CN116851465A - 一种粗轧自动转钢控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粗轧自动转钢控制方法，属于轧钢技术领域。所述方法包括：在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，根据接收到的信息判断是否进行转钢操作；在需要转钢的道次下，捕捉当前的钢坯图像，基于捕捉到的钢坯图像，采用安全限位策略、角度计量策略、位置优选策略、转速调控策略和过转修正策略进行钢坯旋转过程控制；依据设置的转钢成功评定条件判断是否转钢成功，若转钢成功，则控制侧导板进行加持操作，若转钢失败，则进行报警提醒并切换为手动模式。采用本发明，能够有效提高转钢过程的成功率和效率。

Description

一种粗轧自动转钢控制方法

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，特别是指一种粗轧自动转钢控制方法。

背景技术

宽厚板生产过程中粗轧工艺需要旋转钢坯以实现其长宽方向的对调，从而满足具体的生产工艺需求。目前大部分钢铁企业仍然是人工操作交叉辊道进行转钢控制，受限于技术人员的熟练程度，所需要的时间无法有效控制，增加了生产过程中的能耗。尤其对于一些板型异常的钢坯转钢的效率会进一步下降，限制了效能的进一步提升。

现有的一些自动转钢控制方法和技术已经提出了基于机器视觉的方式得到钢坯状态，然后控制辊道实现自动转钢，但是无法保证异常板型钢坯的转钢成功率和效率。

发明内容

本发明实施例提供了粗轧自动转钢控制方法，能够提高转钢过程的成功率和效率。

本发明实施例提供的粗轧自动转钢控制方法，包括：

在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，根据接收到的信息判断是否进行转钢操作；

在需要转钢的道次下，捕捉当前的钢坯图像，基于捕捉到的钢坯图像，采用安全限位策略、角度计量策略、位置优选策略、转速调控策略和过转修正策略进行钢坯旋转过程控制；

依据设置的转钢成功评定条件判断是否转钢成功，若转钢成功，则控制侧导板进行加持操作，若转钢失败，则进行报警提醒并切换为手动模式。

进一步地，接收到的来自自动化一级系统的信息包括：钢坯当前信息、当前道次号、转钢允许信号、抛钢信号和手自动切换信号；其中，所述钢坯当前信息包括：钢坯编号、长度、宽度和厚度；

所述在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，根据接收到的信息判断是否进行转钢操作包括：

在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，若接收到自动化一级系统抛钢后发送的转钢允许信号，则进行转钢操作。

进一步地，所述在需要转钢的道次下，捕捉当前的钢坯图像，基于捕捉到的钢坯图像，采用安全限位策略、角度计量策略、位置优选策略、转速调控策略和过转修正策略进行钢坯旋转过程控制包括：

在需要转钢的道次下，捕捉当前的钢坯图像；

基于捕捉到的钢坯图像，根据安全限位策略判断钢坯是否超过安全限制位置，若未超过安全限制位置，则根据角度计量策略计算钢坯的旋转角度，并使用位置优选策略将钢坯转动到转动位置，其中，转动过程中需要根据转速调控策略进行转速调控，也需要进行安全限位策略、角度计量策略和位置优选策略的判断，若旋转角度超过转钢成功所需的旋转角度范围，则需要根据过转修正策略进行修正。

进一步地，所述安全限位策略是将实际钢坯能进行旋转区域的左右边界线定义为外侧安全线，所述外侧安全线处于摄像机监控画面外部，钢坯在抛钢后，利用语义分割模型处理得到钢坯的像素宽度值，将外侧安全线以钢坯像素宽度向内部缩放得到内侧安全线，内侧安全线处于摄像机监控画面内部，依据钢坯标准外接矩形的左边界到右内侧安全线的距离M1和钢坯标准外接矩形的右边界到左内侧安全线的距离M2为标准判断钢坯旋转是否安全，若距离值M1≥0且M2≥0，说明未超过安全限制位置，则根据角度计量策略计算转动角度，并使用位置优选策略将钢坯运动到转动位置；否则，则移动到下一个转钢位置判断是否超过安全限制位置。

