基于FPGA的铜电解槽故障诊断方法研究

发布时间：2017-08-06 03:21

  本文关键词：基于FPGA的铜电解槽故障诊断方法研究

  更多相关文章： 铜电解 故障诊断 FPGA NIOS Ⅱ 图像处理技术

【摘要】：由于铜电解槽上相邻极板之间的中心距离只有5cm左右,在铜电解精炼的过程中杂质吸附在阴极板表面形成“结粒”,造成极板间短路。这种短路故障会导致铜电解生产效率下降和电能的浪费。当前,企业普遍采用人工托表等故障检测方式费时费力,故障检测结果严重滞后。针对这一问题,本文是提出一种基于FPGA的铜电解槽故障诊断系统设计及实现方法。由于极间短路时电流急剧增加导致故障电极温升明显,可以采用铜电解槽红外图像确定故障部位。本文采用在电解槽上方布置巡检小车的方案,利用小车底部红外相机对铜电解槽阴极棒的温度情况进行检测。红外相机采集得到的灰度图像,通过本文设计的FPGA图像处理子系统进行处理,从而实现故障电解的准确定位。为了搭建基于FPGA的铜电解槽红外图像处理系统,本文首先利用QuartusII的SOPC builder功能,完成了具有显示功能的NIOSⅡ软核系统组态,并根据铜电解现场图像的应用要求,对软核系统中的各个模块进行了配置和编程。其次,本文借助NIOSⅡIDE编程软件,实现了图像在VGA显示器上的显示。针对与铜电解现场图像存在的桶形畸变现象,利用已有的相机内参及外参矩阵进行了图像矫正。最后,通过多重形态学滤波算法,突出图像的注液口、电解槽边缘和故障电极特征,进而通过空间域的计算实现了故障电解的定位工作。通过大量的现场图像,验证,了本文所述方法有效性。
【关键词】：铜电解 故障诊断 FPGA NIOS Ⅱ 图像处理技术
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ151;TP391.41
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 铜电解槽故障诊断现状8-10
• 1.2 FPGA图像处理技术10-11
• 1.3 主要研究内容11-14
• 第二章 FPGA基础14-19
• 2.1 Altera cycloneⅢ系列FPGA14
• 2.2 NIOS Ⅱ处理器14-15
• 2.3 SOPC开发流程15-17
• 2.4 FPGA开发平台17-18
• 2.5 本章总结18-19
• 第三章 NIOSⅡ软核系统搭建19-34
• 3.1 NIOSⅡ处理器配置19-20
• 3.2 系统搭建20-28
• 3.2.1 定时器模块21-23
• 3.2.2 存储模块23-25
• 3.2.3 VGA显示模块25-28
• 3.3 Avalon总线28-32
• 3.3.1 Avalon总线互连规范29-30
• 3.3.2 Avalon总线传输30
• 3.3.3 Avalon总线时序30-32
• 3.4 生成系统32-33
• 3.5 本章总结33-34
• 第四章 基于软核的图像加载和几何矫正34-40
• 4.1 图像的加载34-35
• 4.2 图像几何矫正35-39
• 4.2.1 图像畸变原因35-37
• 4.2.2 几何标定方法37
• 4.2.3 标定算法实现及结果分析37-39
• 4.3 本章总结39-40
• 第五章 基于软核的形态学算法40-53
• 5.1 形态学算法数学原型40-44
• 5.2 故障电极滤波处理44-49
• 5.2.1 结构单元选择44-45
• 5.2.2 二值化阈值自动选取45-47
• 5.2.3 二值图像去噪处理47-49
• 5.3 注液口和槽边缘滤波处理49-51
• 5.4 算法实现及结果分析51
• 5.5 本章总结51-53
• 第六章 铜电解槽故障位置标定53-57
• 6.1 注液口定位53-54
• 6.2 电解槽边缘定位54-55
• 6.3 故障电极定位及结果分析55-56
• 6.4 本章总结56-57
• 第七章 总结与展望57-58
• 7.1 主要结论57
• 7.2 研究展望57-58
• 参考文献58-62
• 附录62-70
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文70-71
• 致谢71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;改进铜电解精炼串联法的商榷[J];有色金属(冶炼部分);1977年07期

2 鲁绍侠;关于铜电解精炼过程的强化[J];有色金属(冶炼部分);1979年01期

3 蔡添祥;谈再生槽在铜电解车间中的作用[J];有色冶炼;1981年05期

4 肖炳瑞;铜电解精炼过程杂质的溶出及脱除[J];铜业工程;2000年03期

5 马朝庆;铜电解精炼新型添加剂的实验研究[J];有色矿冶;2000年04期

6 鲁道荣;添加剂在铜电解精炼中的电化学行为的研究[J];安徽化工;2002年03期

7 郑金旺;铜电解精炼过程中砷、锑、铋的危害及脱除方式的进展[J];铜业工程;2002年02期

8 鲁道荣;杂质在铜电解精炼中的电化学行为[J];有色金属;2002年04期

9 周爱东,徐家振;铜电解精炼多媒体CAI课件的开发[J];有色矿冶;2002年04期

10 黄善富;浅析砷锑在铜电解过程中的行为[J];有色冶炼;2002年03期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 袁子荣;吴张永;马骏骑;;电液控制铜电解阳极自动生产线的设计[A];第一届全国流体动力及控制工程学术会议论文集（第二卷）[C];2000年

2 陈启元;王学文;尹周澜;张平民;;砷锑酸盐在铜电解液净化中的应用[A];中国有色金属学会第五届学术年会论文集[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 彭建华;负重跨越[N];中国有色金属报;2002年

2 罗琦;实现铜电解精炼“无泄漏”[N];中国有色金属报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王学文;铜电解过程砷锑酸的形成及作用机理研究[D];中南大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张晓瑜;铜电解精炼过程中砷锑铋杂质分布及其脱除研究[D];西安建筑科技大学;2014年

2 崔佳星;基于FPGA的铜电解槽故障诊断方法研究[D];北方工业大学;2016年

3 黄辉荣;大极板高电流密度常规铜电解技术研究[D];南京理工大学;2007年

4 李明杰;多目标优化及其决策方法在铜电解系统中的应用研究[D];东北大学;2008年

5 薛方勤;铜电解精炼不锈钢阴极材料的研究与应用[D];昆明理工大学;2003年

6 罗劲松;赤峰云铜铜电解净液工序的工艺设计[D];昆明理工大学;2007年

7 郑金旺;铜电解精炼时砷、锑、铋的分配行为及其应用研究[D];中南大学;2005年

8 庞茶宝;电液比例控制技术在铜电解阳极整形机上的应用研究[D];昆明理工大学;2007年

9 吕玉国;添加剂明胶在铜电解中的电化学行为研究[D];昆明理工大学;2010年

10 王胜林;铜电解添加剂的遴选及优化研究[D];昆明理工大学;2003年

，

本文编号：628177