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熱像影像紋理分析用於煉鋼製程轉爐內耐火磚狀態之研究【2016 AOI創新獎第二名】

建立日期:2018/03/09
  • 作者: 中國鋼鐵公司:吳東穎、蘇育德
  • 出處: 2016 AOI論壇與展覽
  • 內容: 本論文針對鋼鐵前段煉鋼之轉爐,使用熱像儀取得熱影像後分析轉爐內部的爐磚即時狀態,偵測吹孔周圍的耐火磚材是否過度耗損,避免發生漏鋼的災害。在煉鋼製程前段,鐵水在高爐生成後,會使用轉爐設備進行精煉。然而由於轉爐的外殼是以金屬製成,難以抵抗鐵水高達上千度之高溫,所以在轉爐內層會舖設耐火磚,利用耐火磚抗高溫來抵抗鐵水之高溫。轉爐內部的爐磚是用來隔絕鐵水與轉爐外壁之材料,在製程中會遭到高溫鐵水的燃燒侵蝕。過去是以雷射測距的方式,定時量測以得知轉爐內部情況,然而由於雷射測距具危險性及欠缺即時性,目前研發以熱像儀達到即時量測的目標。觀察爐底耐火磚之排列特性,其單一磚外形為直角方形,旋轉式排列圍繞爐底一圈。若取出局部區域來觀察,其邊緣具強烈的直角方向性,也就是其邊緣方向性主要會分佈在呈直角的兩個方向上。然而由於其是以旋轉方式圍繞在爐底,雖然每個局部區域之邊緣都具有直角方向性,然而其指向的方向會因為其所在位置而不同。為了達到取得底襯耐火磚紋理分析之特徵,描述方式必須具有方向敏感度以及旋轉不變性。所以本論文使用旋轉不變梯度直方圖的方式描述熱影像中爐磚區紋理,先利用梯度方向性直方圖取得局部的特徵,再將其方向正規化,達到特徵的旋轉不變性。在取得大量爐磚特徵描述子的資料後,利用主成份分析可以將其描述子的特性作分析,並使用最佳維度去在一新分析域裡描述爐磚特徵。最後使用模糊分群演算法,得到爐磚區紋理特徵描述子之特徵模型。經由現場實際取得影像實驗測試,本論文所提出方法約可以達到約80%的辨識率。
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