[發明專利]一種基于物聯網的鋼板在線固溶的軋后快速冷卻方法

有效

• 申請號: 201811343363.X
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109226282B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 張曦
• 申請（專利權）人: 湖南有色金屬職業技術學院
• 主分類號: B21B37/74
• 分類號: B21B37/74;B21B45/02
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

1.一種基于物聯網的鋼板在線固溶的軋后快速冷卻方法，其特征在于，所述基于物聯網的鋼板在線固溶的軋后快速冷卻方法包括以下步驟：

步驟一，攝像器采用具有時效動態性的算法采集冷卻鋼板圖像數據；使用特普勒圖像特征算法提取冷卻鋼板圖像特征；溫度傳感器檢測冷卻鋼板的溫度數據；操作控制按鍵操作鋼板冷卻設備；

步驟二，采用空間域融合方法對采集的圖像信息進行分解變換，無線發射器將采集的圖像信息發送到服務器進行存儲；

步驟三，冷凝器對冷卻鋼板的水進行降溫操作；噴灑器將冷卻的水噴灑到鋼板冷卻；

步驟四，確定熱彈塑性應力、應變關系，通過冷卻模擬控制模塊利用模擬程序模擬對鋼板的冷卻操作；

所述熱彈塑性應力、應變關系在彈性區域內，全應變增量d{ε}表示為：

d{ε}＝d{ε}_e+d{ε}_T＝d{ε}_e+{α}dT；

式中，{α}表示線膨脹系數向量，d{ε}_e表示彈性應變增量，d{ε}_T表示溫度應變增量；將虎克定律進行微分得到：

解出d{σ}得到：

上式表示溫度對材料性質在彈性區域內的影響程度關系；

在彈性區域內，全應變增量d{ε}分解為：

d{ε}＝d{ε}_e+d{ε}_p+d{ε}_T；

式中，d{ε}_p表示塑性應變增量，d{ε}_e表示彈性應變增量，d{ε}_T表示溫度應變增量；得出等效塑性應變增量

塑性區的應力-應變的增量關系為：

式中，[D]_ep是常溫下的彈塑性矩陣；

步驟五，利用圖像處理程序根據采集的圖像進行鋼板缺陷檢測；

所述缺陷檢測具體包括：

(1)提取多個樣本的HOG特征，得到樣本的HOG特征矩陣H；

(2)對H用PCA降維構造超完備字典D；

(3)對于待檢測鋼板Block_ij，i＝1，2，...，n，n表示待檢測的鋼板的個數；

(4)對每個Block_ij，計算其HOG特征，并用PCA進行降維，得到降 維后的特征向量HP_ij；

(5)將HP_ij輸入到稀疏表示分類器SRC中計算與H矩陣中正常鋼板的誤差，Block_ij對應誤差較小的類別，判斷Block_ij是否存在缺陷；

步驟六，通過顯示模塊利用顯示器顯示采集的鋼板圖像數據信息及溫度數據；

采用具有時效動態性的算法，算法表達式描述如下：

式中，h，f，j，h′，f′，j′都表示圖像分析模塊動態點，在進行采集圖像與物聯網圖像信息交互時，完成對物聯網圖像的提取與圖像特征分析，存儲終端采集數據與調取物聯網資源數據，分析并回饋結果給終端；

特征采集模塊，在提取圖像特征時，使用特普勒圖像特征算法，表達式為：

整合圖像模塊，設計兩個通道，通道一的功能是輸入數字信號，這一環節是單向，通道二完成數字信號向圖像信號的轉換，基于數字信號向圖像信號的轉換，表達式為：

獲取到信號在轉換時的一個排列結構，根據這個排列結構，完成圖像整合；

采用空間域融合方法對采集的圖像信息進行分解變換，進行融合的圖像兩幅源圖像分別為A和B，源圖像大小為M×N，融合后的得到的圖像為F，圖像A和B的加權平局融合表示為：

F(m，n)＝w_A(m，n)A(m，n)+w_B(m，n)B(m，n)；

式中，A(m，n)為源圖像A在坐標(m，n)點處的灰度值，B(m，n)為源圖像B在坐標(m，n)點處的灰度值，m＝1，2，…，M，n＝1，2，…，N；w_A和w_B為加權系數，w_A+w_B＝1；有N個含有噪聲的圖像g_i(m，n)：

g_i(m，n)＝f(m，n)+η_i(m，n)；

式中，i＝1，2，…，N；

f(m，n)為源圖像在點(m，n)處的像素值；

η_i(m，n)為圖像在點(m，n)處的不相關、零均值隨機噪聲；

對N個圖像進行融合，得到的圖像為：

那么：的均值：

式中，為g在點(m，n)處的方差，為η在點(m，n)處的方差；

融合后的圖像F在(m，n)處的標準差為：

冷卻模擬方法如下：

(1)主控模塊將優化設定計算的控制量通過TCP/IP網絡下發到PLC的數據接收模塊；

(2)PLC的數據接收模塊將控制信號和實測數據通過TCP/IP網絡上傳給主控模塊；

(3)PLC通過與冷卻設備模擬裝置的開關信號、模擬鋼板運動的變頻電機、位置檢測儀表及電動調節開關、模擬溫度測量儀表的連接，模擬鋼板的冷卻效果，對模擬冷卻鋼板的位置進行跟蹤；

(4)PLC根據鋼板位置信號啟動優化設定模型的計算功能，接收主控模塊的設定控制量，完成為模擬流量設備、開關、模擬邊部遮蔽的設定調節，并根據實際調節閥的響應時間，設計模擬調節時間，模擬實際設備響應狀態，從而確定最佳控制點位置；

(5)PID控制器對模擬流量調節閥和變頻電機速度實現閉環控制；

(6)PLC通過接收工控機計算得到的虛擬鋼板的在到達模擬冷卻線不同位置的溫度，上傳給主控模塊，主控模塊完成設定控制量的重新優化后再次發送給PLC，PLC實現在線的優化控制。