鑄坯規格監控系統和方法
2023-10-11 01:21:54
專利名稱：鑄坯規格監控系統和方法
技術領域：
本發明涉及工業控制技術領域，尤其涉及鑄坯規格監控系統和方法。
背景技術：
在連鑄機生產金屬型材的過程中，需要對連鑄機所鑄坯的規格進行監控。傳統的 鑄坯規格監控方式一般為由工作人員操縱比較簡易的工具對鑄坯進行測量，然後將測量 出來的規格值進行比較、總結、歸納和計算得出規格參數，並根據規格參數調節上流工藝參 數，使後續生產的鑄坯規格能達標，從而實現對連鑄機所生產鑄坯規格的監控。在實現本發明過程中，發明人發現，傳統鑄坯規格監控方式由於依賴人工，存在費 時、費力、所獲取的參數誤差大等問題。
發明內容
有鑑於此，本發明目的在於提供鑄坯規格監控系統和方法，以解決傳統鑄坯規格 監控方式因依賴人工而導致的一系列的問題。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案一種鑄坯規格監控系統，包括獲取單元，用於獲取所述鑄坯的視頻數據；參數獲取單元，用於根據所述視頻數據得到所述鑄坯的規格參數；調節單元，用於按照所述規格參數調節上流工藝參數。一種基於鑄坯規格監控系統的鑄坯規格監控方法，所述鑄坯規格監控系統包括獲 取單元、參數獲取單元和調節單元，所述鑄坯規格監控方法包括利用所述獲取單元獲取所述鑄坯的視頻數據；通過所述參數獲取單元根據所述視頻數據得到所述鑄坯的規格參數；利用所述調節單元按照所述規格參數調節上流工藝參數。從上述的技術方案可以看出，本發明通過獲取單元、參數獲取單元和調節單元來 獲取並根據鑄坯的視頻數據得到鑄坯的規格參數，以及按照所述規格參數調節上流工藝參 數。在此過程中由於不需要工作人員的參與，因此節省了時間和勞力、且所獲取的參數一致 性較好。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例所提供的鑄坯規格監控系統結構示意圖；圖2為本發明實施例所提供的鑄坯規格監控系統另一結構示意圖3為本發明實施例所提供的鑄坯規格監控系統又一結構示意圖；圖4為本發明實施例所提供的鑄坯規格監控系統又一結構示意圖；圖5為本發明實施例所提供的鑄坯規格監控方法流程圖；圖6為本發明實施例所提供的鑄坯規格參數獲取方法流程圖；圖7為本發明實施例所提供的圓鑄坯的不圓度獲取方法流程圖。
具體實施例方式為了引用和清楚起見，下文中使用的技術名詞、簡寫或縮寫總結如下DVR =Digital Video Recorder，數字視頻錄像機；PLC, Programable Logic Controller，可編程控帝[J器；不圓度圓形金屬材(包括棒、線、管等)橫斷面上最大與最小直徑的差值；紅頭燈攝影時用作照明的燈具，具有半圓形的反光罩，做成橙紅色，俗稱紅頭燈。 紅頭燈色溫在4k4k左右，功率在500W-1000W。有的紅頭燈具有調焦功能，此外還可以配上 膠紙或者藍色濾光紙，使其發出的光線更加柔和；視場視場代表攝像頭能夠觀測到的最大範圍，通常以角度來表示，視場越大，觀 測範圍越大。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明實施例公開了一種鑄坯規格監控系統，用以解決傳統鑄坯規格監控方式因 依賴人工而導致的一系列的問題。圖1示出了上述系統的一種結構，包括
獲取單元101，用於獲取鑄坯的視頻數據；參數獲取單元102，用於根據獲取單元101獲取的視頻數據得到鑄坯的規格參數；調節單元103，用於按照參數獲取單元得到的規格參數調節上流工藝參數。可以看出，本發明實施例使用獲取單元101、參數獲取單元102和調節單元103獲 取並根據鑄坯的視頻數據得到鑄坯的規格參數，以及按照規格參數調節上流工藝參數。在 此過程中不需要工作人員的參與，因此節省了時間和勞力、且降低了由於人工操作而可能 導致的測量誤差，提高了測量精度，使所獲取的參數的一致性較好。因為不需要工作人員在 生產線邊上對高溫鑄坯進行測量和看守，人員的安全可得以保證，並可提高自動化程度。