进一步地，所述角度计量策略是采用组合式的角度测量方法，在钢坯的标准外接矩形和最小外接矩形交并比IoU＞0.8时，以最小外接矩形与辊道方向所成的锐角角度为视觉角度α，当钢坯的标准外接矩形和最小外接矩形交并比IoU≤0.8时，利用标准外接矩形与钢坯外轮廓所成的三个交点计算锐角角度作为视觉角度α，根据得到的视觉角度α得到最终钢坯的旋转角度其中，/>初始值为0，当相邻两次视觉角度差＞45°时/>减1，相邻两次视觉角度差＜-45°时/>加1，其他情况/>值保持不变。

进一步地，所述位置优选策略运用了人工数据自主学习，以钢坯长度、宽度和厚度为区分要素进行优选位置的记录，能转钢的位置以一定的区间进行离散，每次记录人工转钢成功时，在钢板所处的位置区间处成功率统计值加1，在进行自动转钢的时，获取同一类型钢坯中记录的成功转钢位置的前n个区域为优选位置点，转钢过程中在这n个位置循环进行转动测试，每个位置点共测试m次，m次后未成功转钢，则轮询到下一个转钢位置进行转动测试，若n个位置全部轮询后转钢不成功则报警并切换到手动转钢模式。

进一步地，所述转速调控策略采用三级调控，首先采用一级速度进行旋转，当旋转角度θ超过45°后采用二级速度进行旋转，当旋转角度θ超过75°后采用三级速度进行旋转，其中，一级速度＞二级速度＞三级速度，当达到转钢成功的旋转角度范围后停止转动。

进一步地，所述过转修正策略为在钢坯的旋转角度超过转钢成功所需的旋转角度范围时，则进行反转修正，反转修正时采用一级速度，并采取脉冲触发方式，以当前速度转动并维持一定时间后，立即停止，停止后观看旋转角度变化，如此反复直到旋转角度达到所需的旋转角度范围。

进一步地，转钢成功评定条件是依据自动转钢的总时间和钢坯转钢完成后的长宽比来设定，其中，长度方向为辊道的运行方向，宽度方向为辊道的宽度方向，当长宽比＜0.5时，转钢成功的钢坯旋转角度范围定义为80°～100°，当长宽比≥0.5时，转钢成功的钢坯旋转角度范围为75°～105°。

进一步地，转钢成功后，若钢坯在转钢辊道中心区域范围内，则直接发送转钢完成，否则，则将钢坯移动到转钢辊道中心区域范围后，发送转钢完成消息；

所述转钢失败是指自动转钢的总时间超过设定的时间限制后，若钢坯旋转角度还未达到成功转钢所需的钢坯旋转角度范围，则认为本次转钢失败，将切换到手动转钢模式，手动转钢完成后，会发送手自动转换信号切换回自动转钢模式。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明实施例中，在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，根据接收到的信息判断是否进行转钢操作；在需要转钢的道次下，捕捉当前的钢坯图像，基于捕捉到的钢坯图像，采用安全限位策略、角度计量策略、位置优选策略、转速调控策略和过转修正策略进行钢坯旋转过程控制；依据设置的转钢成功评定条件判断是否转钢成功，若转钢成功，则控制侧导板进行加持操作，若转钢失败，则进行报警提醒并切换为手动模式。这样，通过融合多种控制策略进行钢坯旋转过程控制，能够有效适应实际生产现场下的复杂情况，从而有效提高转钢过程的成功率和效率，保证转钢的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的粗轧自动转钢控制方法的流程示意图；

图2(a)为本发明实施例提供的转钢区域左侧安全限位示意图；

图2(b)为本发明实施例提供的转钢区域右侧安全限位示意图；

图3为本发明实施例提供的IoU>0.8时角度计算示意图；

图4为本发明实施例提供的IoU≤0.8时角度计算示意图；

图5为本发明实施例提供的遮挡条件下，IoU≤0.8时角度计算示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种粗轧自动转钢控制方法，包括：

S101，在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，根据接收到的信息判断是否进行转钢操作；

本实施例中，接收到的来自自动化一级系统的信息包括：钢坯当前信息、当前道次号、转钢允许信号、抛钢信号和手自动切换信号；其中，所述钢坯当前信息包括：钢坯编号、长度、宽度和厚度；

本实施例中，所述在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，根据接收到的信息判断是否进行转钢操作包括：

