CN115049673A - 一种铝锭熔炼温度控制方法及系统 - Google Patents

一种铝锭熔炼温度控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及智能控制领域，具体涉及一种铝锭熔炼温度控制方法及系统，获取当前时刻铝锭的红外图像的灰度图像，分割出灰度图像中每个铝锭区域，根据当前时刻每个铝锭区域的面积在初始时刻该铝锭区域面积的占比、该铝锭区域的实际熔炼温度值与熔炼温度的温度差得到当前时刻铝锭的熔化程度，根据当前时刻每个铝锭区域面积和温度值及该铝锭区域当前时刻的面积变化量得到下一时刻该铝锭区域的面积变化量预测值，根据下一时刻每个铝锭区域的面积变化量预测值和当前时刻该铝锭区域的面积变化量及当前时刻的温度变化量得到下一时刻该铝锭区域的温度预测值，根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行控制，方法智能。

Description

一种铝锭熔炼温度控制方法及系统
技术领域
本申请涉及智能控制领域，具体涉及一种铝锭熔炼温度控制方法及系统。
背景技术
在铝棒的铸造过程中，首先将铝锭以及各种合金加入到熔炼炉中进行熔化，并通过初期、除渣等精炼手段将熔体内的杂质、气体有效去除，最后将熔炼好的铝液在一定的铸造工艺条件下，通过深井铸造系统，冷却铸造成各种规格的圆铸棒。
其中，熔炼过程是生产优质铝棒的重要环节之一，在熔炼过程中，若熔炼温度控制不好，导致熔炼温度过高，则会浪费能源，因为温度愈高，吸氢愈多，晶粒亦愈粗大，铝的氧化愈严重，一些合金元素的烧损也愈严重，导致铝棒的铸造性能和机械加工性能降低，铝棒的气密性降低，会在铸棒中产生夹渣、气孔、晶粒粗大，羽毛晶等多种铸造缺陷，严重影响铝棒铸造质量，因此必须对铝锭的熔炼温度进行严加控制来确保产品质量。
目前，对于铝锭熔炼，大多数工厂都是采用快速加料后高温快速熔化(即满负荷升温，炉气设定温度900℃以上)，使铝锭处于半固体、半液体状态并在较短时间内暴露于强烈的炉气及火焰下，降低金属的氧化、烧损和减少熔体的吸气，然后才将熔炼炉温度降至正常生产控制范围，以防铝液超温导致整个熔池内的金属过热，在此过程中通过高频次的测温来进行温度控制，操作繁琐，不够智能。
发明内容
本发明提供一种铝锭熔炼温度控制方法，解决铝锭熔炼过程中温度控制繁琐，不够智能的问题，采用如下技术方案：
获取当前时刻铝锭的红外图像的灰度图像；
根据灰度图像中像素点灰度值的方差判断熔炼是否完成；
若熔炼未完成，则分割出灰度图像中每个铝锭区域，并获取每个铝锭区域的面积和实际熔炼温度；
根据当前时刻每个铝锭区域的面积在初始时刻该铝锭区域面积的占比、该铝锭区域的实际熔炼温度与熔炉温度的温度差得到当前时刻铝锭的熔化程度；
根据当前时刻每个铝锭区域的面积和前一时刻该铝锭的面积得到当前时刻该铝锭区域的面积变化量；根据当前时刻每个铝锭区域的实际熔炼温度和前一时刻该铝锭区域的实际熔炼温度得到当前时刻该铝锭区域的温度变化量；
根据当前时刻每个铝锭区域面积、实际熔炼温度、面积变化量得到下一时刻该铝锭区域的面积变化量预测值；
根据下一时刻每个铝锭区域的面积变化量预测值、当前时刻该铝锭区域的面积变化量、当前时刻该铝锭区域的温度变化量得到下一时刻该铝锭区域的温度预测值；
根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行控制。
所述根据灰度图像中像素点灰度值的方差判断熔炼是否完成的方法为：
若方差不等于0，熔炼未完成，否则，熔炼完成。
所述分割出灰度图像中每个铝锭区域的方法如下：
使用分水岭算法对灰度图像进行区域分割，得到多个闭合区域，每个区域均为一个铝锭区域。
所述根据当前时刻每个铝锭区域的面积在初始时刻该铝锭区域面积的占比、该铝锭区域的实际熔炼温度与熔炉温度的温度差得到当前时刻铝锭的熔化程度的具体方法为：
Figure 690070DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 562080DEST_PATH_IMAGE002
为
Figure 133001DEST_PATH_IMAGE003
时刻即当前时刻铝锭的熔化程度，N为铝锭区域的个数，k为第k个铝锭区域，
Figure 892009DEST_PATH_IMAGE004
为
Figure 552667DEST_PATH_IMAGE003
时刻第k个铝锭区域的面积，S为该铝锭区域在初始时刻的面积，
Figure 193864DEST_PATH_IMAGE005
为
Figure 83322DEST_PATH_IMAGE003
时刻的熔炉温度，
Figure 24733DEST_PATH_IMAGE006
为
Figure 925186DEST_PATH_IMAGE003
时刻第k个铝锭区域的实际熔炼温度，
Figure 584837DEST_PATH_IMAGE007
是以e为底的指数函数即
Figure 746828DEST_PATH_IMAGE008
