Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПРОИЗВОДСТВА
АГЛОМЕРАТА 20
1.1 Анализ существующих методов и средств управления спеканием
шихты и контроля качества агломерата 20
Методы и средства управления спеканием шихты и контроля зажигания на агломерационной машине 20
Методы и средства контроля макроструктуры агломерационного спека 40
Методы и средства контроля гранулометрического состава агломерата 43
1.2 Характеристика производства агломерата как объекта
оптического контроля и управления 54
Процесс зажигания шихты 54
Процесс спекания шихты 64
Макроструктура агломерационного спека 76
Гранулометрический состав агломерата 78
Конструктивные особенности оптико-электронных систем управления и технологического контроля качества агломерата 91
Показатели эффективности управления спеканием шихты и контроля качества агломерата 97
Выводы 101
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ СПЕКАНИЕМ
АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
МЕТОДОВ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО КОНТРОЛЯ 103
2.1 Математическое моделирование тепловых процессов в слое
агломерируемой шихты 103
Математическая модель теплообмена в спекаемом слое 103
Тестирование модели теплообмена в слое агломерируемого материала и ее адаптация на основе экспериментальных данных .... 116
Результаты моделирования тепловых процессов в спекаемом
слое 118
Температурное поле в слое агломерата как критерий для формирования изображения излома спекаемого слоя и управления процессом агломерации 127
Температурное поле поверхностного слоя агломерата как критерий для формирования изображения аглоспека за зажигательным горном и управления процессом спекания 131
Управление процессом спекания агломерационной шихты с использованием анализа коэффициента высокотемпературной зоны излома аглоспека 139
Определение высокотемпературной зоны излома 139
Управление процессом спекания агломерационной шихты 141
2.5 Управление процессом спекания агломерационной шихты с
использованием анализа температурного поля поверхности
спекаемого слоя за зажигательным горном 144
Формирование управляющего воздействия 151
Выводы 152
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА
АГЛОМЕРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ОПТИКО-
ЭЛЕКТРОННОГО КОНТРОЛЯ 153
3.1 Оценка качества агломерата на основе анализа макроструктуры
излома агломерационного спека 153
3.1.1 Взаимосвязь структурных характеристик агломерационного
спека и параметров макроструктуры в изломе 153
3.1.2 Методы анализа макроструктуры агломерата 155
Параметрический анализ 155
Текстурный анализ 157
Пространственно-спектральный анализ 164
3.1.3 Моделирование изображения излома агломерационного спека 166
3.2 Оценка качества агломерата на основе анализа его
гранулометрического состава 173
Выбор оптимальных параметров оптической схемы 173
Моделирование изображений насыпного слоя агломерата 176
Методы обработки изображений насыпного слоя агломерата .. 184
Классификация методов обработки изображений 184
Подготовительный этап процесса обработки изображений насыпного слоя агломерата 186
Параметрический анализ 193
3.3 Выводы 195
4 АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ
СПЕКАНИЕМ ШИХТЫ 196
4.1 Алгоритмы управления процессом спекания шихты на основе анализа изображения излома спекаемого слоя в разгрузочной части
агломерационной машины 196
4.1.1 Статистический и параметрический анализ изображения
излома 196
Статистический анализ изображения излома аглоспека .... 196
Параметрический анализ изображения излома аглоспека .. 203
Алгоритм поиска изображения с максимальной информативностью и контрастностью 206
Алгоритм управления скоростью движения паллет агломерационной машины 209
Алгоритм классификации нарушений процесса спекания
шихты 216
4.2 Алгоритмы управления процессом спекания шихты на основе
анализа изображения поверхности спекаемого слоя за зажигательным
горном 219
Исследование статистических характеристик изображения поверхности спекаемого слоя 219
Алгоритм формирования управляющего воздействия 228
Выявление нарушений на этапе зажигания шихты 233
4.3 Выводы 239
5 АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА
АГЛОМЕРАТА 240
5.1 Алгоритмы контроля качества агломерата на основе анализа
макроструктуры излома агломерационного спека 240
Алгоритм исключения макроблоков 241
Алгоритм параметрического анализа 248
Алгоритм текстурного анализа 251
Алгоритм пространственно-спектрального анализа 254
Процедура комплексной оценки макроструктуры агломерата .. 262
5.2 Алгоритмы контроля качества агломерата на основе анализа его
гранулометрического состава 264
Алгоритм локального динамического порогового разделения . 264
Алгоритм адаптивной настройки размера локальной области изображения для определения порогового значения 266
Алгоритм бинарной рекурсивной фильтрации изображения ... 268
Алгоритмы контурного разделения гранул 273
Алгоритм параметрического анализа 278
