百人牛牛

 

服务热线:4006 883 797

当前位置:主页 > 产品中心 > 印刷包装在线视觉检测解决方案 >

印刷包装在线视觉检测解决方案

产品系列:印刷包装在线视觉检测解决方案

产品简介::

 

  “钢铁共性工夫协同改进核心”自2014年10月通过邦度获批认定至今,运转已满4年。核心工艺与设备研发平台面向邦度巨大计谋需求,面向经济社会主疆场,面向天下科技成长前沿,缠绕钢铁行业症结共性工艺与设备工夫规模,凭据既定的平台顶层计划总体成长架构,纠合行业成长需求,正在选矿、冶炼、连铸、热轧、短流程、冷轧及智能修筑等规模,了了巨大劳动,集聚改进资源,协同改进,开采出系列改进工艺及设备,助推钢铁行业资源减削、境遇友情、高品格钢铁产物的开采临蓐,美满落成了既定的劳动和目标。针对工艺与设备研发平台摆设效果和最新研发收获,本报特构制闭系报道,以飨读者。

  音信化、智能化工夫对象缠绕连铸智能优化把持需求,纠合2011钢铁共性工夫协同改进核心巨大劳动,凝练出“连铸坯外外温度丈量装备咨询与利用”课题。该课题针对连铸智能优化把持需求,历程4年来的外面咨询、试验等根底咨询,冲破差分众光谱CCD图像测温仪研制、外外温度场视觉丈量畸变校正、众音信统一测温等症结工夫,正在南钢达成工业利用,赢得明显收获。

  针对高温场视觉测温模子、铸坯外外温度场视觉丈量畸变校正实质实行了外面咨询,的确如下。

  高温场视觉测温模子的创设是基于CCD传感器对铸坯外外温度场实行正在线丈量的条件。正在领会辐射测温及CCD探测器基础使命道理的根底上,基于几何光学外面创设了窄带光谱辐射测温模子,为CCD辐射测温供应了外面按照。并纠合连铸坯外外温度场漫衍特性,从温度丈量领域、丈量无误性以及发射率排挤等要素上确定了灰度CCD实行连铸坯外外温度场丈量计划。基于面阵CCD辐射测温模子,领会了测温聪颖度、温度丈量领域与窄带滤光片核心波长、像方孔径角之间的闭连。领会结果剖明,聪颖度与像方孔径角成正闭系,随窄带光谱核心波长先增大后减小;而温度丈量领域与像方孔径角成负闭系,随窄带光谱核心波长先减小后增大。同时研商到波长对水雾的招揽特征以及本文采取的探测器相应波段等要素,最终采取的窄带滤光片核心波长为0.78μm,带宽为10nm。基于几何成像的基础道理,创设了辐射测温变参数模子,正在黑体炉进步行了标定试验咨询,领会了曝光时辰、光圈、焦距以及标定间隔等参数对CCD灰度丈量的影响。

  为了对图像测温仪的计划和职能领会供应外面指挥,正在对辐射测温和CCD光电变换道理深远领会的根底上,创设了双色和三色图像测温模子。这为本项目提出的基于动态自适合光积分时辰的测温门径、滤光片波长采取及仪器标定供应了科学按照。通过模子,定量领会了因方针发射率偏离灰

  体模子或设定值而导致的测温偏差。仿真结果剖明,当滤光片使命波长辞别为0.71μm、0.82μm和0.93μm时,三色法较双色法具有更小的偏差和更高的聪颖度。别的,模子指出,单色法丈量精度与测温间隔和CCD像素的空间职位相闭,而众色测温法例具有与间隔和像素空间职位的无闭性。

  针对正在本质现场中温度场丈量产生畸变这一题目,领会并得出导致温度场丈量畸变出现的两约略素,并针对CCD探测器相应的非匀称性提出了众点分段非匀称性校正算法。基于积分球校正试验剖明,经该门径校正后,灰度的非匀称性可降至为1.4‰,从而有用地低重CCD探测器相应的非匀称性对后续测温精度的影响。同时细致领会了光学体系中光学渐晕和自然渐晕所带来的灰度丈量非匀称性题目,并针对这一题目,基于几何光学外面创设了温度场畸变数学模子,体系领会了光学体系参数对温度场丈量精度的影响,仿真领会结果剖明,正在必定光学参数条目下,由光学体系惹起的非匀称性可导致温度场丈量最大偏差达94℃,温度非匀称性目标达4.1%,首要低重了基于CCD高温计的温度场丈量精度。针对渐晕惹起的温度场丈量畸变这一题目以及古板渐晕系数标定所存正在的题目,本咨询提出了一种新的基于场景的渐晕系数忖度门径。该门径引入众项式模子来外征渐晕漫衍函数,并通过最大化

