Методы, модели и алгоритмы управления технологическим процессом производства агломерата на основе оптико-электронного контроля его качества

- метод управления спеканием агломерационной шихты и принцип формирования управляющего воздействия, использующие способы распознавания высокотемпературной зоны излома и температурного поля поверхности спекаемого слоя за зажигательным горном и повышающие оперативность реализации принятых решений в три раза;

- метод контроля качества агломерата, основанный на автоматическом распознавании макроструктуры излома спекаемого слоя и гранулометрического состава агломерата и обеспечивающий необходимые временные параметры технологического цикла.

5. Разработано системно обоснованное алгоритмическое обеспечение управления и контроля качества агломерата, включающее алгоритмы:

- поиска наиболее информативного и контрастного изображения из множества изображений излома аглоспека, обеспечивающий высокие показатели надежности при наличии световых эффектов, обусловленных бликами и поднимающейся пылью;

- управления скоростью движения паллет агломерационной машины, использующий методы статистической обработки изображений и высокопроизводительные процедуры адаптивного порогового разделения;

- порогового разделения, использующий моменты гистограммы интенсивностей и учитывающий ее асимметрию, что обеспечивает необходимую точность измерения параметров классификации возникающих нарушений;

- исключения макроблоков с эффективным подавлением неинформативных деталей на изображении излома аглоспека, позволяющий уменьшить избыточность объёма обрабатываемой видеоинформации;

- комплексной оценки качества агломерата, основанный на использовании методов параметрического, текстурного и пространственно-спектрального анализа изображений и обеспечивающий высокие показатели надёжности;

- контроля качества агломерата на основе его гранулометрического состава с использованием динамического порогового разделения и адаптивной настройки размера локальной области изображения для повышения точности определения порогового значения;

- компенсации неоднородностей видеосигнала и изменений его уровня из-за внешних воздействий в оптико-электронных системах, применяемых в агломерационном производстве;

- аппроксимации экспериментальных данных фрактальными распределениями, позволяющий сжимать информацию натурных рядов данных без существенных потерь в точности.

6. Создана компьютерная модель изображений излома аглоспека и его поверхности для тестирования алгоритмов обработки видеоинформации, включающая этапы формирования фона изображения, построения макроблоков, заполнения межблочного пространства порами более 4 мм и создания неравномерности фона.

7. Определены основные структурно-функциональные элементы и блоки оптико-электронных систем управления процессом спекания агломерационной шихты и контроля качества агломерата, проведены исследования их функционирования, подтверждающие высокую надежность и эффективность для управления процессом спекания шихты и контроля качества агломерата на конвейерных агломерационных машинах.

8. Создано программное обеспечение автоматизированной системы управления и контроля качества агломерата.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ по Перечню ВАК

1. Ershov, E.V. Methods of handling of in - bulk agglomeration layer image representation for granulometric composition assessment [Текст] / E.V. Ershov, V.V. Selivanovskikh, O.G. Ganicheva // Pattern Recognition and Image Analysis. Advenses in Mathematical Theory and Applications. - 2009. - Vol. 19. - No. 1. - pp. 103-105.

2. Ершов, Е.В. Оптико-электронная система управления спеканием агломерационной шихты [Текст] / Е.В. Ершов // Датчики и системы. - 2007, № 7. - С. 36 - 41.

3. Ершов, Е.В. Контроль процесса зажигания шихты в агломерационной машине с использованием оптико-электронного метода [Текст] / Е.В. Ершов, О.Г. Ганичева, В.В. Селивановских, В.В. Плашенков // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2007. Т. 50, № 5. - С. 70 - 73.

4. Ершов, Е.В. Анализ гранулометрического состава агломерата с использованием методов обработки изображений [Текст] / Е.В. Ершов, В.В. Селивановских, О.Г. Ганичева, В.В. Плашенков // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2007. Т. 50, № 8. - С. 65 - 68.

5. Ершов, Е.В. Оценка качества агломерата с использованием оптико-электронного метода [Текст] / Е.В. Ершов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2006, № 7. С. 19 - 22.

