基于图像的球团矿生球含水量测量方法

摘要

球团矿是当今钢铁行业的主要原料之一。球团矿由生球经历干燥、烧制和冷却步骤后制备而成。目前，工业上采用圆盘造球机制备具有一定水分含量的生球。生球含水量是制球过程中的重要质量指标，但是，目前生球含水量主要依靠人工进行离线测量，效率低、测量结果滞后。因此，急需研究出一种生球含水量的在线测量的方法，以提高生球制造过程的自动化水平，提高产品质量。　　针对上述问题，本文依托国家自然科学基金项目，研究一种基于图像的生球含水量测量方法，为生球生产过程自动控制奠定基础，具有较高的理论意义和重要的工程价值。本文完成的主要工作有：　　(1)设计了一套生球图像采集实验系统，通过调整光源强度、生球摆放位置和喷水量，采集了不同条件下的大量生球图像，建立了数据集；　　(2)对生球图像进行处理，提取出与含水量相关的图像特征，建立了图像偏度与含水量之间的回归模型，实现了生球含水量的测量。　　(3)对所建立的生球含水量测量方法进行了实验验证。结果表明，与基于灰度特征的含水量测量方法相比，本文所提出的方法能够更准确测量出生球的含水量，测量误差可以满足工业现场实际要求，并且对图像光照变化和生球位置变化具有较好的鲁棒性；　　(4)利用钢铁厂造球机现场采集到的生球图像对本文所提出的测量方法进行工程验证。结果表明，测量结果能够正确反映出不同工况下的生球含水量变化趋势，且测量速度快，能够满足实时监控的工程需求；　　(5)在VisualStudio2013+Qt5.8软件开发环境下，使用C++语言编程实现了本文算法，开发出一套生球含水量在线测量软件。　　采用本文所提出的方法，能实现球团矿生球含水量的在线测量，有助于提高生产过程的自动化水平、提高产品质量。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 含水量测量的研究现状

1.2.1 接触式含水量测量法

1.2.2 非接触式含水量测量法

1.3 球团矿生球含水量在线测量的难点

1.4 本文主要工作内容

第2章 生球图像采集实验系统的设计

2.1 图像采集系统硬件平台设计与选型

2.1.1 硬件平台的设计

2.1.2 硬件设备的选型

2.2 图像采集系统硬件平台的搭建

2.3 实验过程与图像采集

2.3.1 实验材料

2.3.2 实验步骤与图像采集

2.4 本章小结

第3章 基于图像特征的生球含水量测量模型

3.1 含水量测量模型建立的总流程

3.2 生球图像的中值滤波

3.3 生球图像的特征提取

3.4 关键特征的选取

3.5 生球含水量测量模型

3.6 本章小结

第4章 生球含水量模型的验证及性能分析

4.1 模型的实验验证

4.1.1 实验图像的采集

4.1.2 不同光照和位置对模型性能的影响

4.2 工业现场生球图像的采集

4.2.1 现场图像采集步骤

4.2.2 工况分析

4.3 模型的工程验证

4.3.1 正常工况时的验证结果

4.3.2 异常工况时的验证结果

4.4 本文方法与现有方法的性能对比

4.5 本章小结

第5章 软件设计与实现

5.1 软件的开发环境

5.2 软件框架和主要功能模块

5.2.1 软件框架的设计

5.2.2 各功能模块的实现

5.3 软件测试

5.4 本章小结

总结与展望

1.总结

2．展望

参考文献

致谢