Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения Ганичева Оксана Георгиевна

Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения
<
Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ганичева Оксана Георгиевна. Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06.- Череповец, 2007.- 158 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3650

Содержание к диссертации

Введение

1. Общая характеристика методов и алгоритмов контроля процесса зажигания агломерационной шихты 10

1.1 Анализ методов и алгоритмов контроля зажигания на агломерационной машине 10

1.2 Характеристика процесса зажигания шихты как объекта оптического контроля 24

1.3 Функциональные требования к алгоритмическому обеспечению оптико-электронного метода контроля зажигания агломерационной шихты 36

1.4 Выводы по разделу 43

2. Теоретические основы применения оптико- электронного метода для контроля процесса зажигания агломерационной шихты 45

2.1 Математическая модель теплообмена в слое агломерируемой шихты 45

2.2 Математическое моделирование тепловых процессов в поверхностном слое агломерируемой шихты 52

2.3 Температурное поле поверхностного слоя агломерата как критерий для формирования изображения аглоспека за зажигательным горном и контроля процесса зажигания 59

2.4 Управление зажиганием агломерационной шихты с использованием анализа температурного поля

поверхности спекаемого слоя 67

2.5 Выводы по разделу 76

3. Алгоритмы контроля процесса зажигания шихты на основе анализа изображения поверхности спекаемого слоя 77

3.1 Исследование статистических характеристик изображения поверхности спекаемого слоя 77

3.2 Алгоритм формирования управляющего воздействия 89

3.3 Выявление нарушений на этапе зажигания 91

3.4 Выводы по разделу 99

4. Экспериментальная проверка алгоритмического обеспечения контроля процесса зажигания шихты 101

4.1 Описание функциональных элементов и блоков экспериментальной оптико-электронной установки 101

4.2 Методика настройки алгоритмического обеспечения 104

4.3 Результаты экспериментальной проверки 106

4.4 Перспективы применения оптико-электронного метода контроля зажигания 123

4.5 Выводы по разделу 125

ЗаключениЕ 126

Список использованных источников

Введение к работе

Актуальность работы. Повышение требований к качеству продукции, снижению ее себестоимости и улучшению экологической обстановки вокруг металлургических предприятий являются важными условиями увеличения производительности аглофабрик и улучшения условий труда рабочих. Одним из важнейших направлений совершенствования производства агломерата является эффективное управление процессом спекания шихты, которое обеспечивает увеличение качества аглоспека и производительности агломашин.

В мировой практике агломерационного производства в последние годы были предложены ряд методов управления процессом зажигания шихты, среди которых наибольшее распространение получили методы, основанные на анализе газопроницаемости шихты, изменении температуры зажигания и конструкции зажигательного горна. При этом мероприятия, направленные на модернизацию и изменение конструкции горна являются дорогостоящими и требующими одновременного изменения систем, связанных с работой горна. Существующие конструкции зажигательных горнов позволяют регулировать и поддерживать температуру на заданном уровне. Однако недостаточно обеспечивать только необходимое среднее значение температуры теплоносителя. Большое значение имеет равномерность температурного поля по ширине горнового устройства, которое зависит от конструктивных особенностей и от количества продуктов сгорания, образующихся в горне. Это количество в свою очередь должно соответствовать газопроницаемости шихты. Существенным недостатком этих методов является отсутствие надлежащей оперативности и достоверности формирования управляющего воздействия.

Благодаря фундаментальным работам большого круга ученых, достигнуты значительные успехи в области изучения процесса спекания агломерата. Основные закономерности процессов и явлений, протекающих

при агломерации, разработаны в трудах Н. Вендеборна, В.Я. Миллера, A.M. Парфенова, Е.Ф. Вегмана, А.А. Сигова, СВ. Базилевича, В.И. Коротича, Г.Г. Ефименко и др.

Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает, что большинство существующих методов управления процессом зажигания, предложенных А.А. Сиговым, С.Г. Братчиковым, Б.С. Сергеевым, В.И. Тумашевым, Т.Е. Шуманом, Д.В. Бурдиным не обладают достаточной оперативностью, так как управляющее воздействие направлено на изменение содержания топлива в шихте и поддержание оптимального соотношения между продолжительностью внешнего нагрева и содержанием в шихте твердого топлива и не дают комплексной оценки хода процесса спекания по ширине агломашины.