在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，若接收到自动化一级系统抛钢后发送的转钢允许信号，则进行转钢操作。

S102，在需要转钢的道次下，捕捉当前的钢坯图像，基于捕捉到的钢坯图像，采用安全限位策略、角度计量策略、位置优选策略、转速调控策略和过转修正策略进行钢坯旋转过程控制，具体可以包括以下步骤：

A11，在需要转钢的道次下，利用摄像机捕捉当前的钢坯图像；

本实施例中，摄像机安装在粗轧机入口及出口所对应的参观通道的横梁上，可以拍摄到入口及出口的转钢辊道。

A12，基于捕捉到的钢坯图像，根据安全限位策略判断钢坯是否超过安全限制位置，若未超过安全限制位置，则根据角度计量策略计算钢坯的旋转角度，并使用位置优选策略将钢坯转动到转动位置，其中，转动过程中需要根据转速调控策略进行转速调控，也需要进行安全限位策略、角度计量策略和位置优选策略的判断，若旋转角度超过转钢成功所需的旋转角度范围，则需要根据过转修正策略进行修正。

如图2(a)和图2(b)所示，所述安全限位策略是将实际钢坯能进行旋转区域的左右边界线定义为外侧安全线，所述外侧安全线处于摄像机监控画面外部，钢坯在抛钢后，利用语义分割模型处理得到钢坯的像素宽度值，将外侧安全线以钢坯像素宽度向内部缩放得到内侧安全线，内侧安全线处于摄像机监控画面内部，依据钢坯标准外接矩形的左边界到右内侧安全线的距离M1和钢坯标准外接矩形的右边界到左内侧安全线的距离M2为标准判断钢坯旋转是否安全，若距离值M1≥0且M2≥0，说明未超过安全限制位置，为安全状态，则根据角度计量策略计算转动角度，并使用位置优选策略将钢坯运动到转动位置；否则，即：M1<0或M2<0，说明为不安全状态，则移动到下一个转钢位置判断是否超过安全限制位置。

本实施例中，安全限位可以依据转钢过程中钢坯像素宽度的变化实时更新，从而适应长宽比变化的需求。所述安全限位策略是一直在执行判断的，用于限制可以进行转钢的区域限制，防止钢坯转进轧机中。

本实施例中，所述角度计量策略是采用组合式的角度测量方法，在钢坯的标准外接矩形和最小外接矩形交并比IoU＞0.8时，如图3所示，以最小外接矩形与辊道方向所成的锐角角度为视觉角度α，当钢坯的标准外接矩形和最小外接矩形交并比IoU≤0.8时，如图4、5所示，利用标准外接矩形与钢坯外轮廓所成的三个交点计算锐角角度作为视觉角度α，根据得到的视觉角度α得到最终钢坯的旋转角度其中，/>初始值为0，当相邻两次视觉角度差＞45°时/>减1，相邻两次视觉角度差＜-45°时/>加1，其他情况/>值保持不变。

本实施例中，角度计量策略能够最终钢坯的旋转角度值，用于判断是否转钢成功。

本实施例中，所述位置优选策略运用了人工数据自主学习，以钢坯长度、宽度和厚度为区分要素进行优选位置的记录，如表1所示，能转钢的位置以一定的区间进行离散，每次记录人工转钢成功时，在钢板所处的位置区间处成功率统计值加1，在进行自动转钢的时，获取同一类型钢坯中记录的成功转钢位置的前n个区域为优选位置点，转钢过程中在这n个位置循环进行转动测试，每个位置点共测试m次，m次后未成功转钢，则轮询到下一个转钢位置进行转动测试，若n个位置全部轮询后转钢不成功则报警并切换到手动转钢模式。

本实施例中，位置优选策略用于能够尽快的找到最合适的转钢位置，减少辊道打滑的风险，提升转钢成功率。

表1图像中能转钢的区域被分成的区间范围以及成功率统计值

本实施例中，所述转速调控策略采用三级调控，首先采用一级速度进行旋转，当旋转角度θ超过45°后采用二级速度进行旋转，当旋转角度θ超过75°后采用三级速度进行旋转，其中，一级速度＞二级速度＞三级速度，当达到转钢成功的旋转角度范围后停止转动。

