置于所述套筒内的相机；所述套筒的一端设有便于相机采集图像的封闭玻璃面；所述图像摄取装置还包括设置在所述套筒的一端、用于对所述封闭玻璃面进行除尘的除尘装置。在另一种实施例中，本申请所提供的烧结机包括头部星轮、尾部星轮及缠绕在所述头部星轮与所述尾部星轮之间的台车；所述台车上设有各排箅条；所述烧结机还包括上述任一项所述的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置；所述图像摄取装置安装于所述头部星轮的斜下方区域，并正对所述台车。
该装置的结构设计用于安装于台车机头的下层检修平台，从而增加了故障处理时间，并且能够有效避免灰尘对摄像的影响，保证输出清晰的箅条图像。
附图说明
图1为现有技术中一种烧结机的结构示意图；
图2为本申请一种实施例中台车箅条图像摄取装置相对于台车的位置示意图；
图3为本申请一种实施例中台车箅条图像摄取装置的结构示意图；
图4为图3中箅条图像摄取装置获取的无效roi图和有效roi图的对比图；
图5为图3中的图像摄取装置加上安装支架和光源后的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
请参考图2，图2为本申请一种实施例中台车箅条图像摄取装置相对于台车的位置示意图。
在一种实施例中，如全文背景技术部分所介绍的烧结机，物料在台车上翻转后，靠近机头位置的水平区域铺底料以及烧结混合料，点火后物料在台车上进行反应，到机尾位置台车下翻，将烧成矿料卸到环冷机上，然后空载台车倒吊着水平运行回机头位置，循环运行。箅条是安装在台车底部，只有在空载区域才能观察到箅条。在水平轨道区域，台车底部是连接在一起的，相邻台车底部无明显界限区分。在星轮位置，台车通过星轮齿板推动向上运行，此时台车没有紧密排列在一起，底部分开，调整相机位置可以较好的获取单个台车底部箅条图像。
如图2所示，本装置安装在机头星轮推动台车运行的区间，相机装置安装在烧结机机头下层检修平台处，从下至上采集箅条图像。在图2中，烧结机包括台车1、检修门3、图像摄取装置4、光源5及安装支架6，整体的烧结机安装于地面2上。
在此处安装相机时，相机挨近检修门地板，距离台车底部平面的距离会略小于机头上层位置，台车底部区域面积约为4.5m×1.5m，选择相机和镜头时，结合距离、检测面积和检测精度等，可选择广角镜头配合高精度相机或采用多台精度略低的相机联合采图。本专利中选用两台相机配合采图。此处温度要略低于上层平台，由于机头上下层平台连通，且都有检修门包围，为避免相机长期使用导致温度超过使用范围，因此需要增加冷却装置。同时此处也存在大量的粉尘，因此防尘也是很关键的一步，由于相机机头是向上，在防尘罩上容易堆积灰尘，因此采用的防尘罩不仅需要密封性好，同时需防止灰尘堆积在镜头玻璃罩表面。本装置基于原有风冷防尘罩进行改进，设计了一种新型风冷防尘罩，接入的压缩空气，一部分用于吹扫镜头玻璃罩外表面，防止灰尘在外表面上堆积，如图3所示，图3为本申请一种实施例中台车箅条图像摄取装置的结构示意图。
在图3中，该图像摄取装置包括套筒401和相机，套筒401上有封闭玻璃面402，套筒的端面上伸出遮灰檐403，其内侧面设有吹气孔404，套筒401的圆周外壁上进一步设有安装基座406，套筒的圆周外壁上设有进气孔405。
由于现场安装方式，灰尘会容易堆积到镜头表面，本装置的风冷防护罩筒体与遮灰檐为一体，遮灰檐为中空结构，压缩空气从进气口进入筒体内后，通过遮灰檐的一排或多批出气孔喷出，使压缩空气喷刷在镜头表面，从而避免灰尘的堆积，起到清洁镜头表面的做哟用。
由于机头都处于半密封状态，因此需要增加光源保证采集的箅条图像光照亮度和均匀度合适，避免因图像过暗或光照不均匀等增加图像处理的难度。打光是很关键的一步，台车底部幅面广，选择的光源要均匀覆盖台车底部，根据现场条件可选择长条形光源，也可选择多个参数相同的光源。为降低装置高度，本专利中选用的是条形光源。
安装在此位置，采集的图像如下所示，分为有效图和无效图。具体请参考图4，图4为图3中箅条图像摄取装置获取的无效roi图和有效roi图的对比图。
识别台车箅条故障中有用的图，有效图为三排箅条全部出现在相机视场中的图，为此需要对相机采集的视频图像进行在线分析。
首先感兴趣区域roi提取，即台车底部三排箅条完整出现的视频中的大致区域。通过roi提取，可以减少箅条区域外一些物体对算法的干扰，能降低处理难度。无效图和有效图经过处理后得到的结果如图4所示，其中图4中左侧图为无效roi图，右侧图为有效roi图。