的含义为e的
Figure 152533DEST_PATH_IMAGE009
次方，e为自然常数。
所述当前时刻每个铝锭区域的面积变化量和当前时刻每个铝锭区域的温度变化量的获取方法为：
将每个铝锭区域前一时刻的面积减去当前时刻的面积，得到的值作为当前时刻该铝锭区域的面积变化量；
将每个铝锭区域当前时刻的实际熔炼温度减去前一时刻的实际熔炼温度，得到的值作为当前时刻该铝锭区域的温度变化量。
所述根据当前时刻每个铝锭区域面积、实际熔炼温度、面积变化量得到下一时刻该铝锭区域的面积变化量预测值的获取方法为：
Figure 905725DEST_PATH_IMAGE010
式中，
Figure 521514DEST_PATH_IMAGE011
为第k个铝锭区域在下一时刻的面积变化量预测值，
Figure 267622DEST_PATH_IMAGE012
为当前时刻第k个铝锭区域的面积变化量，
Figure 918046DEST_PATH_IMAGE013
为m时刻熔炉的温度，
Figure 45402DEST_PATH_IMAGE014
为熔炉加热的最高温度，
Figure 896290DEST_PATH_IMAGE004
为m时刻第k个铝锭区域的面积，m为m时刻，即当前时刻，
Figure 196822DEST_PATH_IMAGE007
是以e为底的指数函数即
Figure 967332DEST_PATH_IMAGE015
的含义为e的
Figure 796747DEST_PATH_IMAGE016
次方，e为自然常数。
所述根据每个铝锭区域在下一时刻的面积变化量的预测值和当前时刻的面积变化量及当前时刻的温度变化量得到该铝锭区域在下一时刻的预测温度值的方法为：
获取每个铝锭区域的当前温度变化量；
获取当前温度变化量和下一时刻面积变化量的预测值的乘积，将乘积再除以当前面积变化量得到的值作为下一时刻该铝锭的温度变化量；
将每个铝锭区域的当前时刻的实际熔炼温度与下一时刻该铝锭区域的温度变化量相加，将相加的结果值作为该铝锭区域在下一时刻的预测温度值。
所述根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行控制的方法为：
根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值与熔炉温度的差异程度和该铝锭区域面积在铝锭区域初始面积中的占比得到下一时刻铝锭区域的熔化程度预测值；
将下一时刻铝锭区域的熔化程度预测值减去当前时刻铝锭区域熔化程度得到下一时刻的铝锭的熔化程度变化量；
将当前时刻铝锭区域的熔化程度减去前一时刻铝锭区域的熔化程度得到当前时刻铝锭的熔化程度变化量；
根据当前时刻铝锭的熔化程度变化量和下一时刻的铝锭熔化程度变化量得到下一时刻的熔炼温度预测值；
按照熔炼温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行调整。
本技术方案还提供一种铝锭熔炼温度控制系统，包括图像处理模块、温度预测模块和温度控制模块：
所述图像处理模块：获取当前时刻熔炼炉内的红外图像的灰度图像，并将灰度图像发送至温度预测模块；
所述温度预测模块：
接收图像处理模块发送的灰度图像，并根据灰度图像中像素点灰度值的方差判断熔炼是否完成；
若熔炼未完成，则分割出灰度图像中每个铝锭区域，并获取每个铝锭区域的面积和实际熔炼温度；
根据当前时刻每个铝锭区域的面积在初始时刻该铝锭区域面积的占比、该铝锭区域的实际熔炼温度与熔炉温度的温度差得到当前时刻铝锭的熔化程度；
根据当前时刻每个铝锭区域的面积和前一时刻该铝锭的面积得到当前时刻该铝锭区域的面积变化量；根据当前时刻每个铝锭区域的实际熔炼温度和前一时刻该铝锭区域的实际熔炼温度得到当前时刻该铝锭区域的温度变化量；
根据当前时刻每个铝锭区域面积、实际熔炼温度、面积变化量得到下一时刻该铝锭区域的面积变化量预测值；
根据下一时刻每个铝锭区域的面积变化量预测值、当前时刻该铝锭区域的面积变化量、当前时刻该铝锭区域的温度变化量得到下一时刻该铝锭区域的温度预测值，并将温度预测值发送至温度控制模块；
所述温度控制模块：
接收温度预测模块发送的下一时刻每个铝锭区域的温度预测值，并根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行控制。
本发明的有益效果是：
（1）获取当前时刻熔炼炉内的红外图像的灰度图像中像素点灰度值的方差来判断熔炼是否完成；该图像可以反映熔炼炉内的温度分布情况，并且可根据温度的不均匀性得到金属熔化程度；
（2）分割出灰度图像中每个铝锭区域，结合区域内部温度与加热温度之间的差异程度结合铝锭面积进行铝锭熔化程度的判断；该方法考虑到铝锭顶部受热熔化但划分的铝锭区域面积并未发生变化的情况，较仅根据面积大小变化表示熔化程度的方法而言，对铝锭熔化程度的分析更加全面、准确度更高；