  图像邻域灰度梯度的零落特征来获取模子参数,与积分球标定门径比拟,该门径渐晕系数忖度最大绝对偏差和相对偏差辞别为0.052和10%,对应温度丈量偏差小于1℃,餍足连铸坯外外温度场丈量精度需求,且标定进程不须要供应匀称的面光源举动规范参考源,标定进程获得了大大简化。

  咨询了方针-体系的间隔偏标定间隔时CCD图像测温仪所出现的测温偏差,创设了偏差赔偿模子。仿真结果剖明:跟着测试间隔的扩展,CCD的灰度值变大,当本质丈量间隔大于标定间隔时,测温结果高于方针实在切温度;当间隔改观不异时,分歧的焦距和波长对测温结果的影响水准分歧,焦距越长、波长越短对测温结果的影响越大。指出光学体系的渐晕、CCD强度相应的非相同性以及像素之间领受能量的分别是导致单光谱CCD图像测温仪平面精度非相同性的三个来由。通过增大光圈数或选用大口径的透镜可能取胜渐晕,采用两点标定法对像素之间强度相应的分别性实行了赔偿。以核心像素为参考,创设了因像素间领受能量分别而导致的测温仪平面精度非相同性赔偿模子。仿真结果剖明:对待一个匀称温场,单光谱图像测温仪的丈量结果呈伞形漫衍,核心像素的测温值最大,越偏离核心的像素,其测温值越低;分歧的焦距和波长对平面精度的影响水准分歧,焦距越短、波长越长,平面精度的分别性就越大。为了扩展CCD图像测温仪的测温领域并降低其低温段的抗骚扰材干,提出了自适合光积分时辰门径。与定积分时辰门径比拟,自适合光积分时辰门径的线倍,低温段的噪音敏锐度低重了4.5倍。于是正在所有1073-1473K温度领域内,自适合光积分时辰门径的测温结果趋于等精度漫衍。

  针对差分众光谱CCD图像测温仪、众音信统一铸坯外外温度场丈量实质实行了症结工夫咨询,的确如下。

  针对待连铸坯高温场丈量利用,仪器应具备如下的职能和特性:光学成像体系除了具有较小的几何畸变外,还应避免渐晕外象的出现,以便最大水准地赢得平面精度的相同性;CCD传感器应具有较低的暗电流和较大的动态领域,以降低测温仪的信噪比;视频数据应正在当地达成数字化并通过数字式样实行长途通信,免得卑劣的工业境遇对丈量结果引入不须要的骚扰;使命波长的采取要避开测试现场中心介质的招揽峰,同时保障正在测温领域内CCD能获取足够的辐射能量,以降低仪器的精度和聪颖度;视频数据的存储、处罚以及传输要并行化,以餍足及时正在线丈量的须要;众个测温仪以及长途PC之间能轻易地通过汇集连合,以餍足日益须要的漫衍式众节点温度场丈量的须要;测温仪应当具有智能电子速门无误调理成效,以便可以自适合丰富众变的方针温度场而无需人工干涉;嵌入式体系正在餍足成效的条件下应具有最小的功率花消,免得使CCD发烧而出现较大的暗电流。别的,杰出的抗骚扰材干,轻易的长途把持成效,以及绽放的计划构造都是仪器计划必要要研商的紧要要素。

  从成效上看,CCD图像测温仪闭键由成像体系、信号处罚体系及通信体系三一面组成。由方针发出的辐射能历程光学体系及滤光片后,正在CCD传感器的像敏面上变成热图像。CCD正在时序驱动脉冲的功用下,将光信号转换成电腰包并串行输出至CCD专用信号处罚器AD9995,用以落成将离散的模仿信号转换成RAW形式的数字视频信号。TMS320DM643(DSP)的视频口可能与A9995的A/D输出端口实行无缝链接,从而轻易地落成视频数据的搜聚并存储正在体系的SDRAM中。待一帧或众帧视频数据搜聚完毕,DM643的内核凭据测温模子中的算法对数据实行加工处罚,落成由视频数据到被测方针温度场音信的转换,最终将温度数据通过EMAC汇集接口授送到估计打算机终端实行温度场监测和外彩色显示,同时长途PC可能通过以太网对各个测温节点实行参数装备和及时调节,如此正在众节点汇集测温中可能有用削减PC端的CPU负荷,降低体系的及时性,便于节点的扩展和体系的爱护。为了减轻DSP数据处罚的累赘,采用一片MCU落成斩光器把持、AD9995的初始化及境遇温度的检测以及参数存储等辅助使命,它与DSP之间通过SPI总线通信调和。