由 於本系統可以及時反饋規格參數給調節單元，因此鑄坯的生產效率也得以提高。連鑄機後續工藝設備包括拉矯機、切割機、提鋼機和冷床等，鑄坯在二冷區的出口 由拉矯機對鑄坯實施拉力並進行矯直，鑄坯在經過切割機的分段、取樣、切尾後，由提鋼機 橫移至冷床進行冷卻。對於鑄坯的視頻數據的獲取可選擇鑄坯在冷床上移動時進行，在對 鑄坯的數據進行獲取時，其方式可為在預定時刻獲取所述鑄坯的視頻數據。為全面檢查產品質量，對每一鑄坯的質量進行跟蹤，可獲取每一鑄坯的視頻數據， 並根據該視頻數據得到鑄坯的規格參數。獲取每一鑄坯的視頻數據的具體實現方式可為將鑄坯到位信號、提鋼機是否提鋼信號、鑄坯到達冷床的信號的PLC地址進行反覆讀取。當地址為真時，記錄此時刻為tl，並在t+tl時刻獲取鑄坯的視頻數據，其中，t為 根據現場條件計算出的、鑄坯從進入冷床到其運動到最佳視頻數據獲取位置時所用的時 間。由於在t+tl時刻獲取的視頻數據為最佳數據，因此可進一步提高後續對視頻數據所進 行的分析的精確度，降低測量誤差。在實際生產中，多根鑄坯可能屬於同一批次的產品，如無特殊情況，其相互間的差 別很小，因此可對一個批次中的鑄坯抽樣，以評估該批次鑄坯的質量。此時，仍可獲取某一 鑄坯的視頻數據，並對該鑄坯的到位信號進行分析，利用先到先出的原則，結合提鋼機是否 提鋼的信號分析出上述鑄坯所在的批次。在其他實施例中，參見圖2，上述獲取單元101還可包括攝像單元201和採集單元 202，攝像單元201可對鑄坯進行拍攝，而採集單元202則用於採集攝像單元201拍攝的模 擬視頻圖像，並將上述模擬視頻圖像轉化為視頻數據。在具體實現時，攝像單元201的功能可通過模擬攝像機加以實現，模擬攝像機可 設置在冷床邊與鑄坯同一水平面的某個位置上，在鑄坯經過的某一範圍形成視場。模擬攝 像機還可內置可變焦鏡頭以根據情況進行變焦，從而拍攝到更為清晰的模擬視頻圖像。而 為了提高模擬攝像機的穩定度，可選用工業攝像機對鑄坯進行拍攝。另外，為防止高溫鑄坯和對模擬攝像機造成損害，可使用攝像機保護套對模擬攝 像機進行保護。保護套可包括保護鋼套(保護鋼套中充入冷卻水)和套於保護鋼套外部的、 充入冷卻氣體的保護套。由於攝像單元201輸出的是模擬視頻圖像，也即模擬信號，而模擬信號在傳輸過 程中會存在或多或少的損耗和衰減，因此可將模擬視頻圖像以光信號的形式進行傳輸以減 少信號傳輸過程中的損耗和衰減。在具體實現時，可在攝像單元201和採集單元202之間 設置光端機對光信號進行傳輸。例如攝像單元201中的工業攝像機以15幀/s的速度拍 攝圖像，並將拍攝到的模擬視頻信號傳輸到光端機，光端機將其轉換成光信號並經過光纖 把光信號傳輸到採集單元202 —端的光端機，採集單元202 —端的光端機將光信號轉換為 模擬信號，再由採集單元202的視頻採集卡將模擬視頻信號轉換為視頻數據。需要說明的是，除模擬攝像機外，市售的攝像機還有網絡攝像機。二者的區別在 於模擬攝像機輸出的原始視頻圖像是模擬視頻圖像。在使用模擬攝像機時，一般需要利用 DVR或視頻採集卡對其原始視頻圖像進行模/數轉換得到視頻數據，有時還要對該視頻數 據進行壓縮和數字編碼；網絡攝像機則是在模擬攝像機的基礎上集成了視頻壓縮和網絡傳 輸處理模塊，其輸出的視頻圖像為可在網絡中傳輸的數字圖像，也即視頻數據。因此，上述 獲取單元101的功能也可通過網絡攝像機直接實現。光端機也分為模擬光端機和數字光端機，對於獲取單元101與系統其他單元(如 參數獲取單元10 或設備之間，乃至參數獲取單元102與系統其他單元(如調節單元103) 或設備之間的信號傳輸也可以使用數字光端機和光纖加以實現。本領域技術人員可根據需 要進行靈活設計，在此不作贅述。由於現場環境溫度較高，所有視頻連接線以及信號傳輸線 可全部套用一層金屬軟管保護，以防止線路由於高溫而溶斷。在獲取鑄坯的視頻數據時，一般情況下獲取到的視頻數據(圖像)都會有一定的 畸變。為消除畸變的影響，在本發明的另一實施例中，參見圖3，參數獲取單元102可利用標 定單元301和校正單元302消除畸變，而使用分析單元303得到規格參數。