6. Ершов, Е.В. Методы обработки изображений для распознавания макроструктуры агломерата [Текст] / Е.В. Ершов, И. Е. Чернецкая // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2005. Т 48, № 2. С. 50 - 53.

7. Ершов, Е.В. Алгоритм компенсации внешних воздействий в системах технического зрения, применяемых в металлургическом производстве. [Текст] / Е.В Ершов. // Известия ТулГУ. Серия. Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Т.1. Вып.3. Вычислительная техника. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 104-107.

8. Ершов, Е.В. Аппроксимация рядов экспериментальных данных фракталом Мандельброта [Текст]/ Е.В.Ершов, С.Н. Хисамутдинов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2002. - № 11. - С. 63-64.

9. Ершов, Е.В. Контроль процесса спекания шихты на агломерационной машине с использованием методов обработки изображений на ЭВМ [Текст]/ Е.В.Ершов, А.И.Потапов, О.Л.Селяничев //Дефектоскопия.-1995.-N6.-С.19-21

10. Ершов, Е.В. Применение оптико-электронной системы обнаружения дефектов для контроля качества поверхности офсетного листа [Текст]/ Е.В.Ершов, А.И.Потапов, Л.Л.Малыгин, У.Г.Михальчук // Дефектоскопия. - 1995. - N 3. - С. 3-7.

11. Ершов, Е.В. Об одном алгоритме обнаружения дефекта поверхности стальной полосы [Текст] / Е.В. Ершов, А.И. Потапов, Л.Л. Малыгин, П.Н. Валин // Дефектоскопия. - 1995. - N 3. - С. 8-10.

Монографии

12. Ершов, Е.В. Оптико-электронный контроль зажигания шихты и гранулометрического состава агломерата [Текст]: монография / Е.В. Ершов, О.Г. Ганичева, В.В. Селивановских, Л.Н. Виноградова. - Череповец: ГОУ ВПО Череповецкий гос. ун-т, 2007. - 204 с.

13. Ершов, Е. В. Математическое и программное обеспечение оптико-электронной системы управления процессом спекания шихты на агломерационной машине конвейерного типа [Текст]: монография / Е. В. Ершов. - Череповец: ЧВИИРЭ, 2002. - 128 c.

Патенты

14. Пат. 2017141 Российская Федерация, МПК G 01 N 21/89. Способ выявления поверхностных дефектов движущейся полосы и устройство для его осуществления [Текст]/ Потапов А.И., Малыгин Л.Л., Ершов Е.В., Валин П.Н., Барский В.Ф. - № 5014575/25; заявл. 12.07.91; опубл. бюл. № 14, 1994.

15. Пат. 1796059 СССР, МКИ G 01 N 21/89. Способ оптико-электронного контроля дефектов на движущейся поверхности и устройство для его осуществления [Текст] / Потапов А.И., Ершов Е.В., Малыгин Л.Л. [и др.] - № 4948186/25; заявл. 25.06.91; опубл. бюл. № 6, 1993 г.

16. Пат. 1780583 СССР, МКИ G 01 N 21/88. Способ оптико-электронного контроля поверхностных дефектов и устройство для его осуществления [Текст] / Потапов А.И., Ершов Е.В., Малыгин Л.Л.[и др.] - № 4890933/25; заявл. 17.12.90; опубл. бюл. № 45, 1992 г.

Наиболее значимые статьи, опубликованные в других изданиях

17. Ершов, Е. В. Оптико-электронный контроль зажигания шихты на агломерационной машине конвейерного типа [Текст]/ Е.В. Ершов, О.Г. Ганичева, В.В. Селивановских, В.В. Плашенков // Вестник Череповецкого государственного университета. Естественные и технические науки. - 2005. - № 2. - С. 69 - 72.

18. Ершов, Е. В. Обработка изображений для анализа гранулометрического состава агломерата [Текст]/ Е.В. Ершов, В.В. Селивановских, О.Г. Ганичева, В.В. Плашенков // Вестник Череповецкого государственного университета. Естественные и технические науки. - 2005. - № 2. - С. 72 - 76.

