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高炉料面测量技术综述
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作者 何庆 张本涛 于鹏 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第11期1-16,共16页
高炉料面形状信息对高炉布料的调节具有重要的参考价值,高炉料面测量这一技术难题逐渐成为研究热点。结合国内外研究现状,该文根据测量方式将高炉料面测量技术分为机械探尺、料面成像技术、激光料位测量技术以及雷达料位测量技术。机械... 高炉料面形状信息对高炉布料的调节具有重要的参考价值,高炉料面测量这一技术难题逐渐成为研究热点。结合国内外研究现状,该文根据测量方式将高炉料面测量技术分为机械探尺、料面成像技术、激光料位测量技术以及雷达料位测量技术。机械探尺技术成熟,但只能对料位高度进行单点间断测量。料面成像技术主要包括红外成像和工业内窥镜成像,能够获取料面表面温度场或者可见光图像,但难以直接测量料位高度且对粉尘穿透能力较弱。激光料位测量技术按照测量原理可分为相位法、脉冲法以及三角法,测量精度三角法最高,相位法次之,脉冲法最差。采用扫描技术可以将激光料位测量技术应用于料位二维剖面高度测量或者料位高度三维形貌测量,但仍然存在对粉尘穿透力弱的问题。雷达料位测量技术具有很好的穿透能力,但距离分辨率和角度分辨率较差。最后,展望基于三角法的激光料位三维测量技术以及具有高距离分辨率和角度分辨率的雷达料位高度三维测量技术,在未来具有良好的技术应用前景。 展开更多
关键词 高炉料面 机械探尺 红外成像 工业内窥镜 激光扫描 FMCW雷达
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基于分数阶的多向微分算子的高炉料面轮廓自适应检测 被引量:8
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作者 蒋朝辉 吴巧群 +2 位作者 桂卫华 阳春华 谢永芳 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期2115-2126,共12页
高炉料面图像含有丰富的高炉炉况信息,高炉料面轮廓能直接反映料面的凹凸起伏、煤气流分布以及炉况等信息,但高炉料面图像具有对比度低、细节不明显和有强亮斑等特点,使得高炉料面轮廓检测十分困难.本文提出一种新型的高炉料面轮廓检测... 高炉料面图像含有丰富的高炉炉况信息,高炉料面轮廓能直接反映料面的凹凸起伏、煤气流分布以及炉况等信息,但高炉料面图像具有对比度低、细节不明显和有强亮斑等特点,使得高炉料面轮廓检测十分困难.本文提出一种新型的高炉料面轮廓检测方法:1)对高炉料面图像进行预处理,增强图像动态范围和图像边缘信息;2)采用分数阶的多向微分算子提取一组料面轮廓可行域;3)用自适应方法确定最佳分数阶阶次,获得可行域中最优的料面轮廓曲线;4)用改进的Canny算子对其进行修正和补偿,得到连续准确的料面轮廓曲线.理论研究和实验结果表明,该方法可准确获取平滑的高炉料面轮廓,对高炉操作人员及时有效调控布料具有很好的参考价值. 展开更多
关键词 高炉料面图像 轮廓检测 图像增强 分数阶微分 CANNY算子
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基于运动轨迹和径向距离的高炉料面堆积形状建模方法 被引量:2
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作者 蒋朝辉 周科 +3 位作者 桂卫华 曹婷 潘冬 朱既承 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1155-1169,共15页
高炉料面形貌是反映煤气流分布和煤气利用率的关键指标,研究高炉料面炉料堆积形状数学建模方法对实现高炉精准布料控制和“双碳”战略在钢铁行业落地具有重要意义.针对高炉多环布料情况下料面堆积形状预测难的问题,本文提出了一种基于... 高炉料面形貌是反映煤气流分布和煤气利用率的关键指标,研究高炉料面炉料堆积形状数学建模方法对实现高炉精准布料控制和“双碳”战略在钢铁行业落地具有重要意义.针对高炉多环布料情况下料面堆积形状预测难的问题,本文提出了一种基于炉料运动轨迹和径向移动距离的高炉料面炉料堆积形状建模方法.首先,提出了一种与炉料初始状态和溜槽状态相关的炉料运动轨迹建模方法,获取炉料从节流阀至料面的炉料运动轨迹,并确定炉料在炉喉空区的内轨迹曲线和外轨迹曲线.然后,基于炉料运动轨迹和初始料面形状,以体积守恒原则为约束,提出了一种基于炉料径向移动距离的高炉料面炉料堆积形状数学建模方法,获取炉料在料面的堆积形状.最后,基于某钢铁厂2#高炉的尺寸建立离散单元法(Discrete element method,DEM)仿真模型,模型仿真结果验证了所提方法的准确性和有效性. 展开更多
关键词 高炉料面 数学建模 运动轨迹 径向距离 堆积形状 离散单元法
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基于压缩感知的高炉料面图像重建算法
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作者 赵文慧 王利强 孔维敬 《天津职业技术师范大学学报》 2020年第2期31-34,共4页