（3）根据当前时刻每个铝锭区域的面积变化量和温度变化量对下一时刻该铝锭区域的温度进行预测，根据温度预测值获取下一时刻的铝锭熔化程度，根据熔化程度变化量，对下一时刻的熔炼温度进行控制；该方法将铝锭熔炼过程中的温度和面积变化特征相结合，对下一时刻的熔炼温度进行预测，方法可对熔炼温度进行智能调控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种铝锭熔炼温度控制方法的流程图；
图2是本发明的一种铝锭熔炼温度控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种铝锭熔炼温度控制方法的实施例，如图1所示：
步骤一：获取当前时刻铝锭的红外图像的灰度图像；根据灰度图像中像素点灰度值的方差判断熔炼是否完成；
该步骤的目的是，获取熔炼炉内的铝锭图像信息，并根据图像中像素点的灰度值分析当前时刻熔炼是否完成。
其中，获取当前时刻熔炼炉内的红外图像的灰度图像的方法为：
将熔炼炉加热到660℃(铝的熔点)后，使用红外成像测温仪(红外成像测温仪是建立在红外测温仪和红外成像仪基础上的一种具有测温功能的红外成像仪)，获取熔炼炉内的红外图像，该图像中包含熔炼炉中各个位置上的温度及其分布。
其中，根据灰度图像中像素点灰度值的方差判断熔炼是否完成的方法为：根据熔炼炉内温度的均匀性判断铝锭是否熔化完全，对当前第
Figure 918287DEST_PATH_IMAGE003
个时刻的红外图像进行灰度化处理，得到当前图像的灰度图像，每个灰度值均表示一种温度；计算当前时刻灰度图像中各个像素点灰度值之间的方差
Figure 678302DEST_PATH_IMAGE017
，若
Figure 788471DEST_PATH_IMAGE018
，认为当前时刻，熔炼炉中铝锭的熔化程度较低，可以对熔炼炉的温度进行升高，以提高生产效率；否则认为当前时刻熔炼炉内的炉料已经完全熔化，熔炼完成。
由于铝块以及其他金属的熔化过程需要吸热，熔化完成后的区域不再吸热，因此当红外图像中存在温度较低的区域时，表示此时熔炼炉中的铝块等金属炉料并未完全熔化，由于仍在融化的区域继续吸热，导致该区域中的温度降低，图像中存在温度不均匀的现象，因此可以根据温度的不均匀性判断熔炼炉中金属的熔化程度。
步骤二：若熔炼未完成，则分割出灰度图像中每个铝锭区域，并获取每个铝锭区域的面积和实际熔炼温度；根据当前时刻每个铝锭区域的面积在初始时刻该铝锭区域面积的占比、该铝锭区域的实际熔炼温度与熔炉温度的温度差得到当前时刻铝锭的熔化程度；
该步骤的目的是，根据当前时刻图像中每个铝锭区域的面积和实际熔炼温度值对当前时刻铝锭的熔化程度进行分析。
需要说明的是，由于铝棒铸造过程中的炉料需要按照顺序投入到熔炼炉中，而不同金属熔化热(即固态熔化成液态所需要吸收的热量)并不相同，因此不同金属影响下的温度差异程度并不相同，对应熔炼炉的温度调节程度也不相同。
其中，分割出灰度图像中每个铝锭区域的具体方法为：
使用分水岭算法对灰度图像进行区域分割，得到
Figure 54367DEST_PATH_IMAGE019
个闭合区域，每个区域均为一个铝锭区域，记录各个铝锭区域的区域中心点坐标，中心点的温度值即该铝锭区域的实际熔炼温度值以及对应区域的面积，其中，当前第
Figure 132045DEST_PATH_IMAGE020
个时刻的灰度图像中第
Figure 774379DEST_PATH_IMAGE021
个铝锭区域的实际熔炼温度值为
Figure 503169DEST_PATH_IMAGE006
，该铝锭区域面积为
Figure 205546DEST_PATH_IMAGE004
，铝锭初始面积为
Figure 504940DEST_PATH_IMAGE022
，熔炉的加热温度为
Figure 685386DEST_PATH_IMAGE005
。
其中，根据当前时刻每个铝锭区域的面积在初始时刻该铝锭区域面积的占比、该铝锭区域的实际熔炼温度与熔炉温度的温度差得到当前时刻铝锭的熔化程度的方法为：
Figure 767218DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 109338DEST_PATH_IMAGE002
为m时刻（当前时刻）铝锭的熔化程度，
Figure 427187DEST_PATH_IMAGE024
为铝锭区域的个数，k为第k个铝锭区域，
Figure 145744DEST_PATH_IMAGE025
表示当前第
Figure 317968DEST_PATH_IMAGE026
个时刻对应的灰度图像中第
Figure 96568DEST_PATH_IMAGE021
个铝锭区域占该铝锭在初始时刻面积的比例，
Figure 370555DEST_PATH_IMAGE005
为当前时刻熔炉的加热温度，
Figure 643535DEST_PATH_IMAGE027
表示第
Figure 952157DEST_PATH_IMAGE028
个铝锭区域的实际熔炼温度与熔炉温度之间的温度差异程度，该值越大，表示铝锭熔化程度越小，对应
Figure 901658DEST_PATH_IMAGE008
