CN105478737A - 一种保温炉浇注平台自动浇注方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铸造技术生产领域，尤其涉及保温炉浇注平台自动浇注方法和系统，通过采集保温炉浇注平台的保温炉的倾斜出水角度，调取满足浇注量的保温炉的浇注参考基准角度，在所述保温炉的倾斜角度等于所述浇注参考基准角度时，停止倾转所述保温炉，在预定时间后采集所述导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，并根据所述钢水图像提取钢水流速值，将所述提取的钢水流速值与相应的预定速度区间进行比较，当所述钢水流速值在所述相应的预定速度区间之外时，对保温炉的倾斜浇注角度进行调整，以控制钢水的流速位于相应的预定速度区间内，以解决现有技术中保温炉自动浇注时浇注角度控制不准确造成钢水浪费，且浇注效率低下的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术生产领域，尤其涉及一种保温炉浇注平台自动浇注方法和系统。
背景技术
由于我国的钢铁生产技术和发达国家还有很大的差距，这使得我国的钢坯生产效率只有国外的1/3，生产效率的低下和能源短缺严重制约着我国钢铁业的发展。近些年来，钢铁行业围绕着提高钢铁生产效率，减少钢铁能耗等方面开发了不少新技术、新工艺，其中模具浇注技术是一项重大的节能降耗技术，其应用程度已经成为衡量钢铁生产技术水平的重要指标。
目前，国内的模具的快速成型和快速制模技术领域还处于起步阶段，缺少先进的CAM技术(computerAidedManufacturing，计算机辅助制造)。在钢铁制造业中，CAM技术更是匮乏，产生大量的钢水浪费，而且效率低下。
因此，针对以上不足，需要提供一种新型保温炉浇注平台自动浇注方法和系统。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是解决现有技术中工业模具加工时保温炉自动浇注的浇注角度控制不准确、钢水浪费、且浇注效率低下的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种保温炉浇注平台自动浇注方法，其特征在于，包括在浇注过程中执行如下控制步骤：S1.1、采集保温炉浇注平台的保温炉的倾斜出水角度，根据倾斜出水角度调取满足浇注量的浇注参考基准角度；S1.2、在保温炉的倾斜浇注角度等于浇注参考基准角度时，停止倾转保温炉；S1.3、在预定时间后采集导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，并根据钢水图像提取钢水流速值；S1.4、将提取的钢水流速值与相应的预定速度区间进行比较，当钢水流速值在相应的预定速度区间之外时，对保温炉的倾斜浇注角度进行调整，以控制钢水的流速位于相应的预定速度区间内。
根据本发明，在执行控制步骤的同时，执行如下检测拉回步骤：S2.1、从钢水图像中提取钢水液面边缘弧长值，将提取的边缘弧长值与预定值进行比较；S2.2、当提取的边缘弧长值大于等于预定值时，将保温炉拉回预设角度，以停止浇注。
根据本发明，在控制步骤S1.1中：根据倾斜出水角度，得到与保温炉倾斜出水角度相适配的保温炉倾转速度值、预定时间以及保温炉需要继续倾斜的角度值，其中，该角度值与倾斜出水角度之和为浇注参考基准角度。
根据本发明，在控制步骤S1.2中：使保温炉以保温炉倾斜速度倾转至浇注参考基准角度时，停止倾转保温炉。
根据本发明，在控制步骤S1.3中：对钢水图像进行图像处理，并提取钢水流速值；其中，钢水图像采用最大类间方差法计算出钢水图像的动态亮度分割阈值，通过动态亮度分割阈值对钢水图像进行二值化处理，根据二值化处理后钢水图像的钢水液柱水平方向上左右边缘宽度值提取钢水流速值。
