专利名称：灰熔点多媒体监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤质测定仪器。
灰熔点(煤灰熔融性)的测定是判断锅炉、气化炉、大型燃烧炉等设备燃煤结渣性的主要方法之一。这种判断对于燃烧炉的连续运转至关重要。通常使用的灰熔点测定方法是直接用眼睛观察灰锥在高温炉内变形的情况，将观测到的情况同国家标准的规定相比较。其工作条件差，测定时间长，炉内的强光对人眼损害严重，且易引起视觉误差。因此，国内外近年来均在研究某种新技术以期对灰熔点的测定做全新的改造。
目前与本实用新型相同的应用技术领域中，无论是国外最新产品(如英国CARBOLITE公司的CAF video、德国STROHLEIN公司的CAF/704V)还是中国的最新技术HRKG-1型煤灰融熔性控制观测仪，都存在以下的缺陷和不足1.不能将灰锥的形变图像及有关数据打印下来作为原始记录保存。这个打印的原始记录对于测定结果的审核、平价和存挡都十分方便、客观和公正。现有技术一般都将图像存放在录像带中，查找画面时，需借助仪器查找并需要查找整盘录像带，这要化费许多时间。
2.操作者不能完全离开现场进行监视和控制。由于灰熔点炉的工作温度较高(最高可达到1600℃)，周围环境很热，同时操作人员也想利用这几小时时间做些其它工作，希望能离开现场进行远距离的监视和控制，一旦有什么意外情况可及时处理。现有技术由于不使用微机技术，所以只能在现场进行监视和控制。
本实用新型的目的是提供一种自动化程度高、测定环境优越、测定结果利于存储、审核和判断的新型灰熔点测定装置。
为达到以上目的，除利用当代已成熟的高技术产品如摄像机、多媒体微机外，还需将老式的仪器设备加以更新改造，使整个装置有机地联系，互相协调。因此本实用新型采用以下设计灰熔点多媒体监控装置由灰熔点炉体、二自由度可调平台、摄像机、控温仪、多媒体微机组成，其中控温仪的通信端子与多媒体微机的通信口相连；控温仪的开关控制输出信号控制摄像机，摄像机的视频信号输出接多媒体微机；控温仪的温度控制输出接灰熔点炉体上的加热元件；灰熔点炉体上的热电偶的输出接控温仪的温度输入信号端；灰熔点炉体置于二自由度可调平台上；二自由度可调平台包括垂直提升支架和水平转动台两部分，水平转动台由垂直提升支架支撑。
二自由度平台的水平转动台可沿垂直方向提升，并且锁定，水平转动台还可沿水平方向旋转，并且锁定。测定时，要将灰熔点炉体平放到二自由度平台的水平转动台上。在水平和垂直两方向调节平台，使炉体的观测窗正对摄像机镜头，然后将平台的位置锁住。
控温仪自动对系统发出开关量的控制信号。摄像机摄下的灰熔点炉体内的灰锥的图像以及温度数据、升温速度、运行时间和用户输入的各种信息输入多媒体微机进行显示、捕捉、存储、重显和打印。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1是本实用新型构成示意图；图2是控温仪电路框图；图3是控温仪电路原理图；图4是二自由度平台的装配示意图。
请参见附图1，本实用新型由灰熔点炉体1、二自由度可调平台2、摄像机3、控温仪4和多媒体微机5组成。其中控温仪4的通信端子与多媒体微机5的通信口相连；控温仪4的开关控制输出信号控制摄像机3；摄像机3的视频信号输出到多媒体微机5中；控温仪4的温度控制输出接灰熔点炉体1上的加热元件；灰熔点炉体1上的热电偶的输出接控温仪4的温度输入信号端；灰熔点炉体1置于二自由度可调平台2上。
