一种基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钢铁冶金领域，特别地，涉及一种基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统。
【背景技术】
[0002]随着现代化工业生产的发展，对钢材品质的要求不断提高，即对钢水的纯净度要求就越来越高。铁水预处理技术是提高铁水纯净度的重要手段，已经成为钢铁冶金优化工艺流程的主要组成部分，扒渣则是将脱硫后的铁水包中大量的高硫渣去除，以免炼钢时造成回硫，是控制入炉硫总量的关键环节。
[0003]现有技术中的脱硫方法是脱硫操作工用肉眼观察铁水包，并根据经验评判扒渣等级进行扒渣。然而，由于作业环境恶劣，强光、浓烟以及操作工注意力等不稳定因素容易导致误判。
[0004]针对现有技术中作业环境恶劣等不稳定因素导致误判扒渣等级的问题，目前尚未有有效的解决方案。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术中作业环境恶劣等不稳定因素导致误判扒渣等级的问题，本实用新型的目的在于提出一种基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统，能够对铁水扒渣过程实时监控并判定扒渣等级，避免了人工判定带来的误判扒渣等级。
[0006]基于上述目的，本实用新型提供的技术方案如下:
[0007]根据本实用新型的一个方面，提供了一种基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统。
[0008]根据本实用新型提供的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统包括:
[0009]铁水包，铁水包中盛有铁水与渣；
[0010]渣盆，渣盆设置于铁水包旁，渣盆用于盛放渣；
[0011]扒渣机，扒渣机设置于铁水包所倾斜的一侧，扒渣机用于在铁水包中扒渣；
[0012]摄像头，摄像头连接至处理机，摄像头设置于正对铁水包的铁水液面，用于获取铁水液面的扒渣状态；
[0013]显示器，显示器连接至处理机，显示器设置于操作工处，用于反映铁水液面的扒渣状态；
[0014]处理机，处理机用于获取摄像头采集的图像信息，对图像信息进行分析与处理，并在显示器上输出；处理机还用于访问扒渣标准数据库，为当前铁水定出当前渣量等级，并将当前渣量等级与预先指定的渣量等级阈值进行比较。
[0015]其中，摄像头采集的图像信息包括铁水与渣的分布信息、以及图像灰度信息;处理机对图像信息进行分析，为根据铁水与渣的分布信息对有效分析区域进行阈值分割，并根据有效分析区域内的图像灰度信息进一步识别出铁水和渣。
[0016]并且，处理机还根据图像灰度信息与铁水和渣的识别结果，计算出渣灰度、铁水灰度、渣所占像素数、铁水和渣共占像素数，并根据渣灰度、铁水灰度、渣所占像素数、铁水和渣共占像素数计算出渣厚度、渣覆盖面积与渣覆盖比率信息。
[0017]同时，进行图像处理的方法包括以下至少之一:染色、折线覆盖。
[0018]同时，操作工根据观察到的铁水与渣的分布情况判断使用自动或手动方式进行扒渣操作。
[0019]并且，扒渣机包括氮气管;操作工以手动方式进行扒渣操作，为操作工在图像处理输出的10秒后提氮气管并以手动方式进行扒渣操作;操作工以自动方式进行扒渣操作，为操作工在图像处理输出后不提氮气管并以自动方式进行扒渣操作。
[0020]同时处理机还连接至钢厂二级系统，钢厂二级系统包括标准扒渣数据库，处理机访问扒渣标准数据库为当前铁水定出当前渣量等级，为通过钢厂二级系统访问扒渣标准数据库，获取多个不同等级标准中的渣厚度、渣覆盖面积与渣覆盖比率信息范围，将多个不同等级标准中的渣厚度、渣覆盖面积与渣覆盖比率信息范围与当前铁水的对应信息进行比对，并为当前铁水定出当前渣量等级。
[0021]并且，处理机获取多个不同等级标准中的渣厚度、渣覆盖面积与渣覆盖比率信息范围，为获取与当前工作环境相对应的环境条件下的多个不同等级标准中的上述信息，其中环境条件包括以下至少之一:炉号、钢种、铁水温度、钛含量、娃含量。
[0022]同时，处理机将当前渣量等级与预先指定的渣量等级阈值进行比较后，根据比较结果判定继续或停止扒渣。
[0023]并且，操作工预先设定一个渣量等级阈值，当当前渣量等级小于设定渣量等级时，处理机控制扒渣机停止扒渣或提示操作工停止扒渣；当当前渣量等级大于等于设定渣量等级时，处理机控制扒渣机继续扒渣或提示操作工继续扒渣，直到当前渣量等级小于设定渣量等级为止。
[0024]从上面所述可以看出，本实用新型提供的技术方案通过使用实时监控扒渣过程并根据扒渣标准数据库在线判定扒渣等级是否达到预期目标等级的技术手段，避免使用人工判定，因此不会误判扒渣等级。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的流程图；
[0027]图2为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中的装置布局图；
