冶金炉渣铜面检尺分析系统和方法与流程

1.本发明涉及冶金技术领域，尤其是涉及一种冶金炉渣铜面检尺分析系统和方法。


背景技术：

2.冶金炉渣铜面检尺上渣铜面及冻结层高度是反映冶金炉及指导工艺生产是否正常的重要判断条件之一。为检验炉内生产和反应是否正常，工作人员通常需要每隔2小时到环境恶劣的现场测量检尺上的高度信息，利用人眼和卷尺手工测量检尺上的高度，测量结果往往会存在误差，影响生产质量。如果现场有多处不同位置的冶金炉需要测量，工作人员需要往复来回跑动，增加岗位劳动强度，威胁岗位员工的人身安全。也就是说，现有冶金炉渣铜面检尺的测量存在高危险性、且测量精度低的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种冶金炉渣铜面检尺分析系统和方法，以缓解现有技术中存在的测量精度低、危险性高的技术问题。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种冶金炉渣铜面检尺分析系统，用于监测冶金炉的检尺，上述检尺伸入上述冶金炉内生成渣铜面的高度用于判断上述冶金炉内的工作状态；上述系统包括：图像采集装置、同步带模组和数据处理装置；
5.上述图像采集装置包括拍摄模块和补光模块；上述拍摄模块通过支架固定于上述检尺的观测位置，用于采集上述检尺的图像；上述补光模块与上述同步带模组固定连接；
6.上述同步带模组用于在上述检尺冷却后，将上述补光模块移动至上述检尺的补光位置；上述观测位置和上述补光位置分别在上述检尺的两侧相对设置；
7.上述数据处理装置用于接收上述图像采集装置发送的上述检尺的图像，并对上述图像进行处理，生成检尺数据；上述检尺数据包括渣面高度和铜面高度。
8.在一些可能的实施方式中，上述系统还包括控制模块；上述控制模块分别与上述同步带模组和上述图像采集装置通信连接。
9.在一些可能的实施方式中，上述控制模块用于在上述检尺冷却至设定温度后，控制上述同步带模组将上述补光模块由初始位置移动至上述检尺的补光位置；上述初始位置与上述检尺间隔一预设距离；
10.上述控制模块还用于在上述补光模块就位后，控制上述图像采集装置进行图像采集；上述控制模块还用于在图像采集之后，控制上述同步带模组将上述补光模块由上述补光位置移动至上述初始位置。
11.在一些可能的实施方式中，上述数据处理装置包括图像处理单元和数据计算单元；
12.上述图像处理单元用于对上述检尺的图像进行预处理和提取，生成待测检尺子图像；
13.上述数据计算单元用于基于上述待测检尺子图像提取上述检尺的边缘直线；上述
数据计算单元还用于根据像素点数与实际单位长度的换算关系，确定上述检尺伸入上述冶金炉中生成的铜面高度和渣面高度。
14.在一些可能的实施方式中，上述系统还包括数据管理平台；上述数据管理平台用于存储上述数据处理装置发送的上述检尺数据，对进行统计分析，在上述检尺数据异常时发出报警信号；上述数据管理平台还用于定时向上述控制模块发送图像采集信号。
15.第二方面，本发明实施例提供了一种冶金炉渣铜面检尺分析方法，应用于上述第一方面任意一种可能的实施方式中的冶金炉渣铜面检尺分析系统，上述系统包括：图像采集装置、同步带模组和数据处理装置；上述图像采集装置包括拍摄模块和补光模块；上述方法包括：
16.同步带模组在上述检尺冷却后，将上述补光模块移动至上述检尺的补光位置；
17.上述拍摄模块在上述检尺的观测位置采集上述检尺的图像；上述观测位置和上述补光位置分别在上述检尺的两侧相对设置；
18.上述数据处理装置接收上述图像采集装置发送的上述检尺的图像，并对上述图像进行处理，生成检尺数据；上述检尺数据包括渣面高度和铜面高度。
19.在一些可能的实施方式中，同步带模组在上述检尺冷却后，将上述补光模块移动至上述检尺的补光位置，包括：
20.在上述检尺冷却至设定温度后，控制模块控制上述同步带模组将上述补光模块由初始位置移动至上述检尺的补光位置；上述初始位置与上述检尺间隔一预设距离。
21.在一些可能的实施方式中，上述拍摄模块在上述检尺的观测位置采集上述检尺的图像的步骤之后，上述方法还包括：上述控制模块控制上述同步带模组将上述补光模块由上述补光位置移动至上述初始位置。
22.在一些可能的实施方式中，对上述图像进行处理，生成检尺数据，包括：
23.对上述检尺的图像进行预处理和提取，生成待测检尺子图像；
24.基于霍夫变换算法对上述待测检尺子图像进行边缘检测以及区域分割，生成外边缘轮廓；
25.根据上述外边缘轮廓提取上述待测检尺的边缘直线；
