【摘要】：冶金行業(yè)是國家重要的基礎(chǔ),近幾年來,隨著供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的持續(xù)推進,鋼鐵行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,市場環(huán)境明顯改善,行業(yè)效益大增,具有廣闊的發(fā)展前景。其中,步進式加熱爐在軋鋼工藝中被廣泛使用,是不可或缺的存在。通過對加熱爐內(nèi)鋼坯溫度實時精確的測量,可以更加及時地對爐內(nèi)鋼坯溫度進行控制,更加有效的分析鋼坯均勻性及溫升變化過程,對加熱工藝的優(yōu)化改進、鋼坯質(zhì)量的保證都有著重要意義。目前,熱電偶測溫由于其測量數(shù)據(jù)精確可靠的優(yōu)勢,成為冶金行業(yè)中使用最廣泛的測溫手段,大量應(yīng)用于爐膛溫度測量中。然而在應(yīng)用于加熱爐時,由于接觸式測溫方式的限制,熱電偶測溫只能測得固定區(qū)域爐氣溫度,大致推算出鋼坯溫度,存在較大的波動及不確定性。因此,如何做到實時精確測量鋼坯表面溫度,變“經(jīng)驗型控制”為“數(shù)據(jù)型控制”,具有較高的研究價值。為解決上述問題,本文基于比色測溫原理設(shè)計開發(fā)了一套加熱爐內(nèi)鋼坯溫度監(jiān)測及信息共享系統(tǒng),利用紅外面陣CCD相機直接獲取爐內(nèi)鋼坯圖像進行溫度測量。本系統(tǒng)連接了加熱爐PLC,在獲取了其加熱過程參數(shù)后,結(jié)合爐內(nèi)紅外圖像信息進行分析計算,得出鋼坯實時溫度,并將得到的溫度計算結(jié)果及爐內(nèi)圖像存儲到FTP服務(wù)器中,利用遠(yuǎn)程訪問客戶端或手機APP,實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程訪問。另外將實時視頻畫面通過共享內(nèi)存技術(shù)及流媒體視頻服務(wù)器接入內(nèi)網(wǎng),實現(xiàn)爐內(nèi)視頻畫面實時遠(yuǎn)程觀看。該系統(tǒng)的投入對提高加熱控制精度、產(chǎn)品質(zhì)量及信息化管理水平均起到重要作用。本論文主要包含以下幾項工作內(nèi)容:(1)簡要介紹了大致的測溫方法及其分類,從非接觸式測溫分支出發(fā),通過介紹普朗克定律等相關(guān)理論知識引出系統(tǒng)所采用的比色測溫基本原理;(2)介紹了鋼坯溫度監(jiān)測系統(tǒng)及信息共享平臺整體硬件結(jié)構(gòu)及其大致工作流程,并對其中一些主要硬件進行了詳細(xì)說明,如:紅外面陣探測器、信號傳輸及光電轉(zhuǎn)化器件、圖像數(shù)據(jù)共享模塊等。其中包括通過流媒體視頻服務(wù)器進行視頻圖像轉(zhuǎn)發(fā)傳輸供遠(yuǎn)程實時觀看。(3)用VS開發(fā)環(huán)境,基于MFC框架開發(fā)編寫了鋼坯溫度監(jiān)測系統(tǒng)軟件,在文中描述了系統(tǒng)軟件工作過程,對主程序中的界面功能及用戶操作做出了詳盡說明。并且建立FTP服務(wù)器進行數(shù)據(jù)存儲,編寫對應(yīng)客戶端進行遠(yuǎn)程訪問操作;(4)通過漸暈補償、溫度標(biāo)定等過程建立測溫模型,結(jié)合現(xiàn)場實際情況分析并對模型進行修正,然后進行相關(guān)實驗驗證。此外,詳細(xì)介紹了系統(tǒng)主程序與PLC間的通訊過程,基于OPC數(shù)據(jù)通信由L1服務(wù)器端獲取PLC內(nèi)加熱過程參數(shù),利用鋼坯識別結(jié)合PLC參數(shù)進行溫度計算修正;(5)使用灰度變換、偽彩處理、圖像銳化等手段對顯示畫面進行增強處理,提高目標(biāo)辨識度便于觀察;使用線性空間濾波進行灰度處理降低圖像隨機椒鹽噪聲得到更加準(zhǔn)確的灰度數(shù)值;(6)最后在文中羅列出黑匣子實驗數(shù)據(jù)與系統(tǒng)測量溫度進行對比,并給出結(jié)果分析。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TF341.6
【圖文】：

