基于机器视觉的烧结矿FeO含量判断方法研究

发布时间：2020-10-12 15:38

　　 钢铁生产过程中,烧结是为高炉炼铁提供原料的重要环节,用烧结法生产烧结矿不仅解决了贫矿炼铁问题,同时还改善了含铁原料的冶金性能,使高炉生产指标和经济效益均得到明显提高。烧结矿FeO的含量是烧结生产的一项综合性指标,它代表了烧结矿的还原性。对烧结矿FeO含量的判断,对指导烧结生产有着重要的意义。本文综述了烧结工艺机理,分析了烧结过程中FeO的产生机理以及影响FeO含量的因素。将机器视觉技术引入烧结矿FeO含量的判断中,研究了基于机器视觉的烧结矿FeO含量判断的方法,研究了烧结机尾断面图像采集方法,研究了烧结机尾断面图像的表达、灰度化、增强、分割等图像预处理方法。重点研究了基于颜色特征和形状特征的烧结机尾断面图像特征信息提取方法。本文提出一种以“先定级、后定量”为基本思路的烧结矿FeO含量两级判断方法。在只需要定性分析FeO含量等级的情况下,基于模糊推理,根据提取到的烧结机尾断面的图像特征信息,采用红火区亮度、红火区面积、红火区重心纵坐标为模糊系统输入,烧结矿FeO含量为模糊系统输出,实现了 FeO含量的模糊分级。对生产指标要求较高、需要定量分析FeO含量的情况,依据分级结果,针对三个不同的等级,分别建立三个可判断FeO含量的神经网络模型,选取烧结机尾断面图像的七阶不变矩和对FeO含量影响较大的料层厚度、燃料配比、混合水分、碱度四个烧结工艺参数作为神经网络的输入,以FeO含量为神经网络输出,实现了对烧结矿FeO含量的准确判断。仿真实验,验证了烧结矿FeO含量两级判断的可行性、有效性和优越性。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TP391.41;TF046.4
【部分图文】：

维持燃烧过程和烧结过程的持续进行。??烧结机由给料装置、点火装置、传动装置、轨道、台车、风箱、密封装置、机架等??构成，如图２．１所示。烧结机的工作过程是，由传动装置驱动的烧结机头部星轮做连续??的转动，将台车由下部轨道经头部弯道抬到上部水平轨道，星轮齿板继续推动台车卡轮，??由于星轮不停的转动，连续地推动下一个被抬到上水平轨道的台车卡轮，这样就形成了??在上水平轨道后台车推动前台车，使整个上台车列向烧结机机尾方向运动；当台车到达??烧结机尾部时，在尾部星轮齿板和尾部弯道的控制下卸下烧结矿。在尾部星轮上，由于??台车自重以及台车内部分烧结矿的存在使得对星轮中心产生一个较大的力矩，该力矩作??用的直接效果是在尾部星轮齿板和刚刚经过尾部弯道摆平进入下部水平轨道的台车卡??轮之间产生一个使该台车向头部星轮运动的推力，这一推力使得该台车追赶上前面的台??车列，一起经下部水平轨道向头部星轮运动；由于尾部星轮的转动，使得齿板又推动下??一个刚摆平的台车卡轮

研究??３．１机尾断面图像采集??本文采用在烧结机尾断面架设ＣＣＤ摄像机的方法获取图像的方法如图３．１所示，并??将摄像机获取到的图像传输到计算机中。??ｋ?￣ｒｒ－ＴＴｉ??Ｖ—??—?观扮孔?’??ｍ，?ｉ?；?ｉ＼?扒???一?ｍ??断…．邊？—＾??Ｉｆｌｌ?Ｉ??ｔｉＵ?ｔ??．＇／加】水ｌ??图３．１烧结机尾断面图像采集??Ｆｉｇ．３．１?Ｉｍａｇｅ?ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ??从烧结的过程图中可以看出，观察机尾断面，烧结矿是处于下降状态并会产生断裂??掉落。红火层从最高处出现，其位置不断下移，当处于较低水平时，由于烧结矿自身重??力原因，将断裂下落，此时也是下一个过程的幵始。值得注意的是，在上个断面刚掉落??的时候，会伴随着大量灰尘的扬起，使得图像模糊阴暗，稳定一段时间后，灰尘落下，??图像重新变的清晰。??看火工人在观察断面时，有着自己的一套经验标准，他们会根据某一时刻的较为清??晰的断面作为判断的凭证，机尾断面图像采集就是要机器能从每个过程中选取这样的断??面图像

图３．２烧结机尾断面图??Ｆｉｇ．３．２?Ｔａｉｌ?Ｓｅｃｔｉｏｎ?Ｉｍａｇｅ??图３．２是一幅机尾断面图，从图中可以清楚的观测到三个烧结矿组成部分：黑火层、??红火层和气孔。黑火层是燃烧己经结束部分，在图像中程暗红色，由于加装了滤光片的??原因，黑火层在断面图像中亮度较弱，难以与背景图像区分。红火层是图像中较亮的部??分，是正在燃烧的部分，主要以红色为主，红火层一般在烧结矿下部。而气孔是红火层??中温度较高部，呈现出橙色和白色。炉篦在图中不能直接观察，由于烧结机尾封闭在一??个大铁罩中，外界光线不能直接照射，背景呈黑色。??３．２机尾断面图像预处理??３．２．１图像的表达??由计算机理论可知，信息要想被计算机接收和理解，要求这些信息在空间位置和数??值上都是数字化的。数字图像指通过空间坐标采样和灰度量化后的模拟图像。图像的空??间分辨率主要由采样频率的大小决定，而它的灰度分辨率则主要由量化的级别的高低所??决定。在一般应用中
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本文编号：2837968