[發明專利]基于機器視覺的過程控制實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 202010195166.9
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111426613B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 李英道;李偉道;解麗麗
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G06T7/00;G06T5/40
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 俞鵬程

本發明公開了基于機器視覺的過程控制實驗裝置，其技術方案要點是：爐體內設有相對設置的補償板和測量板，所述補償板包括灰度值為0的左半區與右半區，所述測量板包括灰度值為0的左半區和灰度值可調節的右半區；當爐體內充入煙霧時，位于爐體左側的第一攝像頭和位于爐體右側的第二攝像頭分別采集煙霧疊加于測量板和補償板的圖像。本發明還公開了一種基于機器視覺的過程控制實驗裝置的實驗方法，通過對煙霧疊加與測量板和補償板的圖像進行相似度對比和標記區域測量，實現了灰度值與煙霧濃度的準確對應。

技術領域

本發明涉及過程控制實驗裝置的技術領域，尤其涉及一種基于機器視覺的過程控制實驗裝置，還涉及一種基于機器視覺的過程控制實驗裝置的實驗方法。

背景技術

熔煉爐是一種利用渦流發熱原理以熔化原材料的設備，經常適用于各類金屬的原料加工中。在熔融過程中，為了精煉提純，往往會加入各種填充物或其他合金。由于此時的金屬成分發生了較大的變化，同時雜質也會與空氣發生各種反應，容易生成大量白色或灰色的煙霧。為保證充分反應，此時常在熔煉爐的出風通道處配置排風機，盡快將揮發的廢雜物質排出。然而，熔煉爐往往是連續工作的，其內部溫度高達上千度，若排風機始終處于工作狀態，將導致爐內熱能的巨大浪費，更何況排風機本身的功率就很大，在高負荷下運作對電能也是不小的消耗。

排風機理想的運行方式是在煙霧濃度大于一定值后啟動，在低于另一定值后關閉。要實現自動化控制，必然需要對煙霧濃度進行測量。但由于爐內溫度極高，普通的傳感器根本無法工作，導致無法實時地得到爐內煙霧濃度值。現有技術中，有提到一種通過采集圖像，將圖像中的各區域劃分并測量各區域平均的灰度值后得出煙霧濃度的方法。

然而對熔煉爐來說，由于熔煉爐的內壁會不斷堆積雜質而產生顏色變化，且煙霧本身又是動態變化的，這些因素將對煙霧和內壁疊加后的圖像產生較大的干擾，導致直接劃分區域并測量各區域平均的灰度值的方法所測得的灰度值無法與相應的煙霧濃度準確對應起來。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種能解決上述技術問題的基于機器視覺的過程控制實驗裝置，以及一種基于機器視覺的過程控制實驗裝置的實驗方法。

本發明的技術解決方案是：提供一種基于機器視覺的過程控制實驗裝置，包括：

爐體，所述爐體的左側壁設有補償板且右側壁設有測量板，所述補償板和測量板正對設置，所述補償板包括灰度值為0的左半區與右半區，所述測量板包括灰度值為0的左半區和灰度值可調節的右半區；

煙霧發生器，用于向所述爐體內充入煙霧；

排風裝置，用于排出所述爐體內的煙霧；

圖像采集裝置，包括位于爐體左側的第一攝像頭和位于爐體右側的第二攝像頭，所述第一攝像頭正對所述測量板設置，所述第二攝像頭正對所述補償板設置；

控制裝置，所述控制裝置用于接收所述第一攝像頭和第二攝像頭的圖像，并控制所述煙霧發生器與排風裝置的啟停。

優選的，所述測量板的右半區設有用于容納圖片的插槽。通過插槽的設置，可以方便地對測量板的右半區灰度值進行替換。

優選的，所述補償板沿豎直中心線設有第一轉軸，并通過所述第一轉軸轉動連接于所述爐體；所述測量板沿豎直中心線設有第二轉軸，并通過所述第二轉軸轉動連接于所述爐體，以便于對第一插槽或第二插槽中的圖片進行替換。

優選的，所述煙霧發生器設于所述爐體的底部的中部，所述排風裝置設于所述爐體的頂部的中部，所述第一攝像頭固定于所述補償板的中心，所述第二攝像頭固定于所述測量板的中心，從而保證第一攝像頭與第二攝像頭相對于煙霧的距離大致相等，便于后續的對比與測量。

優選的，還包括射燈，所述射燈的光照范圍覆蓋于所述補償板與測量板之間的區域，從而能夠對煙霧進行亮度補償，使得測得的灰度值更為準確。