用于对热浸涂覆生产线上的鼻状件内部进行实时视频成像的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于通过热浸钢涂覆设备的鼻状件对所述热浸钢涂覆设备的热浸熔炉鼻状件的内部进行成像的设备和方法。设置高视觉对比和高分辨率成像而不需要外部照明的系统。本发明专利技术的设备和方法在红外波长的条件下，并且优选地在0.7微米至3微米的波长范围内对热浸熔炉鼻状件的内部进行成像。本发明专利技术的设备和方法提供了对于热浸熔炉鼻状件和钢涂覆工艺的状况有价值的信息，所述有价值的信息可以用于提高所生产的涂层钢的质量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对热浸涂覆生产线上的鼻状件内部进行实时视频成像的方法和设备相关申请的交叉引用根据35U.S.C.119 (e)，本申请要求在2011年2月28日提交的美国临时申请N0.81/463，993 的权益。
本专利技术涉及一种用于对熔融金属涂覆生产线的热浸熔炉鼻状件(snout)的内部进行成像的方法和设备。更特别地，本专利技术涉及在不使用外部照明装置的情况下观察热浸熔炉鼻状件的内部。最为特别地，本方法和设备使用摄像机系统，所述摄像机系统可以在红外线内进行成像并且优选地以近红外线到短波红外区域内(即，红外光谱为0.7至3微米的区域)进行成像。
技术介绍
在制造工业中，对涂覆有保护合金(诸如基于锌和铝的合金)的扁钢(片、条、卷等)存在巨大并且不断增长的需要。为了制造这些产品，使用被称为热浸熔覆的涂覆工艺。现在将描述对该工艺的简化描述。细长钢片材料被热轧和/或冷轧以形成“条”，所述条可以被卷绕成“卷”。成卷的钢条被展开并且行进通过熔融金属浴，所述熔融金属浴涂覆条的表面。图1示出了在下文中被命名为热浸熔覆设备I的设备的高度简化的简图。所述设备包括熔炉2，所述熔炉2填充有要被涂覆到裸钢条4上的熔融金属3。裸钢条4穿过鼻状件5进入到热浸熔覆设备I中。鼻状件5的内部具有还原性气氛或者惰性气氛，以防止裸钢条4氧化。裸钢条4在熔体表面8处向下传送到熔融金属3中。鼻状件5内的裸钢条4首先进入熔融金属3的区域对于最终涂覆产品的质量而言至关重要。一旦钢条完全浸没在熔融金属3中，则其围绕辊行进并且向上离开熔融金属3。露出的条涂覆有金属。一旦已涂覆的条离开熔融金属3，则使用各种装置来控制涂覆厚度和一致性8。一旦熔融涂层已经冷却和/或与钢条的表面发生反应，则已涂覆的钢条4’再次被卷绕成卷(未示出)并且将所述卷销售给制造业消费者。涂覆产品的表面质量标准随着消费者的要求变得更高而变得日趋严格。可能显而易见的是，熔融金属沉积到钢条上的状况在最终涂覆条产品和涂层的质量中起到很大作用。然而，由于发生热浸熔覆操作的状况，“熔炉”基本是暗箱，裸钢条、涂覆金属和能量输入所述暗箱中，并且已涂覆的钢条从所述暗箱输出。当存在质量问题时，如果通常不知道问题发生在哪，则控制并且监测“暗箱”内的状况极其困难。因此，甚至在系统发生改变时，也不能快速了解输出产品的变化，而需要对产品进行质量分析。如果没有实现期望的改进或者质量变差，则热浸涂覆生产线(HDCL)操作者必须对造成质量问题的原因做出另外的有根据的推测。缓解质量问题非常重要，这是因为不具有优等质量的条材料在最好的情况下将以非常不利的价格出售，而在最坏的情况下将报废而导致重大损失。如上所示，热浸熔炉基本是暗箱。在尝试更好地了解并且更易于控制暗箱的内部运转时，在被称作涂层设备的“鼻状件”的部件中已经设置了观察口。这些观察口提供通向热浸熔炉鼻状件的内部的视觉通道。不幸地，暗箱的内部相对较暗并且非常难以观察到任何有用的信息。因此，在鼻状件上添加使光源照射到鼻状件中的照明口。现在，通过光为所述内部照明。而且，可见光摄像机被安装到观察口中，以观察热浸熔炉鼻状件的内部。不幸的是，这种设置对于检测热浸熔炉鼻状件的内部的足够信息来说还不够充分。熔融金属和涂覆有金属的表面具有强反射性并且来自光源的光基本上冲掉暗箱内部的任何细节。从摄像机接收的图像基本上是纯白和黑的不清楚区域。没有观察到有用数据。而且，照明口将覆盖有熔融金属灰尘，从而随着时间推移降低照明性。因此，需要更换照明口，从而增加了氧气和/或水蒸汽进入熔炉内部的风险，所述熔炉内部通常处于还原性气氛或者惰性气氛。类似地，观察口将覆盖有灰尘并且需要清洁或者更换。因此，在本领域中需要一种对热浸熔炉鼻状件内部进行有用成像的系统，所述系统必须提供高视觉对比以及优选高分辨率图像。
技术实现思路
