Zpracování obrazové informace pro monitorování spalovacích procesů v průmyslové praxi za pomoci Wolfram Mathematica



Podobné dokumenty
Technický boroskop zařízení na monitorování spalovacích procesů

SOFTWARE PRO ANALÝZU LABORATORNÍCH MĚŘENÍ Z FYZIKY

Digitalizace signálu (obraz, zvuk)

Zobrazovací soustava pro spektrograf s vícekanálovým Šolcovým filtrem. Daniel Jareš, Vít Lédl, Zdeněk Rail. 2. Varianty zobrazovacích soustav

ilit Aditivní syntéza zvuku Vazba na ŠVP: matematika goniometrické funkce, fyzika - akustika

VYUŽITÍ ENDOSKOPICKÉ VIZUALIZAČNÍ TECHNIKY PŘI VÝZKUMU USING ENDOSCOPIC VISUALIZATION EQUIPMENT AT THE COMBUSTION

ANALÝZA MĚŘENÍ TVARU VLNOPLOCHY V OPTICE POMOCÍ MATLABU

Makroskopická obrazová analýza pomocí digitální kamery

Pro úlohy digitálního zpracování obrazu je příznačný velký objem dat. Doposud ani rychlé počítače s konvenční sériovou architekturou nejsou schopny

Meo S-H: software pro kompletní diagnostiku intenzity a vlnoplochy

Řetězový filtr pro více astronomicky zajímavých spektrálních čar

POPIS PROSTŘEDÍ PROGRAMU GIMP 2. Barvy 2. Okno obrázku 4 ZÁKLADNÍ ÚPRAVA FOTOGRAFIÍ V GRAFICKÉM EDITORU 6. Změna velikosti fotografie 6

Měření fotometrických parametrů světelných zdrojů

Spektrální charakteristiky

COLORMANAGEMENT Potřebujeme konzistentní barvy?

světelný paprsek optika

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

1. Teorie mikroskopových metod

Rozšíření bakalářské práce

Vlastnosti digitálních fotoaparátů

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ Ústav materiálového inženýrství - odbor slévárenství

optické přístroje a systémy

Experimentální realizace Buquoyovy úlohy

Název: Pozorování a měření emisních spekter různých zdrojů

DUM 01 téma: Úvod do počítačové grafiky


ROZPOZNÁVÁNÍ AKUSTICKÉHO SIGNÁLU ŘEČI S PODPOROU VIZUÁLNÍ INFORMACE

Solární detektor oblačnosti

1. Faradayovy zákony elektrolýzy Cíle Ověřit platnost Faradayových zákonů elektrolýzy. Cílová skupina 2. ročník Klíčové kompetence

Ing. Ladislav Musil ČVUT FEL v Praze, Katedra Elektroenergetiky, Technická 2, Praha 6 Tel.: musill@fel.cvut.

Mikroskopická obrazová analýza

Emisní spektra různých zdrojů. Sestrojit jednoduchý spektroskop.

Termistor. Teorie: Termistor je polovodičová součástka, jejíž odpor závisí na teplotě přibližně podle vzorce

VZDĚLÁVACÍ OBLAST: MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE VZDĚLÁVACÍ OBOR: MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE PŘEDMĚT: MATEMATIKA 7

D E T E K C E P O H Y B U V E V I D E U A J E J I C H I D E N T I F I K A C E

Změna teploty varu roztoku demonstrační pokus VY_52_Inovace_222 Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemie Ročník: 8

SVsVL SVsMZaOV SV SOVsMZ GV

ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI OPTICKÉHO VLÁKNA

PIV MEASURING PROCESS THROUGH CURVED OPTICAL BOUNDARY PIV MĚŘENÍ PŘES ZAKŘIVENÁ OPTICKÁ ROZHRANÍ. Pavel ZUBÍK

Využití animací letů kosmických sond ve výuce fyziky

Liberecký kraj. Přehled o nově přijímaných žácích 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 2005/ / / / /10.

Kalibrace kamery pro proužití ve skenovací profilometrii

Geometrická optika. Vnímání a měření barev. světlo určitého spektrálního složení vyvolá po dopadu na sítnici oka v mozku subjektivní barevný vjem

Barvy v počítači a HTML.

DIGITALIZACE RUKOPISŮ A STARÝCH TISKŮ V PROJEKTU MMSB CRUSE premiéra nové generace digitalizačních pracovišť

Měření fotometrických parametrů světelných zdrojů

Základy digitální fotografie

EXPERIMENTÁLNÍ METODA URČENÍ ZÁKLADNÍCH PARAMETRŮ OBJEKTIVU ANALAKTICKÉHO DALEKOHLEDU. A.Mikš 1, V.Obr 2

Gymnázium Vincence Makovského se sportovními třídami Nové Město na Moravě

Tři vzdáleně ovládané Pět vzdáleně ovládaných experimenty experimentů František Látal

Monitorování spalovacích procesů. ThermoViewer JEMNÁ MECHANIKA A OPTIKA FINE MECHANICS AND OPTICS ISSN

VERIA. safety for life KATALOG PRODUKTŮ VIDEOTELEFONY

Společná laboratoř optiky. Skupina nelineární a kvantové optiky. Představení vypisovaných témat. bakalářských prací. prosinec 2011

Užití software Wolfram Alpha při výuce matematiky

Stanovení sedimentační stability a distribuce velikosti částic na přístroji LUMisizer

Obsah. Obsah. Úvod Spuštění programu Pracovní prostředí Vytvoření a otevření dokumentu Kreslení objektů...