需要说明的是，相机采集图像时，其视场覆盖面积是大于台车底部面积的，因此会包括侧栏板等其他区域，如图所示，红框中的区域才未我们需要的用于检测箅条状态的区域。本专利中roi的提取为获取固定位置固定大小的矩形区域，其中x，y表示矩形左上角在图像中的坐标值，w，h为矩形的长宽值。
将roi区域再分为上、中、下三部分，有效时，上、中、下三部分分别为台车的三排箅条，无效时，其中一部分可能为台车本体。台车本体与箅条的纹理结构不同，因此可对三个部分进行外轮廓提取，得到三个区域的轮廓，upcontours，midcontours，downcontours，每个变量中存储了该区域内检测到的所有轮廓。设定箅条外轮廓大小的阈值contourssize。
ifupcontours[i]>＝contourssize:upnum＝upnum 1
ifmidcontours[i]>＝contourssize:midnum＝midnum 1
ifdowncontours[i]>＝contourssize:downnum＝downnum 1
upnum、midnum、downnum的初始值为0，用来统计三排箅条中满足条件的轮廓数量。通过设定判定条件，利用箅条大小的先验条件，筛除一些小的边缘点。
需要说明的是，无效图为台车底部未完全进入到相机视场中的图，因此图像中包含台车本体或其他区域，此时其他区域的纹理是较少的，而有效图为台车底部全部进入相机视场中的图，此时台车底部三排箅条都出现在相机中，纹理数量都很多。本专利也是利用该原理来获取有效图像。
此外，为剔除小的噪点轮廓对统计箅条数量造成干扰，需要对所有轮廓进行筛选，如果构成一个轮廓的边缘点数小于阈值contourssize，则剔除该轮廓。最后统计每个区域中剩下的轮廓的总数量upnum、midnum、downnum。
有效时，检测到的三排箅条数量会接近，计算三组数量方差：
两个相机采集频率一致，分析一侧相机满足有效图像标准后，将两侧相机的图像同时上传至系统，进行图像拼接处理，从而得到整个台车底部完整的箅条图像。
以上便是本申请在场景中的技术方案介绍。针对该具体的技术方案，本申请还做如下介绍。
在一种实施例中，如图3所示，一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，图像摄取装置包括套筒、及设置于套筒内的相机；套筒的一端设有便于相机采集图像的封闭玻璃面；图像摄取装置还包括设置在套筒的一端、用于对封闭玻璃面进行除尘的除尘装置。
在上述技术方案中，可以对除尘装置做出具体设计。比如，除尘装置为气吹除尘装置。进一步的，气吹除尘装置包括由套筒的端面伸出的遮灰檐；遮灰檐的形状为圆弧状，并内侧面设有吹气孔，以便经吹气孔吹出的气体除去封闭玻璃面上的灰尘。
遮灰檐于套筒一体成型；
套筒的圆周内壁与圆周外壁之间为便于气体通过的中空结构；相机设置在套筒的圆周内壁围成的空间中；遮灰檐为由套筒的圆周外壁由套筒的一端伸出形成；
套筒的圆周外壁上进一步设有进气口，进气口与中空结构连通。
套筒的圆周外壁上进一步设有安装基座。
在上述实施例中，对于图像提取还可以做出具体设计。比如，图像处理模块包括：
roi提取单元，用于对相机采集的图像进行roi提取，得到roi提取后的图像；
分割单元，用于将roi提取后图像分割为与箅条排数相等的若干部分；
外轮廓提取单元，用于将分割后的每个子区域的图像进行外轮廓提取；
对提取的轮廓大小进行判断，构成轮廓的像素点数大于或等于设定阈值时，则判定为箅条外轮廓，若构成轮廓的像素点的数量小于设定阈值，则判定认为是图像中其他纹理变化形成的轮廓，为无效轮廓；统计每个子区域内符合条件的轮廓数量。
图像处理模块还包括第一计算单元，用于通过如下公式求得各排轮廓值的平均值：
图像处理模块还包括第二计算单元，用于通过如下公式求得各排轮廓值的均方差：
此外，本申请还提供一种烧结机，包括头部星轮、尾部星轮及缠绕在头部星轮与尾部星轮之间的台车；台车上设有各排箅条，烧结机还包括如权利要求1-8任一项的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置；图像摄取装置安装于头部星轮的斜下方区域，并正对台车。