5.3 Алгоритм компенсации внешних воздействий в оптико-
электронных системах, применяемых в агломерационном
производстве 280
Алгоритм фрактальной аппроксимации рядов экспериментальных данных 285
Выводы 295
6 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СПЕКАНИЕМ ШИХТЫ
И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВ А АГЛОМЕРАТА 297
6.1 Оптико-электронная система управления спеканием
агломерационной шихты 297
6.1.1 Подсистема управления спеканием шихты на основе анализа
изображения излома спекаемого слоя в разгрузочной части
агломерационной машины 297
Основные функциональные элементы и блоки 297
Методика настройки алгоритмического обеспечения .... 301
Результаты промышленных испытаний 3 04
6.1.2 Подсистема управления спеканием шихты на основе анализа
изображения поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном 309
Основные функциональные элементы и блоки 309
Методика настройки алгоритмического обеспечения .... 313
Результаты промышленных испытаний 315
6.2. Оптико-электронная система контроля качества агломерата 329
6.2.1 Подсистема контроля качества агломерата на основе анализа
макроструктуры излома агломерационного спека 329
Основные функциональные элементы и блоки 329
Методика настройки алгоритмов управления 334
Результаты промышленных испытаний 335
6.2.2 Подсистема контроля качества агломерата на основе анализа
гранулометрического состава 340
Основные функциональные элементы и блоки 340
Методика настройки алгоритмического обеспечения ... 340
6.2.2.3 Результаты промышленных испытаний 342
Эффективность применения оптико-электронных систем управления спеканием шихты и контроля качества агломерата и расширение области их использования 352
Выводы 355
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 356
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 359
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Программное обеспечение подсистемы управления спеканием шихты на основе анализа изображения излома спекаемого
слоя в разгрузочной части агломерационной машины 3 99
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Фрагменты интерфейсов пользователя программного обеспечения оптико-электронных систем управления
спеканием шихты и контроля качества агломерата 408
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Акты о внедрении 418
Введение к работе
Актуальность темы. Повышение требований к качеству продукции, снижению ее себестоимости и улучшению экологической обстановки вокруг металлургических предприятий относится прежде всего к начальным переделам и, в частности, к агломерационному производству. Одним из важнейших направлений совершенствования производства агломерата является повышение качества управления технологическим процессом спекания шихты, которое обеспечивает увеличение производительности агломашин, качество агломерата и улучшение экологического состояния природной среды. Получение малоразрушающегося агломерата остаётся главным фактором улучшения технологических параметров выплавляемого чугуна, снижения расхода кокса и увеличения производительности доменных печей, так как на большинстве отечественных и зарубежных предприятий агломерат является основным компонентом доменной шихты. Оптимальная крупность кусков агломерата для малых и средних доменных печей составляет от 5 до 40 мм, для крупных и сверхмощных от 15 до 40 мм.
Благодаря фундаментальным работам большого круга ученых достигнуты значительные успехи в области изучения процесса спекания агломерационной шихты. Основные закономерности процессов и явлений, протекающих при агломерации, разработаны в трудах В.Я. Миллера, А.М.Парфенова, Е.Ф. Вегмана, А.А. Сигова, СВ. Базилевича, В.И. Коротича, Г.Г. Ефименко и др.
В мировой практике агломерационного производства в последние годы были предложены ряд методов управления процессом спекания шихты, среди которых наибольшее распространение получили методы, основанные на анализе отходящего газа и самого спекаемого материала. Существенным недостатком последних является отсутствие надлежащей оперативности и точности управления. Традиционно контроль качества готового агломерата осуществляется в лабораторных условиях. При этом выбирается заданный
9 объем аглоспека и определяются характеризующие его параметры, на основе полученных данных делается вывод о свойствах продукта агломерационного производства. Классическими методами определения гранулометрического состава агломерата являются лабораторный (ситовый) анализ и грохочение. Наряду с ними на некоторых предприятиях используют методы, основанные на измерении энергии первичного дробления материала. Разработка таких методов велась институтом механической обработки и обогащения в Германии (Technischen University Bergakademie Freiberg), фирмой «Нихон коге» в Японии и др. Недостатком таких подходов является отсутствие оперативности и как следствие снижение точности управления спеканием агломерационной шихты.
