專利名稱：燒結(jié)看火機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人，特別適用于燒結(jié)看火。
燒結(jié)礦是高爐煉鐵的主要原料，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)礦質(zhì)量的在線檢測對(duì)于改善燒結(jié)礦的質(zhì)量，降耗節(jié)能和高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)有十分重要的意義。
目前國內(nèi)外一般采用定時(shí)(2小時(shí)或4小時(shí)一次)采樣，離線檢測的方法來獲得燒結(jié)礦的質(zhì)量信息。這種方法的缺點(diǎn)是時(shí)間滯后大，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格的燒結(jié)礦，也就不能及時(shí)調(diào)整配料，影響了燒結(jié)礦的質(zhì)量。國內(nèi)外也開發(fā)了一些燒結(jié)礦FeO含量的在線檢測裝置，如比利時(shí)國家冶金中心，我國的馬鋼、武鋼等。它們都是根據(jù)燒結(jié)礦中FeO含量不同磁性不同的這一點(diǎn)，通過H型變壓器來檢測燒結(jié)礦FeO含量。但由于磁力線穿透能力有限，檢測到的一般是臺(tái)車表層燒結(jié)礦的FeO含量，而這層是在點(diǎn)火爐內(nèi)形成的，不能代表整個(gè)床層燒結(jié)礦的性質(zhì)；并且檢測時(shí)燒結(jié)礦的溫度一般在居里點(diǎn)以上，以及床層結(jié)構(gòu)的不均勻性等均限制了這種裝置的使用價(jià)值。據(jù)了解，國內(nèi)唯一一家曾經(jīng)報(bào)道使用這種裝置的馬鋼現(xiàn)在也已停止使用。
有關(guān)燒結(jié)反應(yīng)和燒結(jié)礦質(zhì)量信息的另一個(gè)來源是有經(jīng)驗(yàn)的看火工。他們通過對(duì)燒結(jié)機(jī)尾斷面的觀察，根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)知識(shí)對(duì)燒結(jié)過程和燒結(jié)礦質(zhì)量作出估計(jì)和判斷。但看火工的一些不穩(wěn)定因素影響了估計(jì)和判斷的可靠性、并且有經(jīng)驗(yàn)的操作工的數(shù)量在減少。
在利用燒結(jié)機(jī)尾燒結(jié)料斷面方面已經(jīng)作了不少工作。韓國浦項(xiàng)鋼鐵公司光陽廠采用CCD TV來獲取燒結(jié)機(jī)尾斷面圖像，計(jì)算斷面上紅熱帶的比率給質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)提供信息。日本川崎的SECOS系統(tǒng)中也有類似裝置。國內(nèi)有見報(bào)道的是武鋼燒結(jié)廠和天津電視技術(shù)研究所研制的燒結(jié)機(jī)尾彩色工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，它僅僅是攝取圖象然后在主控室顯示以減輕看火工的勞動(dòng)強(qiáng)度，并沒有作進(jìn)一步處理。寶鋼2#燒結(jié)機(jī)尾也有類似裝置。北京科技大學(xué)曾采用彩色攝像機(jī)攝取燒結(jié)機(jī)尾斷面圖象，但由于機(jī)尾粉塵過大而影響了圖象的更有效處理，后改用紅外點(diǎn)溫儀通過分時(shí)成象的辦法攝取機(jī)尾紅外圖象，效果有明顯改進(jìn)。近期，東北大學(xué)利用兩臺(tái)黑白CCD攝像機(jī)攝取斷面圖象并進(jìn)行了進(jìn)一步的處理，系統(tǒng)的有效性有待現(xiàn)場驗(yàn)證。
從已有從燒結(jié)機(jī)尾燒結(jié)料斷面圖象系統(tǒng)看，其原則是通過由可見光再現(xiàn)的燒結(jié)機(jī)尾燒結(jié)料斷面的圖象判斷燒結(jié)礦質(zhì)量和燒結(jié)終點(diǎn)。但因可見光圖象不能很好提反映被攝物體表面的溫度及其分布，同時(shí)由于現(xiàn)場燒結(jié)機(jī)尾無可避免的粉塵的干擾，影響了可見光圖象的效果，因此所有燒結(jié)機(jī)尾燒結(jié)塊斷面可見光圖象系統(tǒng)對(duì)燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量的識(shí)別都未達(dá)到其預(yù)期的效果。
為了克服以上缺點(diǎn)，我們開發(fā)的這一燒結(jié)看火機(jī)器人。