针对目前采用的建立复杂的数学模型模拟高炉内部炼铁过程在实际生产中的实时性和可应用性不强的问题,提出了一种基于压缩感知的高炉料面图像重建算法。该算法通过小波变换构建稀疏矩阵和随机高斯矩阵直接获取部分料面图像信息,再利用正... 针对目前采用的建立复杂的数学模型模拟高炉内部炼铁过程在实际生产中的实时性和可应用性不强的问题,提出了一种基于压缩感知的高炉料面图像重建算法。该算法通过小波变换构建稀疏矩阵和随机高斯矩阵直接获取部分料面图像信息,再利用正交匹配追踪算法重建原始的高炉料面图像。仿真结果表明:本研究提出的图像重建算法效果良好。 展开更多
关键词 压缩感知 高炉料面 图像重建 小波变换
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基于CR下界无偏能量估计的高炉料面点云锐化成像 被引量:6
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作者 王倩 吴江雪 +1 位作者 侯庆文 陈先中 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期839-848,共10页
高炉雷达获取的料面信息是钢铁冶炼中布料控制的重要参数.但高炉内部环境复杂,料面具有非均匀流态化特性,传统信号处理方法难以准确稳定提取料面有效信息,会导致高炉布料误操作.本文借鉴遥感SAR雷达成像原理,设计了工业SAR扫描式雷达,... 高炉雷达获取的料面信息是钢铁冶炼中布料控制的重要参数.但高炉内部环境复杂,料面具有非均匀流态化特性,传统信号处理方法难以准确稳定提取料面有效信息,会导致高炉布料误操作.本文借鉴遥感SAR雷达成像原理,设计了工业SAR扫描式雷达,多倍增加料面采样点密度,提出一种新的料面点云锐化成像算法.分析了高炉雷达料面回波信号干扰信号特征,从图像处理角度,设计多级滤波器对2D频谱图进行去噪处理分离出一条带状的料面回波信号区域.对料面距离估计问题,基于克拉美罗下界(Cramer-Rao lower bound,CRLB)提出一种先加权采样锐化料带峰脊再利用能量重心法估测料面距离频率的方法,生成3D料面点云模型,并利用CRLB评价本文算法性能.在恶劣条件下,实测高炉雷达料面回波信号的点云成像验证显示,本文方法优于传统寻峰法,能有效处理低信噪比信号,准确提取料面有效信息.同时料面距离频率估计精度更高,且相较于其他方法频率估计误差更接近CRLB下界. 展开更多
关键词 高炉料面 迭代阈值滤波 峰脊锐化 能量重心法 CRLB下界
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毫米波雷达技术在高炉料面测量中的应用 被引量:3
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作者 丁义元 《应用科学学报》 CAS CSCD 1993年第3期199-205,共7页
论述了毫米波FMCW三维实时成像雷达在高炉料面测量中的应用原理、设计思想和雷达的主要性能.提供了雷达系统在模拟高炉上所作一系列试验的成像结果.把毫米波雷达技术应用于高炉料面测量,在国内外属第一次.
关键词 毫米波 成像雷达 高炉料面
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高炉料面在线连续检测系统的开发与应用 被引量:1
7
作者 张述洪 李芳坤 《山东冶金》 CAS 2014年第6期62-63,共2页
开发设计高炉料面在线连续检测系统,选用雷达探尺检测,系统料面监测范围扩大到35 m,测量精度高且操作简单,无需维修,可靠性强,年创经济效益294.46万元。
关键词 高炉料面 探尺 雷达 精度
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一种基于CO_(2)激光与热像仪的高炉料面三维检测装置
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作者 《柳钢科技》 2021年第3期32-32,共1页
专利号:201920980123.4专利类型:实用新型提供一种基于CO_(2)激光与热像仪的高炉料面三维检测装置,包括:CO_(2)激光器、激光振镜、支架、热像仪以及电脑。本装置简单且易于安装,不需要进入高炉中,不需要配备复杂的设备;CO_(2)激光不受... 专利号:201920980123.4专利类型:实用新型提供一种基于CO_(2)激光与热像仪的高炉料面三维检测装置,包括:CO_(2)激光器、激光振镜、支架、热像仪以及电脑。本装置简单且易于安装,不需要进入高炉中,不需要配备复杂的设备;CO_(2)激光不受炉内粉尘的影响,可以直射至炉内料面,热像仪也能抵抗粉尘环境的影响,因此无论是在非粉尘环境下还是在粉尘环境下也能得到高炉料面的三维模型。 展开更多
关键词 热像仪 实用新型 激光 三维模型 三维检测 粉尘环境 专利类型 高炉料面
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高炉燃烧料面合成孔径雷达双聚焦成像算法 被引量:5
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作者 陈相兵 倪梓明 +2 位作者 陈先中 侯庆文 于晴 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1826-1836,共11页