根据本发明，在控制将步骤S1.4中：当钢水流速值超过相应的预定速度区间时，减少保温炉的倾斜浇注角度；当钢水流速值小于相应的预定速度区间时，增加保温炉的倾斜浇注角度。
本发明另一方面提供一种浇注系统，包括保温炉浇注平台、导流槽和浇注模具，其还包括：角度传感器、摄像装置、图像处理决策装置和执行控制装置；角度传感器用于检测保温炉浇注平台的保温炉的倾斜角度，并将检测的倾斜角度发送给执行控制装置；摄像装置用于采集导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，摄像装置将采集的钢水图像发送给图像处理决策装置；图像处理决策装置用于接收钢水图像，提取钢水液面的钢水流速值并将提取的钢水流速值发送至执行控制装置，以及提取边缘弧长值，并将提取的边缘弧长值与图像处理决策装置内预定值进行比较、作出将保温炉拉回预设角度以停止浇注的决策、并将决策发送给执行控制装置；执行控制装置响应于保温炉在出水时的倾斜角度调取保温炉的浇注参考基准角度并控制保温炉的倾斜，执行控制装置响应于钢水流速值调整保温炉的倾斜浇注角度，以及执行控制装置响应于决策以预设角度拉回保温炉。
根据本发明，还包括自动可调滤光片装置，所述自动可调滤光片装置响应于图像处理决策装置发出的开关信号对摄像装置的摄像头进行滤光或停止滤光。
根据本发明，导流槽呈小口向下的漏斗形。
根据本发明，还包括模具传送导轨水平推送装置，所述模具传送导轨水平推送装置响应于执行控制装置发送的输送浇注模具的信号将浇注模具输送到导流槽下方。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本发明一方面提供了一种保温炉浇注平台自动浇注方法，通过采集保温炉浇注平台的保温炉的倾斜出水角度，调取满足浇注量的保温炉的浇注参考基准角度，使保温炉以浇注参考基准角度进行浇注，通过采集导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像并提取钢水流速值，对保温炉的倾斜浇注角度进行调整，以保证钢水流速值在相应的预定速度区间内，以精确控制浇注，避免钢水浪费；本发明的方法提高整个浇注过程的自动化且保证钢水准确浇注，浇注过程满足工艺要求，产品合格率高，提高了企业生产效率，降低了生产成本，极大的满足了工业生产模具的要求。
本发明另一方面提供了一种保温炉浇注平台自动浇注的系统，本发明提供的系统采用摄像装置实时监控导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，通过图像处理决策装置对图像进行处理并提取相关数值，执行控制装置根据图像处理决策装置提取的数值结合当前角度传感器实时监测的倾斜角度共同决策保温炉浇注平台的驱动装置的动作，保证整个浇注过程钢水流速可调，以达到精准浇注的目的；本发明提供的系统基于机器视觉的原理检测导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，间接控制保温炉浇注平台的保温炉的倾斜角度从而达到反馈、控制浇注过程更加精确且浇注时钢水不溢出浇注模具的目的；本发明提供的系统在实现了非接触式测量，准确测量的同时，又实现检测和控制的分离，做到集散控制；本系统可以稳定、连续、高效地自动进行生产加工，能够快速浇注成型并且重复利用，大大提高了检测的准确性和效率，节约钢水，降低了生产模具的成本，设备投资少，产品合格率高，提高了企业生产效率，降低了生产成本。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例保温炉浇注平台浇注自动化系统示意图；
