一种铝锭熔炼温度控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及智能控制领域，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。方法智能。方法智能。

【技术实现步骤摘要】
一种铝锭熔炼温度控制方法及系统


[0001]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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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：式中，为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，为时刻第k个铝锭区域的面积，S为该铝锭区域在初始时刻的面积，为时刻的熔炉温度，为时刻第k个铝锭区域的实际熔炼温度，是以e为底的指数函数即的含义为e的次方，e为自然常数。
[0009]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。
[0010]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：式中，为第k个铝锭区域在下一时刻的面积变化量预测值，为当前时刻第k个铝锭区域的面积变化量，为m时刻熔炉的温度，为熔炉加热的最高温度，为m时刻第k个铝锭区域的面积，m为m时刻，即当前时刻，是以e为底的指数函数即的含义为e的次方，e为自然常数。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]本专利技术的有益效果是：（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
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
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：式中，为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，为时刻第k个铝锭区域的面积，S为该铝锭区域在初始时刻的面积，为时刻的熔炉温度，为时刻第k个铝锭区域的实际熔炼温度，是以e为底的指数函数即的含义为e的次方，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：式中，为第k个铝锭区域在下一时刻的面积变化量预测值，为当前时刻第k个铝锭区域的面积变化量，为m时刻熔炉的温度，为熔炉加热的最高温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海申，杨星海，王丽，
申请(专利权)人：山东马勒铝业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：