Проблематика указанных направлений исследований рассмотрена в работах таких отечественных и зарубежных ученых как Ростовцев СТ., Миллер В.Я., Коротич В.И., Базилевич СВ., Вегман Е.Ф., Худорожков И.П., Утков В.А., Малышева Т.Я., Лядова В.Я., Ефименко Г.Г., Смирнов СВ., Хохолов Д.Г., Каплун Л.И., Шумаков Н.С, Малыгин А.В., Хопунов Э.А., Тарасов В.Б., Пузанов В.П., Дегтяренко И.А., Кравцов В.В., Иванов А.И., Пархоменко А.Д., Kasana S., Sasaki М., Kasai Е., Nakajima К., Kurosawa S., Errigo V. и ряда других известных ученых.
В настоящее время все более широкое применение получают оптические методы, использование которых в системах управления и контроля позволяет обнаруживать нарушения технологического процесса спекания агломерационной шихты и корректировать его ход практически в реальном масштабе времени. Именно поэтому сегодня ведутся активные исследования в области создания автоматических оптико-электронных систем (работы Sasaki Y., Yasuda М., Watanabe М., Takahashi Н., Kato A., Miki К., Unzaki Н., Sakimura Н., Iida О.). Однако известные методологии и подходы ориентированы на определенный ограниченный класс задач, не дают комплексной оценки хода процесса спекания и качества получаемого
10 агломерата и их использование в большинстве случаев ограничено анализом соответствующим образом подготовленных образцов - сколы, аншлифы.
Таким образом, в настоящее время существует проблемная ситуация между требуемой производительностью агломашин и существующими методами и средствами контроля технологического процесса производства агломерата.
Эта ситуация определила постановку и решение в данной работе актуальной проблемы: повышение оперативности и качества контроля непрерывного технологического процесса производства агломерата на основе разработки и внедрения оптико-электронных методов и новых информационных технологий.
Научный аспект сформулированной проблемы заключается в развитии теоретических основ управления процессом спекания шихты и непрерывного технологического контроля качества агломерата, использующих оптико-электронные методы.
Практическая часть проблемы включает разработку структурно-функциональной организации и выбор инженерно-технических решений, позволяющих реализовать системы управления и контроля непрерывными технологическими процессами термической обработки.
Основная часть диссертационной работы выполнялась в рамках хоздоговорных и госбюджетных НИР, начиная с 1988 г.: в качестве научного руководителя - «Разработка методов и принципов построения многофункциональных систем технического зрения» (НИИ 01/Г-08, госбюджетная НИР в Череповецком государственном университете), «Исследования в области диагностики электропараметрическими методами технического состояния новых и повторно используемых подшипников качения» (договор № 33360/40151 от 15.10.2003, хоздоговорная НИР по заказу ОАО «Череповецкий сталепрокатный завод»); в качестве ответственного исполнителя - «Исследование возможности создания оптико-электронной системы распознавания объектов» (№ гос. регистрации
11 01880032744, хоздоговорная НИР по заказу Вологодского оптико-механического завода), «Исследование дефектов поверхности холоднокатаного металла» (№ гос. регистрации 01870014318, хоздоговорная НИР по заказу Череповецкого металлургического комбината).
Целью диссертационной работы является разработка теоретических и реализационных основ автоматизированного контроля и управления технологическим процессом производства агломерата.
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие основные задачи:
1. Анализ современного состояния проблемы контроля качества
технологического процесса производства агломерата.
2. Разработка математической модели управления спеканием
агломерационной шихты на основе оптико-электронного контроля.
3. Синтез обобщенной структурно-функциональной организации системы
управления технологическим процессом производства агломерата, а именно:
обоснование принципов управления и контроля непрерывными технологическими процессами термической обработки;
разработка дерева функций системы управления;
структурно-функциональная организация и обобщенный алгоритм функционирования системы управления.
