基于机器视觉的有色金属加工设备温度状态监控.pdf

第 卷 第 期有色金属加工 年 月 :./.基于机器视觉的有色金属加工设备温度状态监控吴瑞蕤王晓颜刘兴刚(.中色科技股份有限公司河南 洛阳.贵阳铝镁设计院有限公司贵州 贵阳)收稿日期:摘 要:针对有色金属加工设备具体工业场景提出一种基于机器视觉的设备红外图像检测方法 通过红外相机采集物体热辐射图像利用图像测温算法对设备的温度进行在线检测与分析实现异常状态的实时信息发布达到减少机组非计划停机的目标关键词:设备红外图像温度算法状态监控中图分类号:.文献标识码:文章编号:()随着国家智能制造技术不断发展由工业和信息化部、国家发展改革委、自然资源部于 年 月 日印发实施的有色金属行业智能加工工厂建设指南(试行)明确提出了未来有色金属加工企业要建设覆盖装备、工艺、质量、物流、能源、安全、环境等的基于数据采集和实时监控的智能感知系统 基于有色金属加工行业设备运维的具体工业场景通过机器视觉技术和算法的优化设计解决常规检测设备种类多使用工况局限安装复杂监控范围小数字化信息处理能力缺失或不足的问题实现设备温度状态在线实时监控 我公司技术团队开发的基于机器视觉的有色金属加工设备温度监控系统帮助企业实现重要设备或电控系统的温度异常实时监控与报警 红外测温技术原理物体温度高于绝对零度时会不停地向周围空间发出红外辐射能量该能量的大小及其波长分布与其表面温度关系密切 因此通过测量物体自身辐射的红外能量便能准确地测定物体表面温度 红外测温原理是将物体发射的红外线辐射能量转变成电信号根据电信号大小确定物体温度红外相机是采集物体红外特征信息的重要设备红外相机主要包括热成像镜头、红外探测器、图像处理和解码输出 由红外探测器接收红外射线通过图像处理单元将光信号转换为电信号芯片编码器将信号编译解码后输出图像和温度值.红外热辐射采集算法红外相机采集到物体表面向外发射的红外射线通过原始红外辐射值与温度之间的关系计算出物体表面的温度 物体表面红外辐射的算法公式为()式 中()为物体发射的红外辐射值 为物体的表面温度 为相机与被测物体之间的平面距离 为大气光谱透射率 为红外相机工作波段上下限 为物体表面辐射率 为第一辐射常数 为第二辐射常数 为红外波长.红外图像滤波处理方法红外图像依据灰度值与温度之间的关系特性计算被测物体的温度值 因受采集过程中环境噪声污染获得的红外图像信息部分失真必须通过图像去噪的方式降低噪声污染 根据工厂测试情况一般图像噪声包括电磁、灰尘散射等干扰在采用传统的中值滤波、高斯滤波、维纳滤波等方式时会造成图像模糊失真导致丢失细节信息 通过实验测试在采用引导滤波方式时可同时满足去噪及保持梯度信息引导滤波的流程如图 所示.红外图像可见光补偿算法红外相机在采集设备红外光信息数据时有色金属加工环境中包含的灰尘、油雾和 等会对热辐射的采集结果造成影响导致温度值计算有偏差 通过可见光图像对红外图像进行补偿再通过温度对应关 第 期有色金属加工系求出最后的温度值降低有色金属加工场景内的温度误差 可见光补偿红外测温原理如图 所示通过对空气透射率进行算法优化降低误差优化方式引用空气的平均透射率公式为:()()()()式中()()()为大气消光系数 红外辐射传输过程中大气透射率的大小与传输距离的大小成反比关系即随着距离的增加大气透射率逐渐减小衰减作用逐渐增大 红外测温系统设计红外测温系统包含设备层、交换层、汇聚层、应用层包括图像采集单元、图像分析单元、图像显示单元 整个网络拓扑结构如图 所示图 引导滤波流程.图 可见光补偿红外测温原理.图 红外测温系统拓扑图.有色金属加工企业大型设备较多包括冷轧、热轧、剪切机、开卷机等设备 每一个机组都配置了机组电控柜分别放置在不同电控室中 图像采集单元可采用贴片式红外相机和一般摄像机完成电控柜红外图像采集和可见光图像采集 图像显示单元主要包括设备红外温度状态显示可见光设备实时显示红外测温图像实时显示图像处理单元主要对系统采集后设备图像数据通过算法计算出当前的表面温度值 当温度超过当前设置的温度阈值或者温度变化率超过设定值会触发系统报警反馈到机组控制系统或发布的设备维护人员的移动终端 有色金属加工第 卷 系统应用有色金属加工设备温度监控系统已成功应用到有色金属加工企业的设备状态监控中系统运行稳定效果明显 该系统对企业的电控系统、重要电力线路、关键旋转设备进行了实时监控温度检测与实际测量偏差在内满足企业实际需要 结束语针对有色金属加工行业设备及控制线路在线温度实时检测的工业场景需求有色金属加工设备温度监控系统采用红外图像检测技术计算图像视野区域的正常工作温度以及相关设备的异常温度完成监控对象的实时状态监视 系统实现了 全天候温度异常检测报警可有效提高设备及控制线路的运维水平参考文献 刘新业常大定欧阳伦多.红外热成像在电气设备维护中的应用.红外与激光工程():.张子淼刘斌赵盼蒋永翔.基于红外测温原理的转炉下渣检测系统.红外与激光工程():.彭泽龙李铨.基于双目测距和 的红外人体测温精度补偿系统.信息与电脑(理论版)():.徐武等.基于改进加权引导滤波的红外图像增强算法.激光杂志():.寇人可王海晏吴学铭.低纬度地区红外波段大气透射率研究.激光与光电子学进展():.高悦.熔融金属红外热像测温精度的研究 .华北理工大学.(.):.:有色金属加工 年第 期广告索引特殊版无锡申康机械设备有限公司封二安庆市应洁利制刷有限公司封三佛山市南海万格士机械设备有限公司封底前 插奥托容克冶金设备(上海)有限公司扉 江苏斯莱特冶金科技有限公司扉 石家庄爱迪尔电气有限公司扉 西安威特电力电子设备研究所扉 上海亚爵电工成套设备制造有限公司扉 艾伯纳工业炉(太仓)有限公司扉 宁波创力液压机械制造有限公司扉 北京兴达奇热工控制设备有限公司扉 河北优利科电气有限公司扉 广州思能燃烧技术有限公司扉 苏州工业园区华福科技有限公司扉 深圳大工人科技有限公司扉 山东华特磁电科技股份有限公司扉 精细化学品集团有限公司目次对页后 插广州施能燃烧设备有限公司后插 大连康丰科技有限公司后插