越小，此时熔炼炉的温度调整程度越大，
Figure 646629DEST_PATH_IMAGE007
是以e为底的指数函数即
Figure 972569DEST_PATH_IMAGE008
的含义为e的
Figure 135697DEST_PATH_IMAGE009
次方，e为自然常数。
由于铝锭熔炼过程中，先由固态变为固液混合状态，再完全熔化转化成液态，当铝液化平后出现一层液体金属后，此时液态区域与铝锭的接触面积会增加，可能会出现分割出的同一个铝锭区域中铝锭面积并未发生变化，但是铝锭内部温度升高，如铝锭顶部由于未与熔炼炉接触而未开始溶化，铝液化平后铝锭顶部受热增加，开始熔化，此二者在图像中分割的面积未发生变化，但是后者的熔化程度更大，因此仅根据面积大小并不能准确表示铝锭的熔化程度。因此可以结合区域内部温度与加热温度之间的差异程度结合铝锭面积进行铝锭熔化程度的判断，结合以上可知建立如下的铝锭熔化程度与面积占比和温度差异的负相关模型，来衡量铝锭熔化程度，则当前图像中铝锭区域的面积变化计算当前时刻铝锭的熔化程度
Figure 256099DEST_PATH_IMAGE002
。
需要说明的是，由于前期铝锭较大，不会发生流动，随着铝锭的逐渐熔化，铝锭变小，铝液增多，流动性增强，因此前期可以根据铝锭的面积变化程度评估铝锭的熔化程度,根据铝锭的变化速度对熔炼温度进行调节，实现熔炼炉温度的自动控制。
考虑到熔炼炉在熔炼过程中需要进行适当搅拌，且后期铝锭熔化程度较大时具有一定的流动性，为了确定各个铝锭区域对应的熔化程度，本发明根据各个铝锭区域面积大小，使用KM匹配获取最大匹配，即根据各个匹配区域对应面积差值，获取对应区域面积差值之和最小的一种匹配。
步骤三：根据当前时刻每个铝锭区域的面积和前一时刻该铝锭的面积得到当前时刻该铝锭区域的面积变化量；根据当前时刻每个铝锭区域的实际熔炼温度和前一时刻该铝锭区域的实际熔炼温度得到当前时刻该铝锭区域的温度变化量；根据当前时刻每个铝锭区域面积、实际熔炼温度、面积变化量得到下一时刻该铝锭区域的面积变化量预测值；根据下一时刻每个铝锭区域的面积变化量预测值、当前时刻该铝锭区域的面积变化量、当前时刻该铝锭区域的温度变化量得到下一时刻该铝锭区域的温度预测值；
该步骤的目的是根据当前时刻铝锭区域面积和温度值及面积变化量对下一时刻的面积变化量进行预测，并根据下一时刻的面积变化量和当前温度变化量对下一时刻的铝锭区域温度进行预测；
其中，每个铝锭区域当前时刻的面积变化量和当前时刻的温度变化量的获取方法为：
将每个铝锭区域前一时刻的面积减去当前时刻的面积，得到的值作为该铝锭区域当前时刻的面积变化量；将当前时刻每个铝锭区域的温度减去前一时刻该铝锭区域的温度，得到的值作为该铝锭区域当前时刻的温度变化量。
其中，根据当前时刻每个铝锭区域面积和温度值及该铝锭区域当前时刻的面积变化量得到下一时刻该铝锭区域的面积变化量预测值的方法为：
记铝锭熔炼过程中的最低温度
Figure 518060DEST_PATH_IMAGE029
以及最高温度为
Figure 382111DEST_PATH_IMAGE014
，本发明中的
Figure 399745DEST_PATH_IMAGE030
；
对下一时刻熔化程度的预测，即在保持当前温度不变的情况下，下一时刻铝锭的面积变化量，下一时刻预测的第
Figure 956629DEST_PATH_IMAGE021
个铝锭区域的面积变化量为
Figure 941771DEST_PATH_IMAGE011
可表示为:
Figure 609513DEST_PATH_IMAGE031
公式中，
Figure 481654DEST_PATH_IMAGE012
表示第
Figure 209438DEST_PATH_IMAGE021
个铝锭区域当前时刻的面积变化量，即第k个铝锭区域在上一时刻到当前时刻过程中的面积变化量：
Figure 183342DEST_PATH_IMAGE032
公式中，
Figure 654774DEST_PATH_IMAGE012
为当前时刻第k个铝锭区域的面积变化量，
Figure 647001DEST_PATH_IMAGE033
为前一时刻第k个铝锭区域的面积，
Figure 545687DEST_PATH_IMAGE004
为当前时刻即m时刻第k个铝锭区域的面积；
公式中，
Figure 990575DEST_PATH_IMAGE013
为m时刻熔炼炉的加热温度，
Figure 249387DEST_PATH_IMAGE014
为熔炼炉加热最高温度，
Figure 361699DEST_PATH_IMAGE004
为m时刻第k个铝锭区域的面积，m为m时刻，即当前时刻，
Figure 165707DEST_PATH_IMAGE007
是以e为底的指数函数即
Figure 363470DEST_PATH_IMAGE015
的含义为e的
Figure 924508DEST_PATH_IMAGE016
次方，e为自然常数，
Figure 891327DEST_PATH_IMAGE034