其中，標定單元301用於生成畸變參數，校正單元302用於根據該畸變參數校正所述視頻數據，而分析單元 303則用於分析經過校正的視頻數據，得到鑄坯的規格參數。同時，為了在獲取視頻數據時 儘可能減少畸變，可將網絡攝像機或模擬攝像機置於鑄坯的中心軸線所在的水平面上，從 而使攝像機在成像時的畸變保持在一個比較小的範圍之內。至於畸變參數的生成，具體可採用標定板對攝相機在成像時產生的畸變進行標 定，從而生成在某一固定模式下相機的畸變係數。在以上所有實施例中，為了更好地保證光線，可以人工增設聚光光源，以保證現場 光線的充分。而為了充分保證視頻數據中鑄坯表面明顯以及背景相對較暗且結構單一，需 要對背景進行一定的措施，如使背景變暗，可通過紅頭燈加以實現。上述採集單元202、參數獲取單元102可集成在規格在線分析工控機中，而調節 單元103也可集成在連鑄機系統工控機中。圖4示出了鑄坯規格監控系統一種結構，包 括紅頭燈、工業攝像機、光端機、規格在線分析工控機、連鑄機系統工控機，其相互間的協 作如下紅頭燈提供柔和照明，工業攝像機對經過冷床的鑄坯進行拍攝，工業攝像機所在端 的光端機將拍攝的模擬圖像轉化為光信號，通過光纖傳給規格在線分析工控機所在端的光 端機，該光端機又將光信號轉化為模擬圖像，在線分析工控機中的視頻採集卡將模擬圖像 轉化為視頻數據，然後在線分析工控機對該視頻數據進行分析、處理，以獲得鑄坯的規格參 數。隨後，在線分析工控機通過乙太網將規格參數傳輸給連鑄機系統工控機，連鑄機系統工 控機將規格參數轉換成信號指令，控制連鑄機生產上流工藝參數，如二冷區水量、拉絞機速 度、內外弧壓力等。與上述系統相對應，本發明實施例還提供了一種基於鑄坯規格監控系統的鑄坯規 格監控方法，該鑄坯規格監控系統包括獲取單元、參數獲取單元和調節單元，參見圖5，該鑄 坯規格監控方法包括S51、利用所述獲取單元獲取所述鑄坯的視頻數據；獲取所述鑄坯的視頻數據的具體方式可為在預定時刻獲取所述鑄坯的視頻數 據。S52、通過所述參數獲取單元根據所述視頻數據得到所述鑄坯的規格參數；S53、利用所述調節單元按照所述規格參數調節上流工藝參數。在本發明另一實施例中，獲取所述鑄坯的視頻數據的具體方式為對所述鑄坯進行拍攝；將拍攝的模擬視頻圖像轉化為視頻數據。在具體實現時，可通過視頻採集卡對模 擬視頻圖像進行模數轉化。在本發明其他實施例中，參見圖6，上述根據所述視頻數據得到所述鑄坯的規格參 數的具體可為S61、生成畸變參數；S62、根據所述畸變參數校正所述視頻數據；具體實現方式為將從獲取單元獲取的視頻數據用畸變參數進行物像還原，得到 經過校正的視頻數據。S63、分析經過校正的視頻數據，得到所述鑄坯的規格參數。連鑄機所鑄坯多為圓鑄坯，而圓鑄坯的一個重要規格參數即為不圓度，參見圖7，對於圓鑄坯的不圓度可通過如下方式獲取S71、定位視頻數據中鑄坯的位置；S72、對定位後的視頻數據(也即視頻圖像)進行去毛刺、求閥值、二值化等處理；S73、沿鑄坯邊緣進行描邊，然後根據描邊的點找出要分析的圓，然後找到一個特 定的角度對邊緣圖像進行旋轉，再對二值化的圖像進行精確分割，最大限度去除壞點，並最 大限度保留好點，形成擬合的圓；S74、將擬合的圓和畸變係數代入物像轉換方程，將擬合的圓轉換成物理坐標圓 (即對擬合的圓進行物像還原)；S75、根據物理坐標圓分別計算各個方向上的直徑，計算出不圓度(如圓鑄坯內、 外弧和斜45度弧的不圓度)。步驟S74中使用物像還原方程精準地還原了物像坐標，保證了測量的精度。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的方法 而言，由於其與實施例公開的系統相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見系統部分說 明即可。