基于火焰图像识别的信息融合技术在辊道窑温度检测中的应用

论文摘要

辊道窑是一种快速烧成的先进窑炉,通常应用于建筑卫生陶瓷,日用陶瓷及电子陶瓷和彩烧陶瓷制品的烧成。在辊道窑生产过程中,烧成带中物料的烧结是最关键的工序,对产品的质量有直接的影响,所以烧成带火焰温度的检测也就成了辊道窑控制的关键和难点。烧成带燃烧的过程是一个非常复杂的物理化学过程,它具有时滞性大,动态响应特性差,时变性具有强耦合复杂的非线性系统等特点。目前大多数厂家采用热电偶传感器信息融合的方法检测温度方法,但是在生产过程中由于高温物料对热电偶的冲刷,热电偶一般使用寿命较短；同时热电偶一般埋在窑壁内,受高温物料的冲刷窑壁厚度的变化比较大,这些因素导致热电偶的检测精度较低,检测的数据不能真正反映烧成带的工况,造成控制效果不理想,影响产品质量。基于以上情况本文在热电偶点检测的基础上提出了利用模拟人工观火的火焰图像识别来辅助温度检测从而提高检测精度,改善了控制效果的方法。所提出的基于火焰图像识别温度检测系统主要由热电偶、CCD、点检测多传感器信息融合模块、火焰图像处理模块以及模糊专家信息融合系统组成。该系统通过提取点检测的关键过程数据和识别火焰图像特征序列并运用模糊专家系统的逻辑推理进行数据之间的融合实现烧成带温度检测。该方法可以更好地实时获得陶瓷窑炉烧成带温度值,从而改善控制效果,提高产品质量。通过构建和实施以上方案,并进行了仿真实验,实验结果表明本文所提出的方法对于陶瓷辊道窑烧成带温度检测是有效的和可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究的现状及发展趋势
• 1.3 数据融合技术
• 1.4 本文主要内容
• 2 多传感器点检测系统
• 2.1 热电偶传感器
• 2.1.1 热电偶的基本原理
• 2.1.2 热电偶温度检测系统的硬件设计
• 2.1.3 热电偶冷端温度的电路设计
• 2.1.4 A/D转换电路
• 2.1.5 单片机温度采集显示电路
• 2.2 数据融合
• 2.2.1 数据融合的概念和基本原理
• 2.2.2 数据融合的结构
• 2.3 基于均值的递推融合方法
• 2.4 实验研究
• 2.5 软件系统设计
• 3 火焰图像识别系统
• 3.1 CCD图像传感器
• 3.1.1 CCD的基本结构
• 3.1.2 CCD工作原理
• 3.1.3 火焰图像识别硬件电路设计
• 3.2 图像采集
• 3.2.1 图像采集卡的组成
• 3.2.2 图像采集卡工作过程
• 3.3 辊道窑火焰图像处理
• 3.3.1 火焰图像的预处理
• 3.3.2 图像分割
• 3.3.3 火焰图像的特征选择和提取
• 3.4 软件系统设计
• 3.4.1 图像采集软件
• 3.4.2 图像处理软件
• 3.4.3 数据存储软件
• 4 专家系统
• 4.1 专家系统的基本组成
• 4.2 专家系统的推理方法
• 4.3 模糊专家系统
• 4.3.1 模糊专家系统结构
• 4.3.2 合成推理方法（mamdani运算法）
• 5 基于火焰图像识别温度检测系统方案
• 5.1 烧成带火焰温度判断的模糊专家系统的结构
• 5.2 模糊知识库的建立
• 5.3 窑炉烧成带火焰温度的模糊推理
• 5.4 仿真研究
• 5.4.1 窑炉烧成带火焰温度的模糊推理系统建立
• 5.4.2 仿真结果分析
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录