بخشی از مقاله
چکیده
امروزه بازرسی بصري به یکی از مهمترین مراحل چرخه تولید تبدیل شدهاست که در بعضی از صنایع توسط عامل انسانی صورت میگیرد. پالتها محفظههاي بزرگی به شکل مکعب مستطیل هستند که در زنجیره خط پخت بهعنوان سینیهایی براي حمل گندله خام به درون کوره استفاده میشوند. به علت تغییرات زیاد دمایی، وجود خورندهها و اکسیدکنندههاي محیطی و همچنین به دلیل نیروي وارده بر پالتها توسط گندلهها، این پالتها دچار عیوب مختلفی می شوند که مهمتر ین این عیوب عبارتند از: تغییر شکل یافتن گریتبارها، خمش ستونهاي زیر پالت و افتادگی دیوارههاي کناري پالت .
به علت شرایط دشوار کاري در محل پخت گندله مانند گرماي طاقتفرسا، آلودگیهاي محیطی و سروصداي زیاد، امکان حضور همیشگی یک نیروي انسانی به منظور بررسی عیوب بوجود آمده در پالت، وجود ندارد. بنابراین استفاده از یک سیستم نظارت و عیبیابی خودکار به منظور تشخیص و گزارش خرابیها، بسیار ضروري و فایده بخش به نظر میرسد. در این مقاله مراحل طراحی و پیادهسازي یک سیستم نظارت و عیبیابی خط پخت گندله خام در مجتمع فولاد مبارکه، گزارش میشود.
مقدمه
امروزه در بسیاري از صنایع، نظارت اتوماتیک بر تولیدات امر مهم و حیاتی بوده و به منظور دستهبندي محصولات، ارتقاء کیفیت و کشف عیوب احتمالی در مراحل مختلف تولید، مورد استفاده قرار میگیرد. بهعنوان مثال وجود یک سیستم مکانیزه در صنایع مختلفی مانند صنایع چوب، تولید آهن، فولاد، سرامیک، کاشیسازي و نساجی، میتواند عیوب بوجود آمده در سطوح این محصولات را گزارش کند.
در واحد گندلهساز ي مجتمع فولاد مبارکه، سنگ آهن با مخلوط شدن با چسبندههایی مانند آهک یا بنتونیت در صفحههاي گندلهسازي، به گلولهها یی به قطر تقریبی 0/9 تا 1/6 سانتیمتر تبدیل میشود. این گندلهها در کوره پخته، و در مراحل بعدي آهنسازي مورد استفاده قرار میگیرند. براي حمل گندلهها به درون کوره، از پالتهایی مکعب مستطیل شکل به عرض 150 و طول 360 سانتیمتر، که سطح آن با ماتریسی از مستطیلهاي کوچک به نام گریت بار پوشیده شده ، در کف زنجیره پخت استفاده میشود.
در خط پخت گندله در مجموع 260 عدد پالت وجود دارد که با سرعت تقریبی 4/6 متر بر دقیقه در حال حرکت هستند. تصویر -1 پ یک پالت در حال حرکت و تصویر -1 ب اجزا یک پالت را نشان میدهد. به علت تغییرات وسیع دمایی - از دماي محیط تا 1400 درجه کوره - ، فشار و ضربه وارده ناشی از ریختن گندلهها و همچنین وجود آلاینده ها و اکسیدکنندههاي موجود در هواي محیط، عیوبی براي پالتها به وجود میآید.
مهمترین این خرابیها عبارتاند از: -1 تغییر شکل یافتن گریتبارها - فاصله افتادگی بیش از حد - . -2 خمش ستونهاي اصلی پالت. -3 افتادگی دیوارههاي کناري پالت. از پیامدهاي این خرابیها میتوان به هدر رفت گندله به علت گیرکردن مابین گریت بارها، ریزش درون کوره و یا سرریز از دیواره پالت، اخلال در حرکت پالتها و اخلال در عملکرد کوره، اشاره کرد. تمامی این مشکلات ضررهاي سالیانه قابل توجهی را بر مجتمع فولاد مبارکه تحمیل میکند. بهدلیل بروز این خرابیها، نظارت دائم توسط یک سیستم هوشمند با سرعت و دقت بالا، احساس میشود.
