CN103438812B - 一种浮选动力性能测量装置、测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮选动力性能测量装置、测量系统及测量方法，该装置包括：透明观测体（1）的内部设有观测腔（13）；取样管（2）设于透明观测体（1）的底部，并且取样管（2）与观测腔（13）连通；集测筒（3）设于透明观测体（1）的顶部，并且集测筒（3）与观测腔（13）连通；集测筒（3）上设有第一水位线（L1）和第二水位线（L2），并且第一水位线（L1）高于第二水位线（L2）；图像采集设备（5）与透明观测体（1）固定连接，并且该图像采集设备（5）的图像采集范围包括观测腔（13）。本发明实施例不仅可靠性强、测量精度高、运行稳定，而且便于携带、易于操作、不会产生人为读数误差。

Description

一种浮选动力性能测量装置、测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及选矿技术领域，尤其涉及一种浮选动力性能测量装置、测量系统及测量方法。

背景技术

浮选是一种常见的选矿工艺，其具体实施过程主要在浮选机中完成。在浮选过程中，浮选动力性能是影响浮选性能和浮选效果的关键要素之一。由于浮选机是以气泡为载体来实现浮选功能的，因此浮选机的充气速率（所谓充气速率是指浮选机内每平方米液面上每分钟逸出的空气体积）和气泡直径是评价浮选动力性能的两个重要参数。

在现有技术中，没有能够同时测量出充气速率和气泡直径的装置，而单一的充气速率测量装置和单一的气泡直径测量装置都存在操作难度大、测量精度低、易出现人为读数误差等缺点。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种浮选动力性能测量装置、测量系统及测量方法，不仅可靠性强、测量精度高、运行稳定，而且便于携带、易于操作、不会产生人为读数误差。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种浮选动力性能测量装置，包括：透明观测体1、取样管2、集测筒3和图像采集设备5；

透明观测体1的内部设有观测腔13；取样管2设于透明观测体1的底部，并且取样管2的顶部与所述的观测腔13连通；集测筒3设于透明观测体1的顶部，并且集测筒3的底部与所述的观测腔13连通；

集测筒3上设有第一水位线L1和第二水位线L2，并且第一水位线L1的所在高度大于第二水位线L2的所在高度；

图像采集设备5与透明观测体1固定连接，并且该图像采集设备5的图像采集范围包括观测腔13，以用于采集观测腔13的气泡图像或气泡图像序列。

优选地，所述的透明观测体1包括固定在一起的上部挡板11和下部挡板12；

所述的观测腔13设于上部挡板11和下部挡板12之间；

所述的取样管2通过设于透明观测体1底部的第一观测体开口14与所述的观测腔13连通；

所述的集测筒3通过设于透明观测体1顶部的第二观测体开口15与所述的观测腔13连通。

优选地，所述的透明观测体1为倾斜平面，其倾斜角度在10°～20°之间；所述的图像采集设备5设于透明观测体1的上方。

优选地，还包括：与透明观测体1固定连接的照明设备6；该照明设备6与所述的图像采集设备5分设于透明观测体1的两侧，并且该照明设备6的照明范围包括观测腔13。

优选地，还包括：与透明观测体1固定连接的控制处理设备7；集测筒3的第一水位线L1上设有第一水位触发器；集测筒3的第二水位线L2上设有第二水位触发器；该控制处理设备7包括主控电路和显示电路；主控电路分别与显示电路、第一水位触发器和第二水位触发器电连接；

主控电路通过第一水位触发器获取集测筒3内的水面高度下降到第一水位线L1时的第一水位电信号，并通过第二水位触发器获取集测筒3内的水面高度下降到第二水位线L2时的第二水位电信号；然后，主控电路根据第一水位电信号和第二水位电信号确定出集测筒3内的水面高度由第一水位线L1下降到第二水位线L2所需的置换时间，再根据该置换时间以及预设的第一水位线L1与第二水位线L2之间的高度差确定出充气速率，并将该充气速率通过显示电路展现给使用者。

