專利名稱：基于熱圖像的轉(zhuǎn)爐出鋼下渣預(yù)判及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供現(xiàn)代煉鋼領(lǐng)域,關(guān)于轉(zhuǎn)爐控淖出鋼工藝的一種新方法，木發(fā)明具體涉及一種《于熱閣像的轉(zhuǎn)爐出鋼下渣預(yù)判及控制方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前轉(zhuǎn)爐煉鋼出鋼丄藝中，對于出鋼下淖的控制大多采ffl連續(xù)觀測鋼流內(nèi)火渣 ,當(dāng)火渣 高于-定含^時(shí),根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)爐內(nèi)余鋼M怙況來決定進(jìn)丨了 1搖爐操作,或抬爐及擋渣操作，以避免鋼渣持續(xù)進(jìn)入鋼ti,影響鋼水的純凈度，從而影響鋼產(chǎn)品質(zhì)禎,采用0前方法進(jìn)行鋼淖控制.關(guān)鍵在于發(fā)現(xiàn)鋼流內(nèi)的大S火渣，似是山于鋼包電機(jī)從啟動(dòng)到轉(zhuǎn)動(dòng)完成具有3秒左G的響應(yīng)延時(shí),造成即使能夠在發(fā)現(xiàn)火淖的同時(shí)即開始對轉(zhuǎn)爐進(jìn)行操作，依然小對避免的有3秒左{j持續(xù)鋼渣進(jìn)入鋼ti,帶來鋼渣控制效果小徹底.從而影響鋼產(chǎn)品質(zhì) 的穩(wěn)定性的小利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的0的是提供一種基于熱閣像的轉(zhuǎn)爐出鋼下渣預(yù)判及控制方法，該方法提供出鋼的下淖與判斷，即在大M火淖出現(xiàn)前,通過連續(xù)W像處理,計(jì)算鋼流速度,推算鋼水距離出鋼口液面高度，來對大 火淖怙況進(jìn)廳預(yù)判，通過通知操作人員提前對轉(zhuǎn)爐進(jìn)行相應(yīng)的操作，來解決山于轉(zhuǎn)爐電機(jī)響應(yīng)延時(shí)帶來的部分鋼渣無法控制的問題。本發(fā)明方法丄作時(shí)釆用的檢測方法包括以下步驟
1、決策是否需要下淖預(yù)判處理,具體實(shí)施步驟為
a)采集轉(zhuǎn)爐爐位角度信號f,ρ信號值在出鋼過程巾，從0°向180°方向遞增，抬爐過程巾反向遞減,現(xiàn)場的爐位ft度信號山轉(zhuǎn)爐電機(jī)控制系統(tǒng)提供
b)根據(jù)應(yīng)用轉(zhuǎn)爐出鋼丄藝獲得出鋼起始角度伐；
c)判斷於是I1T滿足小等式若成立才進(jìn)丨了以下步驟
2、采集連續(xù)W幀鋼流熱閣像DTBl和WB2,W幅閣像采樣時(shí)間間隔為要求T^ifeK ，熱圖像要求為8~14微米波段遠(yuǎn)紅外熱圖像，圖像中鋼流要求為垂直流向，圖像采集過程如下
a)使用8 4微米丄作波段，拍攝幀率25幀每秒以上的遠(yuǎn)紅外攝像儀,正而拍攝垂直下落的鋼流.獲得出鋼鋼流的熱視頻流.視頻信號以PALD制式的復(fù)合視頻信號格式進(jìn)行傳輸,其靜態(tài)中.幀閣像為256個(gè)灰度級構(gòu)成的維灰度閣像，分辨率為躪X //，禍為閣像寬度’ I為圖像高度；
b)使ffl視頻采集P,接收攝像儀輸出的復(fù)合視頻信號,進(jìn)丨了_從模擬到數(shù)寧的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換， 形成數(shù)γ化的視頻流I
C)在數(shù)視頻流中截取靜態(tài)中.幀閣像DTBl,閣像橫寬為!F個(gè)像素.縱商為H個(gè)像素， 以i表示閣像上任-點(diǎn)的橫坐標(biāo)，從0開始,取值為0到IF的整數(shù)，·/表示閣像上任一點(diǎn)的坐標(biāo)，從0開始,取值為0到//的整數(shù)，閣像上任意-點(diǎn)像索位置表示為坐標(biāo),該像素點(diǎn)在閣像上的灰度級表示為函數(shù)||·||,以下所有涉及的閣像像索點(diǎn)灰度級表示方式與此類同
d)在取得靜態(tài)單幀圖像DIBl后，間隔時(shí)間τ后，截取另靜態(tài)單幀圖像DIB2，該圖像上任意像索點(diǎn)k度級表示為函數(shù)/_、；
e)DTBl內(nèi)鋼流信息的包含有時(shí)刻0點(diǎn)鋼流初始位置.DTB2內(nèi)鋼流信息包含有時(shí)刻1點(diǎn)時(shí)鋼流移動(dòng)后的位置；
3、在采集第幀鋼流熱閣像DIB2的同時(shí)，采集轉(zhuǎn)爐爐位角度信號I’記為當(dāng)前爐位角度‘為，含義為連續(xù)W幀鋼流熱閣像采集事件發(fā)'+:瞬間，轉(zhuǎn)爐爐體所處于的爐位角度
4、使用羅伯特邊緣算法對圖像DIBl進(jìn)行處理，生成DIBl的邊緣圖像EDIB1,EDIBl內(nèi)任意像素點(diǎn)的灰度級表示為函數(shù),具體處理方法如下
a)從閣像DTBl左上角原點(diǎn)開始到閣像厶下角終點(diǎn)為Ih,依次遍W處理1冬I 像DIBl上的每-個(gè)像素點(diǎn)，對毎--個(gè)遍W到的像索點(diǎn)fi^ ’使用5. 2步驟內(nèi)方法處理；
b)對當(dāng)前遍IJj到任意-像索點(diǎn)，艱標(biāo)為轉(zhuǎn),采ffl交叉梯度算了-—運(yùn)算’得到該像《點(diǎn)的梯度值
( !],進(jìn)入步驟4.3 :
c)使ffl邊緣條件值旨，當(dāng)(Xj)點(diǎn)對應(yīng)的梯度值G[亀勤大于等于條件值70彳_.有邊緣閣像RDTBl在該點(diǎn)灰度值SilIg = I,否則有沿輝^ = 13，$的取值《I根據(jù)需要調(diào)節(jié)，-般取經(jīng)驗(yàn)值
d)當(dāng)閣像DTBl上所有的像索點(diǎn)均處理完成，則獲得對應(yīng)的邊緣閣像RDTB1,邊緣閣像 EDIBl內(nèi)各非零像素點(diǎn)組成的軌跡代表圖像DIBl內(nèi)物體的邊緣,EDIBl內(nèi)記錄了位移前的鋼流位置；
5、使用羅伯特邊緣算法對圖像DIB2進(jìn)行處理，生成DIB2的邊緣圖像EDIB2,EDIB2內(nèi)仟意像素點(diǎn)的灰度級表示為函丨.I,具體處理方法如下
a)從閣像DTB2左上角原點(diǎn)開始到閣像厶下角終點(diǎn)場為Ih,依次遍W處理1冬I 像DIB2上的每-個(gè)像素點(diǎn)，對毎--個(gè)遍W到的像索點(diǎn)’使用6. 2步驟內(nèi)方法處理；
