基于机器视觉的漏钢检测方法——评《连铸漏钢计算机视觉检测方法》.pdf

基于机器视觉的漏钢检测方法 评连铸漏钢计算机视觉检测方法 莲铸璃锕计算机视觉 检瓤方j 去 I ，} 目■ 连铸是现代钢铁冶金过程中的核心环节。然而在实际生 产中，漏钢事故时有发生，漏报及误报问题仍然普遍存在。 如何准确而又及时地预报漏钢事故是保证安全生产过程的前 提。考虑到计算机视觉技术的特有优势，科学工业出版社 2 0 1 8 年⋯版的刘宇、于淼所著的连铸漏钢计算机视觉检 测方法一书巾采用了机器视觉技术实现了对结品器过程可 视化展示，并对异常预报方法进行了深入研究，并且在牛产 环境下予以验证，为连铸漏钢提供了新的检测及分析途径。 全书共分为七个章节。第一章立足于铸坯凝同理论介 绍了连铸漏钢现象，并阐述了传统的特征检测方法；第二 章分析了宽厚板坯黏结影响因素及预防措施；第三章分析 了铸坯黏结的二维空间传播行为，给出了计算方法和实例 举证；第四章捕述了黏结区域可视化特征检测的相关内容； 第五章提出了基于改进B P 神经网络的智能化预报模型； 第六章依托前文的理论基础开发⋯了漏钢预报可视化展示 系统，并对该系统的基本原理和性能进行了阐述；第七章 总结了本书内容，得⋯了有益结论。 一、连铸漏钢及其检测方法 近年来，学者们从不同的检测数据和角度_ 『| i 发．针对实 际生产过程提出了不同的漏钢检测方法。其中，在当下生产 环境中应用最J “泛、普及率最高的是热电偶温度法．该方法 使用热电偶来监控铸坯与结晶器间的传热，温度的大幅变化 即说明热电偶临近处发生了黏结或纵裂等缺陷；热流法顾名 思义，是通过监测热流密度变化来反映设备状态，进而判别 漏钢现象的发生，该方法对于漏钢的灵敏度往往较低；摩擦 力法是通过监测摩擦力异常判别是否出现了漏钢事故。由于 目前没有手段可以排除其他因素埘摩擦力变化的干扰，因此 该方法并未广泛应用，需要进行进一步的试验和优化。随着 近年来计算机视觉技术的蓬勃发展，本书考虑将其引入连铸 漏钢及其特征检测，以期进一步提升检测准确度。 二、影响宽厚板坯黏结的因素及预防 措施 对于宽厚板产品的制备过程来说，黏结漏钢日前仍是 制约其生产的主要原幽。宽厚板坯黏结影响凶素主要包括 热流、拉速与液位等。为了探究热流对黏结现象造成的影 响，本书统计并分析了相关场景下热流的相对变化。另一 方面，在浇筑过程中对液位有着严格的控制范同，然而在 人工操作或工艺调整时会出现液位的大幅波动。为了预防 宽厚板坯黏结，本书也分析了不同尺寸铸坯的黏结情况和 黏结位置，可从这两个层而针划‘性地提出预防措施。 三、铸坯黏结现象传播行为分析 在铸坯的黏结现象移动过程中．可由电偶温度曲线与时 间刻度确定其物理空问位置，通过标注相邻的电偶峰值时刻 等一系列参数，可获取黏结传播的运动特征与发展趋势，从 而完成其行为分析。在黏结纵向传播过程中，铸坯的黏结纵 向传播速率随着拉速的升高而上升。在黏结横向传播过程 中。随着拉速升高，横向移动速率的升高趋势与拉速相比增 长较慢。在黏结传播过程中，随拉速的升高，黏结区域的传 播角度会渐渐增加。另外，针对处于不同条件下的不同尺寸 大小的铸坯，其发展状态在空间特征上表现较为类似。 四、黏结区域可视化特征检测 基于O p e n G I 。技术和计算机图形学知识，本书运用热 电偶在实际生产环境中捕获的温度等基础数据，研究了实 现黏结区域特征统一展现的可视化方法。在已有工作的前 提下，采用帧间差分等一系列的处理手段和算法，对不同 的黏结异常区域进行细致考察和特征标记，从多个方面分 析对比了真伪黏结现象的一般特征，提出了更加符合生产 实际的基于机器视觉的黏结区域漏钢可视化检测方法。 五、基于人工智能的黏结漏钢预报实例 在上一章节内容的基础上，本章节重点研究了黏结漏钢 的预报问题。常见的人工智能预测模型通常会选择B P 神经 网络，本章节对B P 神经网络进行了深层次的优化，使用遗 传算法和I ．M 算法提升了B P 神经网络的泛化能力，由此构 造了遗传一I ．M B P 神经网络模型。通过试验，使用经过优 化后的模型预报黏结漏钢时可以在大幅降低虚警次数的同时 彻底避免漏报现象的发生，有效提高了报警准确率。 ．，2 - 、- 、漏钢预报可视化展现系统开发及 应用 由生产现场的铸机设备等信号源采集得到的多方面过 程参数人手，本章节展示了自行研发的漏钢预报町视化系 统。该系统充分运用了人工智能算法，具备了温度检测及 其町视化展现等功能。在对应的应用场景中与国外类似的 预报专家系统相比，漏钢报警的准确率得到了显著提高， 证明了该系统的优越性。 七、总结 本书主要阐述了基于机器视觉的漏钢检测内容。所提 出的检测方法解决了结品器内铸坯黏结形成、传播过程不 可见问题，利用计算机图像处理和特征提取算法，建立和 优化了神经网络预报模型，所设计的漏钢预报可视化展现 系统和预报方法显示出良好的应用潜力。本书适用于从事 连铸过程事故或铸坯缺陷检测研究的冶金工作者、高校学 牛，也可为一线T 作人员优化连铸牛产T 艺提供参考。 基金项目内蒙古自治区教育科学研究“十i 五”规 划课题基金项目 N Z J G H 2 0 1 9 0 1 4 熊向敏／- q 海职业技术学院 万方数据