實現(xiàn)對溫度的精確測量與控制具有十分關(guān)鍵的作用，對保障生產(chǎn)安全、逡逑提升產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等各方面都有著直接影響。目前，主要的溫度測量方法逡逑如圖２．１所示。逡逑ＳＳＭ中的常用方法逡逑．邋１邋．逡逑丨邋Ｉ邋｜邐￣｜邐１邋丨逡逑ｆ栜式溫度煃法邐挭式溫度薄量法逡逑Ｉ邐Ｉ逡逑聲學(xué)法邐｜光學(xué)法邋｜熱電賠邐ｍｕｍ逡逑＇邐邋邐逡逑j射ｔｉｌ法邐｜非接廅光纖法｜邐eN光光？法逡逑＇１邐．邐Ｉ逡逑１１邋１邋１逡逑譜線反轉(zhuǎn)法邐ｉｆｉＳ度法邐ｃｉ法邐干涉法邐Ｍ光譜法逡逑＂＂＂＂Ｉ邐￣￣＾邐Ｖ逡逑單色法邐比色法邐Ｃ］曑法邋誘錢光法邐相千反}克斯法逡逑圖２．１主要測溫方法分類逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍａｉｎ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邋ｍｅｔｈｏｄｓ逡逑其中，我們可以看到“非接觸式溫度測量法—光學(xué)法—輻射光譜法—輻射強逡逑度法”這條主線，展示了光學(xué)法在高溫測量中的研宄應(yīng)用中的發(fā)展程度。本項目逡逑的檢測原理就出自于這里，以黑體輻射理論為基礎(chǔ)，下面作簡要介紹。逡逑２．１．１普朗克轄射定律逡逑熱力學(xué)基本原理中指出，絕對零度是物體所無法達(dá)到的，而所有溫度高于絕逡逑對零度的物體均會自發(fā)的向外輻射電磁波，這種現(xiàn)象被稱為熱輻射現(xiàn)象。普朗克逡逑在解釋時提出，熱力學(xué)溫度為Ｔ的黑體，在波長Ａ處的單色輻出度有如下關(guān)系：逡逑（２－Ｄ逡逑５逡逑

實現(xiàn)對溫度的精確測量與控制具有十分關(guān)鍵的作用，對保障生產(chǎn)安全、逡逑提升產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等各方面都有著直接影響。目前，主要的溫度測量方法逡逑如圖２．１所示。逡逑ＳＳＭ中的常用方法逡逑．邋１邋．逡逑丨邋Ｉ邋｜邐￣｜邐１邋丨逡逑ｆ栜式溫度煃法邐挭式溫度薄量法逡逑Ｉ邐Ｉ逡逑聲學(xué)法邐｜光學(xué)法邋｜熱電賠邐ｍｕｍ逡逑＇邐邋邐逡逑j射ｔｉｌ法邐｜非接廅光纖法｜邐eN光光？法逡逑＇１邐．邐Ｉ逡逑１１邋１邋１逡逑譜線反轉(zhuǎn)法邐ｉｆｉＳ度法邐ｃｉ法邐干涉法邐Ｍ光譜法逡逑＂＂＂＂Ｉ邐￣￣＾邐Ｖ逡逑單色法邐比色法邐Ｃ］曑法邋誘錢光法邐相千反}克斯法逡逑圖２．１主要測溫方法分類逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍａｉｎ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邋ｍｅｔｈｏｄｓ逡逑其中，我們可以看到“非接觸式溫度測量法—光學(xué)法—輻射光譜法—輻射強逡逑度法”這條主線，展示了光學(xué)法在高溫測量中的研宄應(yīng)用中的發(fā)展程度。本項目逡逑的檢測原理就出自于這里，以黑體輻射理論為基礎(chǔ)，下面作簡要介紹。逡逑２．１．１普朗克轄射定律逡逑熱力學(xué)基本原理中指出，絕對零度是物體所無法達(dá)到的，而所有溫度高于絕逡逑對零度的物體均會自發(fā)的向外輻射電磁波，這種現(xiàn)象被稱為熱輻射現(xiàn)象。普朗克逡逑在解釋時提出，熱力學(xué)溫度為Ｔ的黑體，在波長Ａ處的單色輻出度有如下關(guān)系：逡逑（２－Ｄ逡逑５逡逑

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本文編號：2728022