1 系统概述
炉内板带纠偏监测电视系统采用水冷却保护、微气量密封方式，摄像探头通过密封连接机构直接固定安装在炉体侧墙或炉顶(纠偏辊位置)，获取加热炉内纠偏辊及运行钢板的实时视频图像，并自动实现板带对中控制(CPC)的图像识别、测量、控制工业电视系统。
摄像探头采集的模拟图像信号经高速图像采集单元数字化，送入控制计算机进行分析处理，识别钢板左右边缘，计算出钢板边缘位置，将钢板边缘位置数据和生产工艺确定的钢板对中运行时的边缘位置数据进行比较，得出实时偏移量。控制主机根据该偏移量，输出一定量的电流/电压信号，送入纠偏机构控制主机，纠偏伺服机构实时调整纠偏辊的工作位置，及时将跑偏的钢板调整到零偏移的工作位置。
炉内板带纠偏监测电视系统是在极低照度环境下实现图像采集、板带边缘分析、位置测量并自动控制板带始终对中运行(CPC控制)的工业电视系统。系统采用结构化设计，安装维修便捷，环境适应性强，抗干扰能力强，耐高温耐腐蚀，视场角大，图像清晰，测量、控制精度高，使用寿命长。
在集控室的监视器或CRT上，运行人员可以清晰地观察加热炉内纠偏辊工况及运行的板带位置图像，控制计算机自动分析、测量板带位置并自动控制纠偏机构，保证板带始终对中运行。极大提高工作效率，保证安全生产。
炉内板带纠偏监测电视系统完全可以替代基于高温电容传感器的炉内板带纠偏系统，具备极高的性价比。
2 系统特点
(1)在控制室CRT上集中显示炉内纠偏辊区域及运行的板带位置实时图像，便于操作人员及时了解加热炉内工况，有效保障安全生产。
(2)高性能工控机，运行稳定、可靠。
(3)特别研制的高技术、专业的图像分析、控制软件，准确测定板带边沿位置，计算出板带对中偏移量，输出控制信号给纠偏控制机构，保证板带始终对中运行。
(4)图像分析、控制软件设计专家系统、自学习系统，有效掌握板带的运行规律，保证纠偏控制稳定、可靠。
(5)人性化的软件操作控制界面，设置、操作简单，易学易用。
(6)采用特种耐高温针孔镜头，分辨率高。镜片采用耐高温材料制造，最前端为蓝宝石镜片，大大提高了镜头的耐高温性能、抗污染能力和使用寿命。
(7)图像采集单元采用先进的高性能超低照度、高动态范围CCD摄像机，即使在较低的环境照度条件下，也能采集到清晰的监视图像。
(8)摄像探头防护罩采用特种耐高温耐腐蚀材料及特殊的结构设计，保证高温光学镜头及摄像机长期稳定工作。摄像探头结构设计简洁，维护方便。探头伸入炉内部分采用先进的超耐磨航空材料进行等离子喷涂，确保耐高温耐腐蚀性能。
(9)炉壁连接机构采用全密封结构，保证系统可以应用于正压及含有危险气体的锅炉或加热炉，安装、维护方便。
(10)针对加热炉特殊工作环境需要，采用水冷却系统，有效减少氮气及危险气体的泄漏。
3 系统构成
3.1 系统构成图
炉内板带纠偏监测电视系统共有3个子系统，分别是VCl、VC2、VC3，其中VCl、VC3安装在纠偏辊位置，是纠偏控制系统的图像采集单元，VC2安装在炉体中部，是炉膛全景监视单元。
VCl、VC3采用双摄像探头系统，并增加辅助红外照明设备，有效增加监视范围，提高板带边缘位置的识别准确性和测量精度。
每个子系统的构成如图1。
3.2 系统工作原理
炉内板带纠偏工业电视系统工作原理图如图2。
系统软件设计专家系统，可以在人工干预的方式下自动确定摄像机相对于纠偏辊的空间位置，降低或消除由于光学镜头畸变、对比度分级、钢板热噪声、CCD像素不均匀以及其他环境因素造成的误差。
4 系统部件
4.1 摄像探头
摄像探头分为纠偏测量摄像探头(VCl、VC3)和全景摄像探头(VC2)，纠偏浸0量探头安装在纠偏辊位置，采集纠偏辊及运行板带图像，并送入控制室计算机;全景摄像探头安装在炉膛中部，采集炉内全景图像，送入控制室监视器，便于操作控制人员了解炉内生产情况。
摄像探头是系统的核心部件，它由摄像机(彩色或黑自CCD摄像机)、高温光学镜头、保护套、温度传感器等部分组成。