图2是本发明实施例保温炉浇注平台浇注自动化系统的保温炉倾斜角度示意图；
图3是本发明实施例保温炉浇注平台浇注自动化系统的导流槽和模具结构示意图；
图4是本发明实施例保温炉浇注平台浇注自动化系统的摄像头检测图。
图中，1：保温炉浇注平台的保温炉；2：角度传感器；3：导流槽；4：浇注模具；5：摄像装置；6：自动可调滤光片装置；7：图像处理决策装置；8：执行控制机构；9：摄像头能检测到的最低液位。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
由于保温炉浇注平台的保温炉的倾斜浇注角度与浇注出水速度有关，所以在一定的浇注时间内，不同的倾斜出水角度区间之间，保温炉液压浇注平台的倾转速度值应有所区别。如果保温炉倾转速度过快，浇注的钢水会在导流槽较小的出水口处聚集，即使当检测到模具口内的钢水到达临界点(即当提取的边缘弧长值大于等于预定值时)的时刻，保温炉被回拉，但因导流槽内部囤积的钢水会继续导流至下方模具，使得钢水溢出，所以导流槽内不能囤积过多钢水。如果保温炉倾斜速度过慢，当检测到模具口内钢水达到临界点(即当提取的边缘弧长值大于等于预定值时)后，整个浇注时间已经超标。
随着保温炉浇注平台的保温炉倾斜浇注角度的变化，倾倒钢水的水平截面大小会发生变化，在同样的平台倾转速度下，截面越大，钢水的流速就越快，越容易造成导流槽钢水囤积；同样截面越小，钢水的流速越慢，会延长浇注时间。为了使得钢水的浇注速度适中，不快不慢，需要对钢水浇注进行精细的控制。
因此，本发明提供一种能够精确控制钢水浇注的保温炉浇注平台自动浇注方法，具体如下。
如图1-图4所示，一种保温炉浇注平台自动浇注方法，其包括在浇注过程中执行如下控制步骤：
S1.1、采集保温炉浇注平台的保温炉的倾斜出水角度，根据倾斜出水角度调取满足浇注量的浇注参考基准角度；
S1.2、在保温炉的倾斜浇注角度等于浇注参考基准角度时，停止倾转保温炉；
S1.3、在预定时间后采集导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，并根据钢水图像提取钢水流速值；
S1.4、将提取的钢水流速值与相应的预定速度区间进行比较，当钢水流速值在相应的预定速度区间之外时，对保温炉的倾斜浇注角度进行调整，以控制钢水的流速位于相应的预定速度区间内。
可理解，上述步骤S1.1是在浇筑过程的开始时进行对倾斜出水角度的采集，步骤S1.2-S1.4是随着浇筑持续对浇筑进行控制。
本发明的方法提高整个浇注过程的自动化且保证钢水准确浇注，避免钢水浪费，浇注过程满足工艺要求，产品合格率高，提高了企业生产效率，降低了生产成本，极大的满足了工业生产模具的要求。
进一步，在本实施例中，还包括在执行控制步骤的同时，执行如下检测拉回步骤：
S2.1、从钢水图像中提取钢水液面边缘弧长值，将提取的边缘弧长值与预定值进行比较；
S2.2、当提取的边缘弧长值大于等于(即大于或等于)预定值时，将保温炉拉回预设角度，以停止浇注。
可理解，上述步骤S2.1是在获得钢水图像后进行的。
就上述控制步骤和检测拉回步骤具体而言，因为每次浇注的钢水量(即浇注量)是相同的，钢水量换算成体积则也是相同的，于是在知道钢水从保温炉炉嘴流出时的保温炉倾角，即知道倾斜出水角度(以竖直方向至保温炉所转过的方向之间的夹角)后，可以预测需要继续经过多少角度钢水流出的量满足浇注量，这个倾斜出水角度加上需要继续经过的角度就是参考基准角度。本领域技术人员通过现场多次调试，通过调试结果确定参考基准角度参数。保温炉运动在0-90度范围内，将其划分成多个区间，当倾斜出水角度处于某一区间时，调用此区间参数组中的参考基准角度参数即可。