[发明专利]一种氩氧精炼铁合金冶炼终点预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氩氧精炼铁合金冶炼终点预测方法。

背景技术

终点控制是氩氧精炼（Argon-Oxygen Decarburization，AOD ）中低碳铬铁合金末期的重要操作，其目的是对炉口的终点碳和铁水温度进行控制，使两者同时达到出铁的要求。目前，我国AOD法精炼低碳铬铁合金普遍采用经验法，即人工看火法。该方法随机性强，对冶炼工的操作水平依赖大，终点命中率不稳定，冶炼中经常要回炉吹炼，造成生产成本提高，资源浪费。目前，副枪检测和质谱仪的引入在提高冶炼自动化水平和终点命中率方面取得了相当大的进展，但这种方法成本高、投资大，无法在中小型冶炼设备上普及应用。1997年后，国外逐渐出现了以红外激光穿透炉口炉气的方法测量炉气成分，并出现了用于终点控制的光学传感器。这种方法适合低碳检测，但由于光学传感器工作地点离炉口较近，导致仪器寿命受到挑战。进入21世纪后，国内提出了通过炉口辐射的光强度和图像信息提取特征值的技术作为判断终点的依据，但实验中的预测精度不尽人意。

发明内容

本发明的目的是提供一种氩氧精炼铁合金冶炼终点预测方法，该方法是一种基于机器视觉的AOD炉终点支持向量机预测方法，由机器视觉系统对冶炼中低碳铬铁后期AOD炉炉口火焰特征进行识别和提取，利用支持向量机（Support Vector Machine，SVM）建立终点预报模型，识别冶炼结束与否，最终确定冶炼终点。该方法能够及时、准确地预报终点。

本发明之方法包括以下具体步骤：

（一）、基于机器视觉的火焰特征提取

（1）、图像采集系统的构成

图像采集系统是由光学图像传感器CCD摄像机、图像采集卡和工控机组成， CCD摄像机的图像信息通过同轴电缆送至工控机上的图像采集卡，图像采集卡将视频信号转换成数字信号，送入工控机进行相应的数字处理、图像显示和预测分析。

CCD摄像机将AOD炉炉口火焰的光信号转化为电信号，图像采集卡将CCD摄像机输出的模拟信号经过采样、离散后存储在计算机内，并把每个采样点的灰度转换成0～255的灰度级，按顺序存入缓冲寄存器，计算机经缓冲寄存器对每个像素进行访问。

（2）、特征选择

终点控制的基本要求是在吹炼结束时，铁水中的化学成分和温度同时达到出炉的要求，AOD炉冶炼中低碳铬铁后期，由于炉内碳将耗尽，碳氧反应趋于平缓，炉口火焰变化缓慢，颜色发黄变软；通过火焰有效灰度（）、高温区域灰度（）、火焰有效面积（）、高温区域面积 ()可以对火焰特征做出快速的描述，用[-1,1]描述冶炼终点达到与否。

（2-1）火焰有效灰度（）

通过实验研究确定火焰有效灰度的阈值，像素灰度高于这一阈值的部分视为有效火焰区域。

（2-2）高温区域灰度（）

通过实验确定高温区域灰度阈值，像素灰度高于这一阈值的部分视为火焰高温区域。

（2-3）火焰有效面积（）

火焰面积的计算公式为

Si=Σj=1GL(gij-gd)]]>

式中，S_i为第i次采样的火焰面积，G为图像像素个数，表示第i次采样时图像中像素点j的灰度值；G_d为预先设定的阈值，合理的阈值选取对“火焰像素面积”的计算至关重要，可以通过对现场火焰图像和炉内火焰录像的观察确定阈值，L(.)为阶跃函数，表征炉口火焰边缘的波动，取1，取0。

（2-4）火焰高温面积()

相对于火焰高温区域灰度的火焰面积，与火焰有效面积获取方法一致。

（3）、归一化处理