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钢液液面高度自动测量系统的研制-信息与通信工程专业论文.docxVIP

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钢液液面高度自动测量系统的研制-信息与通信工程专业论文

万方数据 万方数据 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 必威体育官网网址 □,在 年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不必威体育官网网址 □。 学位论文作者签名: 指导教师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日 钢液液面高度自动测量系统的研制 钢液液面高度自动测量系统的研制 钢液液面高度自动测量系统的研制 摘 要 钢铁工业生产流程非常多,工艺技术也比较复杂,需要自动化技 术应用方面也比较多,但是目前在安全要求极高的地方,自动化进程 推进仍为缓慢。RH法炼钢工艺中,钢液液面位置就是通过肉眼观察 来判定是否合适,但液钢温度达1650摄氏度,亮度特别高,肉眼判断 准确度低、对人眼伤害比较大。为了改进炼钢工艺的不足,人们也尝 试着用激光测距、红外测距等方法去判定液面位置,但是由于钢液这 种物质本身具有很强的辐射,它会把激光、红外等的能量淹没,所以 无法判定出钢液液面的位置。本文针对钢液这种物质的特殊性,提出 了一种利用数字图像处理技术对钢包可上升高度进行计算的方法。而 钢包(盛钢液的钢桶)可上升的高度主要有两方面的影响:钢液液面 高度和浸渍管体积。本文的主要内容如下所示: 第一,数字图像获取及测量系统的设计。在整个数字测量系统中, 工业相机占着及其重要的地位。获取良好的工业现场图片为后续图像 处理奠定了良好的基础。本文选取了堡盟(Baumer)CCD 工业相机 TXG03,从获取的现场图像来看,也验证了相机选择的正确性。 第二,钢液液面高度的测量。文中首先对钢液包图像进行预处理, I 包括图像配准、灰度变换、形态学变化等,然后利用 Sobel 算子检测 出钢桶上端边缘及钢液液面边缘。获取了边缘后,利用最小二乘法的 方法拟合出钢桶及钢液液面边缘的椭圆曲线,再求解出钢液液面高度。 第三,浸渍管体积的计算。浸渍管在使用过程中,液钢会凝结在 浸渍管表面,日积月累越来越多,导致浸渍管体积增大,影响钢液液 面上升高度,因此钢包每次顶升的高度不一样。本文首先对获取的浸 渍管图像进行预处理,包括灰度变换、滤波处理、形态学变换等操作, 然后检测出浸渍管边缘,最后通过水平左右边缘点法计算出浸渍管的 直径,进而计算出浸渍管的体积。 第四,钢液包可上升高度的计算。通过图像处理算法计算得出的 钢液液面高度以及浸渍管体积,间接计算出钢液包可顶升的高度。 第五,钢液包二次上升高度的计算。按照 RH 精炼工艺要求,循 环精炼开始后,钢液包会被二次提升以完成精炼过程。文中通过图像 处理算法计算出钢液液面到钢桶边缘的距离,以辅助工程人员来完成 钢液包的提升。 文中通过图像边缘检测等算法计算出钢液液面到钢桶边缘的距 离,该数值传给控制系统实现钢液包的顶升。从本文的研究结果可以 看出,该方法可以运用于自动化 RH 炼钢的钢包顶升工艺,达到了项 目预研的结果,但是该系统要求绝对安全可靠,故应进一步优化研究 以提升其可靠性,才能在实际 RH 炼钢系统中逐步试用、实用。 关键词:图像处理;工业相机;液位检测;浸渍管检测 II THE RESEARCH AND DEVELOPMENT OF AUTOMATIC MEASUREMENT SYSTEM FOR STEEL LIQUID SURFACE HEIGHT ABSTRACT Acquiring steel liquid level position accurately plays an important role in RH steel-making process. The current steel-making process, the steel liquid level position is artificial subjective by macroscopic observation to determine whether appropriate, so the working efficiency will naturally not be too high. In order to improve the deficiencies of the steel-making process, people also try to use methods such as laser ranging, infrared distance to determine steel liquid level position, but because of the

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