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以 通過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於一計算機可讀取存儲介質 中，所述程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為 磁碟、光碟、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory,ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory, RAM)等。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明 將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種鑄坯規格監控系統，其特徵在於，包括 獲取單元，用於獲取所述鑄坯的視頻數據；參數獲取單元，用於根據所述視頻數據得到所述鑄坯的規格參數； 調節單元，用於按照所述規格參數調節上流工藝參數。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述獲取所述鑄坯的視頻數據的具體方式 為在預定時刻獲取所述鑄坯的視頻數據。
3.如權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述獲取單元包括 攝像單元，用於對所述鑄坯進行拍攝；採集單元，用於採集所述攝像單元拍攝的模擬視頻圖像，並將所述模擬視頻圖像轉化 為視頻數據。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述採集單元通過視頻採集卡將所述模擬 視頻圖像轉化為視頻數據。
5.如權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述參數獲取單元包括 標定單元，用於生成畸變參數；校正單元，用於根據所述畸變參數校正所述視頻數據； 分析單元，用於分析經過校正的視頻數據，得到所述鑄坯的規格參數。
6.一種基於鑄坯規格監控系統的鑄坯規格監控方法，其特徵在於，所述鑄坯規格監控 系統包括獲取單元、參數獲取單元和調節單元，所述鑄坯規格監控方法包括利用所述獲取單元獲取所述鑄坯的視頻數據；通過所述參數獲取單元根據所述視頻數據得到所述鑄坯的規格參數；利用所述調節單元按照所述規格參數調節上流工藝參數。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述獲取所述鑄坯的視頻數據的具體方式 為在預定時刻獲取所述鑄坯的視頻數據。
8.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述獲取所述鑄坯的視頻數據的具體方式為對所述鑄坯進行拍攝；將拍攝的模擬視頻圖像轉化為視頻數據。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述將所述模擬視頻圖像轉化為視頻數據 的具體方式為通過視頻採集卡將所述模擬視頻圖像轉化為視頻數據。
10.如權利要求6或7所述的方法，其特徵在於，所述根據所述視頻數據得到所述鑄坯 的規格參數的具體方式為生成畸變參數；根據所述畸變參數校正所述視頻數據；分析經過校正的視頻數據，得到所述鑄坯的規格參數。
全文摘要
本發明實施例公開了鑄坯規格監控系統和方法，以解決傳統鑄坯規格監控方式因依賴人工而導致的一系列的問題。其中，上述系統包括獲取單元，用於獲取所述鑄坯的視頻數據；參數獲取單元，用於根據所述視頻數據得到所述鑄坯的規格參數；調節單元，用於按照所述規格參數調節上流工藝參數。可以看出，本發明實施例通過獲取單元、參數獲取單元和調節單元來獲取並根據鑄坯的視頻數據得到鑄坯的規格參數，以及按照所述規格參數調節上流工藝參數。在此過程中由於不需要工作人員的參與，因此節省了時間和勞力、且所獲取的參數一致性較好。
文檔編號B22D11/16GK102114526SQ20091021683
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者王毅謀 申請人:湖南鐳目科技有限公司