铝电解槽铝液波动、两水平及电解质温度测量方法技术

本公开实施例提供了一种铝电解槽铝液波动、两水平及电解质温度测量方法，属于计算技术领域，具体包括：通过目标yolo

【技术实现步骤摘要】
铝电解槽铝液波动、两水平及电解质温度测量方法


[0001]本公开实施例涉及计算
，尤其涉及一种铝电解槽铝液波动、两水平及电解质温度测量方法。

技术介绍

[0002]目前，铝是全球产量最大的有色金属，是推动国民经济建设、国防科技工业和战略性新兴产业发展不可或缺的重要基础原材料，被广泛应用于建筑、电力、包装、交通运输、航空航天等领域。铝电解槽作为熔盐电解工艺中的重要生产设备，其良好的槽况是维持电解铝正常生产的根本，也直接影响着电解铝厂的生产效率和经济效益，然而，由于铝电解槽槽况复杂，加之当前技术水平的限制。实际电解铝的生产过程中，铝电解槽很难控制在动态的热平衡之中，常常出现红炉、漏槽的情况，不仅会给企业带来巨大的经济损失，还可能引发火灾、爆炸等严重事故，更有甚者还会造成现场工作人员的伤亡。因此，为避免此类事故的发生，必须对电解槽的铝液波动、两水平及电解质温度进行有效的监测。但是现有的测量方法大多都是采用人工测量结合经验公式进行监测，对操作人员的个人要求较高，且测量的结果大多都是单一且不够精准的。
[0003]可见，亟需一种测量精准度和适应性高的铝电解槽铝液波动、两水平及电解质温度测量方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开实施例提供一种铝电解槽铝液波动、两水平及电解质温度测量方法，至少部分解决现有技术中存在测量精准度和适应性较差的问题。
[0005]第一方面，本公开实施例提供了一种铝电解槽铝液波动、两水平及电解质温度测量方法，包括：
[0006]步骤1，控制巡检设备至目标铝电解槽拍摄火眼图片，并通过目标yolo
‑
v5模型识别火眼图片中的目标铝电解槽火眼，得出在像素坐标系中火眼中心点坐标和锚定框的顶点坐标；
[0007]步骤2，根据锚定框的顶点坐标判断火眼的开口程度是否正常，若是，则进入步骤3，若否，则返回步骤1，对下一个铝电解槽进行测量；
[0008]步骤3，通过双目视觉的原理将火眼中心点坐标和锚定框的顶点坐标在像素坐标系中的坐标转换为世界坐标系中的坐标，以火眼中心点坐标为目标，驱动测量杆插入火眼口中；
[0009]步骤4，在驱动测量杆插入火眼口的过程中，根据受力不同记录测量杆进入不同界面的时刻；
[0010]步骤5，根据测量杆进入不同界面的时刻计算目标铝电解槽的电解质水平数据和铝液水平数据；
[0011]步骤6，在测量杆触底并停留达到预设时间后，测量目标铝电解槽内的电解质温度
数据；
[0012]步骤7，在测量杆触底并停留的预设时段内，实时采集力矩数据并根据力矩数据计算预设时段内目标铝电解槽的铝液波动。
[0013]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤1的步骤之前，所述方法还包括：
[0014]随机采样预先拍摄的火眼视频数据集中的视频帧图像并进行锚定框的标注；
[0015]取预设数量的图片数据作为初始yolo
‑
v5模型的训练集，剩余图片数据作为初始yolo
‑
v5模型的测试集；
[0016]采用k
‑
means聚类方法训练初始yolo
‑
v5模型，得到目标yolo
‑
v5模型。
[0017]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤2具体包括：
[0018]步骤2.1，根据锚定框的顶点坐标计算锚定框尺寸；
[0019]步骤2.2，判断锚定框尺寸是否大于阈值，若是，则判定火眼的开口程度正常，若否，则判定火眼的开口程度异常。
[0020]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤3具体包括：
[0021]步骤3.1，设[u，v，1]T
为火眼中心点在像素坐标系中的坐标，[x
w
，y
w
，z
w
，1]T
为火眼中心点在世界坐标系中的坐标，则对于巡检设备的左右相机分别存在
[0022][0023][0024]步骤3.2，根据上述两式转换得到
[0025][0026][0027][0028][0029]其中，其中矩阵和为相机矩阵；
[0030]步骤3.3，采用最小二乘法求解X,Y,Z，得到火眼中心点和锚定框的顶点在世界坐标系的坐标。
[0031]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤3还包括：
[0032]以锚定框的顶点在世界坐标系的坐标作为测量杆的移动边界。
[0033]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤4具体包括：
[0034]测量杆从空气到电解质液面时，测量杆承受到电解质液流动的作用力，测量杆受力变大，得出运动到此界面的时刻t1；
