一種基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋼鐵冶金領域，特別地，涉及一種基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制系統及其方法。
【背景技術】
[0002]隨著現代化工業生產的發展，對鋼材品質的要求不斷提高，即對鋼水的純凈度要求就越來越高。鐵水預處理技術是提高鐵水純凈度的重要手段，已經成為鋼鐵冶金優化工藝流程的主要組成部分，扒渣則是將脫硫后的鐵水包中大量的高硫渣去除，以免煉鋼時造成回硫，是控制入爐硫總量的關鍵環節。
[0003]現有技術中的脫硫方法是脫硫操作工用肉眼觀察鐵水包，并根據經驗評判扒渣等級進行扒渣。然而，由于作業環境惡劣，強光、濃煙以及操作工注意力等不穩定因素容易導致誤判。
[0004]針對現有技術中作業環境惡劣等不穩定因素導致誤判扒渣等級的問題，目前尚未有有效的解決方案。

【發明內容】

[0005]針對現有技術中作業環境惡劣等不穩定因素導致誤判扒渣等級的問題，本發明的目的在于提出一種基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制系統及其方法，能夠對鐵水扒渣過程實時監控并判定扒渣等級，避免了人工判定帶來的誤判扒渣等級。
[0006]基于上述目的，本發明提供的技術方案如下:
[0007]根據本發明的一個方面，提供了一種基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制系統。
[0008]根據本發明提供的基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制系統包括:
[0009]鐵水包，鐵水包中盛有鐵水與渣；
[0010]渣盆，渣盆設置于鐵水包旁，渣盆用于盛放渣；
[0011]扒渣機，扒渣機設置于鐵水包所傾斜的一側，扒渣機用于在鐵水包中扒渣；
[0012]攝像頭，攝像頭連接至處理機，攝像頭設置于正對鐵水包的鐵水液面，用于獲取鐵水液面的扒渣狀態；
[0013]顯示器，顯示器連接至處理機，顯示器設置于操作工處，用于反映鐵水液面的扒渣狀態；
[0014]處理機，處理機用于獲取攝像頭采集的圖像信息，對圖像信息進行分析與處理，并在顯示器上輸出；處理機還用于訪問扒渣標準數據庫，為當前鐵水定出當前渣量等級，并將當前渣量等級與預先指定的渣量等級閾值進行比較。
[0015]其中，攝像頭采集的圖像信息包括鐵水與渣的分布信息、以及圖像灰度信息；處理機對圖像信息進行分析，為根據鐵水與渣的分布信息對有效分析區域進行閾值分割，并根據有效分析區域內的圖像灰度信息進一步識別出鐵水和渣。
[0016]并且，處理機還根據圖像灰度信息與鐵水和渣的識別結果，計算出渣灰度、鐵水灰度、渣所占像素數、鐵水和渣共占像素數，并根據渣灰度、鐵水灰度、渣所占像素數、鐵水和渣共占像素數計算出渣厚度、渣覆蓋面積與渣覆蓋比率信息。
[0017]同時，進行圖像處理的方法包括以下至少之一:染色、折線覆蓋。
[0018]同時，操作工根據觀察到的鐵水與渣的分布情況判斷使用自動或手動方式進行扒渣操作。
[0019]并且，扒渣機包括氮氣管；操作工以手動方式進行扒渣操作，為操作工在圖像處理輸出的10秒后提氮氣管并以手動方式進行扒渣操作；操作工以自動方式進行扒渣操作，為操作工在圖像處理輸出后不提氮氣管并以自動方式進行扒渣操作。
[0020]同時處理機還連接至鋼廠二級系統，鋼廠二級系統包括標準扒渣數據庫，處理機訪問扒渣標準數據庫為當前鐵水定出當前渣量等級，為通過鋼廠二級系統訪問扒渣標準數據庫，獲取多個不同等級標準中的渣厚度、渣覆蓋面積與渣覆蓋比率信息范圍，將多個不同等級標準中的渣厚度、渣覆蓋面積與渣覆蓋比率信息范圍與當前鐵水的對應信息進行比對，并為當前鐵水定出當前渣量等級。
[0021]并且，處理機獲取多個不同等級標準中的渣厚度、渣覆蓋面積與渣覆蓋比率信息范圍，為獲取與當前工作環境相對應的環境條件下的多個不同等級標準中的上述信息，其中環境條件包括以下至少之一:爐號、鋼種、鐵水溫度、鈦含量、娃含量。
[0022]同時，處理機將當前渣量等級與預先指定的渣量等級閾值進行比較后，根據比較結果判定繼續或停止扒渣。
[0023]并且，操作工預先設定一個渣量等級閾值，當當前渣量等級小于設定渣量等級時，處理機控制扒渣機停止扒渣或提示操作工停止扒渣；當當前渣量等級大于等于設定渣量等級時，處理機控制扒渣機繼續扒渣或提示操作工繼續扒渣，直到當前渣量等級小于設定渣量等級為止。
