CN110208636A - 一种电解精炼电极异常检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于电解车间故障检测技术领域，具体涉及一种电解精炼电极异常检测***，包括：MES控制***、巡航无人机本体以及红外采集模块；MES控制***包括：总控制模块、图像处理模块、数据分析模块和规划检测模块；巡航无人机本体包括：无人机MCU模块、无人机UWB定位模块和数据存储模块。本发明将红外采集模块搭载在巡航无人机上，规划检测模块对无人机本体进行路径规划，一个电解车间内只需一个巡航无人机，只需搭载一个或两个红外采集模块，极大减少了红外采集模块的数量，成本低。由于巡航无人机的飞行高度便于控制，红外热像仪与电解精炼电极之间的距离可以根据目标电极进行调整，使拍摄的红外热像图更准确，检测精度得到大大提高。
Description
技术领域
本发明属于电解车间故障检测技术领域，具体涉及一种电解精炼电极异常检测***。
背景技术
在铜电解精炼中，电流效率和品级率是考核电解生产效率和能力的重要指标，而极间短路会导致的阴极板夹杂，严重影响产品等级，增加废品率。因此，发现和消除精炼电极的短路、断路等故障并及时进行处理，确保电极之间电流分布均匀，是电解车间内生产管理的重要工作内容。
目前，主要靠工人手持磁电传感器接触槽面进行精炼电极的检测工作。但是，现场环境条件差，通过人工逐个排查精炼电极导致工人重复性工作量大，费时、费力且容易产生疲劳，经常出现错查、漏查等问题。
近来，也出现一些自动检测精炼电极***，例如采用巡检桁车搭载红外相机的形式进行自动检测，此种方式虽然克服了人工检测的缺陷，实现了部分自动化；但是设计成本较高，而且巡检桁车的运动导轨安装在车间顶部，搭载的红外相机距离待检测的精炼电极较远，红外相机产生色散不能进行准确定位到需要检测的精炼电极，会产生较大的检测判断误差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在精炼电极检测测量精度低、人工测量费事费力的缺陷，提供一种测量精度高、响应速度快且成本低的电解精炼电极异常检测***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种电解精炼电极异常检测***，其特征在于，包括：MES控制***、巡航无人机本体以及搭载在所述巡航无机本体上的红外采集模块；
所述MES控制***包括：总控制模块、图像处理模块、数据分析模块和规划检测模块；
所述巡航无人机本体包括：无人机MCU模块、无人机UWB定位模块和数据存储模块；
所述规划检测模块用于规划所述巡航无人机本体的检测路径，并将位置信息指令反馈给所述总控制模块；
所述总控制模块用于接收所述规划检测模块反馈的位置信息指令，并通过无线通讯将位置信息指令发送给所述无人机MCU模块；
所述无人机MCU模块用于接收所述总控制模块反馈的位置信息指令，并将位置信息指令发送给无人机UWB定位模块；
所述无人机UWB定位模块用于接收所述无人机MCU模块反馈的位置信息指令，控制所述巡航无人机本体到达位置信息指令所指定的位置，然后所述无人机MCU模块发送拍照指令给所述红外采集模块；
所述红外采集模块根据拍照指令采集精炼电极的红外热像图；
所述数据存储模块用于自动存储红外热像图，并将红外热像图发送给所述无人机MCU模块；
所述无人机MCU模块将红外热像图通过无线通讯发送给所述总控制模块，所述总控制模块将接收到的红外热像图发送给所述图像处理模块，所述图像处理模块对红外热像图进行数据处理得到热像数据；
所述数据分析模块接收所述图像处理模块传递的热像数据，并对热像数据进行分析。
进一步地，所述MES控制***还包括故障处理模块；若所述数据分析模块判断精炼电极发生异常，将精炼电极异常的数据发送给所述故障处理模块。
