CN116007708B - 一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法和系统，该方法包括采集窑炉内部固定点位以及玻璃液液面的位置信息，并设定目标液位高度以及窑炉液位差值的阈值；根据采集的固定点位以及玻璃液液面的位置信息获取玻璃液液面的液位高度；根据获取的玻璃液液面的液位高度以及设定的目标液位高度获取实际窑炉液位差值，将实际窑炉液位差值与所述窑炉液位差值的阈值进行比较，根据比较结果，完成所述窑炉内玻璃液液位的调整。该方法实现了基板玻璃窑炉液位检测自动检测，提高了基板玻璃线体的自动化程度，实现了基板玻璃液位的实时可视化监测，降低人工手动测量误差和存在的不安全性。
Description
技术领域
本发明属于基板玻璃制造技术领域，涉及一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法和系统。
背景技术
基板玻璃是构成液晶面板重要的原材料之一，对面板产品性能的影响十分巨大，面板成品的分辨率、透光度、厚度、重量、可视角度等指标都与所采用的基板玻璃质量密切相关。
窑炉作为基板玻璃生产的关键装备，负责将投料机内的玻璃粉料熔化成玻璃液，然后通过通道传送到成型工序。在基板玻璃生产过程中，影响基板玻璃品质和产量的一个重要因素就是窑炉玻璃液液位的稳定控制，窑炉玻璃液液位的波动会导致基板玻璃气泡、条纹、亮线和颗粒等缺陷的产生，降低了线体的生产良率，因此测量监测窑炉液位的高低至关重要。目前窑炉液位的测量大多采用接触式测量工具，定期手动测量，人工手动测量具有误差，另外，高温下仪器接触测量导致的仪器易损坏、预留测量仪器孔导致的窑炉密封性差以及环境温度高导致的人工测量安全性等诸多问题。同时该方法测量具有滞后性且无法实时监控窑炉液位的变化情况，无法及时通过调整投料机投料频率实现玻璃液液位的稳定控制，严重制约了线体的生产和良率的快速提升。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法和系统，从而解决现有技术中无法实时监控窑炉液位的变化情况，并无法及时调整玻璃液液位的技术问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法，包括以下步骤：
S1：采集窑炉内部固定点位以及玻璃液液面的位置信息，并设定目标液位高度以及窑炉液位差值的阈值；
S2：根据所述采集的固定点位以及玻璃液液面的位置信息获取玻璃液液面的液位高度；
S3：根据所述获取的玻璃液液面的液位高度以及设定的目标液位高度获取实际窑炉液位差值，将所述实际窑炉液位差值与所述窑炉液位差值的阈值进行比较，根据比较结果，完成所述窑炉内玻璃液液位的调整。
优选的，所述固定点位包括第一固定点位和第二固定点位。
优选的，所述步骤S2还包括对所述获取的液位高度进行修正，具体修正过程为：在通道液位口通过手动测量实际液位高度对获取的液位高度进行优化，完成所述窑炉液位高度的修正。
优选的，所述窑炉内液位高度的获取过程为：
其中，Hy为窑炉内玻璃液的液位高度；
H1为第一固定点到第二固定点的实际距离；
H0为第一固定点到玻璃液池底的实际距离；
h1为采集到的实时图像中第一固定点到第二固定点的距离；
h2为采集到的实时图像中第一固定点到玻璃液液面的距离；
θ1为图像采集单元与第一固定点以及第二固定点中点的连线与玻璃液液面垂直方向的夹角；
θ2为图像采集单元与第一固定点以及玻璃液面中点的连线与玻璃液液面垂直方向的夹角；
b为液位高度参数。
优选的，所述步骤S3中，根据所述获取的玻璃液液面的液位高度以及设定的目标液位高度获取实际窑炉液位差值的过程具体为：
δ＝Hy-Hm
其中，δ为实际窑炉液位差值，Hy为窑炉内玻璃液的液位高度，Hm为目标液位高度；
当|δ|＞δ阈值，且δ大于零时，则通过降低投料频率使得窑炉玻璃液位满足要求；反之，当|δ|＞δ阈值，且δ小于零时，则通过提升投料频率使得窑炉玻璃液位满足要求；其中，所述δ阈值为窑炉液位差值的阈值。
优选的，所述监测调整方法还包括发出预警信号，所述预警信号的发出过程为：
S01：设定多视角液位高度的一致性阈值S阈，并获取同一时间内若干个不同视角的液位高度；
S02：通过获取的同一时间内若干个不同视角的液位高度得到同一时间内液位的高度一致性参数S；
S03：当所述同一时间内液位的高度一致性参数S大于所述多视角液位高度的一致性阈值S阈时，发出预警信号；
所述同一时间内液位的高度一致性参数S的获取过程具体为：