[0024]從上面所述可以看出，本發明提供的技術方案通過使用實時監控扒渣過程并根據扒渣標準數據庫在線判定扒渣等級是否達到預期目標等級的技術手段，避免使用人工判定，因此不會誤判扒渣等級。
[0025]根據本發明的一個方面，提供了一種基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制方法。
[0026]根據本發明提供的基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制方法包括:
[0027]實時獲取鐵水包、鐵水包中鐵水與渣的圖像信息；
[0028]確定圖像信息中的有效分析區域，對有效分析區域進行閾值分割，識別出鐵水和渣，并獲取渣厚度、渣覆蓋面積與渣覆蓋比率信息；
[0029]對圖像信息中有效分析區域內的鐵水與渣部分圖像分別進行圖像處理并輸出，使操作工能夠容易的分辨出鐵水與渣的分布情況；
[0030]根據渣覆蓋比率信息，使用扒渣標準數據庫為當前鐵水定出當前渣量等級，并將當前渣量等級與預先指定的渣量等級閾值進行比較。
[0031]其中，圖像信息包括鐵水與渣的分布信息、以及圖像灰度信息；對有效分析區域進行閾值分割識別出鐵水和渣，為根據鐵水與渣的分布信息對有效分析區域進行閾值分割，并根據有效分析區域內的圖像灰度信息進一步識別出鐵水和渣。
[0032]并且，獲取渣厚度、渣覆蓋面積與渣覆蓋比率信息，為根據圖像灰度信息與鐵水和渣的識別結果，計算出渣灰度、鐵水灰度、渣所占像素數、鐵水和渣共占像素數，并根據渣灰度、鐵水灰度、渣所占像素數、鐵水和渣共占像素數計算出渣厚度、渣覆蓋面積與渣覆蓋比率?目息Ο
[0033]同時，進行圖像處理的方法包括以下至少之一:染色、折線覆蓋。
[0034]同時，操作工根據觀察到的鐵水與渣的分布情況判斷使用自動或手動方式進行扒渣操作。
[0035]并且，操作工以手動方式進行扒渣操作，為操作工在圖像處理輸出的數秒后提氮氣管并以手動方式進行扒渣操作；操作工以自動方式進行扒渣操作，為操作工在圖像處理輸出后不提氮氣管并以自動方式進行扒渣操作。
[0036]同時，使用扒渣標準數據庫為當前鐵水定出當前渣量等級，為訪問扒渣標準數據庫，獲取多個不同等級標準中的渣厚度、渣覆蓋面積與渣覆蓋比率信息范圍，將多個不同等級標準中的渣厚度、渣覆蓋面積與渣覆蓋比率信息范圍與當前鐵水的對應信息進行比對，并為當前鐵水定出當前渣量等級。
[0037]并且，獲取多個不同等級標準中的渣厚度、渣覆蓋面積與渣覆蓋比率信息范圍，為獲取與當前工作環境相對應的環境條件下的多個不同等級標準中的上述信息，其中環境條件包括以下至少之一:爐號、鋼種、鐵水溫度、鈦含量、硅含量。
[0038]同時，將當前渣量等級與預先指定的渣量等級閾值進行比較后，根據比較結果判定繼續或停止扒渣。
[0039]同時，預先設定一個渣量等級閾值，當當前渣量等級小于設定渣量等級時，控制扒渣機停止扒渣或提示操作工停止扒渣；當當前渣量等級大于等于設定渣量等級時，控制扒渣機繼續扒渣或提示操作工繼續扒渣，直到當前渣量等級小于設定渣量等級為止。
[0040]從上面所述可以看出，本發明提供的技術方案通過使用實時監控扒渣過程并根據扒渣標準數據庫在線判定扒渣等級是否達到預期目標等級的技術手段，避免使用人工判定，因此不會誤判扒渣等級。
【附圖說明】
[0041]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0042]圖1為根據本發明實施例的基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制方法的流程圖；
[0043]圖2為根據本發明實施例的基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制方法的一個實施例中的裝置布局圖；
[0044]圖3為根據本發明實施例的基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制方法的一個實施例中，從鐵水脫硫完成到出站的流程圖；
[0045]圖4為根據本發明實施例的基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制方法的一個實施例的功能執行流程圖；
[0046]圖5為根據本發明實施例的基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制方法的一個實施例中，渣量較少時的原始采集圖像；
[0047]圖6為根據本發明實施例的基于圖像處理的鐵水扒渣檢測與控制方法的一個實施例中，渣量較多時的原始采集圖像；
[0048]圖7為根據本發明實