В настоящее время все более широкое применение получают оптические методы, использование которых в системах управления зажиганием шихты на агломерационной машине позволяет оперативно обнаруживать нарушения технологического процесса и своевременно корректировать его ход. Сегодня ведутся активные работы в области создания эффективных методов и средств, которые позволяют решить данную проблему.

В связи с этим задача автоматизации контроля зажигания шихты на агломерационных машинах, представляется весьма актуальной.

Цель работы: автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном.

В соответствии с этим в работе решаются следующие основные задачи.

1. Выявить общие закономерности формирования изображения поверхности спекаемого слоя на основе существующих и собственных исследований в области процесса зажигания агломерационной шихты.

  1. Выполнить математическое описание процесса формирования изображения поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном, основанное на процессах теплообмена в слое агломерируемой шихты.

  2. Синтез алгоритмов выявления нарушений процесса зажигания шихты и формирования управляющего воздействия на агломерационной машине конвейерного типа.

  3. Экспериментальная проверка алгоритмического обеспечения оптико-электронного метода контроля зажигания шихты.

Методы исследований. Для решения поставленных в работе задач

использованы теоретические основы газодинамики и теплотехники агломерационного процесса, методы математического и компьютерного моделирования, цифровой обработки изображений и оптоэлектроники, аппарат теории вероятностей и математической статистики, основы теории построения алгоритмов и программ.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем.

  1. Разработана математическая модель формирования изображения поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном агломерационной машины, основанная на процессах теплообмена в агломерируемой шихте и распределения температуры по секциям горна.

  2. Предложена методика контроля процесса зажигания агломерационной шихты и принцип формирования управляющего воздействия на основе зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения за зажигательным горном и изображения излома аглоспека в разгрузочной части машины, повышающие достоверность принятия решения.

  3. Разработаны алгоритмы выявления нарушений процесса спекания и формирования управляющего воздействия на основе анализа распределения температуры в поверхностном слое, обеспечивающие высокие показатели надежности при наличии импульсов яркости, обусловленных неравномерностью нагрева поверхности.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в разработке автоматизированного способа контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения.

Реализация результатов работы. Разработанное математическое и алгоритмическое обеспечение исследовано и проверено на экспериментальной оптико-электронной установке на агломерационной машине № 11 аглоцеха № 3 ОАО «СЕВЕРСТАЛЬ». Основные результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены и используются на предприятиях ЗАО «Фирма «СТОИК» и ООО НГШ «Кронверк», и в учебном процессе на кафедре «Программное обеспечение ЭВМ» Череповецкого государственного университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы

докладывались и получили положительную оценку на Международных и Российских конференциях:

- «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем» (г.
Вологда, 2000 г.);

- «14-я и 17-я межвузовская военно-научная конференция» (г.
Череповец, 2001, 2006 гг.)

- «Северсталь» - пути к совершенствованию» (г. Череповец, 2002 г.);

- «Информационные технологии в производственных, социальных и
экономических процессах» (г. Череповец, 2002, 2004 гг.);

- «Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания
образов, обработки изображений и символьной информации. Распознавание
-2003» (г. Курск, 2003,2005 гг.);

- «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического
производства» (г. Череповец, 2003,2005 гг.);

а также на научно-технических семинарах Череповецкого государственного университета и Курского государственного технического университета.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных

работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 1 монография. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Содержит 127 страниц основного текста, 56 рисунков, 10 таблиц, список использованной литературы из 85 наименований и приложения на 15 страницах.

В первом разделе по данным отечественной и зарубежной литературы
проведен анализ методов и алгоритмов контроля процесса зажигания шихты
на агломерационных машинах конвейерного типа, рассмотрены основные
факторы, приводящие к нарушениям технологического процесса, проведено
описание изображений поверхности аглоспека с целью оценки качества
рассматриваемого процесса, поставлена задача разработки

алгоритмического обеспечения оптико-электронного метода контроля зажигания на агломерационной машине.