优选地，所述的集测筒3的顶部设有第一阀门41；主控电路与第一阀门41电连接，并控制第一阀门41的开闭。

优选地，所述的取样管2与透明观测体1之间设有第二阀门42；取样管2通过第二阀门42与观测腔13连通；主控电路与第二阀门42电连接，并控制第二阀门42的开闭。

一种浮选动力性能测量系统，包括：汲水装置8、图像分析装置9以及上述技术方案中所述的浮选动力性能测量装置；

该浮选动力性能测量装置包括：图像采集设备5、主控电路和显示电路；

汲水装置8的出水口与集测筒3的顶部连通；主控电路与汲水装置8电连接，并控制汲水装置8向集测筒3的内部注水；

图像分析装置9与图像采集设备5电连接，并获取图像采集设备5采集的气泡图像或气泡图像序列，再对该气泡图像或气泡图像序列进行图像识别处理，从而确定出气泡直径；主控电路与图像分析装置9电连接，并获取图像分析装置9确定出的气泡直径，再控制显示电路展现给使用者。

一种浮选动力性能测量方法，用于对浮选机上目标测量点的气泡直径和充气速率进行测量，包括以下步骤：

步骤一，在上述技术方案中所述的浮选动力性能测量装置的内部注满水；

步骤二，在浮选机上选择一个目标测量点，并将经过步骤一处理后的浮选动力性能测量装置的取样管2设置在该目标测量点；

步骤三，保持步骤二中所述取样管2的底部管口低于浮选机内的清水液面或矿浆液面，并利用该取样管2收集经过所述目标测量点的气泡；

步骤四，当步骤三中所收集的气泡由取样管2进入到观测腔13后，通过图像采集设备5采集观测腔13的气泡图像或气泡图像序列，再对气泡图像或气泡图像序列进行图像识别处理，从而确定出该目标测量点的气泡直径；

步骤五，观察集测筒3内的水面高度，并确定出集测筒3内的水面高度由第一水位线L1下降到第二水位线L2所需的置换时间，再根据该置换时间以及第一水位线L1与第二水位线L2之间的高度差确定出该目标测量点的充气速率。

优选地，还包括如下步骤：

步骤六，将步骤四中确定出的该目标测量点的气泡直径，以及步骤五中确定出的该目标测量点的充气速率展现给使用者。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的浮选动力性能测量装置或测量系统能够通过图像采集设备5采集观测腔13的气泡图像或气泡图像序列，并进行图像识别处理从而确定出浮选机上目标测量点的气泡直径；还能够通过在集测筒3上设置第一水位线L1和第二水位线L2利用排水法计算出浮选机上目标测量点的充气速率；而这些处理过程可以通过控制处理设备7进行控制，因此本发明实施例能够自动完成对浮选机的充气速率和气泡直径进行测量，不仅大幅降低了人力成本，提高了测量速度和测量精度，而且靠性强、测量精度高、运行稳定、便于携带、易于操作、不会产生人为读数误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的浮选动力性能测量装置的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的浮选动力性能测量装置的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的浮选动力性能测量装置的结构示意图三；

图4为本发明实施例提供的浮选动力性能测量装置的结构示意图四；

图5为本发明实施例提供的浮选动力性能测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

首先需要说明的是，本申请文件中所述的“上”、“下”、“顶”、“底”等表示方位的词语，仅是为了清楚描述出本发明实施例的各部件之间的相对位置关系，是基于本发明实施例在采用附图1中所示的放置方位时的一种表述形式，并不是本发明所有实施例的绝对位置关系，因此这并不构成对本发明的限制，本领域普通技术人员可以理解的，当本发明实施例的放置方位发生改变时，相应的绝对位置关系也将发生变化，但这仍属于本发明的保护范围。本发明实施例所提供的浮选动力性能测量装置、测量系统及测量方法主要适用于对浮选机的充气速率和气泡直径进行测量，这两个参数是评价浮选动力性能的两个重要参数。