又因为预测的参考基准角度不能满足工业化标准生产的精准要求，此时需要摄像装置实时监控导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，通过图像处理决策装置对图像进行处理并提取相关数值，执行控制装置根据图像处理决策装置提取的数值结合当前倾角共同决策保温炉浇注平台的驱动装置的动作，保证在浇注过程中合适的阶段保证钢水流速适中。本领域技术人员根据倾斜出水角度在现场进行多次调试，通过调试结果确定不同倾斜出水角度相对应的预定速度区间(即相应的预定速度区间)。具体地，保温炉运动在0-90度范围内，将其划分成多个区间，当倾斜出水角度处于某一区间时，调用此区间参数组中的预定速度区间参数，然后实时监控钢水流速，保证钢水流速在该倾斜出水角度相对应的预定速度区间内。此时既能够满足工艺要求(即模具不会出现冷凝)，同时也保证在这个速度下检测到浇注终点位置时，能够及时回拉保温炉。
由此，本方法不仅可以通过控制保温炉的倾斜浇注角度精确控制钢水流速，还可以自动停止保温炉的浇注，方法的自动化程度高，操作简单，控制精准。
进一步，在控制步骤S1.1中：根据倾斜出水角度，得到与保温炉倾斜出水角度相适配的保温炉倾转速度值、预定时间以及保温炉需要继续倾斜的角度值，其中，该角度值与倾斜出水角度之和为浇注参考基准角度。通过倾斜出水角度得到与之相适配的三个数值，为后续的操作做好准备。
进一步，在控制步骤S1.2中：使保温炉以保温炉倾斜速度倾转至浇注参考基准角度时，停止倾转保温炉。将保温炉以倾斜出水角度相适配的保温炉倾转速度值倾转至参考基准角度可以预测出这一时刻钢水的浇注量，以便后续操作步骤实现对保温炉的倾斜浇注角度进行精确控制的目的。
进一步，在控制步骤S1.3中：对钢水图像进行图像处理，并提取钢水流速值。具体地，将钢水图像采用最大类间方差法计算出钢水图像的动态亮度分割阈值，通过动态亮度分割阈值对钢水图像进行二值化处理，根据二值化处理后钢水图像的钢水液柱水平方向上左右边缘宽度值提取钢水流速值。
进一步，在控制将步骤S1.4中：当钢水流速值超过相应的预定速度区间时，减少保温炉的倾斜浇注角度；当钢水流速值小于相应的预定速度区间时，增加保温炉的倾斜浇注角度。如此，即为当钢水流速值在相应的预定速度区间之外时，对保温炉的倾斜浇注角度进行调整，以控制钢水的流速位于相应的预定速度区间内；当钢水流速值既未超过也未小于相应的预定速度区间时，即当钢水流速值在相应的预定速度区间内时，保持当前倾斜浇注角度。在这个阶段通过对钢水流速的实时监控和调整，实现对保温炉的倾斜浇注角度进行精确控制。
如图1所示，本发明另一方面提供了一种浇注系统，包括保温炉浇注平台、导流槽3、浇注模具4、角度传感器2、摄像装置5、图像处理决策装置7和执行控制装置8。
角度传感器2用于检测保温炉浇注平台的保温炉1的倾斜角度，并将检测的倾斜角度发送给执行控制装置8。
摄像装置5用于采集导流槽出料口至浇注模具浇口的钢水图像，摄像装置5将采集的钢水图像发送给图像处理决策装置7。
图像处理决策装置7用于接收钢水图像，提取钢水液面的钢水流速值并将提取的钢水流速值发送至执行控制装置，以及提取边缘弧长值并将提取的边缘弧长值与图像处理决策装置内预定值进行比较、作出将保温炉1拉回预设角度以停止浇注的决策，并将决策发送给执行控制装置8。
执行控制装置8响应于保温炉1在出水时的倾斜角度调取保温炉的浇注参考基准角度并控制保温炉1的倾斜，执行控制装置8响应于钢水流速值调整保温炉1的倾斜浇注角度，以及执行控制装置8响应于上述决策以预设角度拉回保温炉。
