科研與工程
機(jī)器視覺與智慧軋鋼的深度融合
日期：2022-03-08
1. 項(xiàng)目背景——冶金行業(yè)智能化升級(jí)
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(jí)，遠(yuǎn)程化、集中化、少人化、一鍵式的智能控制技術(shù)，正在快速替代傳統(tǒng)人工頻繁干預(yù)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(jī)架間跑偏問題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)穩(wěn)定性與產(chǎn)品尺寸精度，且長(zhǎng)期以來缺少相應(yīng)的檢測(cè)儀表和閉環(huán)控制系統(tǒng)，生產(chǎn)過程依賴人工進(jìn)行干預(yù)調(diào)整，操作負(fù)擔(dān)重，且效果難以保證，不但是行業(yè)共性痛點(diǎn)與難點(diǎn)問題，而且還制約著面向遠(yuǎn)程、集控、少人化智能工廠的推進(jìn)。
北科工研智能測(cè)控團(tuán)隊(duì)，依托北京科技大學(xué)儀器儀表、機(jī)械工程、材料加工、控制工程等優(yōu)勢(shì)學(xué)科，經(jīng)過多年的持續(xù)研發(fā)攻關(guān)與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐迭代，打造出融合“視覺檢測(cè)-機(jī)理模型-深度學(xué)習(xí)”的鐮刀彎、翹扣頭以及精軋跑偏在線檢測(cè)與機(jī)理數(shù)據(jù)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)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(jī)架間跑偏的自動(dòng)檢測(cè)與控制的全套解決方案，站在了智能軋鋼技術(shù)的發(fā)展前沿。
2. 技術(shù)介紹——熱軋工序板帶運(yùn)行非對(duì)稱測(cè)控技術(shù)
熱連軋運(yùn)行非對(duì)稱測(cè)控技術(shù)，包括粗軋中間坯鐮刀彎、翹扣頭以及精軋機(jī)架間跑偏的在線檢測(cè)與自動(dòng)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(cè)儀表，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件靈活布置于粗軋機(jī)的入口或者出口；精軋機(jī)架間跑偏檢測(cè)儀表，也可以根據(jù)監(jiān)控要求選擇安裝機(jī)架。檢測(cè)儀表人機(jī)界面放置于操作臺(tái)，用于實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱運(yùn)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(jī)架間帶鋼跑偏測(cè)控技術(shù)的綜合應(yīng)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(fù)擔(dān)。以某板帶熱軋企業(yè)為例，非對(duì)稱測(cè)控技術(shù)配合產(chǎn)線數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化改進(jìn)，可使粗軋每個(gè)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(gè)班組共可優(yōu)化12人，極大提升企業(yè)勞動(dòng)效率。
3. 項(xiàng)目介紹——鞍鋼粗軋鐮刀彎測(cè)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(cè)控系統(tǒng)”項(xiàng)目，通過在粗軋機(jī)入口、出口設(shè)置中間坯鐮刀彎檢測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)粗軋中間坯鐮刀彎的在線檢測(cè)、質(zhì)量判定分析和粗軋機(jī)自動(dòng)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(jí)。
該測(cè)控系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：
● 利用高清工業(yè)相機(jī)在線連續(xù)拍攝中間坯圖片；
● 在粗軋機(jī)架前后布置，實(shí)現(xiàn)全部道次中間坯鐮刀彎的精確識(shí)別與獲??；
● 實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果顯示、缺陷預(yù)警與在線質(zhì)量判定分析；
● 基于金屬三維變形的機(jī)理模型與基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能模型融合的鐮刀彎自動(dòng)控制模型。
目前，作為引領(lǐng)行業(yè)的國產(chǎn)化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，該系統(tǒng)已在首鋼、馬鋼、邢臺(tái)德龍等企業(yè)實(shí)現(xiàn)5套應(yīng)用業(yè)績(jī)，助推企業(yè)產(chǎn)線智能化升級(jí)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(jìn)。