控温仪的电路如图2、图3所示，图2中虚线右边为控温仪电路。灰熔点炉体1上装有热电偶6和加热元件。MCS8032中央处理器14、由27256存贮器和74LS373锁存器构成的EPROM专用程序13、由MC1488和MC1489构成的串行通信接口15、由74LS04和1413构成的控制输出接口电路16、7109A/D转换器9、8279显示和键盘扫描电路12、按键10和LED显示11组成单片微机电路。
热电偶6敏感的温度模拟信号经过冷端补偿器7送入7650放大器8，经放大后送入A/D转换器9，转换后的数字量信号进入中央处理器14。按键10可以选择不同的固化程序并启动程序，LED显示11可以显示炉内的温升状态，它们都通过显示和键盘扫描电路12与CPU14相联系。CPU14按EPROM13执行固化程序，通过串行通信接口15与多媒体微机5进行通信；CPU14还可通过控制输出接口电路16分别控制蜂鸣器17、固态继电器18和摄像机3。
型号为AD590的感温集成电路装在形似电视机差转器的塑料壳体内，它与控温仪内部的其它电路组成冷端补偿器7。与一般技术不同的是它不放置在控温仪内部的线路板上，而是用普通导线将它引出仪器外部。热电偶6的冷端直接连在此感温元件上，因而可以准确地敏感出热电偶6的冷端的变化。这与将敏感元件设置在内部的一般技术相比，实用中它可以极大地减少冷端补偿环节的误差。另外，此冷端补偿器7对各种类型的热电偶都通用。冷端补偿器7的作用有二一是将热电偶6的毫伏值传送给放大器8；其二是将热电偶6的冷端温度转换成电信号传送给放大器8。其传输线(三芯)的种类和长度可随意选择，不受限制。
固态继电器18的输出接灰熔点炉体1上的加热元件。
EPROM13中存放控制温升速度的专用程序。由于用一般的调节控制方法控制具有较大温度滞后性的灰熔点炉很不理想，本程序是用一种新颖的方法，即“加速度超前控制法”设计的，它可对灰熔点高温炉进行超前控制。其特征是1.用控温仪面板上一排LED发光二极管模拟显示出超前控制的电流大小。
2.用控温仪面板上两个七段LED显示器显示出当前的温升速度。
3.将控温程序分五个阶段，由一个七段LED显示器来区分。
4.控温程序的每一阶段开始时，对摄像机发出各种控制信号。
多媒体微机5的内部有一个利用多媒体技术编辑的执行文件，它和多媒体微机的硬件一起运行，可以实现以下功能1.在微机的显示屏上至少可以打开3个独立的显示窗口。
2.可以与控温仪通信并将温度等信息在其中一个窗口中显示。
3.可以将摄像机的视频图像信号在其中一个窗口中显示。
4.可以将用户通过键盘输入的文字信息在其中一个窗口中显示。
5.将以上2.～4.所述信息存储在硬盘或光盘上。
6.将存储在硬盘或光盘的信息按需要取出，并可显示在监示器上。还可以用打印机将整屏画面打印出来。
请参见附图4，二自由度可调平台包括垂直提升支架和水平转动台两部分，水平转动台由垂直提升支架支撑。
垂直提升支架由两节用支撑条23铰接成的“X”形铰架、上中下三对心轴24、角铁制成的上下支撑架对25、上底板22、下底板21和调节旋轴28构成。其中上下支撑架对25中的每根支撑架的一端开有槽孔，能使心轴24的末端在此槽孔中移动；下心轴对中的一根心轴插于下支撑架对中的左右支撑架一端的槽孔之间，另一根心轴固定于下支撑架对中的左右支撑架的另一端之间；上心轴对中的一根心轴插于上支撑架对的中左右支撑架一端的槽孔之间，另一根心轴固定于上支撑架对中的左右支撑架的另一端之间；调节旋轴28的两端设旋向相反的外螺纹，中心轴对的两根心轴的中部开有与调节旋轴28相配的内螺孔，调节旋轴28横穿过中心轴对的中部螺孔，与中心轴对用螺纹连接；下支撑架对由下底板21支撑，上底板22置于上支撑架对之上。