本专利技术是一种用于对热浸熔炉鼻状件的内部进行成像的设备和方法。所述系统提供高视觉对比并且可以提供高分辨率图像，而不需要外部照明装置。本专利技术的一个方面是一种用于对热浸钢涂覆生产线的热浸熔炉鼻状件的内部进行成像的设备。所述设备包括摄像机，所述摄像机检测在红外波长内的电磁光谱的至少期望范围内的图像。所述设备还包括观察口，所述关窗口至少对于期望范围的红外波长而言是透光的。观察口可以定位成允许观察熔炉内的期望区域。摄像机可以相对于观察口和熔炉定位，以使得摄像机可对在红外波长的所述期望范围内的熔炉中的期望区域进行成像。所述设备还可以包括监测装置，在所述监测装置上能放映由所述摄像机所检测到的红外图像。电磁光谱内的红外波长的优选范围可以是0.7微米至3微米。摄像机还可以包括保护壳，所述保护壳保护摄像机以免受局部热和物理环境影响。保护壳可以通过使得冷却剂在摄像机与保护壳之间经过而保护摄像机以免受局部热环境影响，并且所述设备还可以包括冷却剂和使得冷却剂在摄像机与保护壳之间经过的装置。冷却剂可以是氮气或者空气。观察口优选地包括玻璃，最为优选地包括派热克斯型观察口观察玻璃。观察口可以包括邻近摄像机的近处表面和远离摄像机的远处表面，并且所述设备可以包括从观察口表面吹扫碎屑的装置。从近处表面吹扫碎屑的装置可以包括将空气或者氮气吹送横过所述近处表面的装置。从远侧表面吹扫碎屑的装置可以包括将氮气、工艺气体或者惰性气体吹送横过远处表面的装置。监测装置还可以包括保护壳，所述保护壳可以保护监测装置的电子器件以免受局部热和物理环境影响。保护壳可以通过使得冷却剂行进通过监测装置的保护壳来保护监测装置的电子器件以免受局部热环境影响，并且所述设备还可以包括冷却剂和使得冷却剂行进通过监测装置的保护壳的装置。监测装置的保护壳还可以包括在监测装置的观察表面前方产生空气幕以便保护观察表面以免受局部环境中的碎屑影响的装置。所述设备还可以包括数据记录装置，所述数据记录装置用于记录由摄像机所捕捉的数据和/或图像。数据记录装置可以记录静止图像和/或运动视频图像。数据记录装置可以包括选自由数字化视频光盘(DVD)、光盘(⑶)、磁盘、磁带或者硬盘驱动器构成的组的一种或多种装置。设备还可以包括一个或者多个分光滤光器。所述滤光器可以包括一个或多个物理光学滤光器。所述滤光器可以包括一个或多个电子分光滤光器。所述滤光器可以设计成过滤a)电磁光谱的一个或多个特定范围和b)电磁光谱的一个或多个单个频率。摄像机可以安装在可动的安装装置上，所述可动的安装装置允许调整摄像机的位置和/或摄像机的视角。可运的安装装置可以包括使得摄像机自动运动的装置，而且还可以包括引导所述使得摄像机自动运动的装置的远程控制装置。摄像机可选择成具有适于熔炉中的特定熔融金属合金的光谱响应。所述设备还可以包括选自由气体线路、液体线路、电气线路或者数据线路组成的组中的一种或多种线路。数据线路可以是同轴电缆、光纤电缆、以太网、双绞线或者无线射频。本专利技术的另一个方面是一种用于对热浸钢涂覆生产线的热浸熔炉鼻状件的内部进行成像的方法。所述方法包括设置摄像机的步骤，所述摄像机检测在电磁光谱内的红外波长的至少期望范围内的图像。所述方法还包括提供观察口的步骤，所述观察口至少对于所述期望范围的红外波长而言是透光的。观察口定位成允许观察熔炉内的期望区域，并且摄像机相对于观察口和熔炉定位，以使得摄像机可对熔炉中的在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.28 US 61/463,9931.一种用于对热浸钢涂覆生产线的熔炉鼻状件的内部进行成像的设备，所述设备包括: 摄像机，所述摄像机检测在电磁光谱内的红外波长的至少期望范围内的图像； 观察口，所述观察口至少对于所述期望范围的红外波长来说是透光的；所述观察口定位成允许观察所述熔炉鼻状件中的期望区域； 所述摄像机相对于所述观察口和所述熔炉鼻状件定位，以使得所述摄像机能够在红外波长的所述期望范围内对所述熔炉鼻状件中的所述期望区域进行成像；和 监测装置，在所述监测装置上能放映由所述摄像机所检测到的红外图像。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电磁光谱内的红外波长的所述期望范围为0.7微米至3微米。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述摄像机还包括保护壳。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述保护壳保护所述摄像机以免受局部热和物理环境影响。