淺談基于圖像處理技術(shù)的連鑄板坯自動切割系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐穎彬

摘 要：連鑄板坯的在線長度檢測、定尺切割是煉鋼連鑄生產(chǎn)中必不可少的環(huán)節(jié)，連鑄板坯成材率和板坯切割精度有機(jī)聯(lián)系，必須實(shí)現(xiàn)自動化切割。因此，本文分析了圖像處理技術(shù)及其在煉鋼連鑄生產(chǎn)中的應(yīng)用，全面、深入探討了基于圖像處理技術(shù)的連鑄板坯自動切割系統(tǒng)設(shè)計(jì)，順利實(shí)現(xiàn)自動化切割的同時(shí)保證連鑄板坯質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：圖像處理技術(shù);連鑄板坯;自動切割系統(tǒng);設(shè)計(jì)

在新時(shí)代下，我國鋼鐵工業(yè)迅猛發(fā)展，鋼鐵仍然是不可忽視的關(guān)鍵性原材料，能夠客觀折射我國綜合實(shí)力以及工業(yè)水平。鋼鐵需求量大幅度增加的同時(shí)質(zhì)量要求也明顯提高，傳統(tǒng)連鑄機(jī)要在測量輥以及連鑄板坯間的摩擦力作用下實(shí)現(xiàn)驅(qū)動，極易受到板坯變形、現(xiàn)場高溫等因素影響，維護(hù)復(fù)雜化、控制精度不高等，很難滿足當(dāng)下連鑄板坯切割要求，要在應(yīng)用圖像處理技術(shù)過程中高效設(shè)計(jì)連鑄板坯自動切割系統(tǒng)，在自動化切割中提升測量以及控制精準(zhǔn)度，確保連鑄板坯滿足煉鋼連鑄生產(chǎn)要求，最大化提高連鑄板坯合格率。

一、圖像處理技術(shù)的連鑄板坯自動切割系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)煉鋼連鑄生產(chǎn)要求以及連鑄板坯切割具體情況，在應(yīng)用圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)圖像處理系統(tǒng)，比如，采集作業(yè)現(xiàn)場連鑄板坯圖像的傳感器，實(shí)時(shí)處理圖像的計(jì)算機(jī)設(shè)備。圖像處理系統(tǒng)軟件建立在WINDOWS 2000操作系統(tǒng)平臺上，應(yīng)用其中的傳感器為CCD攝像機(jī)WAT-902B，借助圖像采集卡G300、輸入輸出卡，實(shí)時(shí)處理圖像，數(shù)字輸入以及輸出信號采用的是PC-6402光隔開關(guān)量輸入輸出卡，確保繼電器順利驅(qū)動，和PLC系統(tǒng)有效連接。與此同時(shí)，在傳感器CCD攝像機(jī)作用下，圖像處理系統(tǒng)可以動態(tài)化攝取連鑄板坯圖像，再借助高速圖像采集卡，獲取數(shù)字化圖像，合理化操作計(jì)算機(jī)設(shè)備，結(jié)合實(shí)時(shí)采集到的作業(yè)現(xiàn)場連鑄板坯各方面數(shù)據(jù)信息，對圖像進(jìn)行針對性處理，精準(zhǔn)識別板坯的邊緣，準(zhǔn)確計(jì)算連鑄板坯長度等。長度達(dá)到設(shè)定數(shù)值范圍后，及時(shí)向切割機(jī)PLC控制系統(tǒng)傳輸對應(yīng)的開關(guān)量信號，向切割設(shè)備控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)出相關(guān)的切割指令，動態(tài)控制連鑄板坯切割全過程。在此過程中，控制卡是圖像處理系統(tǒng)、連鑄板坯切割機(jī)二者間的接口設(shè)備，接收來自主機(jī)的多個(gè)指令，減速、主壓、報(bào)警等，將其轉(zhuǎn)化為繼電器開關(guān)信號的同時(shí)實(shí)施傳輸。