8. Optická reflektivita křemíku (Jan Celý)

PC-D218-ID. pro 2-vodičový systém D2. Uživatelský návod.

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

Zadávací dokumentace k veřejné zakázce

Hmotnostní spektrometrie

STUDIUM HLADINOVÉHO ELEKTROSTATICKÉHO

ANALÝZA LIDSKÉHO HLASU


Kategorie ediční řady "Bezpečnost jaderných zařízení"

Zvyšování kvality výuky technických oborů

REOLOGICKÉ VLASTNOSTI ROPNÝCH FRAKCÍ

Využití faktorového plánu experimentů při poloprovozním měření a v předprojektové přípravě

Proud ní tekutiny v rotující soustav, aneb prozradí nám vír ve výlevce, na které polokouli se nacházíme?

Spektrální analyzátor Ocean optics

3D televize. Chybí 3D obsah, technika nikoli

O. Zmeškal, O. Sedlák, M. Nežádal: Metody obrazové analýzy dat (5/2002)

ZÁVISLOST OSVĚTLENÍ NA VZDÁLENOSTI OD SVĚTELNÉHO ZDROJE

Gymnázium Vincence Makovského se sportovními třídami Nové Město na Moravě

VYUŽITÍ 3D FRAKTÁLNÍ ANALÝZY PŘI HODNOCENÍ KVALITY TISKU

vzdělávání

Optika v počítačovém vidění MPOV

Scénář text Scénář záběry Místo, kontakt, poznámka. Animace 1: pavouk, mravenec a včela.

1.3. Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů, hodnot a preferencí

Analýza profilu povrchů pomocí interferometrie nízké koherence

INSTALAČNÍ MANUÁL pro aplikaci ihc-mirf

Mikroskopická obrazová analýza větších částic

Teplocitlivé fólie ve fyzikálních experimentech

CHARAKTERISTIKA. VZDĚLÁVACÍ OBLAST VYUČOVACÍ PŘEDMĚT ZODPOVÍDÁ ĆLOVĚK A PŘÍRODA FYZIKA Mgr. Zdeněk Kettner

OBSAH. Uživatelský návod

SEA CHROME TŘÍDĚNÍ PODLE BARVY DOPRAVA SUŠENÍ ZPRACOVÁNÍ OSIVA TŘÍDĚNÍ PODLE BARVY SKLADOVÁNÍ LINKY NA KLÍČ

2.2 Kalibrace a limity její p esnosti

Logomanuál KULTURA A SPORT CHOMUTOV

Zeemanův jev. Pavel Motal 1 SOŠ a SOU Kuřim, s. r. o. Miroslav Michlíček 2 Gymnázium Vyškov

Seminář z matematiky. 2 hodiny ve 3. ročníku, 4 hodiny ve 4. ročníku. Charakteristika předmětu

MODELOVÁNÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ VE VÝUCE AUTOMATIZACE

5. Zobrazovací jednotky

KE STATISTICKÉ DEFINICI DOMÁCNOSTI Jaromír Běláček

Digitální učební materiály ve škole, registrační číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/

Počítačové vidění vs. digitální zpracování obrazu Digitální obraz a jeho vlastnosti

laboratorní technologie

E P mm Sada. Olympus Pen: návrat legendy. Specifikace. Typ. Filtr. Obrazový senzor. Živý náhled. Procesor

POČÍTAČOVĚ ROZHRANÍ PRO VYČÍTÁNÍ DAT Z ŘÁDKOVÉHO CMOS SNÍMAČE HAMAMATSU S10077 S VESTVĚNÝM A/D PŘEVODNÍKEM

23/2008 Sb. VYHLÁŠKA

Demonstrujeme teplotní vodivost

Transkript:

Zpracování obrazové informace pro monitorování spalovacích procesů v průmyslové praxi za pomoci Wolfram Mathematica l. Úvod Zvyšování účinnosti spalovacích procesů v různých odvětvích techniky a průmyslu (tepelné elektrárny, teplárny, cementárny, chemické provozy, spalovny odpadu, hutnictví apod.) se v současné době neobejde bez zařízení, které spalovací proces v reálném čase sleduje, přičemž na základě fyzikálních zákonitostí, spojených s hořením plamene, umožňuje ovlivňování tohoto procesu tak, aby při maximální účinnosti spalování paliva bylo dosaženo minimálního znečištění ovzduší. Jedním takovým způsobem je navržena metoda videopočítačového sledování, případně měření, spektrální teploty plamene během spalovacího procesu. Aby bylo možno tuto metodu aplikovat je nutno studovaný hořící plamen zobrazit, v různých podmínkách teplotních provozů jednotlivých průmyslových odvětví. Jak je všeobecně známo, spektrální informace je charakterizována barevnými složkami plamene, tudíž pro monitorování spalovacího procesu se naskýtá možnost využití barevných CCD kamer (nejlépe hranolových kamer se třemi CCD čipy pro červenou, zelenou a modrou složku barevného obrazu). Úroveň intenzity těchto složek se pochopitelně mění v závislosti na ovlivňování procesu hoření, podle složení paliva a přiváděného kyslíku, resp. přídavných plynů. Vyhodnocování a průmyslové využití spektrální analýzy obrazu plamene bylo dále použito v reálné praxi. Zde jsou uvedeny jen ukázky využití softwarového vývojového prostředí Mathematica od fy Wolfram. 2. Popis zařízení V článku [1] je podrobně popsána konstrukční část technického zařízení, tj. optická soustava endoskopu o maximálním průměru optických členů 9 a 16 mm. Jedná se o zařízení, které převádí pomocí optické soustavy a barevné kamery obraz plamene na video signál.

Obr. 1. Blokové schéma měřicího zařízení. 3. Spektrální studium plamene Jako příklad je možno použít barevný obraz plamene svíčky (obr. 2), který je nutno nejprve upravit tak, aby úroveň intenzity světla nezpůsobila na detektoru saturovaný obraz. K tomu účelu lze užít např. vhodné clony. Na obr. 3 je zaznamenán obraz plamene po zaclonění. Vodorovná přímka v obr. 2 a obr. 3 značí řez obrazu plamene v ose y a graf v obr. 4a a obr. 4b přiřazuje ose x hodnoty intenzity spektrálních složek bílého světla, tj. světla červeného, světla zeleného, resp. modrého. Obr. 2 Obraz plamene svíčky. Obr. 3 Clonou upravený obraz. Obr. 4a. Spektrální složky plamene. Obr. 4a. Spektrální složky po odstranění saturace. Provedeme-li tutéž studii u plamene kahanu, tj. zobrazíme-li plamen redukční (obr. 5) a oxidační (obr. 6), je složený obraz zcela jiného barevného charakteru, jak je zřejmé i očima,

bez použití kamery. Barevnou kamerou zobrazený obraz plamene pak zřejmě vykazuje zcela odlišný průběh intenzity složek červeného, zeleného a modrého světla (obr. 7a, obr. 7b). Obr. 5. Obraz redukovaného plamene kahanu. Obr. 6. Upravený oxidační obraz plamene. Obr. 7a. Spektrální složky redukovaného plamene v saturaci. Obr. 7b. Barevné složky oxidačního plamene. Přejdeme-li od školského experimentu k průmyslové praxi, můžeme stejným způsobem sledovat obraz plamene (obr. 8) např. v cementárenské peci, a pomocí počítačového zpracování obrazu ve vývojovém prostředí Wolfram Mathematica provést jeho separaci do spektrálních složek RGB vyjádřené formou shadow intenzitních obrazů.

Obr. 8. Barevná separace reálného obrazu pece pomocí Wolfram Mathematica. Pro názornost pak lze jednotlivým intenzitním obrazům přiřadit odpovídající barvu a libovolný x, y řez (obr. 9a, obr. 9b, obr. 9c). Obr. 9a Obr. 9b Obr. 9c RGB obraz plamene v cementárenské peci a jeho jednotlivé RGB složky získané pomocí programového produktu Mathematica fy Wolfram. Vzájemná kvantitativní úroveň spektrálních intenzit jednotlivých složek dává pak pozorovateli informaci o kvalitě spalovacího procesu a tím umožňuje jeho následné ovlivňování. Obr. 9d. Intenzity jednotlivých složek řezu sledovaného obrazu plamene. Vybereme-li malou oblast plošně hořícího paliva, případně hořáku (obr. 10) a provedeme-li záznam vzorku rychlou barevnou kamerou, dostáváme průběh intenzity barevných složek ve tvaru znázorněném na obr. 11. Obr. 10. Výřez oblasti plošně hořícího paliva

Obr. 11. Graf RGB histogramů výřezu. 4. Závěr Jak je patrno z příspěvku, využití spektrální analýzy obrazu plamene je důležitou oblastí při zvyšování účinnosti spalovacích procesů, kterou lze realizovat např. softwarovým vývojovým prostředím Mathematica od fy Wolfram. Uvedené poznatky lze využít i v oblasti výuky aplikované fyziky. Literatura [1] J. Keprt, L. Pospíšil: Optická soustava boroskopu I, JMO 9, 2009, str. 235. [2] Edmund Scientific, Optics and Optical Instruments, Catalog 2007, p. 336, 264, 265