4. Развитие теоретических основ оптико-электронного метода
распознавания высокотемпературной зоны излома и температурного поля
поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном.
5. Разработка методов оценки качества на основе автоматического
распознавания макроструктуры излома спекаемого слоя и
гранулометрического состава агломерата.
6. Создание программного обеспечения и экспериментальные
исследования автоматизированной системы управления и контроля качества
агломерата.
Объект исследования. Структурно-функциональная организация, алгоритмы и технические средства систем управления* технологическим процессом производства агломерата и контроля его качества.
Предмет исследования. Математические модели, методы, процедуры и устройства управления спеканием агломерационной шихты и контроля-качества агломерата.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы теоретические основы: газодинамики и теплотехники агломерационного процесса, оптико-электронных приборов и систем, измерений и обработки результатов эксперимента, построения алгоритмов и программ; методы, математического и компьютерного моделирования, цифровой обработки изображений и оптоэлектроники; аппарат теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна результатов работы и основные положения, выносимые на защиту, заключаются в следующем:
1. Предложен концептуальный базис синтеза систем управления
технологическим процессом производства агломерата, отличающийся
структурно-функциональной организацией компонентов на основе оптико-
электронных методов, что обеспечивает повышение оперативности и
качества контроля.
2. Разработаны теоретические основы управления спеканием
агломерационной шихты с использованием оптико-электронных методов,
включающие следующие основные положения:
Математическая модель формирования изображения поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном и излома в разгрузочной части агломерационной машины, в основу которой положены процессы теплообмена в агломерируемой шихте, позволяющая определять критерии управления спеканием в слое.
Метод управления спеканием агломерационной шихты и принцип формирования управляющего воздействия, отличающиеся использованием
13 способов распознавания высокотемпературной зоны излома и температурного поля поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном, что повышает оперативность и достоверность принятия решения.
2.3. Метод контроля качества агломерата, отличающийся автоматическим распознаванием макроструктуры излома спекаемого слоя и гранулометрического состава агломерата, что обеспечивает необходимые временные параметры технологического цикла.
3. Разработано системно обоснованное алгоритмическое обеспечение управления и контроля качества агломерата, включающее алгоритмы:
поиска наиболее информативного и контрастного изображения из множества изображений излома аглоспека, обеспечивающий высокие показатели надежности при наличии световых эффектов, обусловленных бликами и поднимающейся пылью;
управления скоростью движения паллет агломерационной машины, отличающийся использованием методов статистической обработки изображений и высокопроизводительных процедур адаптивного порогового разделения;
- порогового разделения, отличающийся использованием моментов
гистограммы интенсивностей и учитывающий ее асимметрию, что
обеспечивает необходимую точность измерения параметров классификации
возникающих нарушений;
- исключения макроблоков, отличающийся эффективным подавлением
неинформативных деталей на изображении излома аглоспека, что позволяет
уменьшить избыточность объёма обрабатываемой видеоинформации;
комплексной оценки качества агломерата, отличающийся использованием методов параметрического, текстурного и пространственно-спектрального анализа изображений, что обеспечивает более высокие показатели надёжности;
- контроля качества агломерата на основе его гранулометрического
состава с использованием динамического порогового разделения и
14 адаптивной настройки размера локальной области изображения для повышения точности определения порогового значения;
- компенсации неоднородностей видеосигнала и изменений его уровня
из-за внешних воздействий в оптико-электронных системах, применяемых в
агломерационном производстве;
аппроксимации экспериментальных данных фрактальными распределениями, позволяющий сжимать информацию натурных рядов данных без существенных потерь в точности.
Теоретическая значимость работы, заключается в развитии теории, методов и алгоритмов для управления спеканием агломерационной шихты и контроля качества агломерата.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что ее результаты являются основой разработки широкого класса оптико-электронных систем управления непрерывными технологическими процессами термической обработки, которые позволяют:
обеспечить требуемые показатели производительности;
повысить оперативность и достоверность принимаемых решений;
расширить условия и способы применения оптико-электронных методов управления и контроля;
уточнить оценки качества выпускаемой продукции;
осуществить комплексную автоматизацию непрерывных технологических процессов;
создать условия для высокого уровня технологической культуры производства.