表示当前温度在整个熔炼温度范围中最高温度的接近程度,越接近最高温度，铝锭的熔化速度越快，此时结合铝锭本身面积，面积越小熔化速度越快；
考虑到由于面积越小，温度越高，铝锭融化速度越快，因此不能仅根据当前时刻各个铝锭区域的熔化程度相对于上一时刻熔化程度的变化量进行下一时刻熔化程度的预测，也就是说不能直接将当前时刻铝锭区域的面积
Figure 866237DEST_PATH_IMAGE004
与上一时刻到当前时刻面积的变化量
Figure 551296DEST_PATH_IMAGE012
作差，即不能直接将
Figure 151910DEST_PATH_IMAGE035
作为下一时刻的面积，还需要结合当前时刻的温度与该区域在当前时刻的面积对面积变化量进行调整；则下一时刻第
Figure 238815DEST_PATH_IMAGE028
个铝锭区域的预测的铝锭面积
Figure 384626DEST_PATH_IMAGE036
即为当前时刻面积值与下一时刻预测的面积变化量之间的差值。
需要说明的是，需要选取预测得到的铝锭面积与0之间最大的一方，从而避免下一时刻计算得到的面积变化量大于当前时刻铝锭面积，即下一时刻铝锭将完全熔化，计算得到的面积值为负的情况出现。
其中，根据每个铝锭区域在下一时刻的面积变化量的预测值和当前时刻的面积变化量及当前时刻的温度变化量得到该铝锭区域在下一时刻的预测温度值的方法为：
（1）获取每个铝锭区域的当前温度变化量：获得上一时刻中第
Figure 291402DEST_PATH_IMAGE028
个铝锭区域的平均温度值
Figure 931593DEST_PATH_IMAGE037
,考虑到铝锭的面积越小，温度变化越快，因此根据上一时刻到当前时刻同一区域中的温度变化量结合当前时刻该区域的面积得到下一时刻的预测温度值
Figure 873004DEST_PATH_IMAGE038
，首先获取当前时刻的温度变化量
Figure 189716DEST_PATH_IMAGE039
：
Figure 318209DEST_PATH_IMAGE040
公式中
Figure 260626DEST_PATH_IMAGE039
为第k个铝锭区域当前时刻的温度变化量，
Figure 322123DEST_PATH_IMAGE006
为当前时刻，即m时刻第k个铝锭区域的温度值，
Figure 75315DEST_PATH_IMAGE037
为m-1时刻第k个铝锭区域的温度值；
（2）获取当前温度变化量和下一时刻面积变化量的预测值的乘积，将乘积再除以当前面积变化量得到的值作为下一时刻该铝锭的温度变化量，预测下一时刻的温度变化量
Figure 956683DEST_PATH_IMAGE041
：
Figure 670168DEST_PATH_IMAGE042
公式中，
Figure 320592DEST_PATH_IMAGE041
为下一时刻第k个铝锭的温度变化量；
（3）将每个铝锭区域的当前温度与下一时刻该铝锭区域的温度变化量相加，将相加的结果值作为该铝锭区域在下一时刻的预测温度值，则下一时刻该铝锭区域的温度预测值为：
Figure 713528DEST_PATH_IMAGE043
其中，当铝锭的面积变化量为
Figure 331460DEST_PATH_IMAGE012
，温度的变化量为
Figure 366412DEST_PATH_IMAGE039
，则当下一时刻的面积变化量为
Figure 871342DEST_PATH_IMAGE011
，温度的变化量为
Figure 231917DEST_PATH_IMAGE044
，
Figure 838610DEST_PATH_IMAGE038
为下一时刻即m+1时刻第k个铝锭区域的温度预测值，
Figure 411673DEST_PATH_IMAGE006
为当前时刻即m时刻第k个铝锭区域的温度值。
步骤四：根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行控制。
该步骤的目的是，根据当前铝锭的温度值计算出的铝锭熔化程度和下一时刻的温度预测值计算出的铝锭熔化程度，对下一时刻的熔炼温度进行智能调控。
其中，根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值对下一时刻的熔炼温度进行控制的方法为：
（1）根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值与熔炼温度的差异程度和该铝锭区域面积在铝锭区域初始面积中的占比得到下一时刻铝锭区域的熔化程度预测值，即将下一时刻每个铝锭区域的温度预测值代入步骤二中的铝锭的熔化程度计算公式中，得到下一时刻的铝锭熔化程度预测值
Figure 36690DEST_PATH_IMAGE045
，即第m+1时刻的铝锭熔化程度预测值；
（2）将下一时刻铝锭区域的熔化程度预测值减去当前时刻铝锭区域熔化程度得到下一时刻的铝锭的熔化程度变化量
