基于图像分析的废杂铜熔炼过程控制

发布时间：2021-03-12 20:25

　　节能减排是废杂铜熔炼过程迫切需要解决的重要问题。针对熔炼烟尘浓度和铜含量现有检测方法造成的高能耗问题,本文创新提出了熔炼烟尘浓度和铜含量的图像检测方法和基于图像特征反馈的熔炼过程闭环控制方法,开发了基于图像特征反馈的废杂铜熔炼过程集成控制系统,具体内容包括：1.针对废杂铜熔炼过程中熔炼烟尘浓度难以在线检测的问题,提出了一种基于图像特征的熔炼烟尘浓度检测新方法。该方法利用不同工序下烟尘浓度与烟尘图像之间的对应关系,构造了火光亮度指数和背景模糊度指数,作为熔炼烟尘的图像特征,实现了低成本熔炼烟尘浓度在线检测。另外,针对日光变化降低火光亮度指数信噪比的问题,进一步提出了变光照环境下的烟尘图像特征提取方法,有效消除了日光变化对烟尘图像特征的影响。2.针对除尘风机开环控制造成的高能耗问题,提出一种新的基于烟尘图像特征反馈的转速闭环控制方法。首先,设计了基于图像特征反馈的风机转速闭环控制系统结构。然后,利用不同工序下火光亮度指数和背景模糊度指数的分布特点,建立了一种转速分级控制模型。最后,针对分级控制模型调速导致的运行不平稳问题,提出了一种新的基于k均值聚类和最小二乘支持向量机的动态多模型的转速控... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景和研究意义
    1.2 废杂铜熔炼过程的基本工艺及能耗分析
        1.2.1 废杂铜熔炼过程的基本工艺及关键过程变量
        1.2.2 废杂铜熔炼过程关键变量的现有检测方法
        1.2.3 废杂铜熔炼过程的能耗分析
    1.3 基于图像分析的熔炼过程关键变量检测及自动控制
        1.3.1 研究现状
        1.3.2 废杂铜熔炼图像分析与自动控制的难点
        1.3.3 基于图像分析的废杂铜熔炼过程自动控制
    1.4 本文的研究内容和创新点
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 本文的主要创新点和组织结构
        1.4.3 本章小结
2 面向除尘风机转速控制的烟尘图像特征提取
    摘要
    2.1 引言
    2.2 废杂铜熔炼过程工艺分析和烟尘图像采集系统
        2.2.1 废杂铜熔炼工艺分析
        2.2.2 熔炼烟尘图像采集系统
        2.2.3 同烟尘浓度的典型烟尘图像
        2.2.4 烟尘图像区域分割
    2.3 恒定光照假设下的熔炼烟尘图像特征提取
        2.3.1 基于边缘检测的背景模糊度指数
        2.3.2 基于亮度特征的火光亮度指数
    2.4 变光照环境下的熔炼烟尘图像特征提取
    2.5 实验及结果讨论
    2.6 本章小结
3 基于烟尘图像特征的除尘风机转速控制
    撞要
    3.1 引言
    3.2 基于烟尘图像反馈的风机控制系统结构
        3.2.1 现场控制装置介绍
        3.2.2 基于图像分析的闭环控制系统
    3.3 基于烟尘图像特征分类的风机转速分级控制
    3.4 基于动态多模型的风机转速连续控制
        3.4.1 基于k均值聚类的工况分类
        3.4.2 基于LSSVR的风机转速设定值估计模型
    3.5 实验及结果讨论
        3.5.1 烟尘图像样本的准备
        3.5.2 参数的选择和调整
        3.5.3 除尘风机转速设定值的实时估计结果
    3.6 本章小结
4 基于颜色特征的铜含量估计
    摘要
    4.1 引言
    4.2 再生铜颜色测量和试验材料
        4.2.1 再生铜颜色测量系统及样本
        4.2.2 颜色测量方法
        4.2.3 再生铜颜色测量图像
    4.3 铜含量软测量的回归模型
        4.3.1 LSSVR建模方法
        4.3.2 基于颜色特征的铜含量软测量建模
    4.4 铜含量软测量模型的比较与分析
    4.5 本章小结
5 基于ROI选择和改进颜色向量角的铜含量估计模型
    摘要
    5.1 引言
    5.2 基于图像分析的铜含量估计系统
        5.2.1 硬件系统
        5.2.2 软件系统
    5.3 ROI选择和改进的颜色向量角
        5.3.1 预处理和图像分割
        5.3.2 基于缺陷检测的ROI选择
        5.3.3 颜色特征提取
    5.4 铜含量估计模型
    5.5 实验及结果讨论
        5.5.1 再生铜实验样本准备
        5.5.2 ROI选择
        5.5.3 颜色特征的提取及铜含量回归模型测试
    5.6 本章小结
6 基于图像分析的废杂铜熔炼集成控制系统
    摘要
    6.1 引言
    6.2 基于图像反馈的集成控制系统设计
        6.2.1 系统整体介绍
    6.3 硬件系统主要组成部分
        6.3.1 集成控制系统硬件结构
        6.3.2 集成系统硬件配置
        6.3.3 集成系统硬件实物图
    6.4 软件系统主要组成部分
        6.4.1 算法设计
        6.4.2 熔炼过程集成控制系统人机界面
    6.5 集成系统运行后的节能效益
    6.6 本章小结
7 总结与展望
    摘要
    7.1 研究工作总结
    7.2 挑战与展望
参考文献
攻读博士学位期间发表和录用的学术论文
攻读博士学位期间申请和授权的国家发明专利
攻读博士学位期间申请的软件著作权
攻读博士学位期间参加的科研项目
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国铝、铜金属社会蓄积量的定量分析(英文)[J]. 岳强,王鹤鸣,陆钟武.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(07)
[2]基于彩色图像特征的铜成分软测量模型[J]. 张宏伟,宋执环.  上海交通大学学报. 2011(08)



本文编号：3078926