下面分别对本发明实施例所提供的浮选动力性能测量装置、测量系统及测量方法进行详细描述。

（一）浮选动力性能测量装置及测量方法

如图1和图2所示，一种浮选动力性能测量装置，其具体结构可以包括：透明观测体1、取样管2、集测筒3和图像采集设备5；透明观测体1的内部设有观测腔13；取样管2设于透明观测体1的底部，并且取样管2的顶部与所述的观测腔13连通；集测筒3设于透明观测体1的顶部，并且集测筒3的底部与所述的观测腔13连通；集测筒3上设有第一水位线L1和第二水位线L2，并且第一水位线L1的所在高度大于第二水位线L2的所在高度；图像采集设备5与透明观测体1固定连接，并且该图像采集设备5的图像采集范围包括观测腔13，以用于采集观测腔13的气泡图像或气泡图像序列。

具体地，该浮选动力性能测量装置用于对浮选机上目标测量点的气泡直径和充气速率进行测量，其测量方法具体可以包括以下步骤：

步骤一，在该浮选动力性能测量装置的内部注满水。

具体而言，向该浮选动力性能测量装置的内部注水可以采用人工注水，也可以采用泵类产品（例如：离心泵等）注水；但为了保证较高的注水效率，并且为了实现注水过程的自动化控制，因此最好采用泵类产品注水。此外，向该浮选动力性能测量装置的内部注水可以将取样管2的底部管口作为注水口，也可以在集测筒3的顶部设置一个注水口；但在实际应用中，由于后续测量步骤需要使取样管2的底部管口一直低于浮选机内的清水液面或矿浆液面，而且水在重力作用下由上而下的自然流动更为节约能源，因此最好在集测筒3的顶部设置一个注水口，并且在该注水口处最好设置一个可以将该注水口密封的密封阀门（例如：该密封阀门可以为第一阀门41）；当向该浮选动力性能测量装置的内部注水时，该密封阀门处于打开状态，可以向该注水口内注水；当该浮选动力性能测量装置的内部注满水后，该密封阀门可以调整到关闭状态，并且将该注水口密封，外部气体和水均无法进入到该注水口，从而可以使该浮选动力性能测量装置不会受到外部气体的影响，进而准确可靠地对浮选机的充气速率和气泡直径进行测量。

步骤二，在浮选机上选择一个目标测量点，并将经过步骤一处理后的浮选动力性能测量装置的取样管2设置在该目标测量点。

具体而言，由于是对浮选机的充气速率和气泡直径进行测量，因此只有浮选机内存在清水或矿浆，并且选择的目标测量点也位于清水液面下或矿浆液面下，才能收集到气泡，进而才能实现测量过程。

步骤三，保持步骤二中所述取样管2的底部管口低于浮选机内的清水液面或矿浆液面，并利用该取样管2收集经过所述目标测量点的气泡。

具体而言，由于需要收集经过目标测量点的气泡，才能测量出该目标测量点的充气速率和气泡直径，因此在整个测量过程中，取样管2的底部管口必须一直低于浮选机内的清水液面或矿浆液面。由于是通过收集经过目标测量点的气泡来测量出该目标测量点的充气速率和气泡直径，因此必须准确收集到经过目标测量点的每个气泡，才能保证得到一个准确可靠的测量结果。

步骤四，当步骤三中所收集的气泡由取样管2进入到观测腔13后，通过图像采集设备5采集观测腔13的气泡图像或气泡图像序列，再对气泡图像或气泡图像序列进行图像识别处理，从而确定出该目标测量点的气泡直径。

具体而言，相应的图像采集设备5可以采用现有技术中能够通过商业手段购买的照相机、摄像机或摄像头等图像采集设备，也可以是按照现有图像采集设备的原理和加工工艺自制的图像采集设备；相应的气泡图像序列可以是多幅气泡图像，也可以是由多幅连续气泡图像共同组成的一个气泡图像运动视频；对气泡图像或气泡图像序列进行图像识别处理可以是人为的肉眼设别，也可以在该浮选动力性能测量装置上设置一个嵌入式图像处理设备来识别，还可以将该气泡图像或气泡图像序列传输到该浮选动力性能测量装置外部的远程图像分析设备（例如：该远程图像分析设备可以为图像分析装置9），再由远程图像分析设备识别。为了提高图像识别结果的准确性，在透明观测体1的外表面可以设置刻度尺，图像采集设备5的图像采集范围包括该刻度尺，通过同时采集的该刻度尺的图像或图像序列，以及观测腔13的气泡图像或气泡图像序列可以更加准确地确定出该目标测量点的气泡直径。