进一步地，所述故障处理模块根据精炼电极异常的数据进行处理；若所述故障处理模块能够直接处理故障，则将处理完成的数据传递给所述规划检测模块，进行下一个精炼电极检测；若所述故障处理模块不能处理问题或者处理失败，则将故障未处理的数据指令发送工作人员，工作人员处理完故障后将处理完成的指令传递给所述规划检测模块，进行下一个精炼电极检测。
进一步地，所述红外采集模块为红外热像仪。
进一步地，所述红外热像仪与精炼电极之间的距离为1.6m～2m。
进一步地，所述图像处理模块对红外热像图进行图像灰度化、图像去噪和图像增强处理。
进一步地，所述数据分析模块对热像数据进行温度分析。
进一步地，所述数据分析模块通过温度分析进行精炼电极的电流分析，根据电流分析判断精炼电极是否发生异常。
进一步地，所述数据分析模块通过温度分析直接判断精炼电极是否发生异常。
更进一步地，所述巡航无人机本体为双目视觉避障无人机。
本发明的一种电解精炼电极异常检测***的有益效果是：
1、一个车间内只需设置一个巡航无人机，并且只需搭载一个或者两个红外采集模块(即红外热像仪)，极大减少了红外热像仪的使用数量，降低了成本。由于巡航无人机的飞行高度便于控制，红外热像仪与电解精炼电极的距离可以根据检测的目标电极进行调整，使拍摄的红外热像图更准确，检测精度得到大大提高。
2、巡航无人机搭载UWB(UWBLOC技术)随机定位***，可以保证巡航无人机的准确定位，对任意电解精炼电极进行随时检测。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例的电解精炼电极异常检测***流程图；
图2是图像采集及处理流程图；
图3是UWB定位模块工作原理图。
图中：1、无人机MCU模块，2、无人机UWB定位模块，3、数据存储模块，4、红外采集模块，5、图像处理模块，6、数据分析模块，7、规划检测模块，8、总控制模块，9、故障处理模块。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图3所示的本发明的一种电解精炼电极异常检测***的具体实施例，包括MES控制***、巡航无人机本体以及搭载在巡航无机本体上的红外采集模块4。MES控制***包括：总控制模块8、图像处理模块5、数据分析模块6和规划检测模块7。巡航无人机本体包括：无人机MCU模块1、无人机UWB定位模块2和数据存储模块3。
规划检测模块7用于规划巡航无人机本体的检测路径，并将位置信息指令反馈给总控制模块8。总控制模块8用于接收规划检测模块7反馈的位置信息指令，并通过无线通讯将位置信息指令发送给无人机MCU模块1。无人机MCU模块1用于接收总控制模块8反馈的位置信息指令，并将位置信息指令发送给无人机UWB定位模块2。无人机UWB定位模块2用于接收无人机MCU模块1反馈的位置信息指令，控制巡航无人机本体到达位置信息指令所指定的位置，然后无人机MCU模块1发送拍照指令给红外采集模块4。红外采集模块4根据拍照指令采集精炼电极的红外热像图。数据存储模块3用于自动存储红外热像图，并将红外热像图发送给无人机MCU模块1。无人机MCU模块1将红外热像图通过无线通讯发送给总控制模块8，总控制模块8将接收到的红外热像图发送给图像处理模块5，图像处理模块5对红外热像图进行数据处理得到热像数据；图像处理模块5对红外热像图进行图像灰度化、图像去噪和图像增强等照片数据本身的处理得到热像数据。数据分析模块6接收图像处理模块5传递的热像数据，并对热像数据进行分析。
本发明实施例的MES控制***还包括故障处理模块9；若数据分析模块6判断精炼电极发生异常，将精炼电极异常的数据发送给故障处理模块9。故障处理模块9根据精炼电极异常的数据进行处理；若故障处理模块9能够直接处理故障，则将处理完成的数据传递给规划检测模块7，进行下一个精炼电极检测；若故障处理模块9不能处理问题或者处理失败，则将故障未处理的数据指令发送工作人员，工作人员处理完故障后将处理完成的指令传递给规划检测模块7，进行下一个精炼电极检测。
