CN108549317A - 连铸机铸坯定位控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连铸机铸坯定位控制系统，包括依次电连接红外线摄像机(4)、图片处理专用机(1)、继电器箱(2)和出坯PLC控制器(3)，红外线摄像机(4)设置在出坯辊道(5)入口和出口的外侧，出坯PLC控制器(3)可控制出坯辊道(5)的启停。控制方法包括：a、红外线摄像机(4)采集铸坯图像；b、图像分析模块对图像分析；c、数字化处理和抗干扰处理模块对图像数字化和抗干扰处理；d、限位信号模块通过继电器箱(2)将限位信号输入到出坯PLC控制器(3)；e、出坯PLC控制器(3)控制不同的出坯辊道(5)启停。本装置可用于高温恶劣环境，定位准确，使用寿命长；采用多点限位监控，满足生产要求，减轻劳动强度，降低生产成本。

Description

连铸机铸坯定位控制系统和方法
技术领域
本发明涉及一种连铸机铸坯定位控制系统和方法，属于控制系统技术领域。
背景技术
连铸机出坯辊道一般由多组辊道组成，每组辊道由多根辊子组成，根据冷热金属检测器、信号辊或者接近开关检测出热铸坯在出坯辊道的不同位置，分别启动不同的辊道组运行。特别在方坯连铸机里，由于浇铸拉速高、流道间距小，因此出坯辊道上的热铸坯温度很高，约600～800℃之间。现有技术的定位装置主要包括图像处理计算机、工业相机、相机控制器模块、图像定位模块、铸坯位置计算模块、光电管和速度传感器等，用于热铸坯定位的冷热金属检测器、信号辊、接近开关在高温环境下故障率极高，备件消耗量也极大，高故障率造成出坯辊道只能手动操作，大大增加了操作工的劳动强度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是传统用于热铸坯定位的冷热金属检测器、信号辊、接近开关在高温环境下故障率极高，备件消耗量也极大，高故障率造成出坯辊道只能手动操作，操作工的劳动强度大。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：连铸机铸坯定位控制系统，包括红外线摄像机、图片处理专用机、继电器箱和出坯PLC控制器，且红外线摄像机、图片处理专用机、继电器箱和出坯PLC控制器依次电连接，所述红外线摄像机设置在出坯辊道入口和出口的外侧，且正对出坯辊道，出坯PLC控制器可控制出坯辊道的启停。
其中，上述系统中红外线摄像机距离出坯辊道的距离为3～5m。
其中，上述系统中所述图片处理专用机包括电连接的图像分析模块、数字化处理模块、抗干扰处理模块和限位信号模块，图像分析模块与红外线摄像机电连接，限位信号模块与继电器箱电连接。
进一步，上述系统中所述数字化处理模块包括依次电连接的采样、量化和信息保存模块。
进一步，上述系统中所述抗干扰处理模块为数字滤波器和/或抗干扰软件。
连铸机铸坯定位控制方法，包括如下操作步骤：
a、采用红外线摄像机实时采集铸坯图像；
b、通过图像处理专用机的图像分析模块对采集到的铸坯图像进行分析；
c、再通过图像处理专用机的数字化处理模块和抗干扰处理模块对铸坯图像进行数字化和抗干扰处理；
d、最后通过图像处理专用机的限位信号模块将限位信号输出到继电器箱；
e、继电器箱将限位信号输入到出坯PLC控制器；
f、出坯PLC控制器根据限位信号控制出坯辊道不同的出坯辊道启停。
本发明的有益效果是：本系统和方法采用先进的图像模式识别技术，对高温铸坯非接触、远距离定位，特别适用于一般光电式、机械式限位无法正常工作高温恶劣环境，铸坯跟踪定位准确可靠，使用寿命长；同时本系统和方法能对多个点限位进行监控，定位改变方便，完全满足现场生产要求，维护量小；取代原有光电式、机械式限位，提高了连铸机后区辊道的自动化控制程度，大大减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率，降低生产成本；该套系统使用简单，操作方便，并配有键盘和鼠标以在特殊情况下进行手动或修改参数。