[0035]当测量杆从电解质液进入铝液时，受电磁力的作用明显大于电解质液，此时测量杆受力变大，得出运动到此界面的时刻t2；
[0036]测量杆按驱动至触底之后，记录电机功率的增大时刻t3。
[0037]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤5具体包括：
[0038]步骤5.1，根据时刻t1和t2之间控制元件产生的脉冲数来计算t1和t2时刻之间的位移x1作为电解质水平；
[0039]步骤5.2，根据时刻t2和t3之间控制元件产生的脉冲数来计算t2和t3时刻之间的位移x2作为铝液水平。
[0040]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤5.1具体包括：
[0041]假设设定固定细分数，n
L
个脉冲数转一圈,螺杆螺距为L，t1和t2时刻之间的脉冲数为n1，则x1＝n1/n
L
*L。
[0042]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤5.2具体包括：
[0043]假设设定固定细分数，n
L
个脉冲数转一圈,螺杆螺距为L，t2和t3时刻之间的脉冲数为n2则x2＝n2/n
L
*L。
[0044]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤7具体包括：
[0045]设定x轴为铝电解槽A侧向B侧，y轴为铅直方向，假设测量杆与滑块接触点a处受力为F
1x
和F
1y
，测量杆与槽壳接触点b处受力为F
2x
和F
2y
，测量杆转折处为点d，测量杆转折部分与水平方向夹角为θ；
[0046]测出测量杆质心c和测量杆总重m，据此计算点a、b、c、d之间的距离L
ac
、L
bc
、L
cd
；
[0047]假设测量杆在目标铝电解槽中受力为F
3x
和F
3y
，对于整个测量杆，在y轴方向上F
1y
+F
2y
+F
3y
‑
mg＝0，，得出F
3y
的值；
[0048]对于质心点力矩平衡,F
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝电解槽铝液波动、两水平及电解质温度测量方法，其特征在于，包括：步骤1，控制巡检设备至目标铝电解槽拍摄火眼图片，并通过目标yolo
‑
v5模型识别火眼图片中的目标铝电解槽火眼，得出在像素坐标系中火眼中心点坐标和锚定框的顶点坐标；步骤2，根据锚定框的顶点坐标判断火眼的开口程度是否正常，若是，则进入步骤3，若否，则返回步骤1，对下一个铝电解槽进行测量；步骤3，通过双目视觉的原理将火眼中心点坐标和锚定框的顶点坐标在像素坐标系中的坐标转换为世界坐标系中的坐标，以火眼中心点坐标为目标，驱动测量杆插入火眼口中；步骤4，在驱动测量杆插入火眼口的过程中，根据受力不同记录测量杆进入不同界面的时刻；步骤5，根据测量杆进入不同界面的时刻计算目标铝电解槽的电解质水平数据和铝液水平数据；步骤6，在测量杆触底并停留达到预设时间后，测量目标铝电解槽内的电解质温度数据；步骤7，在测量杆触底并停留的预设时段内，实时采集力矩数据并根据力矩数据计算预设时段内目标铝电解槽的铝液波动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤1的步骤之前，所述方法还包括：随机采样预先拍摄的火眼视频数据集中的视频帧图像并进行锚定框的标注；取预设数量的图片数据作为初始yolo
‑
v5模型的训练集，剩余图片数据作为初始yolo
‑
v5模型的测试集；采用k
‑
means聚类方法训练初始yolo
‑
v5模型，得到目标yolo
‑
v5模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤2具体包括：步骤2.1，根据锚定框的顶点坐标计算锚定框尺寸；步骤2.2，判断锚定框尺寸是否大于阈值，若是，则判定火眼的开口程度正常，若否，则判定火眼的开口程度异常。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤3具体包括：步骤3.1，设[u，v，1]
T
为火眼中心点在像素坐标系中的坐标，[x
w
，y
w
，z
w
，1]
T
为火眼中心点在世界坐标系中的坐标，则对于巡检设备的左右相机分别存在点在世界坐标系中的坐标，则对于巡检设备的左右相机分别存在步骤3.2，根据上述两式转换得到
其中，其中矩阵和为相机矩阵；步骤3.3，采用最小二乘法求解X,Y,Z，得到火眼中心点和锚定框的顶点在世界坐标系的坐标。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤3还包括：以锚...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓方，吴登辉，殷泽阳，张红亮，谢世文，谢永芳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：