b)對當(dāng)前遍IJj到任意…點(diǎn)像素點(diǎn)，坐標(biāo)為年S)，釆用交叉梯度算T ￠^ !^ ^ ,謹(jǐn)遷ι+fil^i-^+tii進(jìn)丨了運(yùn)算’得到該像素點(diǎn)的梯度值0[/^|@1,進(jìn)入步驟5.3 ；
c)使用邊緣條件值g當(dāng)(U)點(diǎn)對應(yīng)的梯度值貼縫大于等于條件值7時(shí),有邊緣閣像RDTB2在該點(diǎn)灰度值^ : = !.否則有= S ’每的取值⑷—根據(jù)需要調(diào)節(jié)，-般取經(jīng)驗(yàn)值^= ;d)當(dāng)閣像DTB2上所有的像索點(diǎn)均處理完成，則獲得對應(yīng)的邊緣閣像RDTB2,邊緣閣像 RDTB2內(nèi)各非零像索點(diǎn)組成的軌跡代表閣像DTB2內(nèi)物體的邊緣，RDIB2內(nèi)記錄丫的位移后的鋼流位置
6、確定閣像內(nèi)鋼流的上邊界坐標(biāo)，為LUP(β ),其為當(dāng)前爐位角度月的函數(shù)，ffl以標(biāo)E 出鋼口與鋼流的分界線在閣像上的縱坐標(biāo)隨爐位角度的變化；
7、確定閣像內(nèi)鋼流的下邊界艱標(biāo)I.D0WN,其為閣像上鋼包口與鋼流分界的縱坐標(biāo)，為一個(gè)測繪常數(shù)；
8、設(shè)假設(shè)垂直位移dis.分別計(jì)算各dis對應(yīng)的假設(shè)垂直位移圖像MDIBl[dis],其仟 -點(diǎn)灰度函數(shù)込為“^/^!,其巾假設(shè)垂直位移的含義為假設(shè)閣像RDTBl巾的鋼流在時(shí)間
間隔TT=Mms內(nèi)向下位移為di s,具體計(jì)算過程為
a)dis從0到(I.DOWN-LUP( β ))間依次取整數(shù)，毎次移動(dòng)1個(gè)中位
b)若木次取得的假設(shè)垂直位移為disHdis小大于(U)OWN-LLIP(另))，進(jìn)行下一步；
c)準(zhǔn)備中間閣像TRMP,巾間閣像的寬度為滿，高度為丑，初始化閣像上任一點(diǎn)灰度函數(shù)的值都為零，即所有的為中間閣像中任--點(diǎn)的灰度函數(shù)
d)取EDTBl上任--點(diǎn)的灰度函數(shù)將該灰度值填入到巾間閣像TRMP上縱坐標(biāo)
相距為di s的像索點(diǎn)上,算式表達(dá)為霄漫·!^!=^；^ ,式巾橫坐標(biāo)i從0到W依次取整數(shù)，
縱坐標(biāo)j從LUP( β )到LDOWN-dis依次取整數(shù)，縱坐標(biāo)小于LUP( β )的點(diǎn)在圖像EDIBl
上為非鋼流點(diǎn)’不能移動(dòng)到TEMP中，縱坐標(biāo)大于[.DOWN-di s的點(diǎn)，在圖像TEMP中將移動(dòng)到鋼流K域外，在TRMP不產(chǎn)牛新的鋼流位置
e)按照9.2內(nèi)的計(jì)算方法，完成所有指定像索點(diǎn)的遍W,CS最終得到山仟一點(diǎn)灰度值《；構(gòu)成的中間閣像TRMP為假設(shè)垂直位移dis時(shí)的假設(shè)垂直位移閣像MDIBUdis]；
f)移動(dòng)dis，找到所有dis對應(yīng)的MDIBl[dis]；
9、計(jì)算每個(gè)假設(shè)垂直位移圖像MDIBl[dis]與EDIB2內(nèi)移動(dòng)鋼流圖像的灰度值絕對差值和ΔΙ ^ΗΜΟΙ^ ^-ΕΒΙΒ^ ,移動(dòng)鋼流的含義為所考察的鋼流為RDIBl內(nèi)移動(dòng)過來的鋼流，小得包括從出鋼口新出現(xiàn)的鋼流信息，木處灰度值絕對差值和A[.di;s·]的含義為移動(dòng)鋼流K域內(nèi)，W閣像所有對應(yīng)點(diǎn)灰度值絕對差值的統(tǒng)計(jì)和,Λ Α ·]具體的計(jì)算方法如下
a)取對應(yīng)假設(shè)垂直位移dis的假設(shè)垂直位移閣像MDTBl[dis].假設(shè)垂直位移閣像中任 』點(diǎn)灰度值函數(shù)即為^0:.| ；
b)初始化對應(yīng)假設(shè)垂直位移dis的的灰度值絕對差值和
c)取RDTB2,其巾任 度值函數(shù)即為；
d)令橫艱標(biāo)i從0到釅依次取整數(shù)，縱坐標(biāo)y從LUP( β )+dis到LDOWN依次取整數(shù)， 木處縱坐標(biāo)約糴條件下的點(diǎn)，在RDTB2以及MDTBl [dis]內(nèi)均被認(rèn)為是木次假設(shè)垂直位移條件下，EDTBl閣像內(nèi)原鋼流所到達(dá)的新位置.不包含從出鋼口新流出的鋼流信息e)取符合9.4約束條件的任意一個(gè)坐標(biāo)’考察閣像MDTBl [di s]內(nèi)該艱標(biāo)對應(yīng)的k度值，.與閣像FJ)TB2內(nèi)該坐標(biāo)對應(yīng)的灰度值句飯葛,計(jì)算灰度值絕對差值,算式為Λ^^^Ι^φ^^鳶運(yùn)盧|’ Λ ^ 辟為艱標(biāo)(!,力條件下的中個(gè)灰度值絕對差值；
f)根據(jù)9.5中算式的結(jié)果，計(jì)算移動(dòng)鋼流區(qū)域內(nèi)，所有對應(yīng)點(diǎn)灰度值絕對差值的統(tǒng)計(jì)
W LDQm
和，得到兩閣像的灰度值絕對差值和^….,算式為如]=Σ Σ mm-Mx
Δ L dl S JX )·π J)
10、考察所有假設(shè)垂直位移diS條件下.計(jì)算得到的灰度值絕對差值和Mfts],參考閣像物體位移的判別方法，考慮鋼流的小規(guī)則性及π山落體的非勻速，實(shí)^采用取最小的 ‘泣邏個(gè)輸β·]所對應(yīng)的di S值求平均來估算鋼流中心在垂直方向上的平均位移，算式表達(dá)
為翻隅渙幾；！/舉鍵’像《_中.位’式巾71 ^^表達(dá)的含義為A[dls]序
列巾的第Π小值表示第π小值對應(yīng)的dis值，^Wj值需根據(jù)實(shí)阮效果進(jìn)廳調(diào)試,根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般在左{j進(jìn)行適S增減》丨獲得滿意效果；
11、將鋼流中心在垂直方向上的平均位移從像素單位轉(zhuǎn)化為公尺單位，算式為涼式巾,為為探測器安裝到鋼流距離，φ.位米，f為探測器鏡頭焦距，φ.位米，O"為探測器焦平而上中個(gè)探元尺寸，φ.位米，焦平面上J個(gè)探元對應(yīng)閣像上一個(gè)像素， 探元大小表示為一個(gè)qt鶴的正方形；
12、計(jì)算閣像巾鋼流段的高度，匕知鋼流活動(dòng)K域上界為LUP(巧)，鋼流活動(dòng)K域下界為LD0WN,鋼流段的高度為i^f.h CT :腦式中￡), ρ , CT含義與步驟 11中同
13、由步驟12的結(jié)果計(jì)算鋼流中心距離出鋼口的高度為總鋼流段高度的一半，記為塵.