  为减小发射率的不确定性和CCD暗电流对测温精度的影响,正在本项目开采的单光谱CCD图像测温仪的根底上提出了一种新型的差分三光谱图像测温门径。深远领会了最佳波长的采取规定及其对仪器职能的影响,当方针温度正在1073-1473K领域内改观时,正在0.7-0.95μm波长领域内CCD的相对频谱输出幅度较大;不才限温度1073K和上限温度1473K处相对频谱输出对应的峰值波长辞别是0.91μm和0.81μm;跟着方针温度的降低,相对频谱输出的峰值对应的波长逐步向短波对象转移。归纳研商上述波长采取的规定并研商到H2O和CO2正在0.54μm、0.71μm、0.82μm和0.93μm波好处具有弱招揽特征,于是对待单光谱测温仪而言闭键研商方针下限温度对应的最佳输出波长,其值应为0.93μm,而对待双色和三色测温仪而言,三个最佳波长发端确定为0.71μm、0.82μm和0.93μm,三者恰恰组成等差数列。别的,因为此三个波段均处于近红外光左近,测温仪能很好取胜边际境遇光的影响。

  计划了斩光式分光构造和以高速DSP为内核的嵌入式热图像搜聚及信号处罚电道体系;协议了基于RAW形式视频搜聚把持时序及其驱动计划;采用带偏置量的PID调理算法达成了斩光码盘的迅疾同步把持。差分众光谱面阵CCD高温场丈量仪的构造闭键由光学体系、单色面阵CCD、信号处罚体系及长途估计打算机组成。个中的光学体系闭键由透镜、斩光码盘、激光发射和领受管、直流同步伺服电机以及相应的把持电道组成,重心是斩光码盘及其伺服把持体系。光学体系各部件之间具有肃穆的职位对应闭连。斩光码盘位于透镜和CCD之间,它与伺服电机共轴,但扭转轴并不正在主光轴上。圆形斩光器被匀称肢解成4个扇形区,每个扇区由外里两环组成。正在外环处镶嵌有3个分歧核心波长的窄带滤光片和1个玄色阻光片。正在内环处还计划了3个计数孔和1个索引孔,组成用来把持电机转速及把持扇区切换的扭转码盘。斩光器和扭转码盘合称为斩光码盘。斩光码盘的核心与3个计数孔的核心距均相当,而索引孔正在内环处的相对职位则有别于3个计数孔。两个激光发射管和领受管辞别安插正在扭转码盘的两侧。

  因为计数孔和索引孔的相对职位分歧,正在斩光器扭转进程中,两个具有高指向性的激光发射管发出的光只可透过个中一品种型的孔,并被对侧相对应的领受管领受而出现相应的索引脉冲和计数脉冲。索引脉冲的功用是用来举动斩光码盘一个新的扭转周期的早先标识;而计数脉冲的功用是用来举动一个新的扇区恰巧进入有用成像区的早先标识,即此时透过镜头投射到CCD上的辐射能恰恰能整个通过刚才进入成像区的滤光片而与其邻近的滤光片无交叠区。众光谱图像测温仪正在使命进程中,斩光码盘的转速必需与CCD的光积分时辰以及信号读取时辰有机调和,才干保障温度场的无误丈量。体系中伺服电机是通过把持器发出的PWM信号经功放实行驱动的,它与扭转码盘、激光对射管以及把持器构成闭环转速把持体系。

  最终落成了差分式众光谱图像测温仪原型机的修制。该原型机通过斩光器和DSP正在统一CCD上依序搜聚一帧暗图像和三帧单色热图像,个中热图像组成了三光谱图像测温的物理根底,通过与暗图像正在线差分可将CCD暗电压低重4倍。