[0028]图3为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，从铁水脱硫完成到出站的流程图；
[0029]图4为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例的功能执行流程图；
[0030]图5为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，渣量较少时的原始采集图像；
[0031]图6为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，渣量较多时的原始采集图像；
[0032]图7为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，渣量较少时的染色处理图像；
[0033]图8为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，渣量较多时的染色处理图像；
[0034]图9为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，渣量较少时的折线覆盖处理图像；
[0035]图10为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，渣量较多时的折线覆盖处理图像；
[0036]图11为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，渣量较少时的铁水与渣区域直方图；
[0037]图12为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，渣量较多时的铁水与渣区域直方图；
[0038]图13为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，渣量较少时的渣厚和渣平均厚度线性回归图；
[0039]图14为根据本实用新型实施例的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统的一个实施例中，渣量较多时的渣厚和渣平均厚度线性回归图。
【具体实施方式】
[0040]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进一步进行清楚、完整、详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0041]根据本实用新型的一个实施例，提供了一种基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统。
[0042]如图1所示，根据本实用新型的实施例提供的基于图像处理的铁水扒渣检测与控制系统包括:
[0043]铁水包11，铁水包11倾斜设置，铁水包11中盛有铁水与渣；
[0044]渣盆12，渣盆12设置于铁水包11所倾斜方向的下方，渣盆12用于盛放渣；
[0045]扒渣机13，扒渣机13设置于铁水包11所倾斜的一侧，扒渣机13用于在铁水包11中扒渣；
[0046]摄像头14，摄像头14连接至处理机15，摄像头14设置于正对铁水包11的铁水液面，用于获取铁水液面的扒渣状态；
[0047]显示器16，显示器16连接至处理机15，显示器16设置于操作工处，用于反映铁水液面的扒渣状态；
[0048]处理机15，处理机15用于获取摄像头14采集的图像信息，对图像信息进行分析与处理，并在显示器16上输出；处理机15还用于访问扒渣标准数据库，为当前铁水定出当前渣量等级，并将当前渣量等级与预先指定的渣量等级阈值进行比较。
[0049]其中，摄像头14采集的图像信息包括铁水与渣的分布信息、以及图像灰度信息;处理机15对图像信息进行分析，为根据铁水与渣的分布信息对有效分析区域进行阈值分割，并根据有效分析区域内的图像灰度信息进一步识别出铁水和渣。
[0050]并且，处理机15还根据图像灰度信息与铁水和渣的识别结果，计算出渣灰度、铁水灰度、渣所占像素数、铁水和渣共占像素数，并根据渣灰度、铁水灰度、渣所占像素数、铁水和渣共占像素数计算出渣厚度、渣覆盖面积与渣覆盖比率信息。
[0051]同时，进行图像处理的方法包括以下至少之一:染色、折线覆盖。
[0052]同时，操作工根据观察到的铁水与渣的分布情况判断使用自动或手动方式进行扒渣操作。
[0053]并且，扒渣机13包括氮气管;操作工以手动方式进行扒渣操作，为操作工在图像处理输出的数秒(例如10秒)后提氮气管并以手动方式进行扒渣操作;操作工以自动方式进行扒渣操作，为操作工在图像处理输出后不提氮气管并以自动方式进行扒渣操作。
[0054]同时处理机15还连接至钢厂二级系统，钢厂二级系统包括标准扒渣数据库，处理机15访问扒渣标准数据库为当前铁水定出当前渣量等级，为通过钢厂二级系统访问扒渣标准数据库，获取多个不同等级标准中的渣厚度、渣覆盖面积与渣覆盖比率信息范围，将多个不同等级标准中的渣厚度、渣覆盖面积与渣覆盖比率信息范围与当前铁水的对应信息进行比对，并为当前铁水定出当前渣量等级。
[0055]并且，处理机15获取多个不同等级标准中的渣厚度