機器視覺與智慧軋鋼的深度融合
1. 項目背景——冶金行業(yè)智能化升級
在“中國制造2025”背景下，鋼鐵企業(yè)向著智能工廠不斷轉(zhuǎn)型升級，遠程化、集中化、少人化、一鍵式的智能控制技術，正在快速替代傳統(tǒng)人工頻繁干預操作的工作方式，形成逐漸清晰明確的智能工廠新模式。
熱連軋生產(chǎn)過程中的粗軋中間坯鐮刀彎、翹扣頭以及精軋機架間跑偏問題，嚴重影響生產(chǎn)穩(wěn)定性與產(chǎn)品尺寸精度，且長期以來缺少相應的檢測儀表和閉環(huán)控制系統(tǒng)，生產(chǎn)過程依賴人工進行干預調(diào)整，操作負擔重，且效果難以保證，不但是行業(yè)共性痛點與難點問題，而且還制約著面向遠程、集控、少人化智能工廠的推進。
北科工研智能測控團隊，依托北京科技大學儀器儀表、機械工程、材料加工、控制工程等優(yōu)勢學科，經(jīng)過多年的持續(xù)研發(fā)攻關與工業(yè)現(xiàn)場實踐迭代，打造出融合“視覺檢測-機理模型-深度學習”的鐮刀彎、翹扣頭以及精軋跑偏在線檢測與機理數(shù)據(jù)聯(lián)合驅(qū)動的智能控制系統(tǒng)，可以提供常規(guī)熱連軋粗軋翹扣頭、鐮刀彎、精軋機架間跑偏的自動檢測與控制的全套解決方案，站在了智能軋鋼技術的發(fā)展前沿。
2. 技術介紹——熱軋工序板帶運行非對稱測控技術
熱連軋運行非對稱測控技術，包括粗軋中間坯鐮刀彎、翹扣頭以及精軋機架間跑偏的在線檢測與自動控制系統(tǒng)，總體方案如圖1所示。
其中，鐮刀彎與翹扣頭檢測儀表，可根據(jù)現(xiàn)場條件靈活布置于粗軋機的入口或者出口；精軋機架間跑偏檢測儀表，也可以根據(jù)監(jiān)控要求選擇安裝機架。檢測儀表人機界面放置于操作臺，用于實現(xiàn)非對稱運行狀態(tài)的人工監(jiān)控與操作支持。
粗軋中間坯翹扣頭、鐮刀彎、精軋機架間帶鋼跑偏測控技術的綜合應用，可有效減少生產(chǎn)過程甩尾、軋破、堆鋼事故的發(fā)生概率，減小產(chǎn)品楔形，大幅減輕人員操作負擔。以某板帶熱軋企業(yè)為例，非對稱測控技術配合產(chǎn)線數(shù)學模型的優(yōu)化改進，可使粗軋每個班組1崗2人，精軋1崗4人優(yōu)化為粗軋0崗0人，精軋1崗3人（其中1人兼顧粗軋異常情況），軋制區(qū)域4個班組共可優(yōu)化12人，極大提升企業(yè)勞動效率。
3. 項目介紹——鞍鋼粗軋鐮刀彎測控系統(tǒng)
近日，北科工研與鞍鋼股份有限公司簽訂了“鞍鋼2150產(chǎn)線粗軋鐮刀彎測控系統(tǒng)”項目，通過在粗軋機入口、出口設置中間坯鐮刀彎檢測與自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對粗軋中間坯鐮刀彎的在線檢測、質(zhì)量判定分析和粗軋機自動調(diào)平控制功能。該系統(tǒng)將有效提升鞍鋼2150熱連軋生產(chǎn)過程與產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，助力產(chǎn)線的智能化升級。
該測控系統(tǒng)具有如下特點：
● 利用高清工業(yè)相機在線連續(xù)拍攝中間坯圖片；
● 在粗軋機架前后布置，實現(xiàn)全部道次中間坯鐮刀彎的精確識別與獲??；
● 實時檢測結果顯示、缺陷預警與在線質(zhì)量判定分析；
● 基于金屬三維變形的機理模型與基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能模型融合的鐮刀彎自動控制模型。
目前，作為引領行業(yè)的國產(chǎn)化自主知識產(chǎn)權技術，該系統(tǒng)已在首鋼、馬鋼、邢臺德龍等企業(yè)實現(xiàn)5套應用業(yè)績，助推企業(yè)產(chǎn)線智能化升級的步伐，助力我國軋鋼生產(chǎn)智能制造整體水平的不斷向前邁進。