26.根据上述边缘直线确定上述检尺的轴径，并确定铜面区域和渣面区域；
27.基于上述铜面区域和渣面区域，利用像素点数与实际单位长度的换算关系，确定上述检尺伸入上述冶金炉中生成的铜面高度和渣面高度。
28.第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面任一项所述的方法的步骤。
29.本发明提供了一种冶金炉渣铜面检尺分析系统和方法，该系统包括：图像采集装置、同步带模组和数据处理装置；图像采集装置包括拍摄模块和补光模块；拍摄模块通过支架固定于检尺的观测位置，用于采集检尺的图像；同步带模组用于在检尺冷却后，将补光模块移动至补光位置；数据处理装置用于接收检尺的图像并进行处理，生成检尺数据；检尺数据包括渣面高度和铜面高度，通过该系统可以缓解现有检尺观测分析的方法中存在的测量精度低、危险性高技术问题，达到了提高冶金炉管理效率、降低工作风险的技术效果。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
31.图1为本发明实施例提供的一种冶金炉渣铜面检尺分析系统的结构示意图；
32.图2为本发明实施例提供的另一种冶金炉渣铜面检尺分析系统的结构示意图；
33.图3为本发明实施例提供的一种冶金炉渣铜面检尺分析方法的流程示意图；
34.图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.冶金炉渣铜面检尺上渣铜面及冻结层高度是反映冶金炉及指导工艺生产是否正常的重要判断条件之一。为检验炉内生产和反应是否正常，工作人员通常每隔一段时间就要到环境恶劣的现场测量检尺上的高度信息，利用人眼和卷尺手工测量检尺上的高度，测量结果往往会存在误差，影响生产质量。如果现场有多处不同位置的冶金炉需要测量，工作人员需要往复来回跑动，增加岗位劳动强度，威胁岗位员工的人身安全。也就是说，现有冶金炉渣铜面检尺的测量存在高危险性、且测量精度低的问题。
39.基于此，本发明实施例提供了一种冶金炉渣铜面检尺分析系统和方法，以缓解现有技术中存在的测量精度低、危险性高的技术问题。
40.为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种冶金炉渣铜面检尺分析系统进行详细介绍，该系统可以用于监测冶金炉的检尺，其中，检尺伸入冶金炉内生成渣铜面的高度可以用于判断冶金炉内的工作状态。参见图1所示的一种冶金炉渣铜面检尺分析系统的结构示意图，该系统主要包括：图像采集装置、同步带模组200和数据处理装置300。
41.其中，图像采集装置包括拍摄模块110和补光模块120；拍摄模块110通过支架固定于检尺的观测位置a，用于采集检尺的图像；补光模块120与同步带模组200固定连接。
42.同步带模组200用于在检尺冷却后，将补光模块120移动至检尺的补光位置b；观测
位置a和补光位置b分别在检尺的两侧相对设置。数据处理装置300用于接收图像采集装置发送的检尺的图像，并对图像进行处理，生成检尺数据；检尺数据包括渣面高度和铜面高度。
43.作为一个具体的示例，拍摄模块可以是高像素相机和镜头，补光模块可以是光源或者打光板等；同步带模组一般为可移动导轨、机械臂等辅助移动的装置；数据处理装置对图像进行处理的功能可以通过工控机实现。观测位置a和补光位置b分别在检尺的两侧相对设置，一般降观测位置a设在检尺的正面(检尺生成渣面铜面的一侧)，补光位置b设置在检尺的背面。在观测位置处视野开阔，距离适中，可以保证拍摄模块清晰完整地采集到整个检尺的图像。
44.在一种实施例中，该系统还包括控制模块；控制模块分别与同步带模组和图像采集装置通信连接。作为一个具体的示例，控制模块可以用于在检尺冷却至设定温度后，控制同步带模组将补光模块由初始位置移动至检尺的补光位置；初始位置与检尺间隔一预设距离；该预设距离可以是不被检尺温度影响的一段距离，例如50cm。也即，补光模块在初始位置处可不受检尺高温的影响，该同步带模组以及预设距离的设计可以有效降低高温检测对补光模组寿命的影响。
45.控制模块还用于在补光模块就位后，控制图像采集装置进行图像采集；控制模块还用于在图像采集之后，控制同步带模组将补光模块由补光位置移动至初始位置。
46.本实施例通过同步带模组，将补光模块(如：光源板)与现场被测的高温检尺位置隔开一段距离，等到检尺从冶金炉内拉伸起来并静止冷却温度至60℃以下，再通过同步带模组带动光源板到检尺后方，给检尺进行打光，增强亮度便于图像采集，待相机采集图像完成，同步带模组带动光源板复位。该设计可有效降低高温检尺对光源板寿命的影响。
