專利名稱：基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)與控制方法，應(yīng)用于有色冶煉技術(shù)領(lǐng)域中的鑄機(jī)的高溫金屬液體的鑄輪凹槽的液位自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在連鑄連軋的生產(chǎn)線中，銅液澆鑄鑄輪起到非常重要的作用，合格的銅水由精煉爐流向中間包，再通過(guò)鑄輪進(jìn)行澆鑄。當(dāng)鑄輪凹槽的液位偏低時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致鑄機(jī)冷卻水進(jìn)入澆鑄腔，從而發(fā)生爆炸危險(xiǎn)；而當(dāng)鑄輪凹槽的液位過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鑄腔桶水溢出，對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。同時(shí)，在鑄輪凹槽液位不穩(wěn)定的情況下，也會(huì)導(dǎo)致銅坯冷卻不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致后面一連串的工藝都受到影響。因此，鑄輪凹槽液位水平穩(wěn)定的自動(dòng)快速控制顯得尤為重要。在現(xiàn)有技術(shù)中，鑄輪液位的控制裝置主要有兩種放射源液面檢測(cè)控制系統(tǒng)；和浮球液面檢測(cè)控制系統(tǒng)。其中，放射源液面控制系統(tǒng)存在對(duì)操作人員的人身安全危害和液面容易丟失的情況，而浮球液面控制存在因液面波動(dòng)情況大而不容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的情況。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鑄輪液面控制裝置，不容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，操作人員的操作強(qiáng)度大，工作環(huán)境也較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)與控制方法，其容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，大幅度降低了操作人員的操作強(qiáng)度，徹底改善了工作環(huán)境。為此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其包括中間包、澆嘴、和鑄輪，所述澆嘴設(shè)置于所述中間包的下方，而所述鑄輪設(shè)置于所述澆嘴的正下方，其特征在于，在所述中間包的所述澆嘴處，可垂直移動(dòng)地設(shè)置塞棒，所述塞棒由伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；所述基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)還包括信號(hào)采集裝置、圖像處理器、邏輯控制器、和驅(qū)動(dòng)變頻器，所述信號(hào)采集裝置通過(guò)拍攝鑄輪的鑄腔液面拾取并且存儲(chǔ)連續(xù)的液位圖像數(shù)字fn息；產(chǎn)生液位差數(shù)據(jù)的所述圖像處理器一方面與所述信號(hào)采集裝置電連接，另外一方面與產(chǎn)生模擬量信號(hào)的邏輯控制器電連接；所述邏輯控制器進(jìn)一步與所述驅(qū)動(dòng)變頻器電連接；以及所述驅(qū)動(dòng)變頻器進(jìn)一步與所述伺服電機(jī)電連接。優(yōu)選地，所述信號(hào)采集裝置是CXD攝像機(jī)。
優(yōu)選地，所述圖像處理器是NI1456 VSC 2。優(yōu)選地，所述邏輯控制器是PLC。根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，提供了一種基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制方法，其特征在于，在中間包的澆嘴處可垂直移動(dòng)地設(shè)置塞棒，該塞棒由伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；采用信號(hào)采集裝置拍攝鑄輪的鑄腔液面，以檢測(cè)鑄輪的鑄腔內(nèi)銅液的水平液位，該信號(hào)采集裝置獲取連續(xù)的圖像數(shù)字信息，并且發(fā)送給圖像處理器；圖像處理器根據(jù)參考設(shè)置點(diǎn)計(jì)算出絕對(duì)的或者相對(duì)的液位差，再把這個(gè)液位差輸入到可編程邏輯控制器，進(jìn)行閉環(huán)的PID計(jì)算，以產(chǎn)生模擬量信號(hào)，這個(gè)信號(hào)直接輸出給驅(qū)動(dòng)變頻器器；再由驅(qū)動(dòng)變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，從而帶動(dòng)塞棒，以控制中間包的澆嘴的開(kāi)口，從而控制銅液從中間包至鑄輪的鑄腔的流量大小，由此控制鑄輪的鑄腔液面的高低。優(yōu)選地，所述信號(hào)采集裝置采用CXD攝像機(jī)。優(yōu)選地，所述圖像處理器采用NI1456 VSC 2。優(yōu)選地，所述邏輯控制器采用PLC。根據(jù)發(fā)明，明顯改善了操作人員的操作環(huán)境，改原來(lái)人工手動(dòng)操為現(xiàn)在的自動(dòng)控制，也大大提高了銅坯的質(zhì)量，為后面的軋機(jī)工序提供了很好的保證。