水平转动台由轴承27、台面26、定位销构成。其中轴承27固定在上底板22的上表面，台面26和上底板22上开定位孔，台面26由轴承27支撑，可自由转动，并可用定位销与上底板22锁定；台面26上另设固定灰熔点炉体1的定位销。
二自由度平台可做垂直方向的提升和水平方向的转动。当调节旋轴28顺时针旋转时，旋在调节旋轴28上的两心轴24会移向调节旋轴28的中央部分，因而使得垂直提升支架向上提升。反之则下降。拔去定位销，台面26便可由轴承27支撑而自由转动。二自由度平台的台面可在垂直方向提升10厘米以上，并且锁定，该台面还可在水平方向旋转360度左右，并且锁定。
测定时，摄像机3和控温仪4放置在距炉体20-30厘米处，灰熔点炉体1平放到二自由度平台2的台面26上，并注意要将平台台面26的3个定位梢嵌入炉体1的凹孔中。然后在水平和垂直两方向调节平台2，使炉体1的观测窗正对摄像机3的镜头，然后将平台2的位置锁住。摄像机3和控温仪4通过传输线与多媒体微机5相连，多媒体微机5也可放置在50米内的其它地方。摄像机3的焦距可以在现场用手直接调节，也可以在多媒体微机5上用鼠标或键盘调节。
控温仪4有如下的特点和作用1.自动控制温升速度；2.与作为上位机的多媒体微机5通信；3.自动对装置发出开关量的控制信号。将控温仪4的通信端子与多媒体微机5的COM2口相连，将控温仪4的冷端补偿器7与灰熔点炉体1上热电偶6的冷端相连，这样当主从方式的通信开始时，温度数据就可以不断地传到多媒体微机中。将控温仪4的固态继电器18的输出接灰熔点炉体1上的加热元件，这样就可对灰熔点炉体1的加温温度进行控制。
灰熔点炉体1上热电偶6敏感的温度信号被控温仪4接收和处理后，一面通过其LED显示电路11显示炉内的温升状态，一面通过通信端子存入多媒体微机5中。控温仪4通过控制其固态继电器18的接通与否，来控制灰熔点炉体1的温升速度。控温仪4通过控制摄像机3的操作，来摄取灰熔点炉体1内的灰锥的图像，该图像存储在多媒体微机5的硬盘或光盘上。总之，本装置可以自动将灰熔点炉体内的灰锥的图像、温度数据、升温速度以及运行时间、实际时间和用户手输的各种信息输入多媒体微机进行显示、捕捉、存储、重显和打印。
多媒体微机5是装置的核心，如有条件，可将它安置在条件比较好的房间内，这时只需用双绞线与现场的控温仪4和摄像机3相连。开机后在多媒体微机的显示屏上至少可以打开三个独立的显示窗口与控温仪4通信的温度等信息放在其中一个窗口中显示；将摄像机3的视频图像信号放在另一个窗口中显示；将用户通过键盘输入的文字信息放在第三个窗口中显示。如有必要还可以打开第四个窗口来显示日期和时间。将以上信息每隔一定的时间间隔存储在硬盘或光盘上。
测定结束后，自动停止与控温仪4的通信。将存储在硬盘或光盘的信息按需要取出并回放到监示器上。还可以用打印机将整屏画面打印出来(整个测定最终仅需3-15屏画面，其余的可全部清除)。
作为多媒体微机，还有许多功能在设计时可以尽可能地利用，例如，用鼠标在屏幕上就可以调摄像机的焦距；还可以用它的语音系统来提示用户或报警。
本实用新型由于采用以上设计，在测定开始后就可以完全离开现场，可以从另一地点的微机的监视器上观看到测定的情况。更为用户所欢迎的是只要使运行文件处于激活的状态，用户可以在WINDOWS的环境下，做一些手头急于处理的工作。由此而见，本实用新型的实现，极大地提高了灰熔点测定的自动化水平，也极大地改善了人们的工作条件，同时也使我国的仪器测试水平，在灰熔点测定这一领域，赶上并超过国外的当前水平。
