[发明专利]基于机器视觉的电解铝生产中铝液及电解质水平测量系统

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的电解铝生产中铝液及电解质水平测量系统，包括AGV巡检小车系统，在AGV巡检小车系统上部设有测量钎系统，在AGV巡检小车系统下部设有机器视觉检测系统；前述的测量钎系统包括一根倾斜设置的测量钎，测量钎的底部位于电解液中，测量钎的顶部位于AGV巡检小车系统上；前述的机器视觉检测系统采用单目定焦摄像机以位于固定景深平面内的测量钎为识别目标和尺寸参考目标。该设备能够自动站位、自动识别出铝孔，测量钎自动探入，机器视觉测量与数据生成、传输。该设备能够减轻工人劳动强度，提高劳动生产率，有利于数据的实时传输与数据分析利用，对于实现电解铝工业的智能化、自动化具有重要意义。

技术领域

本发明涉及电解铝生产过程中铝液及电解质水平的检测和图像处理、视觉测量，运用对视觉系统定标、图像预处理、图像识别、图像测距的方式自动测量铝液及电解质水平。属于电解铝生产行业技术领域。

背景技术

电解铝生产过程中，铝水平和电解质水平是电解槽生产管理的两个重要参数。电解质的主要作用是导电、溶解氧化铝以及分离阳极反应与阴极反应，电解质水平的高低直接关系到对氧化铝的溶解能力，也影响到电解质内部的传质以及氧化铝溶解的均匀性，且电解质水平的高低也影响到电解槽的热稳定性与阳极的消耗。铝水平的主要作用是促使阴极反应发生、储存热量、导电导热。所以铝水平的选择对电解槽热平衡具有重要影响，如提高铝水平，能够降低铝液及电解质的流速，减少铝的溶解损失，增加炉底散热，有益于组织低过热度生产，提高电流效率；但是铝水平过高，会降低氧化铝的溶解能力，造成大量氧化铝沉淀到炉底。所以，如何真实、有效地获得电解质水平与铝水平的数据是电解槽智能化管理的前提。

目前电解铝生产过程中，主要采用人工测量，对大多数电解铝生产企业而言，目前测量工具主要有两种。无论哪种测量工具，都需要人工放入与取出测量钎，并握持水平仪进行水平放置，人工进行钢尺比对测量，人工笔录等操作，操作环境恶劣，劳动强度较大，测试过程至少需要两位测试人员，且测试的误差较大，数据的键入容易出错，在一定程度上影响到测试的准确性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于机器视觉的电解铝生产中铝液及电解质水平测量系统，将该设备装载到AGV小车上，能够自动站位、自动识别出铝孔，测量钎自动探入及收回，机器视觉测量与数据储存、传输。该设备能够减轻工人劳动强度，提高劳动生产率，有利于数据的实时传输与数据分析利用，对于实现电解铝工业的智能化、自动化具有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

首先，本发明提出了一种基于机器视觉的电解铝生产中铝液及电解质水平测量系统，包括AGV巡检小车系统，在AGV巡检小车系统上部设有测量钎系统，在AGV巡检小车系统下部设有机器视觉检测系统；前述的测量钎系统包括一根倾斜设置的测量钎，测量钎的底部位于电解液中，测量钎的顶部位于AGV巡检小车系统上；前述的机器视觉检测系统采用单目定焦摄像机以位于固定景深平面内的测量钎为识别目标和尺寸参考目标。

进一步的，前述的AGV巡检小车系统通过二维码进行路线导航与槽号识别。AGV巡检小车系统通过标记视觉对位自动将钢钎对准火孔。

进一步的，测量钎由步进电机进行驱动，并设置运动导轨。测量钎的材质选用铸铁。测量钎导轨末端设置把持器。测量钎设置两段伸缩节。

进一步的，前述的机器视觉检测系统将图像从RGB转为HSV色彩空间，二值化、高斯滤波消除背景干扰，通过亚像素边缘检测获得分界线，初步确定浸入段长度；再通过测量钎图像测量长度和已知长度计算误差率，然后对浸入长度进行修正，得到准确测量钎浸入部分长度；最终结合测量钎的倾斜角换算成竖直高度。机器视觉识别流程图如图2所示。

本发明还提出了采用前述基于机器视觉的电解铝生产中铝液及电解质水平测量系统的测量方法，包括如下步骤：

S1，伸缩控制系统将测量钎向上回收；