Во втором разделе разработана математическая модель процесса формирования изображения поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном, основанная на процессах теплообмена в агломерируемой шихте, дано определение высокотемпературной зоны, разработан метод контроля процесса зажигания агломерационной шихты на основе анализа изображения поверхности спекаемого слоя, определен принцип формирования управляющего воздействия, основанный на двух каналах поступления информации о ходе процесса спекания шихты.

В третьем разделе выполнен статистический анализ изображения поверхности спекаемого слоя и определен метод порогового разделения, разработан алгоритм формирования управляющего воздействия, основанный на использовании двух каналов информации о ходе технологического

процесса, предложены варианты классификации нарушений на начальном этапе производства агломерата, определены эталонные наборы коэффициентов для классификации возникающих нарушений.

В четвертом разделе определены основные функциональные элементы и блоки оптико-электронной установки контроля процесса зажигания агломерационной шихты, предложена методика настойки алгоритмического обеспечения, проведена экспериментальная проверка предложенных алгоритмов, рассмотрены области применения и основные направления развития оптико-электронных систем управления процессом производства агломерата.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель формирования изображения поверхности
спекаемого слоя за зажигательным горном агломерационной машины,
основанная на процессах теплообмена в агломерируемой шихте и
распределения температуры по секциям горна.

  1. Алгоритмы выявления нарушений процесса спекания и формирования управляющего воздействия на основе анализа распределения температуры в поверхностном слое.

  2. Методика контроля процесса зажигания агломерационной шихты и принцип формирования управляющего воздействия на основе зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения за зажигательным горном и изображения излома аглоспека в разгрузочной части машины.

Анализ методов и алгоритмов контроля зажигания на агломерационной машине

Основным этапом в технологии получения агломерата является спекание подготовленной шихты. Этот процесс ведется на колосниковой решетке аглоленты в результате развития высоких температур при просасывании воздуха. Агломерационная шихта относится к категории сыпучих материалов, слой которых состоит из отдельных соприкасающихся друг с другом зерен, кусочков, комочков, а также пор между ними. В сыпучем материале межкусковые поры являются сквозными, по ним через слой может двигаться газ.

Весь процесс спекания можно условно разбить на три периода: начальный - продолжительностью тн, основной - продолжительностью т0 и заключительный - продолжительностью т3 (рис. 1).

Процесс агломерации включает в себя несколько условных этапов: 1) смешивание, увлажнение и окомковывание шихты; 2) загрузку шихты на агломашину; 3) зажигание и поддержание заданных параметров горна агломашины; 4) спекание и охлаждение.

Засасываемый вакуум-камерами (1) в спекаемый слой воздух охлаждает образовавшийся агломерат (2) и нагретым поступает в зону плавления (3), которая имеет максимальную температуру, где собственно и происходит формирование агломерата. В высокотемпературной части зоны охлаждающегося агломерата (2) и в прилегающем к ней участке зоны плавления (3) идут в основном реакции горения: кислород воздуха расходуется на процессы догорания углерода, серы, окисления окислов железа. При дальнейшем продвижении газ нагревает лежащий ниже слой высушенной шихты, охлаждаясь сам. Это происходит в зоне интенсивного нагрева (4). В зоне интенсивного нагрева (4) и в нижней части зоны плавления (3) протекают основные химические реакции процесса агломерации: воспламенение и горение углерода топлива шихты, горение сульфидной серы, диссоциация карбонатных соединений, восстановление окислов железа шихтовых материалов. В примыкающей к зоне интенсивного нагрева (4) зоне сушки (5) происходит испарение влаги шихты и дальнейшее снижение температуры образовавшегося газа. Если температура исходной шихты ниже температуры газа, выходящего из зоны сушки (5), то в результате охлаждения газ оказывается пересыщенным парами воды и часть влаги конденсируется, осаждаясь на шихте. Этот процесс совершается в зоне конденсации (6). Так как скорость движения зоны конденсации (6) в слое значительно выше скорости перемещения зоны сушки (5), то между ними с самого начала агломерации образуется зона переувлажнения (7). Остальная часть слоя является исходной шихтой (8)[56].