本发明提供的系统采用摄像装置实时监控导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，通过图像处理决策装置对图像进行处理并提取相关数值，执行控制装置根据图像处理决策装置提取的数值结合当前角度传感器实时监测的倾角共同决策保温炉浇注平台的驱动装置的动作，保证整个浇注过程钢水流速可调，以达到精准浇注的目的；本发明提供的系统基于机器视觉的原理检测导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，间接控制保温炉浇注平台的保温炉的倾倒角度从而达到反馈、控制浇注过程更加精确且浇注时钢水不溢出浇注模具的目的；本发明提供的系统在实现了非接触式测量，准确测量的同时，又实现检测和控制的分离，做到集散控制；本系统可以稳定、连续、高效地自动进行生产加工，能够快速浇注成型并且重复利用，大大提高了检测的准确性和效率，节约钢水，降低了生产模具的成本，设备投资少，产品合格率高，提高了企业生产效率，降低了生产成本。
具体地，还包括自动可调滤光片装置6，该自动可调滤光片装置6响应于图像处理决策装置7发出的开关信号对摄像装置5的摄像头进行滤光或停止滤光。自动可调滤光片装置能够较好的滤去钢水四周强烈的光晕，滤去图像采集中的光污染，保证钢水浇注过程中的图像采集的准确性，同时更换易污损滤片保证摄像的图像效果良好易于处理，从而提高检测的效率、降低错误率、减少钢水浪费。
具体地，如图3所示，本实施例中钢水的密度ρ＝7*103kg/m3，下方模具规定做好后是m＝43Kg，算的体积V＝6.14*10-3m3，导流槽的进料口口径到出料口口径的距离是150mm，导流槽到模具口的距离是75mm，由V＝S*l＝S*v*t，其中v＝(g-K)t′其中K与导流槽的内表面的摩擦系数钢水倾倒的角度有关。经过设定浇注时间t在10s和15s之间，保证摄像装置抓拍检测的效果与系统的控制能够稳定契合。联立上面式子可知导流槽的出料口口径d的取值范围是29.69mm≤d≤38.22mm。导流槽采用呈小口向下的漏斗形设计，上部进料口口径40mm，下部出料口口径32mm。上大下小的漏斗形设计可以使得经过导流槽流出的钢水更加凝聚成液柱，不易分散，解决了模具的控制和浇注临界终点的测量不精准的问题；同时导流槽采用的是不定型耐火材料(主材料是C，辅材料是SiO2)作为高温衬里，这种低水泥高强浇注料耐高温(最高可耐1650℃±50℃)，能适应各种现场施工，解决了钢水在导流槽易附着，加工的导流槽易损坏更换而影响生产作业的问题。
具体地，还包括模具传送导轨水平推送装置，该模具传送导轨水平推送装置响应于执行控制装置发送的输送浇注模具的信号将浇注模具输送到导流槽下方。自动的控制模具导轨的水平推送系统通过执行控制装置完成推送下一个模具到达导流槽下方的工作，并通过摄像装置自动检测模具口和导流槽对齐结果，为下一次模具加工做准备。
具体地，在本实施例中，保温炉浇注平台可优选为保温炉浇注液压平台，其包括保温炉和驱动保温炉倾转以将钢水浇注至导流槽的液压驱动装置。执行控制装置可优选为PLC控制器。通过PLC控制器控制液压驱动装置的液压比例阀门的开度，以控制保温炉的倾转，最终达到控制浇注倾斜角度目的。摄像装置优选为与水平方向成固定倾斜角度的高清工业摄像头，黑白成像为优选方式，工业摄像头采用高速处理器并定点高频率抓拍导流槽出料口至浇注模具口附近的钢水图像。图像处理决策装置优选为工控机。
使用时，工业摄像头定点抓拍导流槽出料口至浇注模具浇口的现场钢水图像通过千兆以太网传输给工控机，工控机通过已设定程序来持续的处理传过来的照片，将图像分析结果通过现场总线传到PLC控制器，PLC控制器根据图像分析结果判断当前钢水浇注流速是否合适，对保温炉的倾倒角度进行调整；当PLC控制器得到工控机给出当前浇注达到浇注终点的决策时，PLC控制器驱动保温炉液压浇注平台的液压驱动机构回拉保温炉，完成单次模具的钢水浇注过程，从而实现了工业自动模具浇注。模具输送导轨输送是通过PLC控制器控制相应电机输送设备，确保精准输送，角度传感器及各类执行机构中继通过IO直连方式连接到PLC控制器。