钢铁生产中的料位和料形是冶炼过程控制的重要指标,基于合成孔径雷达(SAR)原理的微波成像装置可有效提取热态径向料面特征.针对几何形态复杂,回波信号突变性强,甚至会出现遮蔽效应导致雷达失波的料面中心部分,本文建立了中心区域双聚焦... 钢铁生产中的料位和料形是冶炼过程控制的重要指标,基于合成孔径雷达(SAR)原理的微波成像装置可有效提取热态径向料面特征.针对几何形态复杂,回波信号突变性强,甚至会出现遮蔽效应导致雷达失波的料面中心部分,本文建立了中心区域双聚焦测量成像系统.选定炉顶风罩位置对称安装两套雷达,电机控制雷达天线匀速摆动获取二维坐标矩阵,用重采样插值算法将其转换成像素点均匀的矩形灰度图像;根据尺寸参数确定炉心扫描重叠区间,并构建料面中心双聚焦融合算法(DfSAR)拼接双图像.与均值融合相比,图像互信息提高10.43%,清晰度改善23.91%.最后,采用雷达恒虚警率(CFAR)目标检测算法有效滤除高炉内粉尘颗粒物对料面图像的干扰. 展开更多
关键词 高炉料面 重采样插值 双聚焦 恒虚警率 图像融合
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高炉浓尘环境料面散射特性建模与成像 被引量:1
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作者 于晴 侯庆文 陈先中 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1277-1285,共9页
工业恶劣成像环境下的雷达图像常存在对比度低和清晰度差等问题,质量退化的图像直接影响计算机视觉任务的处理效果以及目标参数反演结果。因此,对高炉料面后向散射进行建模,并针对弥散浓尘环境下的随机粗糙料面成像,提出一种基于衰减补... 工业恶劣成像环境下的雷达图像常存在对比度低和清晰度差等问题,质量退化的图像直接影响计算机视觉任务的处理效果以及目标参数反演结果。因此,对高炉料面后向散射进行建模,并针对弥散浓尘环境下的随机粗糙料面成像,提出一种基于衰减补偿和散射修正的成像方法。考虑微波沿空间路径的传播损耗,在回波模型中加入环境因子,采用瑞利散射和积分方程法分别求解衰减系数和粗糙面的后向散射系数,从传输损耗和散射机理出发,对图像进行损耗补偿以及目标像素亮度的提升,减小图像因成像环境、目标距离以及表面起伏形状不同造成的信号强度差异。通过南钢3号高炉雷达数据验证算法,目标像素亮度差异平均减小4.33 dB,有效改善雷达成像中高炉径向距离起伏料面的成像性能。 展开更多
关键词 散射特性 随机粗糙 损耗补偿 高炉料面成像
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一种基于MIMO阵列的高炉雷达三维快速成像算法
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作者 闫昱君 敬汉丹 +1 位作者 孙厚军 邢光龙 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2021年第1期58-69,共12页
针对高炉料面实时监测的需求,提出了一种基于MIMO阵列的高炉雷达三维快速成像算法,将其命名为距离-角谱域算法。该算法通过对目标的回波基带信号进行收发阵列维快速傅立叶变换、距离维快速傅立叶逆变换和插值得到目标在空间直角坐标系... 针对高炉料面实时监测的需求,提出了一种基于MIMO阵列的高炉雷达三维快速成像算法,将其命名为距离-角谱域算法。该算法通过对目标的回波基带信号进行收发阵列维快速傅立叶变换、距离维快速傅立叶逆变换和插值得到目标在空间直角坐标系中的三维图像。与传统的MIMO阵列近场成像算法相比,该算法具有计算量小、运算效率高等优势,可应用于大场景快速成像。采用所提算法对点目标以及料面模型进行了成像仿真,验证了所提算法具有良好的成像性能和较高的运算效率。文中对比了所提算法与传统的MIMO阵列近场成像算法的运算量和成像质量,定性和定量地分析了所提算法的高运算效率和良好的成像质量。 展开更多
关键词 MIMO阵列 距离-角谱域 高炉料面 快速成像 运算效率 成像质量
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激光照明漫反射椭球腔的光学系统设计
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作者 王利强 张晓剑 +1 位作者 芦宇 施博 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1157-1162,共6页
本文提出了一种激光照明漫反射椭球腔的光学系统。通过分析高炉料面实测数据拟合料面模型,以漫反射椭球腔为研究对象,用于实现激光光束的二次配光。采用Tracepro软件进行仿真,根据椭球腔离心率e以及其与光轴旋转角度θ设计光学系统,并... 本文提出了一种激光照明漫反射椭球腔的光学系统。通过分析高炉料面实测数据拟合料面模型,以漫反射椭球腔为研究对象,用于实现激光光束的二次配光。采用Tracepro软件进行仿真,根据椭球腔离心率e以及其与光轴旋转角度θ设计光学系统,并对出射光线以及模拟料面的仿真结果进行了分析。结果表明:通过对比光纤激光直射照明和间接照明方式下的目标面照明可以发现,漫反射椭球腔间接照明辐照度均匀性更高,光斑质量更优,当椭球腔离心率e为0.857,旋转角度为25°,该光学系统的光线利用率为89.60%,在料面半径尺寸为2000mm时,光均匀性可达89.4%。 展开更多
关键词 光学系统 高炉料面 椭球腔 均匀性
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