Figure 302586DEST_PATH_IMAGE046
，即：
Figure 832793DEST_PATH_IMAGE047
（3）将当前时刻铝锭区域的熔化程度减去前一时刻铝锭区域的熔化程度得到当前时刻铝锭的熔化程度变化量
Figure 475127DEST_PATH_IMAGE048
，即：
Figure 954650DEST_PATH_IMAGE049
（4）根据当前时刻铝锭的熔化程度变化量和下一时刻的铝锭熔化程度变化量得到下一时刻的熔炼温度预测值
Figure 139250DEST_PATH_IMAGE050
：
Figure 704224DEST_PATH_IMAGE051
公式中，
Figure 353511DEST_PATH_IMAGE052
为当前时刻铝锭的熔炼温度，
Figure 202387DEST_PATH_IMAGE007
是以e为底的指数函数即
Figure 278928DEST_PATH_IMAGE053
的含义为e的
Figure 285192DEST_PATH_IMAGE054
次方，e为自然常数。
（5）按照熔炼温度预测值对下一时刻的熔炼温度进行控制。
本发明的一种铝锭熔炼温度控制方法的实施例，如图2所示，包括包括图像处理模块S100, 温度预测模块S101和温度控制模块S102：
图像处理模块S100：获取当前时刻铝锭的红外图像的灰度图像，并将灰度图像发送至温度预测模块S101；
温度预测模块S101：
接收图像处理模块S100发送的灰度图像，并根据灰度图像中像素点灰度值的方差判断熔炼是否完成；
若熔炼未完成，则分割出灰度图像中每个铝锭区域，并获取每个铝锭区域的面积和实际熔炼温度；
根据当前时刻每个铝锭区域的面积在初始时刻该铝锭区域面积的占比、该铝锭区域的实际熔炼温度与熔炉温度的温度差得到当前时刻铝锭的熔化程度；
根据当前时刻每个铝锭区域的面积和前一时刻该铝锭的面积得到当前时刻该铝锭区域的面积变化量；根据当前时刻每个铝锭区域的实际熔炼温度和前一时刻该铝锭区域的实际熔炼温度得到当前时刻该铝锭区域的温度变化量；
根据当前时刻每个铝锭区域面积、实际熔炼温度、面积变化量得到下一时刻该铝锭区域的面积变化量预测值；
根据下一时刻每个铝锭区域的面积变化量预测值、当前时刻该铝锭区域的面积变化量、当前时刻该铝锭区域的温度变化量得到下一时刻该铝锭区域的温度预测值，并将温度预测值发送至温度控制模块S102；
温度控制模块S102：
接收温度预测模块S101发送的下一时刻每个铝锭区域的温度预测值，并根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铝锭熔炼温度控制方法，其特征在于，该方法包括：
获取当前时刻铝锭的红外图像的灰度图像；
根据灰度图像中像素点灰度值的方差判断熔炼是否完成；
若熔炼未完成，则分割出灰度图像中每个铝锭区域，并获取每个铝锭区域的面积和实际熔炼温度；
根据当前时刻每个铝锭区域的面积在初始时刻该铝锭区域面积的占比、该铝锭区域的实际熔炼温度与熔炉温度的温度差得到当前时刻铝锭的熔化程度；
根据当前时刻每个铝锭区域的面积和前一时刻该铝锭的面积得到当前时刻该铝锭区域的面积变化量；根据当前时刻每个铝锭区域的实际熔炼温度和前一时刻该铝锭区域的实际熔炼温度得到当前时刻该铝锭区域的温度变化量；
根据当前时刻每个铝锭区域面积、实际熔炼温度、面积变化量得到下一时刻该铝锭区域的面积变化量预测值；
根据下一时刻每个铝锭区域的面积变化量预测值、当前时刻该铝锭区域的面积变化量、当前时刻该铝锭区域的温度变化量得到下一时刻该铝锭区域的温度预测值；
根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种铝锭熔炼温度控制方法，其特征在于，所述根据灰度图像中像素点灰度值的方差判断熔炼是否完成的方法为：
若方差不等于0，熔炼未完成，否则，熔炼完成。
3.根据权利要求1所述的一种铝锭熔炼温度控制方法，其特征在于，所述分割出灰度图像中每个铝锭区域的方法如下：
使用分水岭算法对灰度图像进行区域分割，得到多个闭合区域，每个区域均为一个铝锭区域。
4.根据权利要求1所述的一种铝锭熔炼温度控制方法，其特征在于，所述根据当前时刻每个铝锭区域的面积在初始时刻该铝锭区域面积的占比、该铝锭区域的实际熔炼温度与熔炉温度的温度差得到当前时刻铝锭的熔化程度的具体方法为：
Figure 993374DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 598930DEST_PATH_IMAGE002
为
Figure 847509DEST_PATH_IMAGE003
时刻即当前时刻铝锭的熔化程度，N为铝锭区域的个数，k为第k个铝锭区域，
Figure 711560DEST_PATH_IMAGE004
为
Figure 712882DEST_PATH_IMAGE003
时刻第k个铝锭区域的面积，S为该铝锭区域在初始时刻的面积，
Figure 473028DEST_PATH_IMAGE005
为