步骤五，观察集测筒3内的水面高度，并确定出集测筒3内的水面高度由第一水位线L1下降到第二水位线L2所需的置换时间，再根据该置换时间以及第一水位线L1与第二水位线L2之间的高度差确定出该目标测量点的充气速率。

具体而言，由于充气速率是浮选机内每平方米液面上每分钟逸出的空气体积，而对于每个目标测量点来说，该目标测量点每分钟逸出的空气体积等于集测筒3内所排出水的体积，因此若用Jg来表示充气速率（其单位是m³/(m²·min)），用V表示由第一水位线L1到第二水位线L2之间集测筒3的体积（其单位是m³），用S表示集测筒3的横截面积（其单位是m²），用L表示由第一水位线L1到第二水位线L2之间的距离（其单位是m），用T表示由第一水位线L1下降到第二水位线L2所需的置换时间（其单位是min），用t表示由第一水位线L1下降到第二水位线L2所需的置换时间（其单位是s），那么可以得到如下等式：

$\frac{V}{T\×S}=\frac{S\×L}{T\×S}\frac{L}{T}=\frac{L}{\frac{t}{60}}=\frac{60\×L}{t}$

显然，根据集测筒3内的水面高度由第一水位线L1下降到第二水位线L2所需的置换时间，以及第一水位线L1与第二水位线L2之间的高度差就可以确定出目标测量点的充气速率，因此可以预先测量出第一水位线L1与第二水位线L2之间的高度差，并分别记录集测筒3内的水面高度下降到第一水位线L1的时间以及集测筒3内的水面高度下降到第二水位线L2的时间，就可以确定出目标测量点的充气速率；这一过程可以人工完成，也可以由嵌入式设备自行完成，例如：在第一水位线L1和第二水位线L2可以分别设置一个水位传感器，并且在该浮选动力性能测量装置上可以设置一个嵌入式设备，该嵌入式设备通过对两个水位传感器所获取的电信号进行处理就可以计算出目标测量点的充气速率。

步骤六，将步骤四中确定出的该目标测量点的气泡直径，以及步骤五中确定出的该目标测量点的充气速率展现给使用者。

具体而言，步骤六并非必要步骤，当该浮选动力性能测量装置包括显示模块（例如：该显示模块可以包括液晶显示屏）时，可以令显示模块将该目标测量点的气泡直径和充气速率展现给使用者。

进一步地，该浮选动力性能测量装置可以包括如下的具体实施方案：

（1）如图3和图4所示，该透明观测体1可以包括固定在一起的上部挡板11和下部挡板12；相应的观测腔13可以设于上部挡板11和下部挡板12之间；相应的取样管2可以通过设于透明观测体1底部的第一观测体开口14与所述的观测腔13连通；相应的集测筒3可以通过设于透明观测体1顶部的第二观测体开口15与所述的观测腔13连通。

（2）透明观测体1可以为竖直平面或水平面，也可以是与竖直平面具有一定倾斜角度的倾斜平面；但在实际应用中，该透明观测体1优选采用与竖直平面具有10°～20°倾斜角度的倾斜平面，最好是与竖直平面具有15°倾斜角度的倾斜平面，这可以有效抑制气泡的叠加效应，并且可以为图像采集设备5的提供清晰的聚焦平面，从而为清晰地采集观测腔13的气泡图像或气泡图像序列创造了良好条件，也为图像识别打下了良好的基础；图像采集设备5最好设于透明观测体1的上方，而透明观测体1的上部挡板11最好是采用高透明度的材料（例如：高透明度的材料可以为强化有机玻璃面板）制成的平滑面板，这不仅可以方便图像采集设备5的安装和拆卸，也为采集到高对比度的气泡图像或气泡图像序列提供了有力保障。