Структура спекаемого слоя и распределение температуры по высоте слоя в произвольно выбранный момент времени представлена на рис. 2. воздух

По мере выгорания топлива в потоке воздуха зоны 3,4,5 перемещаются книзу, сохраняя при этом небольшую высоту. При перемещении зоны 3 зоны 6 и 7 уменьшаются, а зона 2 увеличивается и к концу процесса спекания распространяется на всю высоту слоя шихты [42].

Высокие технико-экономические показатели на многих аглофабриках страны достигнуты в результате внедрения автоматических систем регулирования работы механизмов агломерационных машин. Информативными импульсами, как правило, являются: температура или разность температур отходящих газов в последних вакуум-камерах, температура газов перед газоочисткой, светимость спекаемого слоя над последними вакуум-камерами и ряд других факторов.

В основу регулирования положено изменение скорости движения паллет в зависимости от изменения перечисленных параметров [42].

Математическая модель теплообмена в слое агломерируемой шихты

Температурное поле поверхности спекаемого слоя агломерата за зажигательным горном зависит от многих параметров процесса. В целом наиболее полное математическое описание процесса спекания дано в [14]. Исходное математическое описание в форме нелинейных дифференциальных уравнений сделано при следующих допущениях: 1) горение твердого топлива развивается только на поверхности частиц твердого топлива, а окись углерода в газовой фазе не догорает; 2) теплофизические свойства газа и материалов не изменяются по высоте зон; 3) теплообмен излучением и теплопроводностью между частицами инертного материала незначителен в сравнении с конвективным теплообменом; 4) изменение объема газа вследствие химической неполноты сгорания и образования СОг в результате разложения карбонатов пренебрежимо мало; 5) тепловые потери во внешнюю среду незначительны.

Эти допущения значительно упрощают решение задачи о теплообмене в слое агломерируемого материала и оказываются приемлемыми для оценки качества агломерата.

Для описания теплообмена в слое агломерируемой шихты предлагается подвижная система координат (рис.13) [73,75,76].

Спекаемый слой, лежащий на паллетах, перемещается в направлении оси L, а процесс горения развивается в направлении оси Y. Таким образом, процесс горения идет слева направо и сверху вниз. Движение по оси L дает подвижную систему координат, начало которой перемещается вдоль этой оси со скоростью движения паллет Vn. За время Ат перемещение по L составит А/ = Уп-Ат, перемещение по Y составит Ау = юг-Ат , где о)г - средняя скорость газа. В поперечном направлении по оси S расчет температуры в каждом элементарном сечении осуществляется в соответствии со схемой теплообмена, представленной на рис. 14, так как спекаемый слой представляет пористую структуру и передачей тепла в этом направлении можно пренебречь. q - количество тепла, выделенное (+) или поглощенное (-) при протекании различных физико-химических процессов в материале, Дж; па= а/а - коэффициент внешнего теплообмена, отнесенный к единице поверхности частицы материала и топлива, Вт/(м -С); величина а есть суммарный приведенный коэффициент теплоотдачи от кусочков твердого топлива материалу излучением и контактной теплопроводностью: тм— и тм TMJ Qc - теплота сгорания топлива, кДж/м .

Граничные условия к этим уравнениям приведены в работе [43]. Для упрощения решения задачи о теплообмене в слое агломерируемого материала необходимо принять следующие допущения [43]: 1) слой состоит из термически тонких тел; 2) передача тепла в газе и в слое от частицы к частице путем теплопроводности отсутствует (а ктм = 0); 3) тепловой поток от газа к частицам в любой точке слоя пропорционален разности температур газа и поверхности, т.е. определяется законом Ньютона; 4) скорость засасываемого в слой газа принимается постоянной в течение всего процесса; 5) ввиду малого количества и размеров частиц твердого топлива температура последнего не рассматривается.

С учетом принятых допущений, уравнения теплообмена в слое агломерируемой шихты имеют следующий вид: где qT- мощность источника тепла в слое, кВт/м3; Одг- средняя скорость газа, м/с; Е-порозность слоя, м3/м3; ср- теплоемкость газа, кДж/(кг С); с м- теплоемкость материала, кДж/(кг С); ау- суммарный объемный коэффициент теплообмена, кВт/(м3 С); а - коэффициент горения твердого топлива в слое: а=\ в зоне горения, я=0 в зоне исходной шихты и агломерата; tu - температура материала, С; tr- температура газа, С; ртс - насыпная плотность материала, кг/м3; рг- плотность газа, кг/м ; у - координата, отсчитываемая от верха слоя, м; г - время, с.

