2021年全国机械冶金建材行业“互助保障杯”职工技术创新成果展示

基于AI视觉实现连铸关键工序智慧测控的技术开发与应用

单位:陕西龙门钢铁有限责任公司

项目是由陕西龙门钢铁有限责任公司自主创新研发,主要应用于材料与工程领域。

本项目主要由“国内首套双目立体视觉的钢坯精准切割系统”和“国内首套双目立体视觉的钢坯精准切割系统”组成,重在解决出坯无人化控制和钢坯定重实现精准控制这两大行业性难题。在“双目立体视觉的钢坯精准切割系统”中,彻底解决传统的定重定尺技术由于受各种因素(如拉速、温度、钢种、定尺精度和体积等)的不确定性影响,导致同样的定尺规格产生实际钢坯长度和重量跟基准值相差大且无规律的问题,研究开发出一套基于高精度立体视觉的数字测量技术和多普勒低速高精度测速技术建立的精准主测量模型,并在结合钢坯冶金机理基础上,通过神经网络深度自学习的SVM支持向量机回归预测辅助模型进行微调,实现钢坯重量和钢坯长度的非接触式高精度自动测量和自动控制。在“基于机器视觉的AI智能出坯系统”中,采用基于机器视觉和AI智能控制的自动推钢系统,机器视觉精准性高,稳定性强,实现了24小时连续工作准确率100%和自动出坯率99%以上。

项目的主要创新点包括:“双目立体视觉的钢坯精准切割系统”实现多个行业第一或首创:1)首次提出并成功应用切割之前就对钢坯重量进行“检测+预测”控制技术;2)首次在连铸定重应用机器视觉技术、BP神经元网络和SVM支持向量机回归算法模型;3)首次提出并应用大数据拟合和精确检测两种模型,并结合温度、体积和速度等三冲量变量,实时调整和预测,建立钢坯准确主控检测模型和预测调整模型4)在该领域首创,提出应用维度转换将分布不均匀检测有误差的数据点,通过拟合和回归等先进算法转到高纬空间中,在高纬度的空间中拟合出一个函数关系,将主检测模型和辅助预测模型进行深度拟合优化得到最优回归超平面关系函数,从而转为求解一个二次凸规划问题,最终计算出精准的模型的函数关系。

项目自2020年11月投产上线以来产生显著效果。“双目立体视觉的钢坯精准切割系统”成功用于龙钢公司4#连铸机,公司内其余连铸机正在扩大推广应用,为企业年创效3000余万元。“基于机器视觉的AI智能出坯系统”成功用于龙钢公司4#、5#和6#连铸机,实现无人工干预的自动出坯率99%以上,达到国内领先水平,可优化操作人员20余人,为企业年创效200余万元,并可在全行业推广应用,目前已有汉钢、方大、本溪、酒钢和德龙等十多家兄弟钢厂前来对标学习及应用。