圖1根據(jù)本發(fā)明的基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，如圖1所示，采用CCD攝像機(jī)1拍攝鑄輪9的鑄腔液面，以檢測(cè)鑄輪9的鑄腔內(nèi)銅液的水平液位。該CXD攝像機(jī)1獲取連續(xù)的圖像數(shù)字信息，并且發(fā)送給NI1456 VSC圖像處理器2。圖像處理器2可以是NI1456 VSC，其根據(jù)參考設(shè)置點(diǎn)計(jì)算出液位差(絕對(duì)的或者相對(duì)的)，再把這個(gè)液位差輸入到可編程邏輯控制器3 (PLC，Programmable LogicController)。該P(yáng)LC可編程控制器3進(jìn)行一個(gè)閉環(huán)的比例-積分-微分計(jì)算(PID，!ProportionIntegration Differentiation)，以產(chǎn)生一個(gè)模擬量信號(hào)，這個(gè)信號(hào)直接輸出給變頻器或驅(qū)動(dòng)器4。再由變頻器4來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)5，從而帶動(dòng)塞棒6，以控制中間包7的澆嘴8的開(kāi)口，從而控制銅液從中間包7至鑄輪9的鑄腔的流量大小，由此控制鑄輪9的鑄腔液面的高低?？傊?，本發(fā)明的控制方案是攝像頭1采集鑄輪9的液面數(shù)據(jù)一通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊給視頻圖像處理器2 —可編程邏輯控制器(PLC)—驅(qū)動(dòng)變頻器4 —伺服電機(jī)5 —塞棒6 —中間包7的澆嘴8 —銅液流，最終實(shí)現(xiàn)液面的自動(dòng)控制。
權(quán)利要求
1.一種基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其包括中間包、澆嘴、和鑄輪，所述澆嘴設(shè)置于所述中間包的下方，而所述鑄輪設(shè)置于所述澆嘴的正下方，其特征在于，在所述中間包的所述澆嘴處設(shè)有可垂直移動(dòng)的塞棒，所述塞棒由伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；所述基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)還包括信號(hào)采集裝置、圖像處理器、邏輯控制器、和驅(qū)動(dòng)變頻器，所述信號(hào)采集裝置通過(guò)拍攝鑄輪的鑄腔液面拾取并且存儲(chǔ)連續(xù)的液位圖像數(shù)字信息；產(chǎn)生液位差數(shù)據(jù)的所述圖像處理器一方面與所述信號(hào)采集裝置電連接，另外一方面與產(chǎn)生模擬量信號(hào)的邏輯控制器電連接；所述邏輯控制器進(jìn)一步與所述驅(qū)動(dòng)變頻器電連接；以及所述驅(qū)動(dòng)變頻器進(jìn)一步與所述伺服電機(jī)電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)采集裝置是CXD攝像機(jī)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理器是NI1456 VSC 2。
4.如權(quán)利要求1-3其中之一所述的基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯控制器是PLC。
5.一種基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制方法，其特征在于，在中間包的澆嘴處可垂直移動(dòng)地設(shè)置塞棒，該塞棒由伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；采用信號(hào)采集裝置拍攝鑄輪的鑄腔液面，以檢測(cè)鑄輪的鑄腔內(nèi)銅液的水平液位，該信號(hào)采集裝置獲取連續(xù)的圖像數(shù)字信息，并且發(fā)送給圖像處理器；圖像處理器根據(jù)參考設(shè)置點(diǎn)計(jì)算出絕對(duì)的或者相對(duì)的液位差，再把這個(gè)液位差輸入到可編程邏輯控制器，進(jìn)行閉環(huán)的PID計(jì)算，以產(chǎn)生模擬量信號(hào)，這個(gè)信號(hào)直接輸出給驅(qū)動(dòng)變頻器器；再由驅(qū)動(dòng)變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，從而帶動(dòng)塞棒，以控制中間包的澆嘴的開(kāi)口，從而控制銅液從中間包至鑄輪的鑄腔的流量大小，由此控制鑄輪的鑄腔液面的高低。
6.如權(quán)利要求5所述的基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述信號(hào)采集裝置采用CXD攝像機(jī)。
7.如權(quán)利要求5所述的基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述圖像處理器采用NI1456 VSC 2。
8.如權(quán)利要求5所述的基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述邏輯控制器采用PLC。
全文摘要
一種基于視覺(jué)的鑄輪液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其包括中間包、澆嘴、和鑄輪，所述澆嘴設(shè)置于所述中間包的下方，而所述鑄輪設(shè)置于所述澆嘴的正下方，其特征在于，在中間包的澆嘴處，可垂直移動(dòng)地設(shè)置塞棒，所述塞棒由伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；信號(hào)采集裝置通過(guò)拍攝鑄輪的鑄腔液面拾取并且存儲(chǔ)連續(xù)的液位圖像數(shù)字信息；產(chǎn)生液位差數(shù)據(jù)的所述圖像處理器一方面與所述信號(hào)采集裝置電連接，另外一方面與產(chǎn)生模擬量信號(hào)的邏輯控制器電連接；所述邏輯控制器進(jìn)一步與驅(qū)動(dòng)變頻器電連接；以及所述驅(qū)動(dòng)變頻器進(jìn)一步與所述伺服電機(jī)電連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，大幅度降低了操作人員的操作強(qiáng)度，徹底改善了工作環(huán)境。
文檔編號(hào)G05D9/12GK102566608SQ20111041421
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者劉俠, 尹家軍, 張秉檐, 賴后林, 饒勇平 申請(qǐng)人:江西稀有稀土金屬鎢業(yè)集團(tuán)有限公司