به دلیل تنوع مسائل بازرسی خودکار، راهکارهاي حل آن هم متفاوت است. به عنوان مثال کوئینگ لی1 و رن2 در سال 2012 با نصب یک دوربین تصویربرداري در زیر قطار در حال حرکت، یک سیستم عیبیابی برخط، براي شناسایی عیوب خط آهن معرفی کردند. بدین صورت که بعد از استخراج تصاویر مناسب و افزایش تباین3 به کمک یکسانسازي محلی تصویر4، توانستند با استفاده از تکنیک محلیسازي پیمایش انتگرال عمودي و افقی هیستوگرام، تصویر5 خرابیهاي موجود در سطح خط آهن را با دقت خوبی شناسایی کنند
در سال 2010 لوئیز و همکاران بعد از ایجاد تصویر باینري با استفاده از آستانهگذاري محلی اوتسو1، با اعمال الگوریتم هاف2 و استفاده از یک شبکه عصبی خود بهینهکننده3 توانستند بهطور متوسط %88 از خرابیهاي با اشکال هندسی ساده و پیچیده در سطح فولاد را شناسایی کنند
در دیگر تحقیق در سال 2013، گري4 و همکاران بعد از استخراج ویژگی از ضرایب سطح 3 تبدیل ریز موجک هار5 در سه جهت مختلف و استفاده از دستهبندي کنندههاي ماشین بردار پشتیبان6 و تابع هوشمند تخمینبردار بردار وزن دهی شده ،موفق شدند 24 نوع خرابی در سطح فولاد بعد از عملیات نورد گرم را شناسایی و دستهبندي کنند .[3]
در سال 1388 خانم فولادي وندا و همکاران با استفاده از ویژگیهاي مختلف استخراج شده از سطوح گریتبارها و اعمال آنها به یک ماشینبردار پشتیبان موفق به دستهبندي خرابیهاي گریتبارها با دقت مناسب شدند
در این مقاله به کمک روشهاي پردازش تصاویر ویدئویی و تصاویر دیجیتال و استفاده از حسگرهاي فاصلهیاب، به توصیف سیستم نظارت و عیبیابی خط پخت گندله خام در مجتمع فولاد مبارکه میپردازیم. این سیستم هم اکنون در محل مورد نظر نصب و راهاندازي شده و با دقت و سرعت بالایی میتواند عیوب موردنظر را شناسایی و گزارش کند.
روش تحقیق
بهمنظور تصویربرداري از سطوح گریت بار لازم است که یک دوربین صنعتی با تراکم ﭘﯿﮑﺴﻠﯽ و رزولیشن مناسب در بالاي محل ورود پالتها به درون کوره نصب شود. تصویر -1 الف مکان مناسب براي نصب دوربین را نشان میدهد. همچنین براي ایجاد شرایط مناسب نورپردازي و حذف سایههاي موجود از دو پروژکتور LED استفاده شده است
بعد از تبدیل فیلم دریافتی به مجموعهاي از تصاویر لازم است که بهترین تصویر براي هر پالت انتخاب شود. با توجه به اندازه عرض پالت، سرعت خط و نرخ تصویربرداري، برا ي هر پالت در حدود 100 فریم موجود است که باید از بین آنها بهترین فریم را انتخاب کنیم. بهترین تصویر، تصویري است که کل پالت در حالت عمود قرار داشته باشد. با انتخاب یک تصویر مبنا و استفاده از معیار کمترین مربعات7 خطا، بهترین تصویر براي هر پالت استخراج می شود.