本發(fā)明通過紅外熱像儀或紅外面陣溫度儀獲得燒結(jié)塊斷面上的溫度及其分布，由計(jì)算機(jī)圖象處理系統(tǒng)的圖象采集卡數(shù)字化，經(jīng)過去除噪聲、直方圖均衡化和偽彩色等預(yù)處理后，在計(jì)算機(jī)屏幕上或其他圖象監(jiān)視器上(如用戶要求的話)再現(xiàn)體現(xiàn)燒結(jié)塊斷面溫度分布的燒結(jié)塊斷面特征圖象；利用燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量數(shù)學(xué)模型利用所獲得的燒結(jié)塊斷面溫度分布以及燒結(jié)混合料的物理化學(xué)特征，同時(shí)計(jì)算機(jī)尾斷面溫度場中紅熱帶面積、形狀、塊數(shù)等特征值，以專家系統(tǒng)等方式結(jié)合經(jīng)驗(yàn)專家和燒結(jié)看火工的燒結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，利用模式識(shí)別中的識(shí)別器理論涉及識(shí)別器并用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方式實(shí)現(xiàn)這一識(shí)別器，通過一段時(shí)間的現(xiàn)場識(shí)別訓(xùn)練，在燒結(jié)礦原料、工藝參數(shù)、機(jī)尾斷面特征和燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量之間建立起一種動(dòng)態(tài)的映射關(guān)系，在此后的生產(chǎn)中，利用這一關(guān)系在線分析燒結(jié)塊的質(zhì)量(如強(qiáng)度、FeO等)以及它們的分布情況，在此基礎(chǔ)上獲得所探測到的燒結(jié)塊的成品率(結(jié)合臺(tái)車速度和尺寸可得臺(tái)時(shí)產(chǎn)量)。
如上所述，用粉塵穿透能力強(qiáng)、直接反映燒結(jié)料塊斷面溫度分布的紅外熱像系統(tǒng)，攝取燒結(jié)機(jī)尾燒結(jié)料斷面的溫度場；圖象采集卡數(shù)字化灰度分辨率為8比特，空間分辨率可調(diào)；采用Pentium/166型微機(jī)。附屬設(shè)備有圖象調(diào)制、冷卻吹灰裝置及電纜等。
紅外熱電視攝像頭放在冷卻裝置內(nèi)，裝于機(jī)尾防塵罩上。為能攝取整個(gè)斷面，采用廣角鏡頭。鑒于熱電視連續(xù)工作時(shí)間有一定限度，采用兩臺(tái)熱電視交替使用，軟件控制攝像機(jī)間的切換，以實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過程的連續(xù)在線檢測。攝像頭產(chǎn)生的掃描信號(hào)經(jīng)視頻線送到主控室內(nèi)的熱電視主機(jī)，轉(zhuǎn)化成視頻信號(hào)后輸進(jìn)圖象采集卡。采集卡將視頻信號(hào)數(shù)字化成數(shù)字圖象。系統(tǒng)對(duì)數(shù)字圖象進(jìn)行如濾波、分割、特征提取等處理后從中識(shí)別出燒結(jié)礦的燒透程度、燒結(jié)礦的強(qiáng)度和FeO含量，并將圖象處理成偽彩色以形象地反應(yīng)斷面溫度場，進(jìn)而將結(jié)果顯示或打印出來。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1．用機(jī)器模擬人，消除了人的一些不穩(wěn)定因素的影響，并有利于綜合多個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)來識(shí)別判斷燒結(jié)礦的質(zhì)量信息。2．利用紅外線穿透粉塵能力強(qiáng)等特點(diǎn)，采用紅外成像設(shè)備攝取燒結(jié)斷面，能在惡劣環(huán)境工作。3．紅外成像直接反映燒結(jié)料塊斷面的溫度分布。4．用廣角鏡頭一次攝取整個(gè)燒結(jié)機(jī)尾斷面，保證了斷面的完整性。5．綜合采用燒結(jié)、數(shù)值分析、模式識(shí)別、圖象處理、專家系統(tǒng)、知識(shí)工程和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，從斷面識(shí)別出燒結(jié)可質(zhì)量信息。6．系統(tǒng)主體紅外熱電視相對(duì)便宜，維護(hù)方便。7．機(jī)尾斷面是燒結(jié)工藝和反應(yīng)過程的綜合結(jié)果，系統(tǒng)根據(jù)整個(gè)斷面識(shí)別燒結(jié)礦質(zhì)量信息，具有可靠的代表性。由此也使系統(tǒng)具有較大的靈活性。8．用兩臺(tái)紅外成像設(shè)備交替工作，可以實(shí)現(xiàn)不間斷的在線檢測。
圖一為本發(fā)明的工作原理圖。圖中1．紅外熱像儀或紅外面陣溫度儀2．計(jì)算機(jī)圖象處理系統(tǒng)3．計(jì)算機(jī)屏幕4．其他圖象監(jiān)視器(可選)5．燒結(jié)塊斷面系統(tǒng)6．圖象采集卡圖二為本發(fā)明的工作流程圖；圖三為本發(fā)明的系統(tǒng)軟件流程圖。
下面結(jié)合附圖