附图说明
图1为本发明连接结构示意图；
图2为本发明简要控制流程结构示意简图。
附图标记：1是图片处理专用机，2是继电器箱，3是出坯PLC控制器，4是红外线摄像机，5是出坯辊道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，本发明的连铸机铸坯定位控制系统，包括红外线摄像机4、图片处理专用机1、继电器箱2和出坯PLC控制器3，且红外线摄像机4、图片处理专用机1、继电器箱2和出坯PLC控制器3依次电连接，所述红外线摄像机4设置在出坯辊道5入口和出口的外侧，且正对出坯辊道5，出坯PLC控制器3可控制出坯辊道5的启停。本领域技术人员能够理解的是，由于实际生产过程中出坯辊道5会有很多组，且处于高温环境中。本系统将红外线摄像机4设在出坯辊道5入口和出口的外侧，且正对出坯辊道5，使得红外线摄像机4可对多组出坯辊道5进行监控，同时红外线摄像机4远离出坯辊道5，可降低高温对红外线摄像机4清晰度和准确度以及物理损害。通过红外线摄像机4采集铸坯图像，经图片处理专用机1处理后与图片处理专用机1中标定的各组辊道的减速位、停止位进行比较，图片处理专用机1输出相应辊道减速位、停止位限位信号通过继电器箱2传递给出坯PLC控制器3，出坯PLC控制器3通过接收的限位信号控制出坯辊道5的驱动电机，从而实现控制出坯辊道5启停的目的。
优选的，上述系统中红外线摄像机4距离出坯辊道5的距离为3～5m。本领域技术人员能够理解的是，由于出坯辊道5上主要输送的是高温铸坯，会造成周围环境温度升高。而红外线摄像机4也属于电子产品，为避免高温损坏红外线摄像机4，故本装置优选红外线摄像机4距离出坯辊道5的距离为3～5m。
优选的，上述系统中所述图片处理专用机1包括电连接的图像分析模块、数字化处理模块、抗干扰处理模块和限位信号模块，图像分析模块与红外线摄像机4电连接，限位信号模块与继电器箱2电连接。本领域技术人员能够理解的是，本装置进一步优选图片处理专用机1主要处理的模块结构及其连接关系，优选图片处理专用机1包括电连接的图像分析模块、数字化处理模块、抗干扰处理模块和限位信号模块，图像分析模块与红外线摄像机4电连接，限位信号模块与继电器箱2电连接。使其从输入的图像信号经图像分析模块、数字化处理模块、抗干扰处理模块和限位信号模块转换成限位信号，实现与图片处理专用机1中标定的各组辊道的减速位、停止位进行比较，从而实现控制出坯辊道5启停的目的。
优选的，上述系统中所述数字化处理模块包括依次电连接的采样、量化和信息保存模块。本领域技术人员能够理解的是，本装置优选数字化处理模块具体内容，包括依次电连接的采样、量化和信息保存模块。采样模块：把图像划分为若干图像元素(像素)，并给出它们各自的存储地址；量化模块：度量每一像素的灰度，并把连续的度量结果量化为整数；信息保存模块：将图像量化结果写入存储设备。
优选的，上述系统中所述抗干扰处理模块为数字滤波器和/或抗干扰软件。本领域技术人员能够理解的是，本系统只是优选将抗干扰处理模块为数字滤波器和/或抗干扰软件。通过软件可提高DSP数字图像处理系统的抗干扰能力。现阶段主要利用数字滤波器来滤除干扰，图像信号首先经过采样/保持电路，送至模/数转换器(ADC)转换成数字量，然后通过数字滤波器滤除其中的干扰信号，最后通过数/模转换器(DAC)获得语音信号输出，也可以采用软件看门狗、多次采样技术、定时刷新输出口等技术来抑制干扰。
连铸机铸坯定位控制方法，包括如下操作步骤：
a、采用红外线摄像机4实时采集铸坯图像；
b、通过图像处理专用机的图像分析模块对采集到的铸坯图像进行分析；
c、再通过图像处理专用机的数字化处理模块和抗干扰处理模块对铸坯图像进行数字化和抗干扰处理；
d、最后通过图像处理专用机的限位信号模块将限位信号输出到继电器箱2；