Практическая ценность и новизна подтверждаются также тем, что- на основе предложенных технических решений разработан ряд системно обоснованных методов и устройств оптико-электронного контроля непрерывных технологических процессов с улучшенными метрологическими характеристиками, защищенных патентами на изобретения (Патенты: № 1780583, № 1796059, № 2017141).
Реализация результатов работы. Предложенные технические решения и основные научные положения и выводы диссертационной работы реализованы при разработке оптико-электронных устройств управления и непрерывного технологического контроля в ОАО «Вологодский оптико-механический завод», ОАО «Северсталь», ОАО «Череповецкий сталепрокатный завод» на линии стабилизации № 10 в сталепроволочном цехе № 2, запущенной в промышленную эксплуатацию 10.02.2004, ОАО «Белорецкий металлургический комбинат» на линии низкотемпературного-отпуска № 6 в сталепроволочном цехе № 11, запущенной в промышленную эксплуатацию 20.01.2006.
Научно-методические результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены в учебный процесс на кафедре «Программное обеспечение ЭВМ» Череповецкого государственного университета и используются при проведении занятий по дисциплинам «Основы теории управления», «Моделирование технических объектов», «Системы искусственного интеллекта», «Технология разработки программного обеспечения», а также в курсовом и дипломном проектировании.
В рамках решаемой проблемы под руководством соискателя защищены 5 кандидатских диссертаций.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на Международных, Всероссийских и региональных конференциях: 8th International Conference "Pattern Recognition and Image Analysis: New Information Technologies" (PRIA-8-2007, Yoshkar-Ola); 1-й, 2-й, 3-й, 4-й, 5-й, 6-й, 7-й, 8-й Межд. конф. «Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации» (Курск, 1993, 1995, 1997, 1999,2001,2003,2005,2008 г.г.); 2-й Межд. конф. «Медико-экологические информационные технологии» (Курск, 1999 г.); 4-й, 5-й Межд. конф. «Приборы с зарядовой связью и системы на их основе» (Геленджик, 1992 г., Москва, 1995 г.); 8-й Межд. конф. «Системный анализ в
проектировании и управлении» (С.-Петербург, 2004); 5-й, 6-й, 7-й, 8-й Межд. конф. «Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей среды» (Ульяновск, 1993, 2000 г.г., Саратов, 1995 г., Череповец, 1997 г.); 1-й, 2-й, 3-й, 4-й Межд. конф. «Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах» (Череповец, 1996, 1999, 2002, 2004 г.г.); 1-й, 2-й, 4-й, 5-й Межд. конф. «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» (Череповец, 1998, 2001, 2003, 2006 г.г.); Межд. конф. «Перспективные технологии автоматизации» (Вологда, 1999 г.); 2-й Межд. конф. «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем» (Вологда, 2000 г.); Межд. конф. «Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и искусственного интеллекта» (Вологда, 2001 г.); Межд. конф. «Информационные технологии в непрерывном образовании» (Петрозаводск, 1995 г.); 1-й Всесоюзной конф: «Проблемы измерительной техники,в волоконной оптике» (Нижний Новгород, 1991 г.); 1-й, 2-й Всеросс. конф: «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве» (Нижний Новгород, 1999, 2000 г.г.); Всеросс. конф. «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (Нижний Новгород, 2000 г.); 1-й, 2-й Всеросс. конф. «Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках» (Тамбов, 2001 г.); Всеросс. конф. «Перспективные информационные технологии в высшей школе» (Тамбов, 1995 г.); per. научно-произв. конф. «Ижора-2000» (С.-Петербург, ОАО «Ижорские заводы», 2000 г.); 2-й per. межвуз. конф. «Вузовская наука региону» (Вологда, 2001 г.); per. научно-произв. конф. «Северсталь» - пути к совершенствованию» (Череповец, 2001, 2002, 2003 г.г.); 14-я, 17-я per. межвуз. военно-научная конференция (Череповец, 2001, 2007 г.г.); межрег. конф. «Интеллектуальные и информационные системы» (Тула, 2003, 2004, 2007 г.г.); 5-й межвуз. конф. молодых ученых (Череповец, 2004 г.); а также на научно-технических семинарах
17 Череповецкого государственного университета, Череповецкого научного координационного центра РАН, Курского государственного технического университета в 1995-2008 г.г.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 104 печатные работы, включая 2 монографии, 26 статей, 3 патента на изобретения, 73 публикации материалов и тезисов докладов. Основные научные результаты диссертации отражены в 11 статьях в рецензируемых журналах и изданиях, входящих в Перечень ВАК Минобрнауки России.