19. Ершов, Е. В. Комбинирование методов порогового и контурного разделения для обработки изображений сыпучих материалов с целью их анализа [Текст]/ В.В. Селивановских, Е.В. Ершов, О.Г. Ганичева, Д. Иванов, В. Катилевский // Вестник Череповецкого государственного университета. - 2004. -№ 2. -С. 62-63.

20. Ершов, Е. В. Моделирование теплообмена в спекаемом слое для управления процессом зажигания агломерационной шихты [Текст]/ О.Г. Ганичева, Е.В. Ершов, В.В. Селивановских // Вестник Череповецкого государственного университета. - 2003. - № 2. - С. 47-48.

21. Ершов, Е. В. Алгоритмы предварительной обработки изображения в оптико-электронной системе анализа гранулометрического состава агломерата [Текст]/ В.В. Селивановских, Е.В. Ершов, О.Г. Ганичева, Л.Н. Виноградова, Е.В. Королева // Вестник Череповецкого государственного университета. - 2003. - № 2. - С. 78-79.

22. Ершов, Е. В. Способ сжатия экспериментальных данных распределениями, полученными на основе фракталов [Текст]/ С.Н. Хисамутдинов, Е.В. Ершов, Н.Е. Хисамутдинов // Вестник Череповецкого государственного университета. - 2003. - № 2. - С. 74-76.

23. Ершов, Е. В. Алгоритм фрактальной аппроксимации [Текст]/ С.Н. Хисамутдинов, Е.В. Ершов, Н.А. Гребенюк // Вестник Череповецкого государственного университета. - 2003. - № 2. - С. 76-78.

24. Ершов, Е. В. Управление окончанием процесса спекания агломерационной шихты с использованием анализа отходящего газа на влагосодержание и коэффициента высокотемпературной зоны [Текст]/ И.А.Дегтяренко, Е.В.Ершов, О.Л.Селяничев, В.Ю Кучин // ЧГУ. Череповец, 1997. - 14 с. - ил. - Библиогр. 3. - Деп. в ВИНИТИ 24.09.97, № 2908-В97.

25. Ершов, Е. В. Управление процессом спекания шихты на агломерационной машине конвейерного типа с использованием оптико-электронного метода [Текст]/ И.А. Дегтяренко, Е.В. Ершов, О.Л. Селяничев, В.Ю. Кучин // ЧГУ. Череповец, 1997. - 35 с.: ил. - Библиогр. 17. - Деп. в ВИНИТИ 13.06.97, № 1965-В97.

26. Ершов, Е. В. Программно-аппаратная реализация методов компенсации внешних тепловых воздействий в системах технического зрения [Текст]/ Е.В.Ершов, О.Л. Селяничев // Тепловые процессы в технологических системах: Всерос. сборник научных трудов.- Череповец,1995 г.- С.65-68.

Материалы и тезисы докладов, опубликованные в трудах Всероссийских и Международных конференций

27. Ershov, E.V. Methods of handling of in - bulk agglomeration layer image representation for granulometric composition assessment [Текст] / E.V. Ershov, V.V. Selivanovskikh, O.G. Ganicheva // 8th International Conference “Pattern Recognition and Image Analysis: New Information Technologies” (PRIA-8-2007): Conference Proceedings. Vol. 3. - Yoshkar-Ola, 2007. - pp. 123 - 125.

28. Ершов, Е.В. Контроль процесса спекания агломерационной шихты с использованием оптико-электронного метода [Текст]/ Е.В. Ершов, О.Г. Ганичева, В.В. Селивановских // Интеллектуальные и информационные системы: мат. Всерос. НТК. - Тула: Тульский гос. ун-т, 2007. - С. 119 - 120.

29. Ершов, Е.В. Математическое обеспечение оптико-электронной системы контроля зажигания шихты на агломерационной машине [Текст]/ Е.В. Ершов, О.Г. Ганичева, В.В. Селивановских // Мат. 17-й межвуз. военно-научной конференции. Часть 4. Череповец: ЧВИИРЭ, 2007. - С. 114 - 116.

