[發(fā)明專利]一種基于機器視覺的結(jié)晶器漏鋼可視化預(yù)報方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210429757.3
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102886504A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王旭東;姚曼;劉宇
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所 21208
• 代理人: 花向陽

1.一種基于機器視覺的連鑄結(jié)晶器漏鋼可視化預(yù)報方法，其特征在于，將結(jié)晶器可視化與機器視覺技術(shù)有機結(jié)合，可視化呈現(xiàn)和在線識別結(jié)晶器漏鋼發(fā)展過程，準確預(yù)報結(jié)晶器漏鋼；其檢測步驟如下：

第一步、結(jié)晶器銅板溫度及其變化速率可視化

（1）在線檢測埋設(shè)在四張結(jié)晶器銅板上所有熱電偶的溫度值；

（2）將熱電偶溫度數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，消除現(xiàn)場復雜電磁環(huán)境對測量溫度的干擾；

（3）對銅板溫度值進行橫向插值和縱向插值運算，計算出非熱電偶測點位置的銅板溫度，獲得結(jié)晶器銅板溫度二維分布；

（4）將插值后寬面、窄面溫度存儲在二維數(shù)組T[x，y]中，依據(jù)預(yù)先設(shè)定的溫度-顏色對應(yīng)關(guān)系，繪制結(jié)晶器銅板熱像圖，可視化呈現(xiàn)澆鑄過程中四張結(jié)晶器銅板溫度的二維分布；

（5）提取當前時刻及之前k秒的寬面、窄面溫度二維數(shù)組，采用幀間差分法，逐點計算同一位置在k秒內(nèi)的溫度變化速率，并將結(jié)果存儲在溫度變化速率二維數(shù)組G[x,y]中；

（6）依據(jù)設(shè)定的溫度變化速率-顏色對應(yīng)關(guān)系，繪制結(jié)晶器銅板溫度速率熱像圖，精確、實時反映銅板溫度變化情況；

第二步、溫度異常區(qū)域閾值分割和標記

（1）在結(jié)晶器銅板溫度速率熱像圖中搜索溫度變化可疑區(qū)域；

（2）采用閾值分割算法，將G[x，y]中超過設(shè)定閾值的溫度異常點進行分離；

（3）采用八連通判別算法將溫度異常點進行連通性判斷，將屬于同一個連通區(qū)域的點設(shè)置為同一個標號；

（4）采用邊界跟蹤法對溫度異常區(qū)域進行邊界提取，并對各區(qū)域以自然數(shù)順序進行重新標記；

第三步、溫度異常區(qū)域特征信息提取

（1）幾何特征

面積S：用來描述某一個溫度異常區(qū)域R_d的面積大小，即溫度異常區(qū)域在結(jié)晶器溫度速率熱像圖中所占的像素點總數(shù)

S=Σy=YtopYdownΣx=XleftXrightf(x,y),]]>

其中，f(x,y)=1,(x,y)∈Rdf(x,y)=0,(x,y)∉Rd]]>

邊界周長C：某一個溫度異常區(qū)域的邊界R_b所占的像素點總數(shù)

C=Σy=YtopYdownΣx=XleftXrightf(x,y),]]>

其中，f(x,y)=1,(x,y)∈Rbf(x,y)=0,(x,y)∉Rb]]>

溫度異常區(qū)域?qū)挾萕：某一個溫度異常區(qū)域橫向擴展幅度所占像素點數(shù)

W＝X_right-X_left

溫度異常區(qū)域高度H：某一個溫度異常區(qū)域縱向擴展幅度所占像素點數(shù)

H=Y_top-Y_down

（2）位置特征

溫度異常區(qū)域重心坐標(x_c,y_c)：重心坐標用來表示某一個溫度異常區(qū)域中心點的位置

xc=1SΣy=YtopYdownΣx=XleftXrightxf(x,y)]]>

yc=1SΣx=XleftXrightΣy=YtopYdownyf(x,y)]]>

其中，f(x,y)=1,(x,y)∈Rdf(x,y)=0,(x,y)∉Rd]]>

（3）溫度變化特征

溫度變化速率均值f_mean：某一個溫度異常區(qū)域中各點溫度變化速率的均值

fmean=1SΣy=YtopYdownΣx=XleftXrightf(x,y)]]>

溫度變化速率最大值f_max：某一個溫度異常區(qū)域中溫度變化速率最大值

f_max=max(f(x，y))

(4)傳播特征

縱向傳播速率：發(fā)生粘結(jié)漏鋼時，粘結(jié)點沿澆鑄方向的移動速率，即t₁時刻溫度異常區(qū)域的中心坐標和t₂時刻溫度異常區(qū)域的重心坐標的差與時間間隔t₁-t₂的比值

v=yt1-yt2t1-t2]]>

撕裂線與水平方向所成角度：當前時刻溫度異常區(qū)域c₁和c₂重心點連線與水平方向所成的角度

θ=arctanyc1-yc2xc1-xc2]]>

x，y分別表示結(jié)晶器溫度熱像圖和結(jié)晶器溫度速率熱像圖中橫向、縱向坐標。坐標原點為結(jié)晶器銅板左上角，橫軸x向右為正，從左至右增加；縱軸y向下為正，從上到下增加。T[x，y]是存儲結(jié)晶器銅板熱像圖溫度數(shù)據(jù)的二維數(shù)組，溫度速率熱像圖所在的平面定義區(qū)域為R，溫度變化速率用f(x，y)來表示，并將實測熱電偶溫度變化速率存儲在二維數(shù)組G[x，y]中。R_d是某一個溫度異常區(qū)域內(nèi)所有點組成的集合，R_b是某一個溫度異常區(qū)域的邊界點所組成的集合。Y_top、Y_down是某一個溫度異常區(qū)域縱向坐標最大值、最小值，X_left，X_right是某一個溫度異常區(qū)域橫向坐標最大值、最小值。

第四步、漏鋼溫度模式識別與判斷

(1)溫度異常區(qū)域的溫度變化速率均值大于0.4℃/s；

(2)溫度異常區(qū)域面積超過設(shè)定的閾值1250；

(3)溫度異常區(qū)域重心坐標出現(xiàn)下移，縱向傳播速率大于1/2倍澆鑄速度，小于4/5倍澆鑄速度，并且撕裂線與水平方向夾角22°＜θ＜48°；

(4)溫度異常區(qū)域的上方出現(xiàn)溫度下降，且降溫幅值大于2.0℃；

(5)連續(xù)6秒以上，溫度異常區(qū)域同時滿足(1)、(2)兩個條件；

(6)滿足上述(1)、(2)條件的同時，若出現(xiàn)(3)、(4)、(5)三個中任何一個特征，則判定為漏鋼，發(fā)出漏鋼預(yù)報警告，鑄機降速。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機器視覺連鑄結(jié)晶器漏鋼可視化預(yù)報方法，其特征在于：所述方法適用于板坯、方坯、圓坯和異型坯的連鑄漏鋼預(yù)報。