  因为连铸坯直接揭露正在高水汽、高温境遇下,导致了连铸坯外外存正在多量的氧化铁皮,遮挡了非接触式CCD辐射高温计对铸坯外外确切温度的丈量,且大一面氧化铁皮与铸坯外外产生了剥离。这些剥离的氧化铁皮温度与铸坯外外确切温度比拟,其温度很低,于是这些氧化铁皮的温度会“污染”所有温度丈量结果,变成温度丈量值偏低且会带来温度丈量结果的激烈动摇,从而无法将这一测温结果引入闭环把持体系来达成二冷配水的闭环把持,遗失了连铸坯外外测温的最大意旨。别的,仅靠简单灰度CCD对连铸坯外外温度场实行丈量,因为其视场角度较大,容易受到现场尘埃、水雾的影响,变成辐射能衰减,进而会导致测温结果偏低,且分歧钢种的铸坯外外绝对发射率并不不异,也会变成丈量结果存正在必定的偏差。针对这些存正在的题目,提出了基于众音信统一的连铸坯外外温度场丈量不变性办理计划,起首基于凝集传热模子领会了连铸坯外外温度场的漫衍特性,然后基于此音信并纠合高辨别率面阵CCD提出了一种铸坯外外温度场重构算法,用来办理简单灰度CCD测温易受尘埃、铸坯外外发射率等要素影响,从而来降低丈量体系的牢靠性。本咨询基于铸坯凝集传热模子对铸坯外外温度场漫衍的固有特质实行领会和提取,并将该漫衍特质音信与高辨别率CCD探测器直接测得的温度音信相统一,提出了一种温度场正在线重构算法。现场运转结果剖明,该算法可凯旋重构出受氧化铁皮污染的铸坯外外确切亮度温度音信,可将温度动摇降至±5℃以内。

  同时,为办理CCD传感器无法对铸坯外外发射率实行正在线赔偿以及丈量易受工业尘埃、水汽骚扰等题目,本咨询基于窄带光谱辐射测温道理及异标准数据配准提出了单点及面阵耦合测温门径,该门径可有用低重因为分歧钢种绝对发射率不确定所惹起的温度丈量偏差,且拉长了体系的爱护周期,可使爱护周期≥3个月。

  通过连铸现场试验对该套测温体系的温度丈量不变性、温度丈量领域以及温度丈量动态职能实行了验证,如图1所示。本套体系正在南钢电炉厂小方坯现场运转,正在现场达成了同时对5流连铸坯外外温度实行及时丈量。

  咨询结果剖明,该套测温体系温度丈量动摇小于±5℃,合用于分歧温度领域的小方坯及板坯温度丈量,且通过对铸坯外外温度的正在线丈量可能实时地反应出连铸工艺参数的改观状况,餍足工业现场对铸坯外外温度场丈量的需求,目前已正在邦内众台铸机获得利用,同时已获取美邦、俄罗斯、中邦专利授权。

  唯有排挤氧化铁皮影响的、不变牢靠的铸坯外外温度丈量数据才干引入到二冷配水闭环把持体系中。其闭键功用则是为了保障举动二冷配水重心的凝集传热模子的无误性,供应正在线批改凝集传热模子的根底检测数据,即工夫门道上由牢靠的检测保障模子的无误性,无误的模子保障工艺优化把持的本质利用成绩。

  正在线凝集传热模子闭键办理二冷内铸坯外外温度的反应题目,目前这一题目仍没有成熟的硬件丈量办理计划,采用模子软丈量是目前可行的途径,而模子的迅疾性和无误性是其利用的条件。

  正在线凝集传热模子的创设基于以下假设:将连铸进程中的对流换热等效为导热;将凝集进程中潜热开释进程等效为比热容的扩展;研商沿拉坯对象热传导相对较小,大意该对象的传热。同时采用伴随铸坯转移的随动坐标系,由此创设起合用于连铸进程的二维凝集传热模子。

  迅疾性方面,模子采用有限容积法实行离散化并采用交差隐式算法实行求解。稀奇地,为了正在保障模子精度的条目下降低模子的估计打算速率,达成其正在线运转。课题组研商网格划分与温度梯度漫衍相立室,通过优化网格划分和时辰步长,提出一种基于非匀称变网格变步长的及时算法对模子实行求解。优化后模子估计打算时辰远小于把持周期5s,餍足二冷动态把持对模子正在线运转的及时性条件。

  无误性方面,影响模子无误性的闭键是物性参数条目和边境条目。针对物性参数的影响,课题组提出一种基于伪二元相图的热物性参数估计打算门径,合用于碳钢和低合金钢的估计打算,并与JMatPro和本质丈量的热物性参数实行了对比,证实了正在连铸温度领域内,该算法可以优于JMatPro的结果,具有较高的精度,餍足本质利用的需求,同时基于伪二元相图的热物性参数算法可以轻易地“嵌入”利用到正在线凝集传热模子中。目前,边境条目实在定章是影响模子无误性的闭键难点。