本实施例中，转速调控策略可以有效的提升转钢效率，同时防止过转(也就是转的角度过大)问题。

本实施例中，所述过转修正策略为在钢坯的旋转角度超过转钢成功所需的旋转角度范围时，则进行反转修正，反转修正时采用一级速度，并采取脉冲触发方式，以当前速度转动并维持一定时间后，立即停止，停止后观看旋转角度变化，如此反复直到旋转角度达到所需的旋转角度范围。

S103，依据设置的转钢成功评定条件判断是否转钢成功，若转钢成功，则控制侧导板进行加持操作，若转钢失败，则进行报警提醒并切换为手动模式。

本实施例中，转钢成功评定条件是依据自动转钢的总时间和钢坯转钢完成后的长宽比来设定，其中，长度方向为辊道的运行方向，宽度方向为辊道的宽度方向，当长宽比＜0.5时，转钢成功的钢坯旋转角度范围定义为80°～100°，当长宽比≥0.5时，转钢成功的钢坯旋转角度范围为75°～105°。

本实施例中，转钢成功后，若钢坯在转钢辊道中心区域范围内，则直接发送转钢完成，否则，则将钢坯移动到转钢辊道中心区域范围后，发送转钢完成消息；

所述转钢失败是指自动转钢的总时间超过设定的时间限制后，若钢坯旋转角度还未达到成功转钢所需的钢坯旋转角度范围，则认为本次转钢失败，将切换到手动转钢模式，手动转钢完成后，会发送手自动转换信号切换回自动转钢模式。

本发明实施例所述的粗轧自动转钢控制方法，能够取代人工实现对应工艺区段的自动化生产，提升转钢效率，在一定程度上减少了能耗损失。

本发明实施例所述的粗轧自动转钢控制方法，在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，根据接收到的信息判断是否进行转钢操作；在需要转钢的道次下，捕捉当前的钢坯图像，基于捕捉到的钢坯图像，采用安全限位策略、角度计量策略、位置优选策略、转速调控策略和过转修正策略进行钢坯旋转过程控制；依据设置的转钢成功评定条件判断是否转钢成功，若转钢成功，则控制侧导板进行加持操作，若转钢失败，则进行报警提醒并切换为手动模式。这样，通过融合多种控制策略进行钢坯旋转过程控制，能够有效适应实际生产现场下的复杂情况，从而有效提高转钢过程的成功率和效率，保证转钢的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)

1.一种粗轧自动转钢控制方法，其特征在于，包括：

在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，根据接收到的信息判断是否进行转钢操作；

在需要转钢的道次下，捕捉当前的钢坯图像，基于捕捉到的钢坯图像，采用安全限位策略、角度计量策略、位置优选策略、转速调控策略和过转修正策略进行钢坯旋转过程控制；

依据设置的转钢成功评定条件判断是否转钢成功，若转钢成功，则控制侧导板进行加持操作，若转钢失败，则进行报警提醒并切换为手动模式。

2.根据权利要求1所述的粗轧自动转钢控制方法，其特征在于，接收到的来自自动化一级系统的信息包括：钢坯当前信息、当前道次号、转钢允许信号、抛钢信号和手自动切换信号；其中，所述钢坯当前信息包括：钢坯编号、长度、宽度和厚度；

所述在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，根据接收到的信息判断是否进行转钢操作包括：

在粗轧机的入口和出口处，接收来自自动化一级系统的信息，若接收到自动化一级系统抛钢后发送的转钢允许信号，则进行转钢操作。

3.根据权利要求1所述的粗轧自动转钢控制方法，其特征在于，所述在需要转钢的道次下，捕捉当前的钢坯图像，基于捕捉到的钢坯图像，采用安全限位策略、角度计量策略、位置优选策略、转速调控策略和过转修正策略进行钢坯旋转过程控制包括：

在需要转钢的道次下，捕捉当前的钢坯图像；

基于捕捉到的钢坯图像，根据安全限位策略判断钢坯是否超过安全限制位置，若未超过安全限制位置，则根据角度计量策略计算钢坯的旋转角度，并使用位置优选策略将钢坯转动到转动位置，其中，转动过程中需要根据转速调控策略进行转速调控，也需要进行安全限位策略、角度计量策略和位置优选策略的判断，若旋转角度超过转钢成功所需的旋转角度范围，则需要根据过转修正策略进行修正。