作進(jìn)一步詳述本發(fā)明通過紅外熱像儀或紅外面陣溫度儀(1)獲得燒結(jié)塊斷面(5)上的溫度及其分布，由計(jì)算機(jī)圖象處理系統(tǒng)(2)的圖象采集卡(6)數(shù)字化，經(jīng)過去除噪聲、直方圖均衡化和偽彩色等預(yù)處理后，在計(jì)算機(jī)屏幕(3)上或其他圖象監(jiān)視器(4)上(如用戶要求的話)再現(xiàn)體現(xiàn)燒結(jié)塊斷面溫度分布的燒結(jié)塊斷面特征圖象。與此同時(shí)、燒結(jié)看火機(jī)器人中的燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量數(shù)學(xué)模型利用所獲得的燒結(jié)塊斷面溫度分布以及燒結(jié)混合料的物理化學(xué)特征，同時(shí)計(jì)算機(jī)尾斷面溫度場中紅熱帶面積、形狀、塊數(shù)及其分布等特征值，以專家系統(tǒng)等方式結(jié)合經(jīng)驗(yàn)專家和燒結(jié)看火工的燒結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，利用模式識(shí)別中的識(shí)別墨理論涉及識(shí)別器并用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方式實(shí)現(xiàn)這一識(shí)別器，通過一段時(shí)間的現(xiàn)場識(shí)別訓(xùn)練，在燒結(jié)礦原料、工藝參數(shù)、機(jī)尾斷面特征和燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量之間建立起一種動(dòng)態(tài)的映射關(guān)系，在此后的生產(chǎn)中，利用這一關(guān)系在線分析燒結(jié)塊的質(zhì)量(如強(qiáng)度、FeO等)以及它們的分布情況，在此基礎(chǔ)上獲得所探測到的燒結(jié)塊的成品率(結(jié)合臺(tái)車速度和尺寸可得臺(tái)時(shí)產(chǎn)量)；并同時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。
在圖三，系統(tǒng)初始化后進(jìn)入一個(gè)循環(huán)，先定時(shí)采集圖象，接著判斷是否有必要對(duì)圖象進(jìn)行進(jìn)一步的處理，若有則進(jìn)一步處理圖象并從中識(shí)別出燒結(jié)礦的強(qiáng)度和亞鐵含量。其間還有攝像機(jī)切換，用戶摁鍵等的控制和處理。
權(quán)利要求
1．一種燒結(jié)看火機(jī)器人，其特征通過紅外熱像儀或紅外面陣溫度儀獲得燒結(jié)塊斷面上的溫度及其分布，通過計(jì)算機(jī)圖象采集和處理系統(tǒng)、在計(jì)算機(jī)屏幕上或其他圖象監(jiān)視器上再現(xiàn)體現(xiàn)燒結(jié)塊斷面溫度分布的燒結(jié)塊斷面特征圖象；利用燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量數(shù)學(xué)模型利用所獲得的燒結(jié)塊斷面溫度分布以及燒結(jié)混合料的物理化學(xué)特征，同時(shí)計(jì)算尾斷面溫度場中紅熱帶面積、形狀、塊數(shù)等特征值，以專家系統(tǒng)等方式結(jié)合經(jīng)驗(yàn)專家和燒結(jié)看火工的燒結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，利用模式識(shí)別中的識(shí)別器理論涉及識(shí)別器并用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方式實(shí)現(xiàn)這一識(shí)別器，通過一段時(shí)間的現(xiàn)場識(shí)別訓(xùn)練，在燒結(jié)礦原料、工藝參數(shù)、機(jī)尾斷面特征和燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量之間建立起一種動(dòng)態(tài)的映射關(guān)系，在此后的生產(chǎn)中，利用這一關(guān)系在線分析燒結(jié)塊的質(zhì)量以及它們的分布情況，在此基礎(chǔ)上獲得所探測到的燒結(jié)塊的成品率。
全文摘要
本發(fā)明是利用燒結(jié)機(jī)尾燒結(jié)塊斷面上的紅外信息,通過紅外熱攝像器(或紅外面陣溫度儀)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)及圖象處理,從而獲取燒結(jié)機(jī)尾燒結(jié)塊斷面的溫度及其分布特征、在計(jì)算機(jī)屏幕或其他圖象監(jiān)視器上再現(xiàn)燒結(jié)塊斷面的溫度分布及其特征;同時(shí)結(jié)合燒結(jié)用料的化學(xué)成分和物理特征以及燒結(jié)混合料的性能,通過燒結(jié)礦質(zhì)量和產(chǎn)量數(shù)學(xué)模型在線分析燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)燒結(jié)礦質(zhì)量的在線檢測,能改善燒結(jié)礦的質(zhì)量,降低能耗,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。
文檔編號(hào)F27B21/00GK1233741SQ9810145
公開日1999年11月3日 申請(qǐng)日期1998年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月30日
發(fā)明者黃典冰, 龔一波, 馬煥南, 孔令壇, 楊天鈞, 馮根生, 周取定 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)