其中，S为同一时间内液位的高度一致性参数；
Hiy为获取的第i个视角的液位高度；
Hp为若干个视角的液位高度的平均值。
用于实现上述的一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法的监测调整系统，包括：图像采集单元、计算与分析单元、液位调整控制单元以及终端显示单元；所述图像采集单元、计算与分析单元以及液位调整控制单元依次连接；所述图像采集单元、计算与分析单元以及液位调整控制单元均与终端显示单元通讯连接；
所述图像采集单元固定设置于窑炉内部；所述图像采集单元用于采集窑炉内部固定点位以及玻璃液液面的位置信息；
所述计算与分析单元用于根据所述采集的固定点位以及玻璃液液面的位置信息获取玻璃液液面的液位高度；
所述液位调整控制单元用于根据所述获取的玻璃液液面的液位高度以及设定的目标液位高度获取实际窑炉液位差值，将所述实际窑炉液位差值与所述窑炉液位差值的阈值进行比较，根据比较结果，完成所述窑炉内玻璃液液位的调整；
所述终端显示单元用于实时显示窑炉内玻璃液液位的监测以及调整过程。
优选的，所述窑炉液位监测调整系统包括三个图像采集单元，所述三个图像采集单元分别固定设置在窑炉投料区的前墙、左墙以及右墙上。
优选的，所述窑炉内玻璃液液位的监测调整系统还包括预警系统，所述预警系统与所述计算与分析单元以及液位调整控制单元均通讯连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法，通过采集窑炉内部固定点位以及玻璃液液位的位置信息，并通过该位置信息获取玻璃液液面的液位高度；通过玻璃液液面的液位高度与设定的目标液位高度获取实际窑炉液位差值，然后将实际窑炉液位差值与窑炉液位差值的阈值进行比较，实现窑炉内玻璃液液位的监测，并实现窑炉内玻璃液液位的调整。该方法实现了基板玻璃窑炉液位检测自动检测，提高了基板玻璃线体的自动化程度，实现了基板玻璃液位的实时可视化监测，降低人工手动测量误差和存在的不安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法的流程示意图；
图2为本发明中窑炉内玻璃液液位的监测调整系统的结构示意图。
其中：1-1、前墙，1-2、后墙，1-3、左墙，1-4、右墙，2、图像采集单元，3、第二固定点位，4、第一固定点位，5、玻璃液液面，6、投料机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，本发明公开一种窑炉内玻璃液液位的监测调整系统，其特征在于，包括：图像采集单元2、计算与分析单元、液位调整控制单元以及终端显示单元；图像采集单元2固定设置于窑炉内部；图像采集单元2、计算与分析单元以及液位调整控制单元依次通讯连接；图像采集单元2、计算与分析单元以及液位调整控制单元均与终端显示单元通讯连接。其中，图像采集单元2用于采集窑炉内部固定角度的实时图像，可以包括多台具有耐高温的采集窑炉内部图像的工业电视；计算与分析单元通过机器视觉算法分别测量图像中第一固定点位4到玻璃液液面5的距离以及第一固定点位4到第二固定点位3的距离，计算窑炉液位高度H，并通过多视角设置图像采集单元2实现对窑炉液面波动分析以及液位高度的测量；液位调整控制单元通过窑炉玻璃液液位高度与目标液位高度的比较，计算投料机6投料频率，实现基板玻璃窑炉玻璃液液位高度的调整和稳定。终端显示单元可以是DCS终端显示单元，在DCS终端实时显示相关数据并进行预警，其中包括窑炉液位高度H、投料机6实时频率P以及液面波动预警；图像采集单元2的数量可以为2～4组，且具备在1300℃～1600℃环境下连续稳定运行；在本发明的另一优选实施例中，窑炉液位监测调整系统可以包括三个图像采集单元2，所述三个图像采集单元2分别固定设置在窑炉投料区的前墙1-1、左墙1-3以及右墙1-4上，离窑炉底部高度为1500～2000mm；图像采集单元2采集窑炉内部图像的区域为窑炉的后半段，即窑炉的预澄清区域，该区域玻璃液液面稳定性好；图像采集单元2的采集对象为窑炉预澄清区域。窑炉内玻璃液液位的监测调整系统还包括预警系统，所述预警系统与所述计算与分析单元以及液位调整控制单元均通讯连接。本发明基于机器视觉算法实时读取工业电视采集窑炉内部图像信息，并通过A/D转换将图像信息转化为数字信息传送给计算与分析单元，其中基于机器视觉读取的图像信息包括第一固定点位4到玻璃液液面5的距离h2以及第一固定点位4到第二固定点位3的距离h1，具体的，基于OpenCV，IntelIPP，Halcon，OpenGL等平台实现对窑炉内部图像信息的获取，其中包括图像数据解码算法、图像特征提取算法以及目标识别算法。