Мощность источника тепла с учетом физико-химических реакций можно выразить следующим образом [43]: a vt6tL кВт/мз5 Т гор где Qd(p - эффективная теплота сгорания топлива, кДж/м3; Во - начальная концентрация топлива в слое шихты, кг/м3; 0,Ф-% - теплота физико-химических реакций, кДж/м3; тгор- время выгорания топлива в элементарном слое dy, с. Эффективную теплоту сгорания топлива с учетом горения углерода до СО и СОг определяют по формуле: )оф =7850-5540 и , кДж1мг, где р - стехиометрический фактор.

Мощность источников и стоков тепла, обусловленных протеканием физико-химических реакций с участием оксидов железа (qe0Ccm, Чокисл), удалением кристаллогидратной влаги (qKe), разложением карбонатов ( /,) ? ) и теплоты твердофазного спекания (дтф) находят из выражения [18]:

Цвосст tyFeO Цокисл (pFeO - Чтф, где q - количество тепла, кДж; (р - доля і-го компонента, участвующего в физико-химических процессах.

Начальные и граничные условия для системы дифференциальных уравнений (1) следующие: 1) изменение координаты по высоте слоя 0 у Н, где Я- общая высота слоя агломерационной шихты, уложенной на паллете, м; 2) пренебрегая усадкой слоя в процессе агломерации, принимаем Я = const; 3) изменение координаты времени по ходу процесса спекания 0 Кг , где хк = L/vn , где L - общая длина агломашины, vn - скорость движения паллет; 4) в начале процесса спекания (т = 0) температура шихты по всей высоте слоя равна начальной температуре tM = tM; 5) температура входящего в слой газа (у = 0) в зоне нагрева под горном равна средней температуре газа по длине горна tr = tr, после горна -температуре засасываемого в слой воздуха tr= tB.

Применяем численный метод решения дифференциальных уравнений [48,14], и разбиваем слой - Я по высоте на п частей с шагом Ау=Н/п, и принимаем шаг по времени Ат Ау/соГ, причем у( = іАу, ту =/Дг, где і = 0,...,n+l; j=0,...,m, получаем систему уравнений:

Исследование статистических характеристик изображения поверхности спекаемого слоя

Изображение поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном является одним из основных источников информации, которая необходима для управления процессом зажигания. Реальное изображение является существенно неоднородным, так как на поверхности спекаемого слоя имеются яркие (высокотемпературные) области. Наличие скачков яркости свидетельствует о неравномерном нагреве поверхности спекаемого слоя. В этой связи возникает задача выделения на изображении участков, соответствующих высокотемпературной области (рис. 3,4).

Процесс выделения на изображении составляющих его областей (сегментация) является одним из основных элементов работы оптико-электронной системы [27]. Пороговое разделение - это основной метод, используемый в промышленных оптико-электронных системах для выделения объектов, когда требуется обеспечить высокую пропускную способность системы.

Гистограммы интенсивностией, соответствующие изображениям поверхности спекаемого слоя за горном на контролируемом участке могут иметь вид, представленный на рис. 32, 33.

Данные гистограммы интенсивности могут быть обработаны с помощью нескольких пороговых значений Ть Т2, ..., Тк. Вариант многоуровнего порогового разделения обычно менее надежен, чем одноуровневый, из-за установки нескольких пороговых значений, которые эффективно разделяли бы интересующие области гистограммы, особенно когда их число достаточно велико [81]. Исходя из вышесказанного, гистограммы интенсивностей целесообразно обрабатывать, если имеет место явное отличие яркости высокотемпературных участков от общего фона изображения поверхности спекаемого слоя. Полученные гистограммы интенсивностей представляют собой либо бимодальное распределение, либо равномерное распределение интенсивностей.

Для изображений с бимодальным распределением интенсивностей пороговое разделение рассматривается как действие с функцией Т в виде [81] Т=Т[х, у, р(х,у), f(x,y)]5 где f(x,y) - интенсивность точки (х,у); р(х,у)- локальное свойство этой точки. Результатом порогового разделения является бинарное изображение G(x,y)= Г1 при f(x,y) T [_ 0 при f(x,y) T пикселы которого со значением 1 относятся к объектам - участкам с повышенной яркостью, а со значение 0 - к фону.