Figure 943324DEST_PATH_IMAGE003
时刻的熔炉温度，
Figure 93289DEST_PATH_IMAGE006
为
Figure 699851DEST_PATH_IMAGE003
时刻第k个铝锭区域的实际熔炼温度，
Figure 411324DEST_PATH_IMAGE007
是以e为底的指数函数即
Figure 368915DEST_PATH_IMAGE008
的含义为e的
Figure 574769DEST_PATH_IMAGE009
次方，e为自然常数。
5.根据权利要求1所述的一种铝锭熔炼温度控制方法，其特征在于，所述当前时刻每个铝锭区域的面积变化量和当前时刻每个铝锭区域的温度变化量的获取方法为：
将每个铝锭区域前一时刻的面积减去当前时刻的面积，得到的值作为当前时刻该铝锭区域的面积变化量；
将每个铝锭区域当前时刻的实际熔炼温度减去前一时刻的实际熔炼温度，得到的值作为当前时刻该铝锭区域的温度变化量。
6.根据权利要求1所述的一种铝锭熔炼温度控制方法，其特征在于，所述根据当前时刻每个铝锭区域面积、实际熔炼温度、面积变化量得到下一时刻该铝锭区域的面积变化量预测值的获取方法为：
Figure 52149DEST_PATH_IMAGE010
式中，
Figure 685255DEST_PATH_IMAGE011
为第k个铝锭区域在下一时刻的面积变化量预测值，
Figure 395722DEST_PATH_IMAGE012
为当前时刻第k个铝锭区域的面积变化量，
Figure 139688DEST_PATH_IMAGE013
为m时刻熔炉的温度，
Figure 501268DEST_PATH_IMAGE014
为熔炉加热的最高温度，
Figure 570855DEST_PATH_IMAGE004
为m时刻第k个铝锭区域的面积，m为m时刻，即当前时刻，
Figure 768618DEST_PATH_IMAGE007
是以e为底的指数函数即
Figure 50695DEST_PATH_IMAGE015
的含义为e的
Figure 765316DEST_PATH_IMAGE016
次方，e为自然常数。
7.根据权利要求1所述的一种铝锭熔炼温度控制方法，其特征在于，所述根据每个铝锭区域在下一时刻的面积变化量的预测值和当前时刻的面积变化量及当前时刻的温度变化量得到该铝锭区域在下一时刻的预测温度值的方法为：
获取每个铝锭区域的当前温度变化量；
获取当前温度变化量和下一时刻面积变化量的预测值的乘积，将乘积再除以当前面积变化量得到的值作为下一时刻该铝锭的温度变化量；
将每个铝锭区域的当前时刻的实际熔炼温度与下一时刻该铝锭区域的温度变化量相加，将相加的结果值作为该铝锭区域在下一时刻的预测温度值。
8.根据权利要求1所述的一种铝锭熔炼温度控制方法，其特征在于，所述根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行控制的方法为：
根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值与熔炉温度的差异程度和该铝锭区域面积在铝锭区域初始面积中的占比得到下一时刻铝锭区域的熔化程度预测值；
将下一时刻铝锭区域的熔化程度预测值减去当前时刻铝锭区域熔化程度得到下一时刻的铝锭的熔化程度变化量；
将当前时刻铝锭区域的熔化程度减去前一时刻铝锭区域的熔化程度得到当前时刻铝锭的熔化程度变化量；
根据当前时刻铝锭的熔化程度变化量和下一时刻的铝锭熔化程度变化量得到下一时刻的熔炼温度预测值；
按照熔炼温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行调整。
9.一种铝锭熔炼温度控制系统，其特征在于，包括图像处理模块、温度预测模块和温度控制模块：
所述图像处理模块：获取当前时刻熔炼炉内的红外图像的灰度图像，并将灰度图像发送至温度预测模块；
所述温度预测模块：
接收图像处理模块发送的灰度图像，并根据灰度图像中像素点灰度值的方差判断熔炼是否完成；
若熔炼未完成，则分割出灰度图像中每个铝锭区域，并获取每个铝锭区域的面积和实际熔炼温度；
根据当前时刻每个铝锭区域的面积在初始时刻该铝锭区域面积的占比、该铝锭区域的实际熔炼温度与熔炉温度的温度差得到当前时刻铝锭的熔化程度；
根据当前时刻每个铝锭区域的面积和前一时刻该铝锭的面积得到当前时刻该铝锭区域的面积变化量；根据当前时刻每个铝锭区域的实际熔炼温度和前一时刻该铝锭区域的实际熔炼温度得到当前时刻该铝锭区域的温度变化量；
根据当前时刻每个铝锭区域面积、实际熔炼温度、面积变化量得到下一时刻该铝锭区域的面积变化量预测值；
根据下一时刻每个铝锭区域的面积变化量预测值、当前时刻该铝锭区域的面积变化量、当前时刻该铝锭区域的温度变化量得到下一时刻该铝锭区域的温度预测值，并将温度预测值发送至温度控制模块；
所述温度控制模块：