本发明还公开一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法，包括以下步骤：
第一步：在窑炉预澄清区域的后墙1-2上设置第一固定点位4和第二固定点位3，并设定目标液位高度；
第二步：通过图像采集单元2实时获取窑炉内部包含有第一固定点位4、第二固定点位3以及玻璃液液面5的实时图像；
第三步：所述计算与分析单元通过所述实时图像获取计算得到的玻璃液液面5的液位高度；进一步的，监测调整方法还包括对所述计算得到的玻璃液面5的液位高度进行修正，具体修正过程为：在通道液位口通过手动测量实际液位高度对计算得到的液位高度进行优化，完成所述窑炉液位高度的修正，修正后的玻璃液液面5的液位高度为：
其中，Hy为窑炉内玻璃液的液位高度；
H1为第一固定点4到第二固定点3的实际距离，单位mm；
H0为第一固定点4到玻璃液池底的实际距离，单位mm；
h1为采集到的实时图像中第一固定点4到第二固定点3的距离，单位mm；
h2为采集到的实时图像中第一固定点4到玻璃液液面5的距离，单位mm；
θ1为图像采集单元2与第一固定点4以及第二固定点3中点的连线与玻璃液液面垂直方向的夹角；
θ2为图像采集单元2与第一固定点4以及玻璃液液面5中点的连线与玻璃液液面垂直方向的夹角；
b为液位高度参数。
具体的，图像采集单元2相对第一固定点4、第二固定点3、玻璃液液面5的角度确定方法如下：
θ1为图像采集单元2相对于第一固定点4到第二固定点3连线的中点连接所形成的直线与窑炉前墙1-1所形成的角度，因此θ1为固定值；
θ2为图像采集单元2相对于第一固定点4到玻璃液液面5连线的中点连接所形成的直线与窑炉前墙1-1所形成的角度，θ2值随着液面的变化而发生变化，因此建立θ2与液面高度区间之间对应关系，根据液位高度Hy所的对应区间在DCS界面手动设置θ2值；
第四步：液位调整控制单元将所述计算得到的玻璃液液面5的液位高度与所述目标液位高度进行比较，确定窑炉液位的高度是否需要调整，若需要调整，则根据投料频率进行调整，完成对窑炉内玻璃液液位的监测调整。
具体的，设置窑炉液位差值的阈值δ阈值，液位调整控制单元通过所述计算得到的玻璃液面5的液位高度与所述目标液位高度获取实际窑炉液位差值δ，当|δ|大于δ阈值，且δ大于零时，则通过降低投料频率使得窑炉玻璃液位满足要求；反之，当|δ|大于δ阈值，且δ小于零时，则通过提升投料频率使得窑炉玻璃液位满足要求；该步骤中，满足要求具体指的是要指液位要低于目标液位值，最好是接近目标值。
其中实际窑炉液位差值δ的获取过程具体为：
δ＝Hy-Hm
其中，Hy为窑炉内玻璃液的液位高度，Hm为目标液位高度。
进一步的，本发明中的窑炉内玻璃液液位的监测调整系统还包括预警系统，所述预警系统与所述计算与分析单元以及液位调整控制单元均通讯连接。所述预警系统的启动过程为：
S01：设定多视角液位高度的一致性阈值S阈，并获取同一时间内若干个不同视角的液位高度；
S02：通过获取的同一时间内若干个不同视角的液位高度得到同一时间内液位的高度一致性参数S；
S03：当所述同一时间内液位的高度一致性参数S大于所述多视角液位高度的一致性阈值S阈时，启动所述预警系统；
所述同一时间内液位的高度一致性参数S的获取过程具体为：
其中，S为同一时间内液位的高度一致性参数；
Hiy为通过第i组图像采集单元采集的图像获取的液位高度；
Hp为通过若干组图像采集单元采集的图像获取的液位高度的平均值。
本发明中的窑炉内玻璃液液位的监测调整系统以及方法基于窑炉工业电视获取窑炉内部实时图像，通过机器视觉算法测量出液位与固定点之间的距离，通过计算间接测量基板玻璃窑炉的液位高度，该系统和方法解决了高温下仪器接触测量导致的仪器易损坏、预留测量仪器孔导致的窑炉密封性差以及环境温度高导致的人工测量安全性等问题。本发明中的窑炉内玻璃液液位的监测调整系统以及方法，基于窑炉工业电视获取窑炉内部实时图像，通过机器视觉算法的实现了基板玻璃窑炉液位检测自动检测，提高了基板玻璃线体的自动化程度，实现了基板玻璃液位的实时可视化监测，降低人工手动测量误差和存在的不安全性。本发明中的窑炉内玻璃液液位的监测调整系统以及方法，基于多视角设置工业电视实现对窑炉液面的波动分析，避免了窑炉内部液位异常波动导致的测量误差，提高了基板玻璃窑炉的液位高度检测精度。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集窑炉内部固定点位以及玻璃液液面(5)的位置信息，并设定目标液位高度以及窑炉液位差值的阈值；