Личный вклад соискателя. Все выносимые на защиту научные положения разработаны соискателем лично. В основных научных работах по теме диссертации, опубликованных в соавторстве, лично соискателем разработаны: в [3,9,12,17,20,24,25,28,29,32,37,38,40,41,43-53] - подходы к построению структурно-функциональной организации оптико-электронных систем управления спеканием агломерационной шихты, метод управления спеканием агломерационной шихты и принцип формирования управляющего воздействия, использующие способы распознавания высокотемпературной зоны излома и температурного поля поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном; в [1,4,6,12,18,19,21,27,30,31,35,36,39,42] - методы и алгоритмы контроля качества агломерата, основанные на автоматическом распознавании макроструктуры излома спекаемого слоя и гранулометрического состава агломерата; в [10,11,26,33] — методика проектирования оптико-электронных систем управления и контроля непрерывными технологическими процессами; в [8,22,23,34] - алгоритм аппроксимации экспериментальных данных фрактальными распределениями, позволяющий значительно сжимать информацию натурных рядов данных без существенных потерь в точности; в [14-16] — способы обработки информационного сигнала.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6
разделов, заключения, списка литературы, включающего 303 наименования,
и 3 приложений. Общий объем работы (без приложений)
18 составляет 398 страниц машинописного текста, в том числе 183 рисунка и 34 таблицы на 108 страницах.
В первом разделе определены наиболее перспективные методы и средства управлением спеканием шихты, контроля макроструктуры и гранулометрического состава. С точки зрения управления процессом спекания шихты выполнен анализ факторов, приводящих к нарушениям технологии, проведено исследование изображений спекаемой поверхности и излома аглоспека с целью оценки качества рассматриваемого процесса. На основе анализа существующей технологии агломерационного производства сформулированы требования к эффективности управления спеканием шихты и контроля качества агломерата.
Во втором разделе разработана математическая модель формирования изображений поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном и. излома в разгрузочной части агломерационной машины, на основе которой предложен метод управления спеканием агломерационной шихты и определен принцип формирования управляющего воздействия с использованием способов распознавания высокотемпературной зоны излома и температурного поля поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном.
В третьем разделе разработан метод контроля качества агломерата,
основанный на автоматическом распознавании макроструктуры излома
спекаемого слоя, и гранулометрического состава агломерата и
обеспечивающий необходимые временные параметры технологического
цикла. Установлена взаимосвязь структурных характеристик
агломерационного спека и параметров макроструктуры в изломе.
Предложены методы параметрического, текстурного и пространственно-
спектрального анализа макроструктуры агломерата, пригодные для
построения высокопроизводительных алгоритмов обработки
видеоинформации.
В четвертом разделе выполнен статистический и параметрический
анализ изображений поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном
и излома аглоспека в разгрузочной части для последующей оценки процесса
спекания шихты по ширине агломерационной машины, рассмотрены
варианты распределения высокотемпературной зоны по ширине спекаемого
слоя для возможных отклонений от оптимального состояния. Для каждого
отклонения были рассчитаны значения коэффициентов в отдельных зонах и
по всему излому. Определены эталонные наборы коэффициентов для
классификации возникающих нарушений, разработаны алгоритмы
формирования управляющего воздействия и классификации нарушений технологии производства агломерата, а также алгоритм поиска наиболее информативного и контрастного изображения^ из множества изображений излома аглоспека.
В пятом разделе для оценки качества агломерата разработано алгоритмическое обеспечение, включающее последовательность алгоритмов на основе анализа макроструктуры излома агломерационного спека и его гранулометрического состава.
В шестом разделе определены основные функциональные элементы и блоки оптико-электронных систем управления спеканием агломерационной шихты и контроля качества агломерата, предложены методики настройки алгоритмического обеспечения и приведены результаты промышленных испытаний систем.
В заключении приведены основные результаты работы.
В приложениях представлены: описание разработанного программного обеспечения, фрагменты интерфейсов пользователя, а также акты внедрения результатов работы.