本系统采用美国原装高灵敏度红外感应特性的CCD摄像机。
4.2红外照明探头
由于加热炉是全密封结构，内部温度较低，并且采用电加热，没有明火，照度较低，必须采用辅助照明，才能保证监视图像的清晰、稳定;又由于炉膛内部充满氮气及少量氢气，微正压，一般的照明设备体积大，寿命短，不便于安装使用，为此设计特殊的红外照明探头。红外照明探头体积小、全密封结构，安装维护方便，使用寿命长。
红外照明探头是纠偏图像采集探头的辅助照明设备，对称安装在纠偏测量探头的水平两侧。
红外照明探头由炉壁连接机构，密封保护套，红外照明光源等组成。
4.3 现场接线箱
现场接线箱是安装在现场的电气控制/转接装置。安装位置与摄像探头之间的距离一般不超过5m。
功能：提供现场电源(220VAC/50Hz)。提供调试、检修电源及视频信号输出接口。传感器信号的输入、故障信号的输出、综合电缆的转接，信号分配与控制器的信号传递。
4.4 控制器
控制器是系统基于硬件控制部分的核心模块，可以实现温度监测，摄像机、照明电源控制的集中管理，工作状态显示等功能。
控制器安装在集控室工业电视设备柜内，由运行操作人员直接操作。
提供摄像机、照明系统的工作电源。
设计有“停水/停气”、“超温”报警指示灯及摄像机、照明电源工作状态灯。.
控制器设计测温装置，实时显示摄像探头内部当前温度。
控制器设计DCS控制接口，可以方便地接入DCS系统。
4.5 监视器
显示VC2摄像探头送来的图像。监视器的选用可根据现场情况，既可采用彩色或黑白高清晰度专业监视器，也可采用彩色收监两用机。
4.6 控制主机系统(工业计算机及测偏分析软件)
控制主机系统是炉内板带纠偏工业电视系统的核心单元。控制主机系统由工控机，高速图像采集、数字化模块，控制信号输出模块，测偏分析软件，图像显示(CRT)等组成。
工控机：CPU PIV2.OGHz/内存256M/硬盘80G/高性能显示卡/键盘/鼠标。
高速图像采集、数字化模块：高性能实时图像采集卡。
控制信号输出模块：电流/电压模拟量输出模块(模拟量L/O)。
显示单元：采用CRT显示两侧摄像头合成后的图像。
系统软件：包括系统自检测，图像处理、识别，摄像机空间定位，板带位置测量，控制信号输出等。
软件部分的主要功能：
(1)自检测模块完成主机系统各部分的工作状态检测，系统异常时对故障单元初步定位，便于及时维护;
(2)摄像机空间定位模块通过人工干涉的方式，确定摄像机相对于纠偏辊的空间位置，并形成数据文件，作为测量对象位置分析的标尺因子。
(3)图像处理、识别模块完成板带的识别，确定板带的位置。板带边沿位置测量模块检测板带边沿的位置，并和工艺程序没定的正常工作位置比较，计算出实时偏移量。
(4)控制信号输出模块根据分析、计算得出的板带边沿偏移量，输出一定的电流/电压信号，控制纠偏机构完成对中控制。
(5)具有自学习能力的专家系统，全面记录、分析板带的运行规律，预测钢板的运行位置，有效提高板带边缘位置识别、测量的准确性和精度。
(6)高精度的图像预处理技术，有效降低或消除由于光学镜头畸变、对比度分级、钢板热噪声、CCD像素不均匀以及其他环境因素造成的误差。
4.7 纠偏控制系统(CPC)
纠偏控制系统主要由原装一体化液压伺服阀站，电子控制放大器，GEMCO磁致伸缩线性位移传感器，位移传感器信号减法器等组成。
5 结束语
炉内纠偏监测电视系统的应用，填补了炉内板带纠偏监测系统的技术空白，极大提高了国产纠偏监测系统的技术性能及科技含量，打破了目前炉内纠偏检测系统由国外厂家垄断的局面，加速国内连续板带生产线的技术革新，有效促进企业在较低的资金投入下提高产品质量，增强企业的市场竞争能力。
参考文献
[1]张晓.红外监视系统在高炉炉顶布料的应用.电工技术，2006.6
[2]夏磊，王志新.基于DV612的视频监控系统的设计.电工技术，2006，2