具体地，工控机通过VS2010+MFC+OpenCV设计的人性化交互程序界面，使工业摄像头采集的导流槽出料口至浇注模具口钢水图像，即本方法感兴趣的区域，方便操作人员远程了解生产现场的工作情况，并可以通过工控机的界面操作PLC控制器或修改工艺参数来灵活更改工业生产线操作。同时，工控机还可以对现场检测的一些关键参数进行记录存储和统计分析，可以生成曲线图等统计图表，利于生产企业的产品信息管理，操作人员可以从统计信息中发现生产过程中的问题。
工控机先对采集来的钢水图像进行滤波，去噪后，再以最大类间方差法(OSTU算法)得到处理后图像的动态亮度分割阈值，并以此阈值对图像进行快速二值化。二值化后，图像中高于动态亮度阈值的部分设为亮，低于动态亮度阈值的部分设为暗。经过这一系列处理后，图像可以非常清晰的显示出边缘特性。在水平方向上，图像的左右边缘宽度就是实际浇注过程中钢水液柱的宽度，可以模糊反映出钢水浇注过程中的流速大小。工控机提取的钢水流速值发给PLC控制器。如图4所示，因为模具浇口为圆形，所以处理后图像的下部分，钢水和模具浇口分界出会有一个非常明显的圆弧边缘，通过计算此圆弧边缘的长度，即可得边缘弧长值。边缘弧长值可以精确反映出模具内钢水液面高度，即可知停止浇注的终点。所以，当提取的边缘弧长值大于等于预定值时，将保温炉拉回预设角度，以停止浇注。
下面详述采用上述浇注系统执行上述浇注方法的步骤，控制方案的具体描述如下：
第一步，先对各个装置开机自检。在确保各个装置都能正常工作的情况下，工业摄像头先抓拍浇注模具口，保证浇注模具口的位置正确，正好落在工控机感兴趣区域，保证浇注模具口能够稳定的被导流槽浇注钢水，这是一个很重要的步骤，如果流槽出料口和浇注模具口对齐不准，会出现钢水局部外漏的严重后果，当一切就绪后，启动浇注命令。
第二步，在启动阶段，通过角度传感器采集保温炉浇注平台的保温炉的倾斜出水角度(即出水时的倾斜角度)。角度传感器将检测的倾斜出水角度α发送给执行控制装置，执行控制装置根据该倾斜出水角度α自动匹配一个适合该倾斜出水角度的保温炉倾转速度值V0，保温炉以V0的倾转速度从钢水流出开始持续推过(继续倾斜)一段合适的角度φ，φ的取值大小与保温炉的倾斜出水角度α大小相关，此时基本保证钢水能够流出40％左右的量，在这个时间段内，钢水的流速保持持续增大。倾斜出水角度α加上持续推过(继续倾斜)一段合适的角度φ就是参考基准角度。执行控制装置还根据倾斜出水角度调取达到参考基准角度后保温炉停止倾转以参考基准角度继续浇注的预定时间T1。执行控制装置将上述V0、φ和T1发送给保温炉浇注平台的驱动装置。
第三步，保温炉浇注平台的驱动装置驱动保温炉以倾转速度V0倾转至浇注参考基准角度，然后停止倾转保温炉。
第四步，驱动装置驱动保温炉以参考基准角度继续浇注的预定时间T1，使钢水流速不再增加并且保持其惯性流出，这个过程中钢水流速将基本稳定，同时钢水流出量将达到70％左右。经过时间T1后，通过摄像装置采集导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像并将采集的钢水图像发送给图像处理决策装置。图像处理决策装置响应于采集的钢水图像，并实时对钢水图像进行图像处理，然后提取钢水流速值，将提取的钢水流速值发送至执行控制装置。
第五步，执行控制装置将接收的钢水流速值与相应的预定速度区间进行比较，当钢水流速值在相应的预定速度区间之外时，执行控制装置发送对保温炉的倾斜浇注角度值进行调整的信号至保温炉浇注平台的驱动装置，驱动装置响应于调整信号调整保温炉的倾斜浇注角度。
具体地，当钢水流速值超过相应的预定速度区间时，将保温炉液压平台轻微回拉，减少保温炉倾斜浇注倾角以使保温炉倾斜浇注倾角位于相应的预定速度区间内，钢水流速降低；反之当钢水流速值小于相应的预定速度区间时，将保温炉轻微前推以使保温炉倾斜浇注倾角位于相应的预定速度区间内，增大保温炉倾斜浇注倾角，让钢水流速增加；在这个阶段对保温炉的倾斜浇注角度进行实时调整。
