侯增选  景义泉

（大连理工大学 （博士/教授/博导）   天津市一诺天地科技有限公司）  

摘  要  介绍了球团矿粒径检测分析及成型控制专家系统的组成和工作原理，主要包括球团粒度分析仪和自动造球系统。其工作原理是：利用机器视觉技术和数字图像处理技术，对生球生产的视频图像进行粒径分析，准确检测出合格球的比例数量，并将结果输出后对造球机进行加水量、加料量和转速等因素的调整，提高球盘出产合格粒径的生球比例，降低生球返料量，提高生产效率的目的。

机器视觉技术和数字图像处理技术利用摄像头代替目视作为传感器，通过图像识别和图像处理的一系列技术，对目标的外形进行实时的跟踪计算，并指导设备生产。目前这项技术在钢铁生产领域已经得到了广泛的应用。在球团矿产线中，球团粒度的大小是衡量球团质量的重要指标。通过在造球盘对面安装摄像头，实时分析生球粒度组成情况，并预测其趋势，可以指导加水量、加料量等参数，对稳定球团质量有较好的指导作用。目前这套系统在国内多家钢铁企业的球团生产线进行了应用。本文中以该系统在国内某钢铁厂的应用为例，叙述了该系统的工作原理和应用情况。

1  系统构成

本系统借助机器视觉技术和数字图像处理技术，对生球生产的视频图像进行粒径分析，准确检测出合格球的比例数量，并将结果输出后对造球机进行加水量、加料量和转速等因素的调整，提高球盘出产合格粒径的生球比例，降低生球返料量，提高生产效率的目的。由于生球合格率的提升及生球质量的稳定，起到对后序生球的干燥、预热、焙烧控制提供热工艺参数控制的参考依据的作用。

本系统由粒径分析仪和自动造球系统两部分组成。其中视频粒径分析仪负责对生球的粒径进行检测，准确得出粒径的比例分布；自动造球系统则根据生球粒径分布情况和趋势、料的水分和来料量的情况，及时做出相应的调整，达到自动造球，并提升生球合格率。

2  系统组成

2.1 球团粒径分析仪

（1）通过相机配合补光光源等前端设备，连续拍摄现场图像。

（2）在球盘旁放置现场控制箱，内置配电单元、传输设备等，实时将图像传输到后端处理设备中。

（3）使用专用的软件算法，分析出各个球盘生球的粒径大小，制作成各粒度分布比例、合格球比例曲线等多种数据的显示。

2.2 自动造球控制系统

系统根据造球圆盘内的生球粒度检测结果，并结合给料圆盘检测的下料量，对造球过程的加水量进行控制，并向造球圆盘控制系统提供信号，实现造球圆盘转速的自动控制，提高造球盘合格粒径的生球比例，降低生球返料量，提升生产效率的目的。

2.3 造球加水自动控制

球团生产过程中混合料的水分对造球过程、生球成球率及在链篦机内干燥速度影响较大，水分偏低，成球速度慢，产量低；水分偏高，大球多，干燥速度慢，球的爆裂温度降低。该系统通过接收球团原料水分和生球水分的检测数据，并根据粒径分布数据对造球加水量进行自动调整。该系统要满足人工设定生球水分工艺限值，当监测到生球水分含量达到工艺上限值时，加水系统就自动停止加水操作并发出报警信号，以保证生球适宜的水分。

造球加水自动控制是通过PLC控制器、电磁流量计、电动调节阀、手动球阀、滴水喷头、雾化喷头等设备（不满足时需厂家改造），并根据粒径检测结果和生球水分检测数据，实现造球过程中对水分的自动控制，防止生球水分含量超出工艺规定值，确保生球质量的稳定性。

3  系统功能

借助机器视觉技术和计算机图像处理技术，实时检测分析造球机出产的生球的粒径分布，建立数据库，得出粒径变化趋势曲线。根据粒径分析结果，自动对加水量进行调整，并向发包方造球圆盘控制系统提供信号。及时发现生产的异常情况，减少由于来料不稳定造成的生产波动，减少生产损失，提高效率。对球盘的生球粒径进行分析并做出相应控制，并用来指导后序生产，达到减少破损，提质增产的目的。

4  技术特点

独有强大的软件分析功能，能对生球进行实时的粒径测量和比例计算；生球合格率异常报警，能够及时调整生产工艺，提高生球合格率和生产效率；数据准确，采样量大，比人工采样数据更具有代表性；具有历史查询功能，可以查询任意时间段内生球的平均粒级和分布比例的历史变化趋势；具备数据输出端口，为后续的自动控制系统提供稳定的实时数据；采用中文操作界面，控制程序逻辑全部在硬件程序上实现编程，当上位机停止时不影响整套系统的正常运行，当自动控制专家系统采用PLC参与控制时要与发包方使用PLC系统同品牌配套使用，充分考虑现场的兼容性、易操作、可维护性；现场成像系统的数据库建立方便，易于维护，当成像系统改变安装位置或高度、更换图形采集部分硬件时，能够在4-8小时内完成数据库的自动采集，控制精度能够完成满足现场使用要求。

5  结论

利用机器视觉技术和数字图像处理技术，对生球生产的视频图像进行粒径分析，准确检测出合格球的比例数量，并将结果输出后对造球机进行加水量、加料量和转速等因素的调整，提高球盘出产合格粒径的生球比例，降低生球返料量，提高生产效率的目的。