Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия:

В. Ю. Бажин, декан химико-металлургического факультета, эл. почта: bazhin-alfoil@mail.ru
А. А. Кульчицкий, доцент кафедры автоматизации технологических процессов и производств, эл. почта: doz-ku@rambler.ru
Д. Н. Кадров, аспирант кафедры автоматизации технологических процессов и производств

Рассмотрена проблема автоматизированной диагностики состояния анодного стального штыря электролизера Содерберга с верхним подводом тока, который является основным элементом токоподвода металлургического агрегата. Предложено бесконтактно контролировать форму и размеры рабочей части токоподводящего штыря оптико-электронным проекционным способом с использованием камеры технического зрения. Совокупность полученных изображений сечений токоподводящего стержня позволяет оценить его геометрические параметры. При исследовании использовали камеры с разрешением 0,3 Мpx и 5 Мpx — минимальное и максимальное для большинства используемых на практике промышленных систем технического зрения. Проведен анализ возможности установки системы дистанционного контроля износа штырей на кранах типа NOEL и совмещения задач определения геометрии токоподводящих штырей с задачей контроля их установки на заданный горизонт «в теле анода». Выделены составляющие погрешности оптико-электронной системы контроля токоподводящих стержней. Основное внимание уделено анализу инструментальных погрешностей системы: фоновая засветка; отражение от поверхности объекта; позиционирование объекта относительно камеры технического зрения (КТЗ); положения КТЗ относительно объекта привязки — электролизера; аберраций оптической системы; рефракции оптической среды в цеховых условиях. Дана их численная оценка. Результаты точностного анализа позволяют оценить погрешности определения: формы токоподводящего стержня и параметров дефектов, его вылета и установки на заданный горизонт. На основе выполненной оценки погрешностей приведены рекомендованные параметры камеры технического зрения и ее размещения для решения задачи комплексного контроля токоподводящих стержней электролизеров с само обжигающимися анодами.

1. Трушко В. Л., Утков В. А., Бажин В. Ю. Актуальность и возможности полной переработки красных шламов глиноземного производства // Записки Горного института. 2017. Т. 227. С. 547–553.
2. Edwards L. The History and Future Challenges of Calcined Petroleum Coke Production and Use in Aluminium Smelting // JOM. February 2015. Vol. 67, No. 2. P. 308–321.
3. Panchenko S. V., Dli M. I., Bobkov V. I., Panchenko D. S. Problems of analysis of thermalphysic processes in a reaction zone of electrothermal reactor // Non-ferrous Мetals. 2017. № 1. P. 36–42. DOI: 10.17580/nfm.2017.01.08
4. Panchenko S. V., Dli M. I., Bobkov V. I., Panchenko D. S. Certain of the thermal physics problems of reducing processes in chemical electrothermal reactors // Non-ferrous Мetals. 2017. № 1. P. 43–48. DOI: 10.17580/nfm.2017.01.09
5. Pancnehko S. V., Dli M. I., Borisov V. V., Panchenko D. S. Analysis of thermalphysic processes in near-electrode zone of electrothermal reactor // Non-ferrous Мetals. 2016. № 2. P. 57–64. DOI: 10.17580/nfm.2016.12.12
6. Panchenko S. V., Meshalkin V. P., Dli M. I., Borisov V. V. Dynamics of thermophysical processes in electrothermal reducer // Non-ferrous Мetals. 2015. № 2. P. 56–60. DOI: 10.17580/nfm.2015.02.10
7. Bazhin V. Yu., Savchenkov S. A., Kosov Yu. I. Specificity of the titanium-powder alloying tablets usage in aluminium alloys // Non-ferrous Мetals. 2016. № 2. P. 52–56. DOI: 10.17580/nfm.2016.12.11
8. Shirmohammadi S., Ferrero A. Camera as the instrument: the rising trend of vision based measurement // IEEE Trans. Instrum. Meas. 2014. Vol. 17 (3). P. 41–47.
9. Бажин В. Ю., Кульчицкий А. А., Кадров Д. Н., Петров П. А. Оптический контроль состояния стальных анодных штырей на электролизерах Содерберга // Металлург. 2016. № 63 (4). C. 96–100.
10. Абакумов И. И., Кульчицкий А. А. Компенсация погрешностей пассивной оптико-электронной системы контроля геометрии изделий // Измерительная техника. 2016. № 8. C. 27–30.
11. Zhang Z. A flexible new technique for camera calibration // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2000. No. 22 (11). P. 1330–1334.
12. Liu Zhen, Wu Qun, Chen Xu, Yin Yang. High-accuracy calibration of low-cost camera using image disturbance factor // Optics Express. 2016. Vol. 24, No. 21. P. 24321–24336.
13. Абакумов И. И., Кульчицкий А. А. Алгоритмический способ компенсации погрешностей автоматизированной электронной системы контроля геометрических параметров объектов // Инновационные системы планирования и управления на транспорте и в машиностроении : сборник трудов II Междунар. науч.-практ. конф. Т. II. — СПб. : Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2014. С. 104–107.
14. РД 50:48:0075.03.05. Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации надземных крановых путей.
15. ГОСТ 32579.5–2013. Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 5. Краны мостового типа ; введ. 01.06.2015.
16. Никонов А. В. К вопросу о влиянии вертикальной рефракции на результаты тригонометрического нивелирования короткими лучами // Вестник СГГА. 2014. Вып. 1 (25). С. 12–26.
17. Martin J. A., Gross K. C. Estimating index of refraction from polarimetric hyperspectral imaging measurements // Optics Express. 2016. Vol. 24 (16). P. 17928–17940.