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述保护壳通过使得冷却剂在所述摄像机与所述保护壳之间经过来保护所述摄像机以免受所述局部热环境影响；并且所述设备还包括冷却剂和使得所述冷却剂在所述摄像机与所述保护壳之间经过的装置。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述冷却剂是氮气或者空气。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述观察口包括派热克斯型观察口观察玻璃。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述观察口包括邻近所述摄像机的近处表面和远离所述摄像机的远处表面，并且所述设备包括从所述观察口的所述表面吹扫碎屑的装置。9.根据权利要求8所述的设备，其中，从所述近处表面吹扫碎屑的所述装置包括将空气或者氮气吹送横过所述近处表面的装置。10.根据权利要求8所述的设备，其中，从所述远处表面吹扫碎屑的所述装置包括将氮气、工艺气体或者惰性气体吹送横过所述远处表面的装置。11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述监测装置还包括保护壳。12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述保护壳保护所述监测装置的电子器件以免受局部热和物理环境影响。13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述保护壳通过使得冷却剂行进通过所述监测装置的所述保护壳从而保护所述监测装置的电子器件以免受局部热环境影响；并且所述设备还包括冷却剂和使得所述冷却剂行进通过所述监测装置的所述保护壳的装置。14.根据权利要求11所述的设备，其中，用于所述监测装置的所述保护壳还包括在所述监测装置的观察表面前方产生空气幕以保护所述观察表面以免受局部环境中的碎屑影响的装置。15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括数据记录装置，所述数据记录装置用于记录由所述摄像机所捕获的数据和/或图像。16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述数据记录装置记录静态图像和/或运动视频图像。17.根据权利要求15所述的设备，其中，所述数据记录装置包括选自由DVD、⑶、磁盘、磁带或者硬盘驱动器构成的组中的一种或多种。18.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括一个或多个分光滤光器。19.根据权利要求18所述的设备,其中，所述一个或多个分光滤光器包括一个或多个物理光学滤光器。20.根据权利要求18所述的设备,其中，所述一个或多个分光滤光器包括一个或多个电子分光滤光器。21.根据权利要求18所述的设备，其中，所述一个或多个分光滤光器设计成过滤下述中的一个或多个: a)电磁光谱的一个或多个特定范围，和 b)电磁光谱的一个或多个单个频率。22.根据权利要求1所述的设备，其中，所述摄像机安装在可动的安装装置上，所述可动的安装装置允许调整所述摄像机的位置和/或所述摄像机的视角。23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述可动的安装装置包括:使得所述摄像机自动运动的装置；和引导使得所述摄像机自动运动的装置的远程控制装置。24.根据权利要求1所述的设备，其中，所述摄像机被选择成具有适于所述熔炉中的特定熔融金属合金的光谱响应。25.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括选自由气体线路、液体线路、电气线路或者数据线路组成的组中的一种或多种。`26.根据权利要求25所述的设备，其中，所述数据线路是同轴电缆、光纤电缆、以太...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·罗托尔，C·克尔奇马里科，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔研究与发展有限责任公司，康纳斯工业股份有限公司，
类型：
国别省市：