g ... ’
14、根據(jù)步驟11計(jì)算的鋼流巾心在垂直方向上的平均位移,估算鋼流中心在垂直方向上的速度為=中位米毎秒，τ為選用探測器的采樣時(shí)間間隔；
15、根據(jù)Π山落體理論，根據(jù)步驟14計(jì)算得到的鋼流巾心垂直方向速度Vi0,及步
驟13中計(jì)算得到的鋼流中心到出鋼口高度_，計(jì)算得到出鋼口鋼流初始垂直分量為
2^ =攤,.^S^f ,式中,為重力加速度；
16、山步驟3Ll知當(dāng)前轉(zhuǎn)爐爐位角度為另，山步驟15已知出鋼口鋼流初始垂直分M為&,根據(jù)平行四邊形法則，出鋼口鋼流初速為^f ■=__. I
17、山步驟16G知出鋼口鋼流初速為根據(jù)小孔射流的理論公式計(jì)算出鋼口到鋼水液面的高度為.Hf=^1 ,式中，為重力加速度；
18、設(shè)置鋼水液而警戒高度，該值通過以下方法調(diào)試獲得
a)確定電機(jī)響應(yīng)時(shí)間 "',電機(jī)響應(yīng)時(shí)間Γ是指主動(dòng)擋渣機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)從獲得啟動(dòng)信號到機(jī)械部件開始啟動(dòng)之間的電氣延時(shí)，》丨在設(shè)備手冊中查到，木處電機(jī)響應(yīng)時(shí)間
取W者的最大值
b)任意給定場一個(gè)初始值,在出鋼過程中考察該值的合理性
c)若,未出現(xiàn)即U1經(jīng)出現(xiàn)丫大S火濟(jì)，則適當(dāng)提高■設(shè)定，冉次考察新設(shè)定值的合理性；
d)若出現(xiàn)_■情況后.電機(jī)響應(yīng)時(shí)間T內(nèi)未出現(xiàn)大M火渣，則適當(dāng)降低4·.，冉次考察新設(shè)定值的合理性
e)若一<“!出現(xiàn)后，電機(jī)響應(yīng)時(shí)間τ內(nèi)能夠出現(xiàn)大 火渣，即確定當(dāng)前設(shè)定的%的值為合理值，完成對警戒商度設(shè)定
19、比較山步驟17獲得的當(dāng)前鋼水液面的高度Mf::,與步驟18設(shè)定的鋼水液而齊戒高度4·.，若出現(xiàn)即發(fā)出操作信號f ；
20、按照山步驟3匕知的當(dāng)前爐位角度#位置，及步驟19獲得的操作信號i丨,進(jìn)丨Τ_不同的操作處理如下
a)山轉(zhuǎn)爐出鋼工藝獲得末位出鋼角度5；
b)若為^^，根據(jù)獲得的操作信號 ,啟動(dòng)中期報(bào)齊器示警.捉醒操作工搖動(dòng)轉(zhuǎn)爐，或直接聯(lián)動(dòng)Il動(dòng)搖爐系統(tǒng),適當(dāng)增大爐位角度,抬高爐內(nèi)鋼水液而,避免鋼淖從出鋼口流出
c)若^^,根據(jù)獲得的操作信號 ,啟動(dòng)末期報(bào)齊器示警.聯(lián)動(dòng)主動(dòng)擋渣執(zhí)丨了-機(jī)構(gòu).執(zhí)汀擋渣操作，在出鋼口被堵塞,鋼淖被成功阻擋時(shí)，通過操作丄搖動(dòng)轉(zhuǎn)爐，或直接聯(lián)動(dòng)Π動(dòng)搖爐系統(tǒng),減小爐位角度，使轉(zhuǎn)爐爐位恢復(fù)為0° ,做好下一輪煉鋼準(zhǔn)備
木發(fā)明達(dá)到的有益效果是，.Tiffl對鋼流紅外熱閣像的連續(xù)處理，估算當(dāng)前鋼水液位距離出鋼口的商度，即估算渣層到出鋼口的距離，當(dāng)距離過小時(shí)，給出預(yù)判捉示，在大M火渣事件發(fā)牛前,指導(dǎo)操作丄人提前進(jìn)丨了 —相應(yīng)落爐或擋淖抬爐等處理，從而避免丫采用見渣處理的方法時(shí)，山于轉(zhuǎn)爐電機(jī)響應(yīng)延遲帶來的過S鋼渣進(jìn)入鋼ti的怙況,提商/鋼渣控制效果,而間接提商J'鋼產(chǎn)品質(zhì) .