47.在一种实施例中，数据处理装置包括图像处理单元和数据计算单元；图像处理单元用于对检尺的图像进行预处理和提取，生成待测检尺子图像；
48.数据计算单元用于基于待测检尺子图像提取检尺的边缘直线；数据计算单元还用于根据像素点数与实际单位长度的换算关系，确定检尺伸入冶金炉中生成的铜面高度和渣面高度。
49.在一种实施例中，参见图2所示，该系统还包括数据管理平台400；数据管理平台用于存储数据处理装置发送的检尺数据，对进行统计分析，在检尺数据异常时发出报警信号；数据管理平台还用于定时向控制模块发送图像采集信号。其中，图像采集装置100与数据处理装置300之间可以通过以太网连接；同步带模组200与数据处理装置300之间可以通过rs485接口连接。
50.也就是说，可以将定时采集的或者是根据用户要求手动触发信号采集的检尺图像实时记录到该系统中，并保存数据结果至系统内的数据管理平台(数据管理平台)，当数据异常时，可实时发出报警信号。并且预留可外接的系统接口，供用户随时调取检尺长度数据，无需工人到现场手动测量。
51.其中，控制模块也可以由工控机实现，作为一个具体的示例，检尺伸入熔炼炉后再升起，一般冷却5分钟直至将温度降至60℃以下，工控机控制同步带模组将补光模块(如：光源背板)传输移动到检尺后方，接着相机进行图像拍摄，拍摄得到的图像经由工控机软件平台进行算法分析，进而计算得到渣铜面及冻结层高度，最终成果及图像可以数据形式存储
至云端，至此同步带模组将光源传输回原处，以避免检尺高温对硬件设备使用性能及寿命带来不可逆转的损坏。如高度未识别成功则提示报警信号。
52.本技术实施例提供的冶金炉渣铜面检尺分析系统，每隔一定时间自动检测识别检尺上的分界线以及测量长度，数据处理装置进行图像处理分析，计算渣铜面高度，单次检测时间可于10分钟之内完成。如果检尺上的渣铜面高度未识别成功则提示报警信号，工作人员会在系统上根据工艺要求提前设定检测铜面、渣面的标准高度，系统根据识别结果自动将判别，如果出现异常样品信息，则通过短信或钉钉将消息推送至指定人员，同时可与dcs进行i/o联动，输出报警信息，提示岗位操作人员及时进行生产调整。该系统还具备数据管理平台，每次采集的原始图像以及分析得到的数据结果均存储至本地平台，科学化汇总数据，以便于随时调用。整套设备可以满足在冶金炉外部环境条件下正常工作。
53.需要说明的是，本系统所选设备、装置以及设计均为专用于工业现场环境的产品，具有防尘防水等性能，可在365*24小时全天候运行，能满足工业现场需求。此外本系统除了冶金炉外还适用于熔炼锅炉等类似高温冶炼的场景，适用范围较广、适应性较强。
54.此外，本发明实施例还提供了一种冶金炉渣铜面检尺分析方法，该方法应用于上述任意一种实施例所述的冶金炉渣铜面检尺分析系统。接下来对本发明实施例所公开的一种冶金炉渣铜面检尺分析方法进行详细介绍，参见图3所示的一种冶金炉渣铜面检尺分析方法的流程示意图，该方法可以由电子设备执行，主要包括以下步骤s110至步骤s130：方法包括：
55.s110：同步带模组在检尺冷却后，将补光模块移动至检尺的补光位置；
56.s120：拍摄模块在检尺的观测位置采集检尺的图像；观测位置和补光位置分别在检尺的两侧相对设置；
57.s130：数据处理装置接收图像采集装置发送的检尺的图像，并对图像进行处理，生成检尺数据；检尺数据包括渣面高度和铜面高度。
58.在本实施例中，上述步骤s110中，同步带模组在检尺冷却后，将补光模块移动至检尺的补光位置，具体包括：
59.在检尺冷却至设定温度后，控制模块控制同步带模组将补光模块由初始位置移动至检尺的补光位置；初始位置与检尺间隔一预设距离。该同步带模组以及预设距离的设计可以有效降低高温检测对补光模组寿命的影响。
60.在一种实施例中，拍摄模块在检尺的观测位置采集检尺的图像的步骤之后，方法还包括：控制模块控制同步带模组将补光模块由补光位置移动至初始位置。
61.在一种实施例中，对图像进行处理，生成检尺数据，包括：
62.s21：对检尺的图像进行预处理和提取，生成待测检尺子图像；
63.其中，预处理可以包括对图像进行尺寸大小处理，并提取图像中需要的roi区域，减少图像大小；然后将颜色格式进行变换，转换为二值化图像，采用水平降噪滤波算法，滤除图像噪声点像素。
64.s22：基于霍夫变换算法对待测检尺子图像进行边缘检测以及区域分割，生成外边缘轮廓；
65.之后针对要提取的检尺部分图像，基于霍夫变换算法对检尺部分图像进行边缘检测以及区域分割，优化筛选提取检尺的外边缘轮廓。
