连铸坯表面温度场视觉测量方法与应用研究
发布时间：2023-04-02 00:14
连续铸钢的本质是高温液态钢水凝固传热过程,钢水的凝固速度是决定铸坯表面及内部质量的最重要因素,而铸坯表面温度则是凝固传热状态的重要表征。铸坯表面回温过快会导致铸坯内部应力集中,诱发铸坯内部质量问题,矫直区域铸坯表面温度过高或过低也均会导致铸坯矫直裂纹的产生。因此通过对铸坯表面温度实时在线检测,实现合适的液态钢水凝固速度是稳定和提高铸坯产品质量的重要手段。然而,由于受铸坯表面随机分布氧化铁皮的干扰、不同钢种发射率不一致以及现场水汽、灰尘等恶劣环境的干扰,铸坯表面温度场在线稳定测量至今仍是冶金检测领域未能得到解决的一项难题。本文针对这一问题,提出了一种基于高分辨率面阵CCD的连铸坯表面温度场在线测量方法,主要研究工作包括：面阵CCD窄波段光谱辐射测温模型的建立、铸坯表面温度场视觉测量的畸变校正研究、基于多信息融合的铸坯表面温度场测量稳定性研究以及测量系统的现场实验研究。具体研究内容与创新工作如下：(1)高温场视觉测温模型及温度标定误差修正模型的建立高温场视觉测温模型的建立是基于CCD传感器对铸坯表面温度场进行在线测量的前提。本文在详述CCD传感器的基本工作原理基础上,结合辐射测温理论和几何...
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 连铸坯表面温度测量研究现状
1.2.1 连铸坯表面温度测量难点
1.2.2 现有测量方法及存在问题分析
1.3 基于CCD高温场视觉测量技术研究概述
1.4 论文研究内容与本文结构
1.4.1 本论文研究内容
1.4.2 本文主要创新点
1.4.3 论文组织结构
第二章 铸坯表面温度场视觉测量模型及标定
2.1 面阵CCD辐射测温理论基础
2.1.1 辐射测温基本概念与理论
2.1.2 CCD视觉传感器工作原理
2.2 面阵CCD窄带光谱辐射测温模型
2.3 铸坯表面测温系统CCD类型及参数确定
2.3.1 CCD类型比较及确定
2.3.2 测量系统参数分析及确定
2.4 CCD测温系统标定及误差修正模型
2.5 本章小结
第三章 CCD测温仪温度场测量畸变校正研究
3.1 温度场测量畸变问题的提出
3.2 CCD探测器响应非均匀性校正
3.2.1 CCD探测器响应非均匀性分析
3.2.2 多点分段非均匀性校正算法
3.2.3 CCD探测器响应非均匀性校正实验
3.3 光学系统非均匀性
3.3.1 光学系统非均匀性原因分析
3.3.2 温度场畸变理论模型
3.4 基于场景的光学系统非均匀性校正
3.4.1 图像邻域灰度梯度稀疏特性
3.4.2 光学系统渐晕系数估计
3.4.3 光学系统非均匀性校正实验研究
3.5 本章小结
第四章 基于多信息融合铸坯表面温度测量稳定性研究
4.1 氧化铁皮对温度测量稳定性的影响
4.1.1 氧化铁皮形成机理及特点
4.1.2 氧化铁皮引起的温度波动大小及常见处理方法
4.2 基于温度分布特征的氧化铁皮污染温度点重构研究
4.2.1 连铸坯表面温度场分布特征研究
4.2.2 垂直于拉坯方向温度场在线建立
4.2.3 基于分布特征的温度场重构算法及实验结果
4.3 单点与面阵耦合测温方案
4.3.1 单一CCD测温可靠性问题分析
4.3.2 基于单点比色测温仪温度在线修正模型
4.3.3 基于氧化铁皮波动特征相似性的单点位置定位
4.3.4 单点与面阵耦合测温试验结果
4.4 本章小结
第五章 铸坯表面测温系统性能分析及现场应用
5.1 铸坯表面测温系统组成
5.2 影响铸坯表面测温精度相关因素分析
5.2.1 背景环境的辐射能量干扰
5.2.2 CCD暗电流引起的温度测量误差
5.2.3 发射率对温度测量精度的影响
5.3 铸坯表面测温系统现场应用
5.3.1 温度测量稳定性现场实例分析
5.3.2 不同钢种温度测量实验
5.3.3 变工艺参数下的温度测量实验
5.4 本章小结
第六章 结论
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读博士期间的主要工作
作者简介
本文编号：3778139
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 连铸坯表面温度测量研究现状
1.2.1 连铸坯表面温度测量难点
1.2.2 现有测量方法及存在问题分析
1.3 基于CCD高温场视觉测量技术研究概述
1.4 论文研究内容与本文结构
1.4.1 本论文研究内容
1.4.2 本文主要创新点
1.4.3 论文组织结构
第二章 铸坯表面温度场视觉测量模型及标定
2.1 面阵CCD辐射测温理论基础
2.1.1 辐射测温基本概念与理论
2.1.2 CCD视觉传感器工作原理
2.2 面阵CCD窄带光谱辐射测温模型
2.3 铸坯表面测温系统CCD类型及参数确定
2.3.1 CCD类型比较及确定
2.3.2 测量系统参数分析及确定
2.4 CCD测温系统标定及误差修正模型
2.5 本章小结
第三章 CCD测温仪温度场测量畸变校正研究
3.1 温度场测量畸变问题的提出
3.2 CCD探测器响应非均匀性校正
3.2.1 CCD探测器响应非均匀性分析
3.2.2 多点分段非均匀性校正算法
3.2.3 CCD探测器响应非均匀性校正实验
3.3 光学系统非均匀性
3.3.1 光学系统非均匀性原因分析
3.3.2 温度场畸变理论模型
3.4 基于场景的光学系统非均匀性校正
3.4.1 图像邻域灰度梯度稀疏特性
3.4.2 光学系统渐晕系数估计
3.4.3 光学系统非均匀性校正实验研究
3.5 本章小结
第四章 基于多信息融合铸坯表面温度测量稳定性研究
4.1 氧化铁皮对温度测量稳定性的影响
4.1.1 氧化铁皮形成机理及特点
4.1.2 氧化铁皮引起的温度波动大小及常见处理方法
4.2 基于温度分布特征的氧化铁皮污染温度点重构研究
4.2.1 连铸坯表面温度场分布特征研究
4.2.2 垂直于拉坯方向温度场在线建立
4.2.3 基于分布特征的温度场重构算法及实验结果
4.3 单点与面阵耦合测温方案
4.3.1 单一CCD测温可靠性问题分析
4.3.2 基于单点比色测温仪温度在线修正模型
4.3.3 基于氧化铁皮波动特征相似性的单点位置定位
4.3.4 单点与面阵耦合测温试验结果
4.4 本章小结
第五章 铸坯表面测温系统性能分析及现场应用
5.1 铸坯表面测温系统组成
5.2 影响铸坯表面测温精度相关因素分析
5.2.1 背景环境的辐射能量干扰
5.2.2 CCD暗电流引起的温度测量误差
5.2.3 发射率对温度测量精度的影响
5.3 铸坯表面测温系统现场应用
5.3.1 温度测量稳定性现场实例分析
5.3.2 不同钢种温度测量实验
5.3.3 变工艺参数下的温度测量实验
5.4 本章小结
第六章 结论
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读博士期间的主要工作
作者简介
本文编号：3778139
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