閣1是方法處理轉(zhuǎn)爐出鋼及爐位角度關(guān)系示意閣； 閣2是出鋼口初速分解示意閣
閣3是方法處理的出鋼熱閣像各物體示意閣； 閣4為羅伯特邊緣處理流程1冬I ；
閣5為假設(shè)位移所對應(yīng)的假設(shè)垂直位移閣像計(jì)算流程W ； 閣6為閣像絕對差值計(jì)算流程閣；
閣中=1.轉(zhuǎn)爐爐體,2.出鋼口，3.鋼流,4.鋼包,5.爐位角度,6.出鋼口鋼流初速,7.初速垂直分禎,8.初速水平分it,9.鋼流活動(dòng)K域上界位置，10.鋼流活動(dòng)K域下界位置。
具體實(shí)施例方式木發(fā)明所依賴的基礎(chǔ)原理 要分為六個(gè)方面。-、鋼渣密度與鋼水密度比較特性， 、鋼水鋼渣的紅外輻射特性三、圖像處理原理；四、小孔射流理論.五.自由落體理論，
八.平行四邊形法則,其巾，第五方而和第六方而為基礎(chǔ)物理內(nèi)容，對參見各類高巾物理教村，木處小進(jìn)行復(fù)述,本處主要對第一到第四方而的專業(yè)知識進(jìn)丨了 1簡要介紹。煉鋼巾產(chǎn)屮的鋼渣主要成分組成為，三氧化鋁， 化鋇，氧化鈣，二氧化硅，硫化鐵，氧化錳和五氧化磷等物質(zhì),其混合物密度-般在4.5左中位為克/立方屜米,而鋼水的 要組成成分是鐵元素，-般取鐵的密度為7. 89到7. 9之間，中位為克/立方屜米， 通過數(shù)據(jù)比較uj知，在出鋼過程巾，鋼渣-直浮在鋼水表而,只有當(dāng)鋼水液而距離出鋼口很近的時(shí)候.彳ι會(huì)通過出鋼口大S火帶而出。鋼水鋼淖的紅外輻射特性研究的是1600。C ~170(TC&1度條件下，即鋼水出鋼時(shí)需要保持的溫度范圍內(nèi)，鋼水與鋼淖發(fā)射率的差.異性研究，是使用遠(yuǎn)紅外成像方法能對鋼水內(nèi)鋼淖進(jìn)丨T有效分辨的物理基礎(chǔ)。發(fā)射率,就是實(shí)？小-物體與同溫度黑體在相同條件下的輻射能S之比。所謂相同條件是指相同的JL何條件〔發(fā)射輻射面積、測it輻射功率的立體角大小和方向)和光譜條件
輻射通M的光譜范圍)。山于發(fā)射率與測S條件有關(guān)，故有幾種發(fā)射率定義。 半球發(fā)射率半球發(fā)射率是輻射體中位面積向半球空間發(fā)射的輻射能通輻射出度)與同溫度下黑體的輻射出度之比。
法向發(fā)射率法向發(fā)射率是在輻射表面法線方向上的小立體角內(nèi)測S的發(fā)射率，它是法線方向上的輻射亮度和同溫度下黑體的輻射殼度之比。山于紅外系統(tǒng)都是探測0標(biāo)面法線方向上的一個(gè)小立體角內(nèi)的輻射能M’因此法向發(fā)射率很 要。同時(shí)發(fā)射率根據(jù)所測禎波段的小同，還分為其巾又分為個(gè)M和光譜M兩種’所謂個(gè)S發(fā)射率是指所取輻射殼度是企波段下的輻射總兗度,而光譜S發(fā)射率是指所取輻射殼度對應(yīng)于某一個(gè)波Ii的微小波長范圍內(nèi)的輻射亮度，在溫度保持不變的條件下，按照波K 間隔標(biāo)E物體的發(fā)射率變化過程，即得到該物體的發(fā)射率一波Ii曲線。對于黑體而a,各種發(fā)射率都等于ι,而對于實(shí)阮物體，各種發(fā)射率的數(shù)值都小于 1。當(dāng)溫度條件-致時(shí)，發(fā)射率是物質(zhì)的本身特性之其發(fā)射率一波Ii曲線形態(tài)只與物質(zhì)木身的組成成分相關(guān)。回到發(fā)明研究的具體對象,鋼水和鋼渣,其巾鋼水的組成成分基木是純凈的Fe元索，而鋼淖的成分相當(dāng)復(fù)雜， 要山鈣、鐵、硅、錢、鋁、錳、磷等氧化物組成，其巾鈣、鐵、硅的氣化物占絕大部分,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在同樣的出鋼溫度條件下，在人眼》1見的光譜范圍內(nèi)’鋼水的發(fā)射率值在0. 8^0. 77之間，鋼渣的發(fā)射率在0. 82、. 79 之間，非常接近很難區(qū)分,所以人眼很難準(zhǔn)確的判斷鋼水中的鋼渣，同時(shí)使用普通可見光攝像設(shè)備拍攝鋼流.其鋼流內(nèi)部的細(xì)節(jié)也會(huì)早.現(xiàn)模糊-片無法K分的趨勢。而波長在 MWnm.邀￡*00畫的光譜范圍內(nèi)，鋼渣的發(fā)射率基木保持不變.在0. 8^0. 7之間，取 0. 8,而鋼水的發(fā)射率發(fā)'+:,S劇下降,達(dá)到丫 0. :Γ0. 2之間，取0. 2,則鋼水與鋼渣的發(fā)射率比蟈接近為1 :4的關(guān)系，使得使用遠(yuǎn)紅外探測器在省ftil'iirtnm的光譜范圍內(nèi)拍攝到的熱閣像有著很好的明陪層次分辨率，能夠?yàn)楹罄^的閣像處理提供基木條件。 方法處理的物理對象為維灰度I冬I像,計(jì)算機(jī)町以處理的1.維灰度閣像在空間上 Uj用矩陣表達(dá)為
(0)表達(dá)式(0)巾.丨艫為閣像的寬度，//為閣像的高度，1冬I像山滴個(gè)獨(dú)立像素構(gòu)成為對應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)的像素的灰度值.該值為0到255之間的某個(gè)整數(shù)，為方便描述,通常以灰度級 .來代鋅整個(gè)矩陣用以表征某個(gè)具體的閣像，函數(shù)表示仟--點(diǎn)坐標(biāo):1 . 所對應(yīng)的灰度值，山于r在0到趟范圍內(nèi)，y在0到//范圍內(nèi)任意取整數(shù)值,所以M； 以表示閣像完整信息。 方法選取Roberts梯度算法來對閣像進(jìn)廳所需要的邊緣處理，關(guān)于Roberts梯度算法的敘述如下
設(shè)閣像上任意一點(diǎn)的灰度值以函數(shù)表示,其巾分別代表閣像水平Λ方向及
垂直Jj方向上的坐標(biāo)值，則該點(diǎn)在&丨方向上的差分為
..........................................(1)
沿著I軸方向成任意火角方向上的差分相應(yīng)的Uji表示為
M拜髮ι··》.“基0M“..............................(2)
數(shù)卞ι梯度向禎為
酚_機(jī).11，義..々1..............................⑶
其幅度，即最大差分值為OD^,Jifc[AiJfc^U■.....................“)
為方便計(jì)算機(jī)計(jì)算.減少計(jì)算S,簡化運(yùn)算式如下
^ _+^^顧[_PH ........................ (5)
也》1以用交叉梯度的近似表達(dá)式代鋅
呵辟我均科.+ij + ^- -+1^i _ Sf',扭明..................⑷
萄............⑴
上式中(5)、(6)、(7) Mj任選一個(gè)作為邊緣檢測的算了 1使用。同時(shí)對閣像進(jìn)行值化處理’設(shè)嚇為處理后的閣像灰度函數(shù)，則_按下式方法獲得
身丨.........................................................