红外采集模块4一般采用红外热像仪，采用本发明实施例的巡航无人机本体搭载的红外热像仪对精炼电极进行拍照，红外热像仪与精炼电极之间的距离可缩小至1.6m～2m，解决了巡检桁车搭载的红外热像仪距离待检测的精炼电极较远，红外热像仪产生色散不能进行准确定位到需要检测的精炼电极，从而检测误差大的问题。
本发明实施例的数据分析模块6对热像数据进行温度分析，通过温度分析进行精炼电极的电流分析，根据电流分析判断精炼电极是否发生异常。作为另一种实施方式，数据分析模块6可通过温度分析直接判断精炼电极是否发生异常。
本实施例中，巡航无人机本体为双目视觉避障无人机，利用双目视觉来进行避障功能，双目视觉运用了人眼估计距离的原理，即同一个物体在两个镜头画面中的坐标稍有不同，经过转换即可得到障碍物的距离。
本实施例的巡航无人机采用模块化碳纤维材质外壳，碳纤维材质具有轴向强度高、模量高、密度低、无蠕变、非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好、耐腐蚀性好以及X射线透过性好等优点，且碳纤维材质比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，因此具有良好的导电导热性能和电磁屏蔽性。
本发明的电解精炼电极异常检测***基于UWB定位模块UWBLOC技术的定位基站***下，巡航无人机本体可以进行电解精炼车间的随机定位，利用巡航无人机本体搭载的红外采集模块4进行阴阳电极的图像采集，通过无线通讯将红外采集模块4采集到的图像资料传递给图像处理模块5进处理。
UWB定位模块的工作原理图如图3所示，UWBLOC技术是一种带宽大于500MHz或相对带宽大于20％的无线电技术；UWB采用持续时间为纳秒级的窄脉冲，信号带宽，与传统的短距离无线通讯相比，可以提供更快、更远的传输速率。UWB技术可以实现低功耗、高速率的数据传输，而且可以同时实现通讯和定位功能；同时，采用UWB技术进行定位具有抗多径干扰、穿透能力强的优势。UWB技术的定位原理主要靠基站与标签之间的通讯来完成，首先获得基站和标签位置相关的变量，建立数学模型，通过TOP数学计算，求得标签位置与多个基站的均值并进行优化，从而确定标签即无人机位置。
本发明实施例的工作过程为：
规划检测模块7规划巡航无人机本体的检测路径，并将位置信息指令反馈给总控制模块8，总控制模块8通过无线通讯发送位置信息指令给无人机MCU模块1，无人机MCU模块1将位置信息指令发送给无人机UWB定位模块2；无人机UWB定位模块2通过UWB定位基站与巡航无人机标签进行UWB无线传输交互，使巡航无人机本体到达位置信息指令所指定的位置，然后无人机MCU模块1发送拍照指令给红外采集模块4，红外采集模块4拍照抓取精炼电极的红外热像图，并将红外热像图自动存储在数据存储模块3，数据存储模块3将红外热像图发送给无人机MCU模块1，无人机MCU模块18通过无线通讯将红外热像图发送给总控制模块8，总控制模块8将接收的红外热像图传送给图像处理模块5，图像处理模块5对红外热像图进行图像灰度化、图像去噪和图像增强等照片数据本身的处理得到热像数据；数据分析模块6接收图像处理模块5传递的热像数据，并对热像数据进行温度分析，通过温度分析进行精炼电极的电流分析，根据电流分析判断精炼电极是否发生异常，或者通过温度分析直接判断精炼电极是否异常。若数据分析模块6判断精炼电极发生异常，将精炼电极异常的数据发送给故障处理模块9。故障处理模块9根据精炼电极异常的数据进行处理；若故障处理模块9能够直接处理故障，则将处理完成的数据传递给规划检测模块7，进行下一个精炼电极检测；若故障处理模块9不能处理问题或者处理失败，则将故障未处理的数据指令发送工作人员，工作人员将处理完成的指令传递给规划检测模块7，进行下一个精炼电极检测。
