АЛГОРИТМ ОБНАРУЖЕНИЯ СВАРНЫХ ШВОВ И ДЕФЕКТОВ НА ДВИЖУЩЕЙСЯ ПОЛОСЕ МЕТАЛЛА В СТАНЕ БЕСКОНЕЧНОЙ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ 1700 ПХЛ ЧерМК

, научный руководитель, к. т.н, профессор

Череповецкий государственный университет

г. Череповец

В производстве холоднокатаной листовой стали значительную актуальность имеют задачи направленные на повышение производительности и КПД стана: улучшение качества проката, уменьшение себестоимости и увеличение выпуска готовой продукции за счет снижения издержек производства. Максимальная производительность стана достигается при работе без аварий. На сегодняшний день станы холодной прокатки имеют большой процент автоматизации. Современные АСУ станами обеспечивают управление процессом прокатки металла с максимальной точностью обжима. Однако процесс подготовки стальной полосы перед входом в стан автоматизирован не в полном объеме.

При производстве стального листа на станах бесконечной холодной прокатки скоростные режимы имеют циклический характер. Необходимым условием прокатки дефекта или сварного шва является снижение рабочей скорости полосы с 12 м/с до скорости пропуска, составляющей 2,5-5 м/с в головной части стана. Прокатка сварных швов и дефектов полосы осуществляется на пониженной скорости с целью снижения вероятности обрыва полосы, который в свою очередь может привести к длительному простою стана. При вхождении сварного шва или дефекта на рабочей скорости в стан, повреждаются поверхности рабочих валков, что сказывается на качестве последующей продукции.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Для обнаружения сварного шва на движущемся металле перед входом в первую клеть стана используются датчики контрольных отверстий, но их надежность низка вследствие зависимости от смещения полосы относительно оси стана, вертикальных колебаний, толщины металла, скорости прокатки. Для повышения надежности обнаружения сварного шва совместно с датчиками контрольных отверстий применяются системы слежения за сварным швом. Данные системы определяют начальную координату шва косвенным способом, что может привести к логическим ошибкам в работе вследствие промахов в вычислении начальной координаты. Дефекты движущейся полосы металла определяются оператором визуально и регистрируются в АСУ «в ручную». Таким образом, актуальной является задача разработки быстродействующего алгоритма обнаружения сварного шва и дефектов в общем потоке видеоинформации о движущейся полосе металла, для оперативного снижения скорости прокатки, с целью уменьшения аварийных ситуаций, а следовательно повышению производительности стана.

Алгоритм предназначен для использования в составе разработанной автоматизированной оптико-электронной системы [1, 2], которая выпол­няет бесконтактную регистрацию поверхности движущейся стальной полосы с высоким качеством, не зависящим от сортамента прокатываемого металла, вертикальных и горизонталь­ных колебаний, смещения и толщины стальной полосы. Скоростные ограничения системы превосходят предельные скоростные значения прокатки. Система ос­новывается на светочувствительной ПЗС-матрице и обладает высоким быстро­действием, достаточным для генерирования команды на снижения скорости прокатки. Функциональная схема системы описана в [1, 2]. В [2] определены параметры, влияющие на надежность работы системы и необходимые для вы­бора технических средств. Принцип работы системы, основан на анализе отра­женного света от поверхности стального листа. Алгоритм обнаружения сварного шва и дефекта выполняется на управляющей ЭВМ системы.

Алгоритм обнаружения сварного шва, базируется на вычислении разницы уровней яркостей изображения стальной полосы на границе лист-шов-лист. Позволяет выполнять детектирование шва с вероятностью 0.97 при скорости движения полосы до 30 м/с при ширине полосы 0.9-2.2 м.

Алгоритм обнаружения дефекта стальной полосы основывается на изменении уровня яркости в области дефекта. Согласно алгоритму дефектам сопоставляется коэффициент, равный отношению максимальной длины к ширине области дефекта в матрице яркости поверхности стальной полосы. Для каждого типа дефекта экспериментально определяется интервал значений коэффициента, при попадании в который говорим о наличии и типе дефекта.

Для экспериментального исследования разработанного алгоритма и системы в целом, разработан опытный образец и установка для проведения исследований, с целью определения влияния внешних факторов на систему, динамических характеристик и разработки рекомендаций по использованию результатов НИР в АСУТП стана.

Предполагаемый экономический эффект от внедрения системы в состав АСУ ТП стана бесконечной холодной прокатки 1700 ПХЛ ЧерМК составит доруб. в год, при стоимости одной тонны холодного прокатаруб. При этом себестоимость разрабатываемой системы не более 2 500 000 руб.

Полученные результаты могут быть применены так же в волочильной и бумажной промышленности, там где требуется анализ структуры или регистрация быстродвижущейся поверхности.

1.  , Егоров детектирования сварного шва на станах бесконечной холодной прокатки // Вестник Череповецкого государственного университета. 2009 - №3, с. 31-45;

2.  , Харахнин параметров оптоэлектронной системы обнаружения сварного шва на стане бесконечной холодной прокатки // Производство проката. 2010 - №4, с. 61-67.