χ (8)中Γ代表K分邊緣所設(shè)置的門限，-般取:Γ5之間的合適數(shù)值。
本發(fā)明所應(yīng)用的H—種I冬I像處理方法是處理連續(xù)幀閣像中運(yùn)動(dòng)物體的位移’該S想通過下例予以說明
假設(shè)存在兩幅連續(xù)閣像G1上有一物體Α,閣像背景均勻連續(xù),物體A從厶向左移動(dòng)，在移動(dòng)過程中背景小變,在上形成物體A’，對閣像進(jìn)廳邊緣計(jì)算后得到物體A與 A’的邊緣閣像￠^ ^,同時(shí)對閣像進(jìn)行值化處理，山于背景均勻連續(xù),所以所有背景點(diǎn)將為O,只留物體邊緣輪廓點(diǎn)為1,將G1'上各像素從厶向左依次移動(dòng)得到Cli., η是移動(dòng)次數(shù)， 毎次移動(dòng)1個(gè)像素中.位,用移動(dòng)后的閣像物體移動(dòng)后的閣像(||_做絕對差值，β
(..— .Si.....................................................................(9)
(9)式巾，Δ,為差值閣像，差值閣像內(nèi)的像索點(diǎn)灰度值山上毎仟--點(diǎn)灰度函數(shù)同坐標(biāo)的仟-點(diǎn)像素灰度函數(shù).I^l做絕對差值獲得，即
▲ I.蒸=1. ; "氣Ji................................................no)
當(dāng)式(10)對所有像索點(diǎn)完成計(jì)算時(shí).即式〔9)完成計(jì)算。當(dāng)A^時(shí),獲得0值閣像,表明經(jīng)過移動(dòng)η次后，閣像G1上的物體A與閣像適上的物體Α’重合.即說明從到G1，物體A移動(dòng)的位移S等同于移動(dòng)次數(shù)π,位移φ.位為像
素單位。若知道￠^$1 幀閣像的拍攝間隔τ, 丨以估算物體移動(dòng)速度
..................................................................... πη
‘■ ■ T
若知道拍攝物體像素!<度與實(shí)|!小Ii度的比例尺麥,就》1以獲得物體移動(dòng)的真實(shí)速度
11方法中還需要應(yīng)用小孔射流理論來計(jì)算液體液而高度,相關(guān)理論敘述如下。鋼水通過出鋼口出鋼的過程Uj視為-個(gè)經(jīng)典的小孔射流現(xiàn)象，射流的初速度僅與液而距離小孔的距離A有關(guān).而與液體木身的密度無關(guān),其關(guān)系用公式表達(dá)為
式〔13 ), (14)中為射流初速度，s為重力加速度。檢測控制方法
于熱閣像的轉(zhuǎn)爐出鋼下渣預(yù)判及控制方法的步驟如下 1決策是I1T需要下渣預(yù)判處理,具體實(shí)施步驟為
1.1采集轉(zhuǎn)爐爐位角度信號於，f信號值在出鋼過程中，從0°向180°方向遞增,抬爐過程巾反向遞減,現(xiàn)場的爐位角度信號山轉(zhuǎn)爐電機(jī)控制系統(tǒng)捉供 1.2根據(jù)應(yīng)用轉(zhuǎn)爐出鋼丄藝獲得出鋼起始角度； 1.3判斷於是忤滿足小等式良SC.若成立才進(jìn)行以下步驟； 2采集連續(xù)W幀鋼流熱閣像DTBl和DIB2.兩幅W像采樣時(shí)間間 為f,要求熱閣像要求為8^4微米波段遠(yuǎn)紅外熱閣像，閣像中鋼流要求為垂直流向，閣像采集過程如
2. 1使ffl 8^14微米工作波段,拍攝幀率25幀每秒以上的遠(yuǎn)紅外攝像儀,正面拍攝垂直下落的鋼流.獲得出鋼鋼流的熱視頻流.視頻信號以PALD制式的復(fù)合視頻信號格式進(jìn)行傳輸,其靜態(tài)中.幀閣像為256個(gè)灰度級構(gòu)成的維灰度閣像，分辨率為躪X //，禍為閣像寬度，纖為圖像高度
2. 2使用視頻采集P.接收攝像儀輸出的復(fù)合視頻信號.進(jìn)行從模擬到數(shù)卞1的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換.形成數(shù)卞-化的視頻流
2. 3在數(shù)卞-視頻流巾截取靜態(tài)中幀閣像DIBl，閣像橫寬為!F個(gè)像素，縱高為//個(gè)像索，以i表示閣像上任一點(diǎn)的橫坐標(biāo)，從0開始,取值為0到『的整數(shù)，J表示閣像上任一點(diǎn)的縱坐標(biāo)，從0開始,取值為0到//的整數(shù)，閣像上任意-點(diǎn)像索位置表示為坐標(biāo)，該像素點(diǎn)在閣像上的灰度級表示為函數(shù)_|||:,以下所有涉及的閣像像索點(diǎn)灰度級表示方式與此類同；
2. 4在取得靜態(tài)單幀圖像DIBl后，間隔時(shí)間τ后，截取另一幀靜態(tài)單幀圖像DIB2.該圖像上任意像索點(diǎn)k度級表示為函數(shù)/_、；
2. 5DIB1內(nèi)鋼流信息的包含有時(shí)刻0點(diǎn)鋼流初始位置，DIB2內(nèi)鋼流信息包含有時(shí)刻點(diǎn)時(shí)鋼流移動(dòng)后的位置
123在采集第幀鋼流熱閣像DTB2的同時(shí)，采集轉(zhuǎn)爐爐位角度信號β , β為當(dāng)前爐位角度為，含義為連續(xù)W幀鋼流熱閣像采集事件發(fā)'+:瞬間，轉(zhuǎn)爐爐體所處于的爐位角度
4使用羅伯特邊緣算法對圖像DIBl進(jìn)行處理，生成DIBl的邊緣圖像EDIB1, EDIBl內(nèi)任意像索點(diǎn)的灰度級表示為函數(shù),具體處理方法如下
4. 1從閣像DTBl左上角原點(diǎn)fif開始到閣像G下角終為Ih,依次遍W處理閣像DTBl上的毎-個(gè)像索點(diǎn)，對毎--個(gè)遍W到的像索點(diǎn):1 ,使用5. 2步驟內(nèi)方法處理； 4. 2對當(dāng)前遍IJj到任意一像素點(diǎn)，艱標(biāo)為ψ竭’采用交叉梯度算了-GE嶺禱I _勒評+運(yùn)算’得到該像《點(diǎn)的梯度值
訝/為|],進(jìn)入步驟4.3 :
4. 3使用邊緣條件值7 ,當(dāng)糊點(diǎn)對應(yīng)的梯度值難釦麵大于等于條件值7時(shí)，有邊緣閣像FJ)TB1在該點(diǎn)灰度值g.iS>i = l, I1T則有鉺保||=.0 ,萃的取值》1根據(jù)需要調(diào)節(jié)，-般取經(jīng)驗(yàn)值
