薄带连铸熔池钢水液位图像检测系统

摘要

薄带连铸技术是冶金领域的一项前沿性技术，目前已成为钢铁行业研究和发展的热门。本研究工作是薄带连铸的子课题之一“液面高度的CCD检测与自动控制系统开发”以及“上海市学科带头人计划”的主要内容。 薄带连铸技术中影响铸带质量的一个重要因素是熔池钢水液位的检测与控制技术。研究的主要目标是结合理论与现场的实际情况，设计一套可在工业现场应用的熔池钢水液位图像检测系统。本研究的主要贡献包括： 1.设计了一套熔池钢水液位图像采集系统。 为了可以实现对熔池钢水液位的在线监控以及液位高度的检测，选用了面阵CCD作为液位检测系统的核心器件。在中控室以及电气窒的液位检测计算机中都可以清晰地观察到熔池中的实际图像。 2.实现熔池钢水液位的在线检测。 在清晰地检测到熔池钢水液位图像后，通过图像处理算法提取结晶辊与钢水交界线，随着熔池钢水液位的升高，这条交界线也随之移动，并且每一个高度都唯一对应图像上的一条直线。根据图像上交界线的位置，可以计算出熔池中钢水的宽度，进而依据熔池特殊的儿何形状，计算出钢水液位的高度。 3.检测系统精度很高。 由于相机镜头畸变很小，并且CCD芯片的分辨率很高，因此CCD图像处理系统具有很高的精度，冷态试验也可以验证系统的精度在±1.5mm以内。而从原理上分析，整个系统在热态与冷态应具有同样的精度，因此这样的精度是可以满足要求的。 4.系统抗干扰能力强。 CCD探头由于具有钢水的距离相对于其他的检测方法较远，因此其保护、冷却装置相对比较简单。另外，CCD液位检测实际上是一种“所见即所得”的检测方法，即只要可以观测到液位就可以检测到液位，因此采用图像的方法检测熔池钢水液位具有调试简单，受环境因素扰动较小的优势。而这也是这种方法可以做为薄带连铸液位检测的一个重要的发展方式的原因。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1选题意义

1.2薄带连铸机结晶器钢水液位检测方法

1.2.1常规连铸液位检测装置

1.2.2 CCD液位检测专利与文章

1.2.3数字图像处理

1.3薄带连铸的控制系统

1.3.1国外薄带连铸液位控制系统

1.4研究内容与目标

参考文献

第二章研究方法与技术路线

2.1项目的必要性

2.2实施的具体内容和技术路线

2.3创新点

参考文献

第三章熔池液位图像检测系统的结构

3.1图像采集系统的组成

3.1.1面阵CCD

3.1.2工业像机

3.1.3图像采集卡

3.2 CCD探头设计

3.2.1镜头

3.2.2工业相机

3.2.3面阵CCD

3.3液位检测图像处理系统

3.4图像采集系统的保护罩壳

参考文献

第四章熔池液位图像检测系统的软件

4.1数字图像处理

4.1.1低通滤波器

4.1.2边缘检测的定义和检测步骤

4.1.3图像的灰度增强

4.1.4图像的二值化

4.1.5图像锐化

4.1.6边缘检测

4.2液位图像检测系统标定

4.2.1冷态标定

4.2.2激光标定

4.2.3工业相机的标定

4.3熔池液位图像识别

4.3.1开浇判断

4.3.2液位图像边缘检测

4.3.3熔池液位高度的计算

4.3.4液位检测系统的工作过程

4.4熔池液位检测系统的热试

参考文献

第五章结论与展望

5.1研究工作总结

5.2展望

博士后阶段研究成果

致谢