S2：根据所述采集的固定点位以及玻璃液液面(5)的位置信息获取玻璃液液面(5)的液位高度；
S3：根据所述获取的玻璃液液面(5)的液位高度以及设定的目标液位高度获取实际窑炉液位差值，将所述实际窑炉液位差值与所述窑炉液位差值的阈值进行比较，根据比较结果，完成所述窑炉内玻璃液液位的调整；
所述固定点位包括第一固定点位(4)和第二固定点位(3)；
所述步骤S2还包括对所述获取的液位高度进行修正，具体修正过程为：在通道液位口通过手动测量实际液位高度对获取的液位高度进行优化，完成所述窑炉液位高度的修正；
所述窑炉内液位高度的获取过程为：
其中，Hy为窑炉内玻璃液的液位高度；
H1为第一固定点(4)到第二固定点(3)的实际距离；
H0为第一固定点(4)到玻璃液池底的实际距离；
h1为采集到的实时图像中第一固定点(4)到第二固定点(3)的距离；
h2为采集到的实时图像中第一固定点(4)到玻璃液液面的距离；
θ1为图像采集单元(2)与第一固定点(4)以及第二固定点(3)中点的连线与玻璃液液面垂直方向的夹角；
θ2为图像采集单元(2)与第一固定点(4)以及玻璃液面(5)中点的连线与玻璃液液面垂直方向的夹角；
b为液位高度参数。
2.根据权利要求1所述的一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据所述获取的玻璃液液面(5)的液位高度以及设定的目标液位高度获取实际窑炉液位差值的过程具体为：
δ＝Hy-Hm
其中，δ为实际窑炉液位差值，Hy为窑炉内玻璃液的液位高度，Hm为目标液位高度；
当|δ|＞δ阈值，且δ大于零时，则通过降低投料频率使得窑炉玻璃液位满足要求；反之，当|δ|＞δ阈值，且δ小于零时，则通过提升投料频率使得窑炉玻璃液位满足要求；其中，所述δ阈值为窑炉液位差值的阈值。
3.根据权利要求1所述的一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法，其特征在于，所述监测调整方法还包括发出预警信号，所述预警信号的发出过程为：
S01：设定多视角液位高度的一致性阈值S阈，并获取同一时间内若干个不同视角的液位高度；
S02：通过获取的同一时间内若干个不同视角的液位高度得到同一时间内液位的高度一致性参数S；
S03：当所述同一时间内液位的高度一致性参数S大于所述多视角液位高度的一致性阈值S阈时，发出预警信号；
所述同一时间内液位的高度一致性参数S的获取过程具体为：
其中，S为同一时间内液位的高度一致性参数；
Hiy为获取的第i个视角的液位高度；
Hp为若干个视角的液位高度的平均值。
4.用于实现权利要求1所述的一种窑炉内玻璃液液位的监测调整方法的监测调整系统，其特征在于，包括：图像采集单元(2)、计算与分析单元、液位调整控制单元以及终端显示单元；所述图像采集单元(2)、计算与分析单元以及液位调整控制单元依次连接；所述图像采集单元(2)、计算与分析单元以及液位调整控制单元均与终端显示单元通讯连接；
所述图像采集单元(2)固定设置于窑炉内部；所述图像采集单元(2)用于采集窑炉内部固定点位以及玻璃液液面(5)的位置信息；
所述计算与分析单元用于根据所述采集的固定点位以及玻璃液液面(5)的位置信息获取玻璃液液面(5)的液位高度；
所述液位调整控制单元用于根据所述获取的玻璃液液面(5)的液位高度以及设定的目标液位高度获取实际窑炉液位差值，将所述实际窑炉液位差值与所述窑炉液位差值的阈值进行比较，根据比较结果，完成所述窑炉内玻璃液液位的调整；
所述终端显示单元用于实时显示窑炉内玻璃液液位的监测以及调整过程。
5.根据权利要求4所述的一种窑炉内玻璃液液位的监测调整系统，其特征在于，所述窑炉液位监测调整系统包括三个图像采集单元(2)，所述三个图像采集单元(2)分别固定设置在窑炉投料区的前墙(1-1)、左墙(1-3)以及右墙(1-4)上。
6.根据权利要求4所述的一种窑炉内玻璃液液位的监测调整系统，其特征在于，所述窑炉内玻璃液液位的监测调整系统还包括预警系统，所述预警系统与所述计算与分析单元以及液位调整控制单元均通讯连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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