二、圖像處理技術(shù)作用下的連鑄板坯切割系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）整體設(shè)計(jì)。在圖像處理技術(shù)作用下，設(shè)計(jì)者要圍繞連鑄板坯切割要求，科學(xué)化設(shè)計(jì)一、二級自動切割控制系統(tǒng)，動態(tài)化處理煉鋼連鑄生產(chǎn)線作用下的控制模型以及一級自動化控制系統(tǒng)采集的各類信號，在物料跟蹤基礎(chǔ)上向一級自動切割控制系統(tǒng)傳達(dá)關(guān)鍵性的連鑄板坯切割控制設(shè)定數(shù)值。在此過程中，連鑄板坯切割一級自動切割控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中利用C/S結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)模型，質(zhì)量判定、拉速優(yōu)化，接收、執(zhí)行物料跟蹤數(shù)據(jù)存儲、板坯切割計(jì)劃等指令，生成板坯號、控制板坯輸出等，也體現(xiàn)在控制切割輥道、監(jiān)控連鑄切割、設(shè)定切割長度等。連鑄板坯切割二級自動切割控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中以太網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議等應(yīng)用其中，在服務(wù)器SCSI總線作用下，和一級自動切割控制系統(tǒng)順利通訊。相應(yīng)地，下面便是基于圖像處理技術(shù)的板坯連鑄自動切割系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

（2）具體設(shè)計(jì)。圖像處理系統(tǒng)在RS-485作用下，和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)PCU4通訊，通訊指令為切割機(jī)預(yù)壓縮、開始切割等，在標(biāo)準(zhǔn)化的TCP/IP協(xié)議等作用下，和自動化控制系統(tǒng)順利通訊，比如，接收連鑄板坯切割長度的規(guī)定數(shù)值，切割小車位置、攝像機(jī)光圈的大小等。系統(tǒng)中的優(yōu)化模型會以連鑄板坯切割計(jì)劃為基點(diǎn)，自動進(jìn)行優(yōu)化切割運(yùn)算，將切割的下一塊連鑄板坯長度數(shù)值實(shí)時(shí)傳輸給設(shè)計(jì)的圖像處理系統(tǒng)，以此為基點(diǎn)，自動化檢測連鑄板坯，達(dá)到規(guī)定數(shù)值之后，傳輸給切割機(jī)。連鑄板坯自動化切割結(jié)束之后，自動切割控制系統(tǒng)及時(shí)存儲切割長度，結(jié)合來自圖像處理系統(tǒng)的切割信息數(shù)據(jù)，修正接縫位置的同時(shí)自動切割優(yōu)化模型，下一輪切割計(jì)算順利展開。在此過程中，自動切割控制系統(tǒng)會向圖像處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸關(guān)于切割機(jī)的位置信息，隨時(shí)動態(tài)控制切割誤差，跟蹤澆鑄中冷卻信息，借助圖像處理系統(tǒng)，傳輸?shù)綌z像機(jī)光圈，高效控制連鑄板坯切割各個(gè)環(huán)節(jié)，促使連鑄板坯圖像信息更加精準(zhǔn)，保證板坯切割質(zhì)量。

（3）基于圖像處理技術(shù)的連鑄板坯自動切割效果。應(yīng)用圖像處理技術(shù)之前，連鑄板坯切割精度僅為±80mm，穩(wěn)定性不高，很難滿足板坯精度要求。但在基于圖像處理技術(shù)的連鑄板坯自動切割系統(tǒng)作用下，連鑄板坯產(chǎn)量大幅度增加的同時(shí)精準(zhǔn)度明顯提高。以收集的300塊連鑄板坯為例，切割計(jì)劃長度為9240mm，下限長度為9200mm，上限長度為9280mm，借助Minitab軟件，進(jìn)行規(guī)范化統(tǒng)計(jì)分析。圖像處理技術(shù)作用下的連鑄板坯自動切割效果明顯，系統(tǒng)投用率達(dá)到100%，自動切割過程中精準(zhǔn)度比較穩(wěn)定，板坯切割過程能力較高，控制精度為±20mm，連鑄板坯符合率超過99%，降低切割成本的同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益明顯提升。

三、結(jié)語

總而言之，圖像處理技術(shù)在實(shí)現(xiàn)連鑄板坯自動化切割方面優(yōu)勢作用明顯，要在把握煉鋼連鑄生產(chǎn)工藝要求、流程、重難點(diǎn)等基礎(chǔ)上科學(xué)化應(yīng)用圖像處理技術(shù)，科學(xué)化設(shè)計(jì)連鑄板坯自動切割系統(tǒng)，使其運(yùn)行更加安全、可靠，最大化發(fā)揮優(yōu)勢作用的同時(shí)保證自動切割質(zhì)量，全面提升煉鋼連鑄生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]張成志.非直線板坯火切機(jī)控制系統(tǒng)在一次切割機(jī)中的應(yīng)用[J].自動化應(yīng)用，2018，（7）：22-24.