30. Ершов, Е.В. Алгоритм адаптивного порогового разделения для обработки изображений агломерата [Текст] [Текст] / Е.В. Ершов, В.В. Селивановских, О.Г. Ганичева // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: мат. Междунар. НТК, посвященной 50-летию ОАО «Северсталь» в 2 ч. - Ч. 2. - Череповец: ГОУ ВПО Череповецкий гос. ун-т, 2006. - С. 98 - 100.

31. Ершов, Е. В. Алгоритмы локального порогового разделения для сегментации объектов на изображении [Текст]/ Е.В. Ершов, В.В. Селивановских, О.Г. Ганичева // Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации (Распознавание - 2005): сб. материалов 7-й Междунар. конф. - Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2005. С. 181 - 183.

32. Ершов, Е. В. Оптико-электронная система контроля зажигания шихты на агломерационной машине [Текст]/ Е.В. Ершов, О.Г. Ганичева, О.Л. Селяничев // Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах (Инфотех-2004): Мат. 4-й Междунар. науч.-техн. конф. - Череповец: ГОУ ВПО ЧГУ, 2005. - С. 23 - 24.

33. Ершов, Е. В. Распознавание поверхностных дефектов [Текст]/ С.В. Белозеров, Е.В. Ершов // Системный анализ в проектировании и управлении: Труды 8-й Междунар. НТК. СПб.: Изд-во «Нестор», 2004. - С. 167-168.

34. Ершов, Е. В. Сжатие экспериментальных данных для использования в алгоритме фрактальной аппроксимации [Текст]/ С.Н. Хисамутдинов, Е.В. Ершов, Н.А. Гребенюк // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: Мат. 4-й Междунар. НТК, посвященной 120-летию академика И.П. Бардина. - Череповец: ЧГУ, 2003. - С. 298-300.

35. Ершов, Е. В. Методы обработки видеоинформации в оптико-электронных системах контроля агломерационного производства [Текст]/ Е.В. Ершов, В.В. Селивановских, О.Г. Ганичева // Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации (Распознавание - 2003): сб. мат. 6-й Междунар. конф.: В 2-х частях. Ч.1 / КГТУ. Курск, 2003.- С. 63-64.

36. Ершов, Е. В. Методы обработки изображений для анализа размеров частиц сыпучих материалов [Текст]/ Е.В. Ершов, В.В. Селивановских, С.В. Белозеров // Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах (Инфотех-2002): Мат. Междунар. НТК. - Череповец: ЧГУ, 2002. - С. 159-160.

37. Ершов, Е. В. Управление технологическим процессом производства агломерата с использованием систем технического зрения [Текст]/ Е.В. Ершов, Е.В. Королева, Д.Л. Шапиро // Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации (Распознавание - 2001): сб. мат. 5-й Междунар. конф. - Курск: КГТУ, 2001. - С. 134 - 136.

38. Ершов, Е. В. Прогнозирование хода технологического процесса производства агломерата с использованием оптико-электронного контроля [Текст]/ Е.В. Ершов, О.Л. Селяничев, Е.В. Королева, Д.Л. Шапиро, В.В. Селивановских // Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и искусственного интеллекта: Мат. Межд. НТК. - Вологда: ВоГТУ, 2001. - С. 213-216.

39. Ершов, Е. В. Анализ макроструктуры агломерата в реальном масштабе времени [Текст]/ Е.В. Ершов, Е.В. Королева // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: Мат. 2-й Всерос. НТК. - Череповец: ЧГУ, 2001. - С. 35-36.

40. Ершов, Е. В. Оптико-электронная система для управления технологическим процессом производства агломерата [Текст]/ Е.В. Ершов, Е.В. Королева, Д.Л. Шапиро //Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках: Мат. 1-й Всерос. научной internet - конференции. - Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г.Р.Державина, 2001. Вып. 2. - С. 99.

41. Ершов, Е.В. Компьютерная обработка изображений в оптико-электронной системе контроля процесса спекания шихты на агломерационной машине [Текст] / Е.В. Ершов // Оптические, радиоволновые и тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей среды: Тез. докл. 8-й Междунар. НТК. - Ульяновск: УлГТУ, 2000. - С. 11-12.

