浅谈基于图像处理技术的连铸板坯自动切割系统设计

徐颖彬

摘 要：连铸板坯的在线长度检测、定尺切割是炼钢连铸生产中必不可少的环节，连铸板坯成材率和板坯切割精度有机联系，必须实现自动化切割。因此，本文分析了图像处理技术及其在炼钢连铸生产中的应用，全面、深入探讨了基于图像处理技术的连铸板坯自动切割系统设计，顺利实现自动化切割的同时保证连铸板坯质量。

关键词：图像处理技术;连铸板坯;自动切割系统;设计

在新时代下，我国钢铁工业迅猛发展，钢铁仍然是不可忽视的关键性原材料，能够客观折射我国综合实力以及工业水平。钢铁需求量大幅度增加的同时质量要求也明显提高，传统连铸机要在测量辊以及连铸板坯间的摩擦力作用下实现驱动，极易受到板坯变形、现场高温等因素影响，维护复杂化、控制精度不高等，很难满足当下连铸板坯切割要求，要在应用图像处理技术过程中高效设计连铸板坯自动切割系统，在自动化切割中提升测量以及控制精准度，确保连铸板坯满足炼钢连铸生产要求，最大化提高连铸板坯合格率。

一、图像处理技术的连铸板坯自动切割系统设计

在设计过程中，设计人员要根据炼钢连铸生产要求以及连铸板坯切割具体情况，在应用图像处理技术基础上优化设计图像处理系统，比如，采集作业现场连铸板坯图像的传感器，实时处理图像的计算机设备。图像处理系统软件建立在WINDOWS 2000操作系统平台上，应用其中的传感器为CCD摄像机WAT-902B，借助图像采集卡G300、输入输出卡，实时处理图像，数字输入以及输出信号采用的是PC-6402光隔开关量输入输出卡，确保继电器顺利驱动，和PLC系统有效连接。与此同时，在传感器CCD摄像机作用下，图像处理系统可以动态化摄取连铸板坯图像，再借助高速图像采集卡，获取数字化图像，合理化操作计算机设备，结合实时采集到的作业现场连铸板坯各方面数据信息，对图像进行针对性处理，精准识别板坯的边缘，准确计算连铸板坯长度等。长度达到设定数值范围后，及时向切割机PLC控制系统传输对应的开关量信号，向切割设备控制系统实时发出相关的切割指令，动态控制连铸板坯切割全过程。在此过程中，控制卡是图像处理系统、连铸板坯切割机二者间的接口设备，接收来自主机的多个指令，减速、主压、报警等，将其转化为继电器开关信号的同时实施传输。

二、图像处理技术作用下的连铸板坯切割系统设计

（1）整体设计。在图像处理技术作用下，设计者要围绕连铸板坯切割要求，科学化设计一、二级自动切割控制系统，动态化处理炼钢连铸生产线作用下的控制模型以及一级自动化控制系统采集的各类信号，在物料跟踪基础上向一级自动切割控制系统传达关键性的连铸板坯切割控制设定数值。在此过程中，连铸板坯切割一级自动切割控制系统设计中利用C/S结构，包括多个模型，质量判定、拉速优化，接收、执行物料跟踪数据存储、板坯切割计划等指令，生成板坯号、控制板坯输出等，也体现在控制切割辊道、监控连铸切割、设定切割长度等。连铸板坯切割二级自动切割控制系统设计中以太網、TCP/IP协议等应用其中，在服务器SCSI总线作用下，和一级自动切割控制系统顺利通讯。相应地，下面便是基于图像处理技术的板坯连铸自动切割系统结构图。

（2）具体设计。图像处理系统在RS-485作用下，和设计的基础自动化系统PCU4通讯，通讯指令为切割机预压缩、开始切割等，在标准化的TCP/IP协议等作用下，和自动化控制系统顺利通讯，比如，接收连铸板坯切割长度的规定数值，切割小车位置、摄像机光圈的大小等。系统中的优化模型会以连铸板坯切割计划为基点，自动进行优化切割运算，将切割的下一块连铸板坯长度数值实时传输给设计的图像处理系统，以此为基点，自动化检测连铸板坯，达到规定数值之后，传输给切割机。连铸板坯自动化切割结束之后，自动切割控制系统及时存储切割长度，结合来自图像处理系统的切割信息数据，修正接缝位置的同时自动切割优化模型，下一轮切割计算顺利展开。在此过程中，自动切割控制系统会向图像处理系统实时传输关于切割机的位置信息，随时动态控制切割误差，跟踪浇铸中冷却信息，借助图像处理系统，传输到摄像机光圈，高效控制连铸板坯切割各个环节，促使连铸板坯图像信息更加精准，保证板坯切割质量。

（3）基于图像处理技术的连铸板坯自动切割效果。应用图像处理技术之前，连铸板坯切割精度仅为±80mm，稳定性不高，很难满足板坯精度要求。但在基于图像处理技术的连铸板坯自动切割系统作用下，连铸板坯产量大幅度增加的同时精准度明显提高。以收集的300块连铸板坯为例，切割计划长度为9240mm，下限长度为9200mm，上限长度为9280mm，借助Minitab软件，进行规范化统计分析。图像处理技术作用下的连铸板坯自动切割效果明显，系统投用率达到100%，自动切割过程中精准度比较稳定，板坯切割过程能力较高，控制精度为±20mm，连铸板坯符合率超过99%，降低切割成本的同时经济效益明显提升。

三、结语

总而言之，图像处理技术在实现连铸板坯自动化切割方面优势作用明显，要在把握炼钢连铸生产工艺要求、流程、重难点等基础上科学化应用图像处理技术，科学化设计连铸板坯自动切割系统，使其运行更加安全、可靠，最大化发挥优势作用的同时保证自动切割质量，全面提升炼钢连铸生产经济效益。

参考文献：

[1]张成志.非直线板坯火切机控制系统在一次切割机中的应用[J].自动化应用，2018，（7）：22-24.