在上述阶段中，只要图像处理决策装置检测摄像装置采集的钢水液面图像中的边缘弧长值大于等于图像处理决策装置中的预定值，图像处理决策装置即作出将保温炉拉回的决策，执行控制装置响应于该决策控制保温炉浇注平台的保温炉迅速回拉，及时切断钢水供应。
具体地，在采用图像处理决策装置对钢水图像进行图像处理后可提取钢水液面边缘弧长值，提取钢水液面边缘弧长值的动作与提取钢水流速的动作可同时进行或先后进行，图像处理决策装置将提取的边缘弧长值与图像处理决策装置内预定值进行比较，当提取的边缘弧长值大于等于预定值时，图像处理决策装置作出将保温炉拉回预设角度，以停止浇注的决策。执行控制装置响应于决策并发出控制保温炉拉回的信号，保温炉浇注平台的驱动装置响应于该信号控制保温炉拉回预设角度，以停止浇注。
具体地，当保温炉的驱动装置收到将保温炉拉回的信号，此时，执行控制装置记录当前倾角为回拉角度，并立即通过保温炉的驱动装置回拉保温炉，将保温炉拉回预设角度。
将保温炉回拉不是把保温炉从当前倾角拉倒零度，而是将保温炉拉回预设角度，即回拉一个合适的角度，这个合适的角度取决于出水角度和/或回拉角度。回拉的合适角度即倾角减少的量程值，该倾角减少的量程值和出水角度以及回拉角度相关。本实施例中取出水角度，即把平台从当前角度回拉到与出水角度。当停止对保温炉回拉的动作时，即当前模具浇注作业已经完成，等待下一次浇注命令。
具体地，PLC控制器每一步都要通过安全信号的反馈才能执行下一步操作。如果发现工况有安全隐患，没有收到安全指示信号，就进入安全急停模式，整个系统进入停止状态。
下面的数据表格是对某次浇注的记录数据。表格中流速上下限指的是在图像分析中钢水流速相应的预定速度区间的最大值和最小值。因为每次浇注的量都是43Kg，即体积一定，经过多次试验汇总得知，在不同倾斜出水角度α大小下，平台初始推进角度φ也是不同的。但在临近的角度区间，每次推进的角度是差不多的，回拉角度是在第五步对平台倾斜浇注角度进行修正后的值。
表1
从表1中，可以知道保温炉的倾斜出水角度α越大，速度越快，越快达到浇注终点，所以大的倾斜出水角度在1°多的平台增量就要回拉。相应的，出水角度α小，在到达浇注终点的回拉时刻，平台的角度α会增大4°左右。整个耗时则是等待导流槽流完槽内钢水才算截止时刻。在操作正常和正常浇注时间内，得到平台出水角度区间和所对应的拉回角度区间：
表2
| 出水角度α | 回拉角度 |
| 35.0°～45.0° | (α+4)±0.8 |
| 45.0°～60.0° | (α+1.5)±0.3 |
| 60.0°～75.0° | (α+1.0)±0.2 |
采用本发明提供的方法或者系统不局限于上述具体实施方式，本发明方法的任何步骤均可使用任何能实现该步骤技术效果的装置完成，本发明系统中的装置也可采用任何能实现该装置技术效果的具体设备替换。
综上，本发明的首次提出了一种适用于模具浇注钢水检测及保温炉液压浇注平台角度控制的方法。同时，本发发明还提供了一种实时性高，反应快速的闭环控制系统。本方法和装置与现有技术相比，不仅实时性高，反应快，而且防止过少浇注的次品生成，检测效率更高；减少了熔渣的产生，节约了钢水，增加模具产品的产量。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种保温炉浇注平台自动浇注方法，其特征在于，包括在浇注过程中执行如下控制步骤：
S1.1、采集保温炉浇注平台的保温炉的倾斜出水角度，根据所述倾斜出水角度调取满足浇注量的浇注参考基准角度；
S1.2、在所述保温炉的倾斜浇注角度等于所述浇注参考基准角度时，停止倾转所述保温炉；