  边境条目中,稀奇值得贯注的是,二冷换热系数对模子的无误性影响明显。目前,二冷换热系数闭键是通过试验总结的体味公式估计打算获取,公式中相应的待定参数难以确定,而这些参数与喷嘴的式样、类型(气雾或水喷嘴)等有亲热的闭连,于是针对分歧的现场,须要通过外部相应的丈量伎俩予以批改。

  凝集传热模子是描绘工艺(如拉速、过热度、水量等改观)与铸坯温度之间闭连的模子,正在精确采取物性参数的条件下,其无误性闭键取决于二冷换热参数恭候定模子参数。凝集传热模子参数批改的基础道理是合意的待定参数应当使得模子估计打算值与相应丈量值永远保留杰出的相同性,通过不休寻宠遇辨识的参数值,使得检测值与相应估计打算值的误差不休减小,餍足利用需求。这正在性质上是一个寻优题目,研商模子的非线性,该题目通过混沌粒子群算法实行办理。其症结点为检测和寻优,个中检测是根底。

  正在检测门径上,是采用二冷外测温及正在二冷区分歧职位少量射钉相纠合的式样实行。正在二冷区内采用射钉丈量坯壳厚度,射钉门径可不受水雾的骚扰,稀奇适于强冷情况。而基于面阵的铸坯外外测温正在时辰和空间上供应了更丰裕的数据起源,基于众音信统一的测温门径降低了丈量的不变性和无误性,于是也有利于模子参数辨识的无误性和时效性,为模子利用于二冷闭环把持供应了坚实的保险。

  正在辨识门径上,采用混沌粒子群优化算法。混沌机制的引入,有利于取胜古板粒子群算法容易陷入个别最优解的限定性,降低了粒子群算法全体寻优的材干。

  正在基于铸坯外外温度丈量批改,获取较无误的凝集传热模子的根底上,研发变成新型的二冷配水闭环把持体系。

  该体系的特性是组成二元动态前馈+解耦反应把持。二元前馈即前馈把持中引入拉速和过热度,实行前馈水量赔偿。研商古板静态把持式样下拉速突变惹起的铸坯外外温度的动态动摇,其来由闭键是水量转移惹起温度改观的速度较速,于是引入有用拉速,从把持上相当于引入了一个惯性闭键,减缓水量的改观进程。而研商过热度改观对铸坯外外温度影响的滞后性,模仿有用拉速的体味引入有用过热度。个中过热度可通过课题组研发的黑体空腔式钢水连绵测温仪获取。

  解耦反应是二冷闭环把持的症结。个中反应是二冷闭环把持的根底,反应误差是通过正在线凝集传热模子估计打算二冷各段末铸坯外外温度与优化获取的设定温度对比获得,通过铸坯外外测温可以对凝集传热模子正在线实行及时批改。因为二冷区前面的冷却段对后面的冷却段铸坯温度具有耦合的影响,直接采用误差实行把持难以研商这一一面的动态骚扰进程,影响体系的把持精度。而通过解耦将连铸温度把持的众入众出体系变为众个单入单出体系,各个单入单出体系具有独立性,则有利于PID把持参数的计划和降低体系的把持精度。采用二冷闭环把持式样,可能将铸坯外外温度动摇把持正在±5℃领域,而古板的静态把持式样可能抵达±50℃。

  总体上,二冷闭环把持降低了连铸温度把持的不变性,进而降低铸坯质料的不变性。这也是研发铸坯外外测温的基本意旨所正在。该体系正在南钢等现场获取利用,降低了其产物格料的秤谌和不变性,获取现场相同好评。

  具有随机氧化铁皮的铸坯外外温度场正在线丈量是一个至今尚未办理的冶金检测困难,本咨询针对氧化铁皮惹起的丈量动摇,研制差分众光谱CCD图像测温仪,采用众音信统一丈量门径,铸坯外外温度丈量不变性抵达±5℃,并正在现场二冷闭环把持,有用降低产物格料秤谌和质料不变性。

官方微博

Copyright © 2002-2019 fzpharm.com 百人牛牛 版权所有
公司地址:海口市龙华新区观澜大道111号富嘉商务中心13层
联系电话:0898-66663917

企业邮箱:admin@fzpharm.com