4.根据权利要求3所述的粗轧自动转钢控制方法，其特征在于，所述安全限位策略是将实际钢坯能进行旋转区域的左右边界线定义为外侧安全线，所述外侧安全线处于摄像机监控画面外部，钢坯在抛钢后，利用语义分割模型处理得到钢坯的像素宽度值，将外侧安全线以钢坯像素宽度向内部缩放得到内侧安全线，内侧安全线处于摄像机监控画面内部，依据钢坯标准外接矩形的左边界到右内侧安全线的距离M1和钢坯标准外接矩形的右边界到左内侧安全线的距离M2为标准判断钢坯旋转是否安全，若距离值M1≥0且M2≥0，说明未超过安全限制位置，则根据角度计量策略计算转动角度，并使用位置优选策略将钢坯运动到转动位置；否则，则移动到下一个转钢位置判断是否超过安全限制位置。

5.根据权利要求3所述的粗轧自动转钢控制方法，其特征在于，所述角度计量策略是采用组合式的角度测量方法，在钢坯的标准外接矩形和最小外接矩形交并比IoU＞0.8时，以最小外接矩形与辊道方向所成的锐角角度为视觉角度α，当钢坯的标准外接矩形和最小外接矩形交并比IoU≤0.8时，利用标准外接矩形与钢坯外轮廓所成的三个交点计算锐角角度作为视觉角度α，根据得到的视觉角度α得到最终钢坯的旋转角度其中，初始值为0，当相邻两次视觉角度差＞45°时/>减1，相邻两次视觉角度差＜-45°时/>加1，其他情况/>值保持不变。

6.根据权利要求3所述的粗轧自动转钢控制方法，其特征在于，所述位置优选策略运用了人工数据自主学习，以钢坯长度、宽度和厚度为区分要素进行优选位置的记录，能转钢的位置以一定的区间进行离散，每次记录人工转钢成功时，在钢板所处的位置区间处成功率统计值加1，在进行自动转钢的时，获取同一类型钢坯中记录的成功转钢位置的前n个区域为优选位置点，转钢过程中在这n个位置循环进行转动测试，每个位置点共测试m次，m次后未成功转钢，则轮询到下一个转钢位置进行转动测试，若n个位置全部轮询后转钢不成功则报警并切换到手动转钢模式。

7.根据权利要求3所述的粗轧自动转钢控制方法，其特征在于，所述转速调控策略采用三级调控，首先采用一级速度进行旋转，当旋转角度θ超过45°后采用二级速度进行旋转，当旋转角度θ超过75°后采用三级速度进行旋转，其中，一级速度＞二级速度＞三级速度，当达到转钢成功的旋转角度范围后停止转动。

8.根据权利要求3所述的粗轧自动转钢控制方法，其特征在于，所述过转修正策略为在钢坯的旋转角度超过转钢成功所需的旋转角度范围时，则进行反转修正，反转修正时采用一级速度，并采取脉冲触发方式，以当前速度转动并维持一定时间后，立即停止，停止后观看旋转角度变化，如此反复直到旋转角度达到所需的旋转角度范围。

9.根据权利要求1所述的粗轧自动转钢控制方法，其特征在于，转钢成功评定条件是依据自动转钢的总时间和钢坯转钢完成后的长宽比来设定，其中，长度方向为辊道的运行方向，宽度方向为辊道的宽度方向，当长宽比＜0.5时，转钢成功的钢坯旋转角度范围定义为80°～100°，当长宽比≥0.5时，转钢成功的钢坯旋转角度范围为75°～105°。

10.根据权利要求1所述的粗轧自动转钢控制方法，其特征在于，转钢成功后，若钢坯在转钢辊道中心区域范围内，则直接发送转钢完成，否则，则将钢坯移动到转钢辊道中心区域范围后，发送转钢完成消息；

所述转钢失败是指自动转钢的总时间超过设定的时间限制后，若钢坯旋转角度还未达到成功转钢所需的钢坯旋转角度范围，则认为本次转钢失败，将切换到手动转钢模式，手动转钢完成后，会发送手自动转换信号切换回自动转钢模式。