如图5所示，图5为图3中的图像摄取装置加上安装支架和光源后的结构示意图。烧结机包括检修门，检修门上设有安装支架6，图像摄取装置4安装于安装支架6上；图像摄取装置还包括设置于安装支架上的光源5。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书通篇提及的“多个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等，意味着结合该实施例描述的具体特征、部件或特性包括在至少一个实施例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在至少另一个实施例中”或“在实施例中”等并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、部件或特性可以任何合适的方式进行组合。因此，在无限制的情形下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、部件或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、部件或特性进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。
此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“终端”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，其特征在于，所述图像摄取装置包括套筒、及设置于所述套筒内的相机；所述套筒的一端设有便于相机采集图像的封闭玻璃面；所述图像摄取装置还包括设置在所述套筒的一端、用于对所述封闭玻璃面进行除尘的除尘装置。
2.如权利要求1所述的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，其特征在于，所述除尘装置为气吹除尘装置。
3.如权利要求2所述的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，其特征在于，所述气吹除尘装置包括由所述套筒的端面伸出的遮灰檐；所述遮灰檐的形状为圆弧状，并内侧面设有吹气孔，以便经所述吹气孔吹出的气体除去所述封闭玻璃面上的灰尘。
4.如权利要求3所述的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，其特征在于，所述遮灰檐于所述套筒一体成型；
所述套筒的圆周内壁与圆周外壁之间为便于气体通过的中空结构；所述相机设置在所述套筒的圆周内壁围成的空间中；所述遮灰檐为由所述套筒的圆周外壁由所述套筒的一端伸出形成；
所述套筒的圆周外壁上进一步设有进气口，所述进气口与所述中空结构连通。
5.如权利要求1所述的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，其特征在于，所述套筒的圆周外壁上进一步设有安装基座。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，其特征在于，所述图像摄取装置还包括图像处理模块，所述图像处理模块用于根据预定的策略判断所述相机采集的图像是否为有效图像。
7.如权利要求6所述的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，其特征在于，所述图像处理模块包括：
roi提取单元，用于对所述相机采集的图像进行roi提取，得到roi提取后的图像；
分割单元，用于将所述roi提取后图像分割为与箅条排数相等的若干部分；
外轮廓提取单元，用于将分割后的每个子区域的图像进行外轮廓提取；
对提取的轮廓大小进行判断，构成轮廓的像素点数大于或等于设定阈值时，则判定为箅条外轮廓，若构成轮廓的像素点的数量小于设定阈值，则判定认为是图像中其他纹理变化形成的轮廓，为无效轮廓；统计每个子区域内符合条件的轮廓数量。
8.如权利要求7所述的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置，其特征在于，所述图像处理模块还包括第一计算单元，用于通过如下公式求得各排轮廓值的平均值：
所述图像处理模块还包括第二计算单元，用于通过如下公式求得各排轮廓值的均方差：
9.一种烧结机，包括头部星轮、尾部星轮及缠绕在所述头部星轮与所述尾部星轮之间的台车；所述台车上设有各排箅条；其特征在于，所述烧结机还包括如权利要求1-8任一项所述的一种烧结机的台车箅条图像摄取装置；所述图像摄取装置安装于所述头部星轮的斜下方区域，并正对所述台车。
10.如权利要求1所述的烧结机，其特征在于，所述烧结机包括检修门，所述检修门上设有安装支架，所述图像摄取装置安装于所述安装支架上；所述图像摄取装置还包括设置于安装支架上的光源。
技术总结