[发明专利]基于卡尔曼滤波的高精度渣厚检测方法及装置

说明书

本发明涉及保护渣厚度测量技术领域，尤其涉及一种基于卡尔曼滤波的高精度保护渣厚度检测方法及装置，所述方法通过加渣流量计预测结晶池中保护渣的厚度同时利用红外传感器检测结晶池中的保护渣的厚度，再利用卡尔曼滤波的增益来修正传感器测量值；所述装置包括：红外测定模块、保护渣加渣流量测定模块、第一计算模块、第二计算模块以及第三计算模块，所述检测方法及装置通过不断更新卡尔曼滤波优化函数，使得结晶池中的保护渣厚度测量值更加逼近真实值，有效实现结晶池中保护渣厚度值的精准测量，为连铸工艺的保护渣厚度的控制提供更加准确的数据。

技术领域

本发明涉及保护渣厚度测量领域，尤其涉及一种基于卡尔曼滤波的高精度渣厚度检测方法及装置。

背景技术

结晶池中的保护渣是冶金行业连铸钢坯生产过程中一种重要的添加材料。他的用量控制直接影响着铸坯质量及其生产成本，因此对其添加用量和性能要求很高，目前世界上其他国家都已经采用先进的技术和工艺控制保护渣的用量，以此来节约生产成本和提高铸坯的质量。国内外钢厂连铸生产实践表明，即使所选用的保护渣是正确的，但是结晶池的保护渣厚度偏薄会导致“漏红”。通常要求保护液渣的表面温度在400摄氏度左右呈灰色状，而非表面温度在800摄氏度左右呈红色状。经过多次的实验、调整、控制，通常保护液渣层厚7～15mm，原渣层厚15～20mm为宜。保护渣的总体厚度在30～50mm，且渣面保持均匀，有利于保护渣渣面“三层结构”的稳定形成。

中国公开专利号CN110595419A公开了一种保护渣液渣层的厚度测量系统及方法，包括：控制装置，移动装置和碳浓度传感器，所述碳浓度传感器与所述控制装置电连接，所述碳浓度传感器设在所述移动装置的活动端，所述移动装置将所述碳浓度传感器垂直插入保护渣层的液面，并使所述碳浓度传感器的探头穿过保护渣层并伸入至钢液液面以下，所述碳浓度传感器实时采集保护渣层至钢液中不同位置的碳浓度信息并传递至所述控制装置，由此可见，上述技术方案中，保护渣液渣层的厚度测量系统及方法存在以下问题：采用碳浓度传感器的检测方法通过将碳浓度传感器垂直插入保护渣层的液面，对测量点的保护渣厚度进行测量，但是，传感器检测中，为接触式测量，破坏了保护渣层的完整度，影响连铸钢制造的钢坯质量。

发明内容

为此，本发明提供一种基于卡尔曼滤波的高精度保护渣厚度检测方法及装置，用以克服现有技术中接触式测量破坏了保护渣层的完整度的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种基于卡尔曼滤波的高精度渣厚度检测方法，包括：

步骤S1，设置一个红外摄像头获取结晶池内壁保护渣层区域辐射出的红外图像，标定结晶池内壁的高度值，与红外摄像头的检测范围；

步骤S2，设置液位控制器控制钢水液面高度稳定在一固定高度，且该固定高度位于所述红外摄像头的测量区域的高度范围内；

步骤S3，对所述红外图像进行灰度处理，通过跃变识别算法识别出红外图像中结晶池内壁灰度像和保护液渣灰度像之间的交界线的位置；

步骤S4，根据所述交界线对应的高度值和所述钢水液面高度计算保护渣的第一测量厚度值；

步骤S5，在保护渣加渣器的保护渣输送管路中设置保护渣流量计，测量出加入结晶池中的保护渣体积；

步骤S6，根据预先测量的结晶池中钢水的面积和结晶池中的保护渣体积，计算得出结晶池中保护渣的第二测量厚度值；

步骤S7，确定卡尔曼滤波的优化函数；

步骤S8，将所述第一测量厚度值和所述第二测量厚度值输入所述卡尔曼滤波的优化函数中，得到结晶池中的保护渣的修正厚度值，并根据修正厚度值更新所述优化函数；

步骤S9，周期性控制所述红外摄像头获取红外图像、控制保护渣流量计获取加入结晶池中的保护渣体积，重复所述步骤S3至所述步骤S8，获得结晶池中的保护渣在各周期的修正厚度值。