4.4當(dāng)閣像DTBl上所有的像索點(diǎn)均處理完成，則獲得對應(yīng)的邊緣閣像RDIBl ’邊緣閣像 EDTBl內(nèi)各非零像素點(diǎn)組成的軌跡代表閣像Dim內(nèi)物體的邊緣.EDTBl內(nèi)込錄丫位移前的鋼流位置
5使用羅伯特邊緣算法對圖像DIB2進(jìn)行處理，生成DIB2的邊緣圖像EDIB2, EDIB2內(nèi)任意像索點(diǎn)的灰度級表示為函,具體處理方法如下
5.1從閣像DTB2左上角原點(diǎn)fif開始到閣像G下角終點(diǎn)為Ih,依次遍W處理閣像DTB2上的毎-個(gè)像索點(diǎn)，對毎--個(gè)遍W到的像索點(diǎn):1 ,使用6. 2步驟內(nèi)方法處理；
5. 2對當(dāng)前遍IJj到任意-點(diǎn)像素點(diǎn)，坐標(biāo)為喊,采用交叉梯度算了-巧顧滅肖識^/“^^遲丨+ ^!!,偉應(yīng)-...戴;/Hl進(jìn)丨T運(yùn)算’得到該像《點(diǎn)的梯度值G[乂ggl:;,進(jìn)入步驟5. 3 ；
5. 3使幣邊緣條件值7 ,當(dāng)輪點(diǎn)對應(yīng)的梯度值刼劣14]大于等于條件值7時(shí),有邊緣閣像RDTB2在該點(diǎn)灰度值g邏:g = 1，冉則有望=Θ，:5的取值4根據(jù)需要調(diào)節(jié)，-般取經(jīng)驗(yàn)值^= ;
5. 4當(dāng)閣像DTB2上所有的像索點(diǎn)均處理完成，則獲得對應(yīng)的邊緣閣像RDIB2,邊緣閣像 EDIB2內(nèi)各非零像素點(diǎn)組成的軌跡代表圖像DIB2內(nèi)物體的邊緣，EDIB2內(nèi)記錄了的位移后的鋼流位置；
6確定閣像內(nèi)鋼流的上邊界坐標(biāo)，為I.UP( β ).其為當(dāng)前爐位角度月的函數(shù)，用以標(biāo)E 出鋼口與鋼流的分界線在閣像上的縱坐標(biāo)隨爐位角度的變化；
7確定閣像內(nèi)鋼流的下邊界坐標(biāo)LD0WN,其為閣像上鋼包口與鋼流分界的縱坐標(biāo)，為一個(gè)測繪常數(shù)8設(shè)假設(shè)垂直位移dis.分別計(jì)算各di s對應(yīng)的假設(shè)垂直位移圖像MDIBl [dis] ’其任一點(diǎn)板度函數(shù)記為^,其中假設(shè)垂直位移的含義為假設(shè)閣像RDTBl中的鋼流在時(shí)間間隔T=^Iwb內(nèi)向下位移為di s.具體計(jì)算過程為
8. Idis從0到(U)OWN- LUP( β ))間依次取整數(shù),每次移動(dòng)1個(gè)中.位；
8. 2若木次取得的假設(shè)垂直位移為dis H dis不大于(U)OWN- [.UP( β )),進(jìn)廳下--
步；
8. 3準(zhǔn)備中間閣像TRMP,中間閣像的寬度為趟，高度為左，初始化閣像上任-點(diǎn)灰度函數(shù)的值都為零.即所有的桕為中間閣像中任--點(diǎn)的灰度函數(shù)；
8. 4取RDTBl上任一點(diǎn)的灰度函數(shù)g·,將該灰度值填入到巾間閣像TRMP上縱坐標(biāo)相距為di s的像索點(diǎn)上,算式表達(dá)為%| +也|=^;|:|:,式巾橫坐標(biāo)i從0到W依次取整數(shù)， 縱坐標(biāo)y從LUP( β )到LDOWN-dis依次取整數(shù)，縱坐標(biāo)小于LUP( β )的點(diǎn)在圖像EDIBl 上為非鋼流點(diǎn)’不能移動(dòng)到TEMP中，縱坐標(biāo)大于[.DOWN-di s的點(diǎn)，在圖像TEMP中將移動(dòng)到鋼流K域外，在TRMP不產(chǎn)牛新的鋼流位置
8. 5按照9. 2內(nèi)的計(jì)算方法.完成所有指定像索點(diǎn)的遍W, iilS最終得到山任一點(diǎn)灰度值《；構(gòu)成的中間閣像TRMP為假設(shè)垂直位移dis時(shí)的假設(shè)垂直位移閣像MDIBUdis]；
8.6移動(dòng)dis,找到所有dis對應(yīng)的MDIBl [di s]
9計(jì)算每個(gè)假設(shè)垂直位移閣像MDTBl [dis]與FJ)IB2內(nèi)移動(dòng)鋼流閣像的灰度值絕對差值和Atfci=IMDIB[d^-EDIBg ,移動(dòng)鋼流的含義為所考察的鋼流為RDTBl內(nèi)移動(dòng)過來的鋼流，小得包括從出鋼口新出現(xiàn)的鋼流信息.木處灰度值絕對差值和的含義為移動(dòng)鋼流K域內(nèi)，IW閣像所有對應(yīng)點(diǎn)灰度值絕對差值的統(tǒng)計(jì)和,ii.Ldis]具體的計(jì)算方法如下
9.1取對應(yīng)假設(shè)垂直位移dis的假設(shè)垂直位移圖像MDIBl [dis] ’假設(shè)垂直位移圖像中任一點(diǎn)灰度值函數(shù)即為TiWI；
9. 2初始化對應(yīng)假設(shè)垂直位移dis的的灰度值絕對差值和ΛΡ^]=
9. 3取RDTB2,其巾仟一點(diǎn)灰度值函數(shù)即為.力(!丨:| ；
9. 4令橫坐標(biāo),從0到絶依次取整數(shù),縱坐標(biāo)J從LUP ( β ) +di s到LDOWN依次取整數(shù)， 木處縱坐標(biāo)約糴條件下的點(diǎn)，在RDTB2以及MDTBl [dis]內(nèi)均被認(rèn)為是木次假設(shè)垂直位移條件下，EDTBl閣像內(nèi)原鋼流所到達(dá)的新位置.不包含從出鋼口新流出的鋼流信息
9. 5取符合9. 4約束條件的任意--個(gè)艱標(biāo)嘲,考察閣像MDTBl [di s]內(nèi)該艱標(biāo)對應(yīng)的灰度值^菱.4 .與閣像FJ)TB2內(nèi)該坐標(biāo)對應(yīng)的灰度值句飯為，計(jì)算灰度值絕對差值,算式為鳶運(yùn).湧’ λ ^ 鄭為艱標(biāo)ο,』條件下的φ.個(gè)灰度值絕對差值；
9. 6根據(jù)9. 5中算式的結(jié)果.計(jì)算移動(dòng)鋼流K域內(nèi).所有對應(yīng)點(diǎn)灰度值絕對差值的統(tǒng)計(jì)和，得到兩圖像的灰度值絕對差值和η，算式為對Σ ^Temp{i,j).