本实用新型除了能克服上述现有技术的缺陷和不足外，还有以下明显优点1.采用多窗口分别显示灰锥图像、温度数据和文字信息，界面美观、大方。
2.由于采用数字信号来存储图像信息，这就为进一步的“智能图像识别”技术做好了开发的准备，此技术将使灰熔点的测定完全脱离人的观测，成为全自动的灰熔点测定仪。
3.本发明的技术水平和档次均高于国外同类型产品，而价格上仅为其八分之一左右。如能在全国推广，将有较高的经济价值。
权利要求1.一种灰熔点多媒体监控装置，包括灰熔点炉体和摄像机，其特征在于它还包括二自由度可调平台、控温仪、多媒体微机，其中所述控温仪的通信端子与所述多媒体微机的通信口相连；所述控温仪的开关控制输出信号控制所述摄像机，所述摄像机的输出接所述多媒体微机；所述控温仪的温度控制输出接所述灰熔点炉体上的加热元件；所述灰熔点炉体上的热电偶的输出接所述控温仪的温度输入信号端；所述灰熔点炉体置于所述二自由度可调平台上；所述二自由度可调平台包括垂直提升支架和水平转动台两部分，水平转动台由垂直提升支架支撑。
2.如权利要求1所述的灰熔点多媒体微机监控装置，其特征在于所述垂直提升支架由两节“X”形铰架、上中下三对心轴、上下支撑架对、上下底板和调节旋轴构成，其中上下支撑架对中的每根支撑架的一端开有槽孔；下心轴对中的一根心轴插于下支撑架对中的左右支撑架一端的槽孔之间，另一根心轴固定于下支撑架对中的左右支撑架的另一端之间；上心轴对中的一根心轴插于上支撑架对的中左右支撑架一端的槽孔之间，另一根心轴固定于上支撑架对中的左右支撑架的另一端之间；调节旋轴的两端设旋向相反的外螺纹，中心轴对的两根心轴的中部开有与调节旋轴相配的内螺孔，调节旋轴横穿过中心轴对的中部螺孔，与中心轴对用螺纹连接；下支撑架对由下底板支撑，上底板置于上支撑架对之上，所述水平转动台由轴承、台面、定位销构成，其中轴承固定在前述上底板的上表面，台面和前述上底板上开定位孔，台面由轴承支撑，并用定位销与前述上底板锁定；台面上另设固定所述灰熔点炉体的定位销。
3.如权利要求1所述的灰熔点多媒体微机监控装置，其特征在于所述控温仪包括冷端补偿器、放大器、蜂鸣器、固态继电器，以及由中央处理器、存贮器、锁存器、串行通信接口、控制输出接口电路、A/D转换器、显示和键盘扫描电路、按键、LED显示电路构成的单片微机电路，其中所述灰熔点炉体上的热电偶的输出接冷端补偿器的输入；冷端补偿器的输出接放大器；放大器的输出接A/D转换器的模拟量输入端；串行通信接口接所述多媒体微机的通信口；控制输出接口电路的输出分别接蜂鸣器、固态继电器以及所述摄像机；固态继电器的输出接所述灰熔点炉体上的加热元件。
专利摘要本装置用于测定灰熔点。它由灰熔点炉体、二自由度可调平台、摄像机、控温仪和多媒体微机组成,控温仪的通信端子接多媒体微机的通信口;控温仪的开关控制输出信号控制摄像机;控温仪的温度控制输出接灰熔点炉体的加热元件;灰熔点炉体的热电偶输出接控温仪的温度输入信号端;灰熔点炉体置于二自由度可调平台上。它自动将灰熔点炉体内的灰锥的图像、温度数据、升温速度及运行时间、实际时间和用户输入的各种信息输入多媒体微机进行显示、捕捉、、存储、重显和打印。它可减轻劳动强度、改善工作条件、根除人工观测带来的疏忽误差。
文档编号G01N25/04GK2277522SQ9624140
公开日1998年4月1日 申请日期1996年10月23日 优先权日1996年10月23日
发明者刘晓忠, 杨力 申请人:刘晓忠, 杨力