42. Ершов, Е.В. Обработка изображения макроструктуры спекаемого слоя для оценки качества агломерата [Текст]/ Е.В. Ершов, Е.В. Королева // Информационные технологии в науке, проектирование и производстве: Тез. докл. Всерос. НТК(Computer - Based Conference). В 3 частях. Ч. 2. - Нижний Новгород: Верхне-Волжское отд. Академии технол. наук РФ, 2000. - С. 20.

43. Ершов, Е.В. Контроль поверхности зажигания при агломерации с использованием оптико-электронного метода [Текст]/ Е.В. Ершов, О.Л. Селяничев, М.Н. Фатиев //Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: Мат. 2-й Межд. НТК.-Вологда: ВоГТУ, 2000.-С.176-177.

44. Ершов, Е. В. Программное обеспечение оптико-электронной системы управления процессом спекания шихты на агломерационной машине [Текст] / Е.В. Ершов, М.Н. Фатиев // Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации (Распознавание-99): сб. мат. 4-й Междунар.НТК. - Курск: КГТУ, 1999. - С. 107-109.

45. Ершов, Е. В. Методы компьютерной обработки изображений в оптико-электронной системе управления и контроля процесса спекания шихты на агломерационной машине [Текст]/ Е.В. Ершов // Перспективные технологии автоматизации: Тез. докл. Междунар. электронной НТК. - Вологда: ВоГТУ, 1999. - С. 18.

46. Ершов, Е. В. Обработка изображения излома агломерационного спека для оценки завершения процесса спекания шихты [Текст]/ Е.В. Ершов, М.Н. Фатиев // Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве: Тез. докл. 1-й Всерос. НТК. В 19 частях. Ч. 9. - Нижний Новгород: НГТУ, 1999. - С. 32.

47. Ершов, Е. В. Управление процессом спекания шихты на агломерационной машине с помощью оптико-электронной системы [Текст]/ Е.В. Ершов // Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации (Распознавание - 97): сб. мат. 3-й Междунар. НТК. Курск, 25-28 ноября 1997 г. - Курск, 1997. - C. 169-170.

48. Ершов, Е. В. Алгоритмы анализа текстуры изображения среза аглоспека для определения его прочности [Текст]/ Е.В. Ершов, Е.В. Королева // Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства контроля природной среды, материалов и промышленных изделий: Сб. тез. докл. 7-й Междунар. НТК. Череповец 16-18 сентября 1997 г. - Череповец, 1997 г. - С. 136-137.

49. Ершов, Е. В. Компьютерный анализ изображения среза аглоспека в хвостовой части агломерационной машины для оценки завершенности процесса спекания шихты [Текст]/ Е.В. Ершов, И.А. Дегтяренко, О.Л. Селяничев // Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах: Сб. труд. 1-й Междунар. НТК - Череповец, 28-30 мая 1996 г. - Череповец, 1996. - С. 76-77.

50. Ершов, Е. В. Применение системы технического зрения для контроля процесса спекания шихты на агломерационной машине [Текст] / Е.В. Ершов, И.А. Дегтяренко, О.Л. Селяничев // Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства неразрушающего контроля: Тез. докл. 6-й Рос. НТК с междунар. участием. Саратов 12-14 сентября 1995 г. - Саратов, 1995. - С. 88.

51. Ершов, Е. В. Алгоритмические, программные и технические средства обработки изображений для контроля процесса спекания шихты на агломерационной машине [Текст] / Е.В. Ершов, И.А. Дегтяренко, О.Л. Селяничев // Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации (Распознавание - 95): сб. мат. 2-й Междунар. НТК.- Курск,2-6 октября 1995 г. - Курск, 1995. - С. 185-186.

52. Ершов, Е. В. Алгоритмическое и программное обеспечение системы технического зрения на ПЗС для контроля процесса спекания шихты на агломерационной машине [Текст]/ Е.В. Ершов, О.Л. Селяничев, В.В. Селивановских // Приборы с зарядовой связью и системы на их основе: Тез. докл. 5-й НТК с междунар.участием. - Москва, 1995. - С. 61-62.

Размещено на Allbest.ru