Δ L dl S JX )·π J)
10考察所有假設(shè)垂直位移di S條件下，計(jì)算得到的灰度值絕對差值和Mfts]，參考閣像物體位移的判別方法,考慮鋼流的小規(guī)則性及H山落體的非勻速，實(shí)阮釆用取最小的龍《 . 個(gè)A〖.di;s·]所對應(yīng)的diS值求平均來估算鋼流中心在垂直方向上的平均位移，算式表達(dá)為
^.^Σ '^·鞭jm,像《_中位,式巾i^fMdi^表達(dá)的含義為序列
中的第11小值表示第Π 'M直對應(yīng)的dis值值需根據(jù)實(shí)阮效果進(jìn)汀調(diào)試,根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般在 Γi ！= ο左ο進(jìn)行適禎增減對獲得滿意效果；
11將鋼流中心在垂直方向上的平均位移從像素中.位轉(zhuǎn)化為公尺中位，算式為涼式巾,為為探測器安裝到鋼流距離，φ.位米，f為探測器鏡頭焦距，φ.位米，O"為探測器焦平而上中個(gè)探元尺寸，φ.位米，焦平面上J個(gè)探元對應(yīng)閣像上一個(gè)像素， 探元大小表示為一個(gè)qt鶴的正方形；
12計(jì)算閣像中鋼流段的高度，匕知鋼流活動(dòng)K域上界為LUP( β ),鋼流活動(dòng)K域下界為1HOWN,鋼流段的高度為i^f.h CT :腦式中￡), ρ , CT含義與步驟 11中同
13由步驟12的結(jié)果計(jì)算鋼流中心距離出鋼口的高度為總鋼流段高度的一半，記為
Mh. 2 ‘
14根據(jù)步驟11計(jì)算的鋼流巾心在垂直方向上的平均位移 ;.估算鋼流巾心在垂直方向上的速度為= — 中位米毎秒，τ為選用探測器的采樣時(shí)間間隔；
15根據(jù)Il山落體理論，根據(jù)步驟14計(jì)算得到的鋼流中心垂直方向速度冷，及步
驟13中計(jì)算得到的鋼流中心到出鋼口高度_，計(jì)算得到出鋼口鋼流初始垂直分量為
2巧-,式中帛為重力加速度；
16山步驟3匕知當(dāng)前轉(zhuǎn)爐爐位角度為另，山步驟15 Li知出鋼口鋼流初始垂直分M為
# ,根據(jù)平行四邊形法則，出鋼口鋼流初速為<而=_一^;
17山步驟16 Ll知出鋼口鋼流初速為qk,根據(jù)小孔射流的理論公式計(jì)算出鋼口到鋼水
液面的高度為式中，為重力加速度
18設(shè)置鋼水液而警戒高度) ，該值通過以下方法調(diào)試獲得18. 1確定電機(jī)響應(yīng)時(shí)間 "',電機(jī)響應(yīng)時(shí)間Γ是指主動(dòng)擋渣機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)從獲得啟動(dòng)信號到機(jī)械部件開始啟動(dòng)之間的電氣延時(shí)在設(shè)備手冊巾查到，木處電機(jī)響應(yīng)時(shí)間Γ取兩者的最大值；
18. 2任意給定^■一個(gè)初始值,在出鋼過程巾考察該值的合理性； 18. 3若未出現(xiàn)即Li經(jīng)出現(xiàn)丫大 火渣，則適當(dāng)提高設(shè)定，冉次考察新設(shè)定值的合理性；
18. 4若出現(xiàn)^ 情況后，電機(jī)響應(yīng)時(shí)間玄_內(nèi)未出現(xiàn)大:《火渣，則適當(dāng)降低Hi，冉次考察新設(shè)定值的合理性；
18. 5若* 出現(xiàn)后.電機(jī)響應(yīng)時(shí)間τ內(nèi)能夠出現(xiàn)大S火濟(jì)，即確定當(dāng)前設(shè)定的^· 的值為合理值,完成對警戒高度Hr設(shè)定
19比較山步驟17獲得的當(dāng)前鋼水液而的高度/ ,與步驟18設(shè)定的鋼水液而齊戒高度若出現(xiàn),即發(fā)出操作信號 ；
20按照山步驟3匕知的當(dāng)前爐位角度月位置，及步驟19獲得的操作信號進(jìn)行小同的操作處理如下
20. 1山轉(zhuǎn)爐出鋼丄藝獲得末位出鋼角度S ；
20. 2若衷；^ ,根據(jù)獲得的操作信號 ,啟動(dòng)巾期報(bào) 器示警,提醒操作丄搖動(dòng)轉(zhuǎn)爐，或直接聯(lián)動(dòng)Π動(dòng)搖爐系統(tǒng),適當(dāng)增大爐位角度,抬高爐內(nèi)鋼水液面,避免鋼渣從出鋼口流出； 20. 3若,根據(jù)獲得的操作信號 ,啟動(dòng)末期報(bào) 器示警,聯(lián)動(dòng) 動(dòng)擋渣執(zhí)廳機(jī)構(gòu)， 執(zhí)丨T擋渣操作，在出鋼口被堵塞，鋼渣被成功阻擋時(shí)，通過操作丄搖動(dòng)轉(zhuǎn)爐，或直接聯(lián)動(dòng)Π 動(dòng)搖爐系統(tǒng),減小爐位角度，使轉(zhuǎn)爐爐位恢復(fù)為0° .做好下一輪煉鋼準(zhǔn)備?！?br> 權(quán)利要求
1. -種《于熱閣像的轉(zhuǎn)爐出鋼下淖預(yù)判及控制方法,其特征在于，ti括以下步驟 (1 )決策是否需要下淖預(yù)判處理；(2)采集連續(xù)兩幀鋼流熱圖像DIBl和DIB2,兩幅圖像采樣時(shí)間間隔為要求,熱閣像要求為8 4微米波段遠(yuǎn)紅外熱閣像，閣像巾鋼流要求為垂直流(3)在采集第幀鋼流熱閣像DTB2的同時(shí)，采集轉(zhuǎn)爐爐位角度信號J,記為當(dāng)前爐位角度月，含義為連續(xù)W幀鋼流熱閣像采集事件發(fā)屮瞬間，轉(zhuǎn)爐爐體所處于的爐位角度；(4)使用羅伯特邊緣算法對圖像DIBl進(jìn)行處理，生成DIBl的邊緣圖像EDIB1,EDIBl內(nèi)任意像素點(diǎn)的灰度級表示為函數(shù)g‘))；(5)使用羅伯特邊緣算法對圖像DIB2進(jìn)行處理,生成DIB2的邊緣圖像EDIB2.EDIB2內(nèi)任意像素點(diǎn)的灰度級表示為函數(shù)威A(6)確定閣像內(nèi)鋼流的上邊界坐標(biāo)，為LUP(另)，其為當(dāng)前爐位角度》的函數(shù)，ffl以標(biāo) ill出鋼口與鋼流的分界線在閣像上的縱坐標(biāo)隨爐位角度的變化(7 )確定閣像內(nèi)鋼流的下邊界艱標(biāo)LD0WN,其為閣像上鋼包口與鋼流分界的縱艱標(biāo)，為 -個(gè)測繪常數(shù)(8)設(shè)假設(shè)垂直位移dis,分別計(jì)算各dis對應(yīng)的假設(shè)垂直位移圖像MDIBl[dis] ’其任 -點(diǎn)灰度函數(shù)β為i^igi,其巾假設(shè)垂直位移的含義為假設(shè)閣像RDTBl巾的鋼流在時(shí)間間隔T = 40m內(nèi)向下位移為dis ；(9)計(jì)算毎個(gè)假設(shè)垂直位移閣像MDTBl[dis]與FJ)TB2內(nèi)移動(dòng)鋼流閣像的灰度值絕對差值和A[d!S]=|MDIB[dii:]-EDIB_Sj ,移動(dòng)鋼流的含義為所考察的鋼流為RDIBl內(nèi)移動(dòng)過來的鋼流，小得包括從出鋼口新出現(xiàn)的鋼流信息，木處灰度值絕對差值和的含義為移動(dòng)鋼流K域內(nèi)，W閣像所有對應(yīng)點(diǎn)灰度值絕對差值的統(tǒng)計(jì)和(10)考察所有假設(shè)垂直位移dis條件下.計(jì)算得到的灰度值絕對差值和A[diS] ’參考閣像物體位移的判別方法，考慮鋼流的小規(guī)則性及Π山落體的非勻速，實(shí)？小采用取最小的 Num個(gè)A[diS]所對應(yīng)的di s值求平均來估算鋼流中心在垂直方向上的平均位移，算式表達(dá)為.鳥郵；、,AfdisU)INm ’像素φ.位’式巾M 3Mdls:|]B表達(dá)的含義為δ[(1ι5]序列巾的第Π小值，pS_:M_4A[diS]]a).表示第n小值對應(yīng)的dis值，值需根據(jù)實(shí)阮效果進(jìn)廳調(diào)試,根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般在= 1:0左{j進(jìn)行適S增減》丨獲得滿意效果；(11)將鋼流中心在垂直方向上的平均位移從像素Φ-位轉(zhuǎn)化為公尺中.位，算式為 ^^『巧^^/仏式巾^為探測器安裝到鋼流距離，φ.位米，蘆為探測器鏡頭焦距，φ.位米，σ為探測器焦平而上中個(gè)探元尺寸，φ.位米，焦平面上J個(gè)探元對應(yīng)閣像上一個(gè)像素， 探元大小表示為一個(gè)qS鶴的正方形；(12)計(jì)算閣像巾鋼流段的高度，Ll知鋼流活動(dòng)K域上界為l.UP(β ),鋼流活動(dòng)K域下界為L[)0W\,鋼流段的商度為翱，式巾 , F ’ σ含義與步驟11中同山步驟12的結(jié)果計(jì)算鋼流巾心距離出鋼口的高度為總鋼流段高度的-半，iH為墜 (14)根據(jù)步驟11計(jì)算的鋼流中心在垂直方向上的平均位移S,估算鋼流巾心在垂直方向上的速度為巧= 〗M0..S/r-，φ.位米毎秒，τ為選用探測器的采樣時(shí)間間隔；(15)根據(jù)Il山落體理論，根據(jù)步驟14計(jì)算得到的鋼流巾心垂直方向速度及步驟13巾計(jì)算得到的鋼流中心到出鋼口高度M ,計(jì)算得到出鋼口鋼流初始垂直分禎為 Vy =持-呂丄(.離,式中,-帛為重力加速度；(16)山步驟3已知當(dāng)前轉(zhuǎn)爐爐位角度為另，山步驟15已知出鋼口鋼流初始垂直分 為。，根據(jù)平丨了 —四邊形法則，出鋼口鋼流初速為由步驟16匕知出鋼口鋼流初速為.根據(jù)小孔射流的理論公式計(jì)算出鋼口到鋼水液而的高度為Hf=^dtt,為重力加速度 2g ；g(18)設(shè)置鋼水液而警戒高度) ’該值通過以下方法調(diào)試獲得(19)比較山步驟17獲得的當(dāng)前鋼水液而的高度/ ,與步驟18設(shè)定的鋼水液而》戒高度·，若出現(xiàn)%^.，即發(fā)出操作信號 (20)按照山步驟3Ll知的當(dāng)前爐位角度這位置，及步驟19獲得的操作信號進(jìn)廳小同的操作處理,包括如下了ι步驟山轉(zhuǎn)爐出鋼丄藝獲得末位出鋼ft度；(20.2)若賓6，根據(jù)獲得的操作信號 ,啟動(dòng)巾期報(bào) 器示警,提_解_操作丄搖動(dòng)轉(zhuǎn)爐，或直接聯(lián)動(dòng)Π動(dòng)搖爐系統(tǒng),適當(dāng)增大爐位角度，抬高爐內(nèi)鋼水液而，避免鋼渣從出鋼口流出；若根據(jù)獲得的操作信號，啟動(dòng)末期報(bào)If器示警,聯(lián)動(dòng)主動(dòng)擋渣執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)廳擋渣操作，在出鋼口被堵塞，鋼渣被成功阻擋時(shí)，通過操作丄搖動(dòng)轉(zhuǎn)爐，或直接聯(lián)動(dòng)Π動(dòng)搖爐系統(tǒng),減小爐位角度，使轉(zhuǎn)爐爐位恢復(fù)為0° ,做好下一輪煉鋼準(zhǔn)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于熱圖像的轉(zhuǎn)爐出鋼下渣預(yù)判及控制方法，該方法提供出鋼的下渣與判斷，即在大量夾渣出現(xiàn)前，通過連續(xù)圖像處理，計(jì)算鋼流速度，推算鋼水距離出鋼口液面高度，來對大量夾渣情況進(jìn)行預(yù)判，通過通知操作人員提前對轉(zhuǎn)爐進(jìn)行相應(yīng)的操作，來解決由于轉(zhuǎn)爐電機(jī)響應(yīng)延時(shí)帶來的部分鋼渣無法控制的問題。
文檔編號C21C5/46GK102181598SQ20111005130
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者余旭丹, 吳非, 王友釗, 鐘誠 申請人:浙江大學(xué)