66.s23：根据外边缘轮廓提取待测检尺的边缘直线；
67.s24：根据边缘直线确定检尺的轴径，并确定铜面区域和渣面区域；
68.根据边缘直线检测检尺轴径，筛选轴径变化区阈值，变化值最大处即确定为分割线，分割线以上即为上半轴，分割线以下为下半轴，分别对应着检尺伸入冶金炉测量的铜面和渣面长度。
69.s25：基于铜面区域和渣面区域，利用像素点数与实际单位长度的换算关系，确定检尺伸入冶金炉中生成的铜面高度和渣面高度。
70.根据像素与实际单位长度的换算，可以通过像素点数量计算，确定上半轴径和下半轴径各自的轴径大小以及对应的长度。依据上下半轴的长度，其也是对应实际检测中检尺伸入冶金炉中测量所得到的铜面和渣面等高度信息。
71.本技术实施例提供的冶金炉渣铜面检尺分析系统和方法，利用发展较为成熟的机器视觉技术，结合相关图像处理算法，可以通过安装在现场的相机按照预设定的间隔时间来智能化测量得到所需要的检尺数据信息，减少了因人工取样目视而造成的偏差，提高了识别的稳定性，有助于生产人员可以及时了解工艺情况，快速调整生产组织。可提高生产的质量和效率，减少人力成本，且能够有效保障员工的身体健康。
72.本技术实施例提供的冶金炉渣铜面检尺分析方法与上述实施例提供的冶金炉渣铜面检尺分析系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
73.本技术实施例还提供了一种电子设备，具体的，该电子设备包括处理器和存储装置；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被所述处理器运行时执行如上所述实施方式的任一项所述的方法。
74.图4为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备400包括：处理器40，存储器41，总线42和通信接口43，所述处理器40、通信接口43和存储器41通过总线42连接；处理器40用于执行存储器41中存储的可执行模块，例如计算机程序。
75.其中，存储器41可能包含高速随机存取存储器(ram，random access memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口43(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
76.总线42可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
77.其中，存储器41用于存储程序，所述处理器40在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器40中，或者由处理器40实现。
78.处理器40可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器40中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器40可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称
asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器41，处理器40读取存储器41中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
79.对应于上述方法，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述方法的步骤。
80.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
81.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
82.另外，在本技术提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
83.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
84.应注意到：相似的标号和字母在附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
85.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。