接收温度预测模块发送的下一时刻每个铝锭区域的温度预测值，并根据下一时刻每个铝锭区域的温度预测值对下一时刻的熔炉温度进行控制。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010501A1 (fr) * 2001-07-27 2003-02-06 Nippon Steel Corporation Instrument de mesure de la temperature d'un metal en fusion et procede correspondant
JP2009257857A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Yamatake Corp 溶融温度判定装置
WO2013069748A1 (ja) * 2011-11-09 2013-05-16 新日鐵住金株式会社 電縫溶接操業の監視装置、方法、プログラム、及び記憶媒体
WO2015121730A1 (ru) * 2014-02-14 2015-08-20 Юрий Александрович ЧИВЕЛЬ Способ и устройство оптического мониторинга процесса спекания объемных изделий из порошков
CN107822707A (zh) * 2017-11-30 2018-03-23 中国科学技术大学 一种射频消融方法及系统
CN108608118A (zh) * 2018-05-03 2018-10-02 哈尔滨工业大学（威海） 基于熔池温度和尺寸测量的激光增材制造缺陷诊断方法
CN111112621A (zh) * 2020-01-22 2020-05-08 南京理工大学 一种激光定向能量沉积熔池形貌尺寸预测与监控方法
CN113655061A (zh) * 2021-09-23 2021-11-16 华志(福建)电子科技有限公司 一种基于图像识别物质熔点的方法及熔点仪
CN113881919A (zh) * 2021-09-23 2022-01-04 佛山市博顿光电科技有限公司 镀膜融料的加热方法及镀膜设备

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010501A1 (fr) * 2001-07-27 2003-02-06 Nippon Steel Corporation Instrument de mesure de la temperature d'un metal en fusion et procede correspondant
JP2009257857A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Yamatake Corp 溶融温度判定装置
WO2013069748A1 (ja) * 2011-11-09 2013-05-16 新日鐵住金株式会社 電縫溶接操業の監視装置、方法、プログラム、及び記憶媒体
WO2015121730A1 (ru) * 2014-02-14 2015-08-20 Юрий Александрович ЧИВЕЛЬ Способ и устройство оптического мониторинга процесса спекания объемных изделий из порошков
CN107822707A (zh) * 2017-11-30 2018-03-23 中国科学技术大学 一种射频消融方法及系统
CN108608118A (zh) * 2018-05-03 2018-10-02 哈尔滨工业大学（威海） 基于熔池温度和尺寸测量的激光增材制造缺陷诊断方法
CN111112621A (zh) * 2020-01-22 2020-05-08 南京理工大学 一种激光定向能量沉积熔池形貌尺寸预测与监控方法
CN113655061A (zh) * 2021-09-23 2021-11-16 华志(福建)电子科技有限公司 一种基于图像识别物质熔点的方法及熔点仪
CN113881919A (zh) * 2021-09-23 2022-01-04 佛山市博顿光电科技有限公司 镀膜融料的加热方法及镀膜设备

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. GRASSO等: ""In situ monitoring of selective laser melting of zinc powder via infrared imaging of the process plume"", 《ROBOTICS AND COMPUTER-INTEGRATED MANUFACTURING》 *
张小玉: ""热红外图像温度变化检测"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库·工程科技Ⅰ辑》 *

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