Поскольку в данной ситуации имеется явное различие между яркими областями и фоном, и контрастность достаточно высока, целесообразно применять глобальное пороговое разделение.

Для проведения сегментации с использованием метода порогового разделения в качестве порога необходимо искать значение интенсивности пикселов Т, соответствующее высокотемпературной зоне. Значение порогового уровня температуры найдено расчетным путем с применением результатов моделирования (разд. 2.4).

Бинарное изображение поверхности спекаемого слоя, сформированное с учетом порогового значения температуры Тп, позволяет определить количество и координаты пикселов, соответствующих высокотемпературным и низкотемпературным участкам изображения. Таким образом, определяется положение высокотемпературной зоны на контролируемом участке, площадь всей высокотемпературной зоны и площадь высокотемпературной зоны по каждой из пяти зон по ширине агломашины.

Описание функциональных элементов и блоков экспериментальной оптико-электронной установки

Экспериментальные проверка алгоритмического обеспечения метода контроля процесса зажигания шихты осуществлялись в условиях реального агломерационного производства с целью выбора оптимальной оптической схемы установки, проверки надежности и эффективности алгоритма управления скоростью движения агломерационной машины и классификации нарушений технологии производства агломерата.

Программная реализация алгоритмического обеспечения выполнена на базе среды визуального программирования Borland Delpfi 7. Программное обеспечение работает под управлением операционной системы Microsoft Windows 9X/2000/NT/XP.

Предварительно алгоритмическое обеспечение оптико-электронного метода настраивается для работы согласно методике, представленной в разд. 4.2. Видеосъемка проводилась в режимах ручной и автоматической фокусировок. Видеозапись воспроизводилась на VHS-магнитофоне, с которого аналоговый сигнал поступал на ТВ-карту и видеобластер, где оцифровывался для дальнейшей обработки в виде цифровых изображений размером 800x400 пикселов.

Всего в ходе эксперимента было проанализировано 50 400 кадров с изображениями, формируемыми с интервалом в 1 с, что при средней скорости 3 м/мин соответствовало 2520 м агломерационной ленты. При длине контролируемого участка 7 м количество обрабатываемых изображений составило 360. При этом было обнаружено еще 4 изображения, полученных при запуске аглоашины в момент ее разгона до заданной скорости.

Зафиксированные информативные изображения поверхности спекаемого слоя шихты поступали на вход алгоритма управления скоростью движения паллет агломерационной машины, анализировались с целью получения статистических параметров и вычисления коэффициентов высокотемпературной зоны поверхности IV эффективного контроля процесса зажигания шихты, с учетом алгоритма рассмотренного в разд. 3.2, была добавлена ОЭСУ, описанная в работе [48], которая была предварительно настроена на 12 рабочих отсчетов. Анализ результатов работы двух источников информации позволил принимать более адекватные решения по управлению скоростью движения паллет. Результатом работы алгоритма являлось формирование управляющего воздействия в соответствии с законом регулирования Vn=R(KBT3n0B отн, Квтзизл от") и параметрических характеристик для последующей классификации нарушений процесса зажигания шихты и процесса спекания в целом.

По закону регулирования (разд 3.2) скоростью движения паллет в зависимости от значений коэффициентов высокотемпературной зоны поверхности и излома, ситуация выглядит следующим образом: недостаток тепла, полученный при зажигании шихты, приводит к недопеку готового агломерата в разгрузочной части агломашины, что в свою очередь требует уменьшения скорости машины (при этом Квтз поверхности увеличивается, и соответствующее значение Квтз излома увеличивается); избыток тепла, полученный при зажигании шихты, приводит к тому, что к разгрузочной части агломашины произошло полное спекание, и следовательно, скорость движения паллет надо увеличить (при этом Квтз поверхности уменьшается, и соответствующее значение Квтз излома уменьшается).

Похожие диссертации на Автоматизация оптико-электронного контроля процесса зажигания агломерационной шихты с использованием зонного анализа интенсивности инфракрасного излучения