一个电解精炼车间内只需设置一个巡航无人机，并且只需搭载一个或者两个红外采集模块4即红外热像仪，极大减少了红外热像仪的使用数量，降低了成本。由于巡航无人机的飞行高度便于控制，红外热像仪与电解精炼电极的距离可以根据检测的目标电极进行调整，拍摄的红外热像图更准确，检测精度得到大大提高。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种电解精炼电极异常检测***，其特征在于，包括：MES控制***、巡航无人机本体以及搭载在所述巡航无机本体上的红外采集模块(4)；
所述MES控制***包括：总控制模块(8)、图像处理模块(5)、数据分析模块(6)和规划检测模块(7)；
所述巡航无人机本体包括：无人机MCU模块(1)、无人机UWB定位模块(2)和数据存储模块(3)；
所述规划检测模块(7)用于规划所述巡航无人机本体的检测路径，并将位置信息指令反馈给所述总控制模块(8)；
所述总控制模块(8)用于接收所述规划检测模块(7)反馈的位置信息指令，并通过无线通讯将位置信息指令发送给所述无人机MCU模块(1)；
所述无人机MCU模块(1)用于接收所述总控制模块(8)反馈的位置信息指令，并将位置信息指令发送给无人机UWB定位模块(2)；
所述无人机UWB定位模块(2)用于接收所述无人机MCU模块(1)反馈的位置信息指令，控制所述巡航无人机本体到达位置信息指令所指定的位置，然后所述无人机MCU模块(1)发送拍照指令给所述红外采集模块(4)；
所述红外采集模块(4)根据拍照指令采集精炼电极的红外热像图；
所述数据存储模块(3)用于自动存储红外热像图，并将红外热像图发送给所述无人机MCU模块(1)；
所述无人机MCU模块(1)将红外热像图通过无线通讯发送给所述总控制模块(8)，所述总控制模块(8)将接收到的红外热像图发送给所述图像处理模块(5)，所述图像处理模块(5)对红外热像图进行数据处理得到热像数据；
所述数据分析模块(6)接收所述图像处理模块(5)传递的热像数据，并对热像数据进行分析。
2.根据权利要求1所述的电解精炼电极异常检测***，其特征在于：所述MES控制***还包括故障处理模块(9)；若所述数据分析模块(6)判断精炼电极发生异常，将精炼电极异常的数据发送给所述故障处理模块(9)。
3.根据权利要求2所述的电解精炼电极异常检测***，其特征在于：所述故障处理模块(9)根据精炼电极异常的数据进行处理；若所述故障处理模块(9)能够直接处理故障，则将处理完成的数据传递给所述规划检测模块(7)，进行下一个精炼电极检测；若所述故障处理模块(9)不能处理问题或者处理失败，则将故障未处理的数据指令发送工作人员，工作人员处理完故障后将处理完成的指令传递给所述规划检测模块(7)，进行下一个精炼电极检测。
4.根据权利要求1所述的电解精炼电极异常检测***，其特征在于：所述红外采集模块(4)为红外热像仪。
5.根据权利要求4所述的电解精炼电极异常检测***，其特征在于：所述红外热像仪与精炼电极之间的距离为1.6m～2m。
6.根据权利要求1所述的电解精炼电极异常检测***，其特征在于：所述图像处理模块(5)对红外热像图进行图像灰度化、图像去噪和图像增强处理。
7.根据权利要求1所述的电解精炼电极异常检测***，其特征在于：所述数据分析模块(6)对热像数据进行温度分析。
8.根据权利要求7所述的电解精炼电极异常检测***，其特征在于：所述数据分析模块(6)通过温度分析进行精炼电极的电流分析，根据电流分析判断精炼电极是否发生异常。
9.根据权利要求7所述的电解精炼电极异常检测***，其特征在于：所述数据分析模块(6)通过温度分析直接判断精炼电极是否发生异常。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电解精炼电极异常检测***，其特征在于：所述巡航无人机本体为双目视觉避障无人机。
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