S1.3、在预定时间后采集所述导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，并根据所述钢水图像提取钢水流速值；
S1.4、将提取的所述钢水流速值与相应的预定速度区间进行比较，当所述钢水流速值在所述相应的预定速度区间之外时，对保温炉的倾斜浇注角度进行调整，以控制钢水的流速位于相应的预定速度区间内。
2.根据权利要求1所述的保温炉浇注平台自动浇注方法，其特征在于，在执行所述控制步骤的同时，执行如下检测拉回步骤：
S2.1、从所述钢水图像中提取钢水液面边缘弧长值，将所述提取的边缘弧长值与预定值进行比较；
S2.2、当提取的所述边缘弧长值大于等于所述预定值时，将所述保温炉拉回预设角度，以停止浇注。
3.根据权利要求1所述的保温炉浇注平台自动浇注方法，其特征在于，在所述控制步骤S1.1中：
根据所述倾斜出水角度，得到与所述保温炉倾斜出水角度相适配的保温炉倾转速度值、所述预定时间以及所述保温炉需要继续倾斜的角度值，其中，该角度值与所述倾斜出水角度之和为所述浇注参考基准角度。
4.根据权利要求3所述的保温炉浇注平台自动浇注方法，其特征在于，在所述控制步骤S1.2中：
使所述保温炉以所述保温炉倾斜速度倾转至所述浇注参考基准角度时，停止倾转所述保温炉。
5.根据权利要求1所述的保温炉浇注平台自动浇注方法，其特征在于，在所述控制步骤S1.3中：
对所述钢水图像进行图像处理，并提取所述钢水流速值；
其中，所述钢水图像采用最大类间方差法计算出所述钢水图像的动态亮度分割阈值，通过所述动态亮度分割阈值对所述钢水图像进行二值化处理，根据所述二值化处理后所述钢水图像的钢水液柱水平方向上左右边缘宽度值提取所述钢水流速值。
6.根据权利要求1所述的保温炉浇注平台自动浇注方法，其特征在于，在所述控制将所述步骤S1.4中：
当所述钢水流速值超过所述相应的预定速度区间时，减少所述保温炉的倾斜浇注角度；
当所述钢水流速值小于所述相应的预定速度区间时，增加所述保温炉的倾斜浇注角度。
7.一种浇注系统，包括保温炉浇注平台、导流槽和浇注模具，其特征在于，还包括：角度传感器、摄像装置、图像处理决策装置和执行控制装置；
所述角度传感器用于检测保温炉浇注平台的保温炉的倾斜角度，并将检测的倾斜角度发送给所述执行控制装置；
所述摄像装置用于采集所述导流槽出料口至浇注模具口的钢水图像，所述摄像装置将采集的钢水图像发送给所述图像处理决策装置；
所述图像处理决策装置用于接收所述钢水图像，提取钢水液面的钢水流速值并将所述提取的钢水流速值发送至所述执行控制装置，以及提取边缘弧长值并将所述提取的边缘弧长值与所述图像处理决策装置内预定值进行比较、作出将所述保温炉拉回预设角度以停止浇注的决策、并将所述决策发送给执行控制装置；
所述执行控制装置响应于保温炉在出水时的倾斜角度调取保温炉的浇注参考基准角度并控制保温炉的倾斜，所述执行控制装置响应于所述钢水流速值调整所述保温炉的倾斜浇注角度，以及所述执行控制装置响应于所述决策以预设角度拉回所述保温炉。
8.根据权利要求7的保温炉浇注平台自动浇注系统，其特征在于：还包括自动可调滤光片装置，所述自动可调滤光片装置响应于所述图像处理决策装置发出的开关信号对所述摄像装置的摄像头进行滤光或停止滤光。
9.根据权利要求7的保温炉浇注平台自动浇注系统，其特征在于：所述导流槽呈小口向下的漏斗形。
10.根据权利要求7的保温炉浇注平台自动浇注系统，其特征在于：还包括模具传送导轨水平推送装置，所述模具传送导轨水平推送装置响应于所述执行控制装置发送的输送所述浇注模具的信号将所述浇注模具输送到所述导流槽下方。
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