连铸坯表面温度场视觉测量方法与应用研究

《连铸坯表面温度场视觉测量方法与应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据分类号UDC密级学位论文连铸坯表面温度场视觉测量方法与应用研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：张育中谢植教授东北大学信息科学与工程学院博士学科类别：工学检测技术与自动化装置2014年4月论文答辩日期：2014年6月答辩委员会主席：毒尔髫榻J

2、∈々z毛畚患、东北大学2014年4月万方数据ADissertationfortheDegreeofDoctorinMeasurementTechnologyandAutomationInstrumentResearchonMet

3、hodandApplicationofVi--sion--basedTemperatureFieldMeasurementforContinuousCastingBilletByZhangYuzhongSupervisor：ProfessorXieZhiNortheasternUniversityApril2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志

4、对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=6▲思。学位论文作者签名：妙看中日期：p，‘f·‘·77学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：爷鼋牛签字日期：枷f平．‘．t7，两年∥新虢、卜签字日期：Ⅵf≯·￡矽万方数据东北

5、大学博士学位论文摘要连铸坯表面温度场视觉测量方法与应用研究摘要连续铸钢的本质是高温液态钢水凝固传热过程，钢水的凝固速度是决定铸坯表面及内部质量的最重要因素，而铸坯表面温度则是凝固传热状态的重要表征。铸坯表面回温过快会导致铸坯内部应力集中，诱发铸坯内部质量问题，矫直区域铸坯表面温度过高或过低也均会导致铸坯矫直裂纹的产生。因此通过对铸坯表面温度实时在线检测，实现合适的液态钢水凝固速度是稳定和提高铸坯产品质量的重要手段。然而，由于受铸坯表面随机分布氧化铁皮的干扰、不同钢种发射率不一致以及现场水汽、灰尘等恶劣环境的干扰，铸坯表面温度

6、场在线稳定测量至今仍是冶金检测领域未能得到解决的一项难题。本文针对这一问题，提出了一种基于高分辨率面阵CCD的连铸坯表面温度场在线测量方法，主要研究工作包括：面阵CCD窄波段光谱辐射测温模型的建立、铸坯表面温度场视觉测量的畸变校正研究、基于多信息融合的铸坯表面温度场测量稳定性研究以及测量系统的现场实验研究。具体研究内容与创新工作如下：(1)高温场视觉测温模型及温度标定误差修正模型的建立高温场视觉测温模型的建立是基于CCD传感器对铸坯表面温度场进行在线测量的前提。本文在详述CCD传感器的基本工作原理基础上，结合辐射测温理论和几

7、何应用光学理论，建立了基于CCD窄波段光谱辐射测温数学模型，系统分析了光学系统参数对温度灵敏度及测温范围的影响，并最终据此确定了铸坯表面CCD测温系统中的光学系统参数。此外，建立了温度标定误差修正模型，降低了由测量距离与标定距离不一致引起的测温误差，实验结果表明在大于标定距离(2m)进行温度测量时，经该模型修正后可将温度测量误差从40C降至为10C以内。(2)基于CCD传感器铸坯表面温度场视觉测量畸变校正研究温度场测量精度是铸坯表面测温系统的一个重要指标，然而CCD传感器光敏单元响应的非一致性以及光学系统渐晕均会导致直接测量

8、得到的温度场发生严重畸变，温度场测量误差高达700C。对于光敏单元响应非一致性本文借助于传统的多点分段非均匀性校正算法，校正后灰度非均匀性可降至为1．40／oo；而对于渐晕引起的温度场测量畸变这一问题，本文详述了产生这一畸变的原因并建立了温度畸变数学模型，系统地分析了光学参数对温度场畸变的影响，在此基础上提出了一种新的基于场景的渐晕系数估计方法，该方法引入多项式模型来表征渐晕分布函数，并通过最大化图像邻域灰度梯度的稀．TT．万方数据东北大学博士学位论文摘要疏特性来获取模型参数。与标准的积分球标定方法相比，该方法渐晕系数估计最

9、大绝对误差和相对误差分别为0．052和10％，对应的温度测量误差小于loC。(3)基于多信息融合的铸坯表面温度场测量稳定性研究铸坯表面温度测量结果的稳定性是决定测量系统是否长期可靠在线运行的关键，而铸坯表面随机分布的氧化铁皮会引起温度测量结果波动达士500C及以上，给温度测量结果的稳定性带