e、继电器箱2将限位信号输入到出坯PLC控制器3；
f、出坯PLC控制器3根据限位信号控制出坯辊道5不同的出坯辊道5启停。本领域技术人员能够理解的是，本方法通过红外线摄像机4采集铸坯图像，而红外线摄像机4主要是通过红外线滤光片实现日夜转换，即在白天时打开滤光片，以阻挡红外线进入CCD(工业相机)，让CCD只能感应到可见光；夜视或光照条件不好的状态下，滤光片停止工作，不再阻挡红外线进入CCD，红外线经物体反射后进入镜头进行成像。通过图片处理专用机1的图像分析模块进行图像分析，也即是通过对图像相关目标、内容进行检测和计算，获取某些客观信息，从而建立对图像的描述，以便对图像内容进行识别辨识。图像分析是从图像到非图像(数据或字符)的处理过程。再通过图片处理专用机1的数字化处理模块和抗干扰处理模块对铸坯图像进行数字化和抗干扰处理，具体是数字化处理模块通过下列步骤：(1)采样：把图像划分为若干图像元素(像素)，并给出它们各自的存储地址；(2)量化：度量每一像素的灰度，并把连续的度量结果量化为整数；(3)信息保存：将图像量化结果写入存储设备。同时进行抗干扰处理：利用软件也可以提高DSP数字图像处理系统的抗干扰能力。主要有：①利用数字滤波器来滤除干扰；图像信号首先经过采样/保持电路，送至模/数转换器(ADC)转换成数字量，然后通过数字滤波器滤除其中的干扰信号，最后通过数/模转换器(DAC)获得语音信号输出。②采用软件看门狗、多次采样技术、定时刷新输出口等技术来抑制干扰。最后铸坯图像经过图像分析、数字化处理和抗干扰处理后，与图片处理专用机1标定的各组辊道的减速位、停止位进行比较，图片处理专用机1输出相应辊道减速位、停止位限位信号通过继电器箱2动作传递给出坯PLC控制器3，继而控制上端有铸坯的出坯辊道5运行，从而实现自动化控制，由于红外线摄像机4与出坯辊道5设置较远，延长了红外线摄像机4使用寿命，减小工人劳动强度，降低了生产成本。

Claims (6)

1.连铸机铸坯定位控制系统，其特征在于：包括红外线摄像机(4)、图片处理专用机(1)、继电器箱(2)和出坯PLC控制器(3)，且红外线摄像机(4)、图片处理专用机(1)、继电器箱(2)和出坯PLC控制器(3)依次电连接，所述红外线摄像机(4)设置在出坯辊道(5)入口和出口的外侧，且正对出坯辊道(5)，出坯PLC控制器(3)可控制出坯辊道(5)的启停。
2.根据权利要求1所述的连铸机铸坯定位控制系统，其特征在于：红外线摄像机(4)距离出坯辊道(5)的距离为3～5m。
3.根据权利要求1或2所述的连铸机铸坯定位控制系统，其特征在于：所述图片处理专用机(1)包括电连接的图像分析模块、数字化处理模块、抗干扰处理模块和限位信号模块，图像分析模块与红外线摄像机(4)电连接，限位信号模块与继电器箱(2)电连接。
4.根据权利要求3所述的连铸机铸坯定位控制系统，其特征在于：所述数字化处理模块包括依次电连接的采样、量化和信息保存模块。
5.根据权利要求3所述的连铸机铸坯定位控制系统，其特征在于：所述抗干扰处理模块为数字滤波器和/或抗干扰软件。
6.包括权利要求1至5任一权利要求所述的连铸机铸坯定位控制系统的方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
a、采用红外线摄像机(4)实时采集铸坯图像；
b、通过图像处理专用机的图像分析模块对采集到的铸坯图像进行分析；
c、再通过图像处理专用机的数字化处理模块和抗干扰处理模块对铸坯图像进行数字化和抗干扰处理；
d、最后通过图像处理专用机的限位信号模块将限位信号输出到继电器箱(2)；
e、继电器箱(2)将限位信号输入到出坯PLC控制器(3)；
f、出坯PLC控制器(3)根据限位信号控制出坯辊道(5)不同的出坯辊道(5)启停。
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