（3）该浮选动力性能测量装置还可以包括：与透明观测体1固定连接的照明设备6；该照明设备6与图像采集设备5分设于透明观测体1的两侧，并且该照明设备6的照明范围包括观测腔13；透明观测体1的下部挡板12最好也是采用高透明度的材料（例如：高透明度的材料可以为强化有机玻璃面板）制成的平滑面板，当图像采集设备5采集观测腔13的气泡图像或气泡图像序列时，照明设备6可以从下部挡板12一侧提供照明，照明光线在穿透观测腔13内的液体与穿透观测腔13内的气泡之间会存在明显的色差，尤其是气泡边缘的色差更为明显，从而为图像采集设备5采集到高对比度的气泡图像或气泡图像序列以及为提高图像识别的精确度都创造了良好条件。在实际应用中，相应的照明设备6可以包括：光源61和反光板62；反光板62可以为无底的锥形筒；光源61可以设于该锥形筒的顶点；该锥形筒的底面圆固定在透明观测体1上，这些反光板62不仅可以使照明光线聚集到透明观测体1上，而且能够使图像采集设备5所采集到气泡图像或气泡图像序列具有比较单一的背景色，从而能够进一步提高图像识别的精确度；同时，由于对不同矿物进行浮选时气泡的颜色也会有所不同，因此光源61也可以采用不同的颜色（例如：对铜矿进行浮选时，气泡的颜色多为黄色，那么可以光源61也可以采用黄色），这样也有助于提高图像识别的精确度。

（4）该浮选动力性能测量装置还可以包括：与透明观测体1固定连接的控制处理设备7；该控制处理设备7可以包括主控电路和显示电路，主控电路可以与显示电路电连接，并可以控制显示电路将目标测量点的气泡直径和充气速率展现给使用者。该主控电路可以采用现有技术中以单片机、ARM等嵌入式处理器为核心的控制电路，该显示电路可以采用现有技术中以液晶显示屏为核心的控制电路；为了方便使用者观察显示电路所展现的数据，因此显示电路中负责显示的部件（例如：液晶显示屏）最好与透明观测体1平行。

集测筒3的第一水位线L1上可以设有第一水位触发器；集测筒3的第二水位线L2上可以设有第二水位触发器；主控电路可以分别与第一水位触发器和第二水位触发器电连接；主控电路通过第一水位触发器获取集测筒3内的水面高度到达第一水位线L1时的第一水位电信号，并通过第二水位触发器获取集测筒3内的水面高度到达第二水位线L2时的第二水位电信号；然后，主控电路根据第一水位电信号和第二水位电信号确定出集测筒3内的水面高度由第一水位线L1下降到第二水位线L2所需的置换时间，再根据该置换时间以及预设的第一水位线L1与第二水位线L2之间的高度差就可以确定出充气速率，并可以将该充气速率通过显示电路展现给使用者。

主控电路可以与照明设备6电连接，并可以控制照明设备6在图像采集设备5处于工作状态时提供照明，在图像采集设备5未处于工作状态时停止照明，同时还可以在照明设备6的光源61具有多种不同颜色时控制照明设备6的光源61发出何种颜色的光。

主控电路可以与图像采集设备5电连接，并可以读取图像采集设备5是处于工作状态、还是未处于工作状态，还可以获取图像采集设备5采集到的气泡图像或气泡图像序列，并进行图像识别，从而确定出目标测量点的气泡直径。但在实际应用中，由于图像识别十分消耗资源，并且数据处理量很大，因此主控电路最好不进行图像识别，而是由远程图像分析设备（例如：该远程图像分析设备可以为图像分析装置9）对图像采集设备5采集到的气泡图像或气泡图像序列进行图像识别，并在确定出目标测量点的气泡直径后发送给主控电路，主控电路再控制显示电路展现给使用者。

（5）集测筒3的顶部可以设有第一阀门41；主控电路可以与第一阀门41电连接，并可以控制第一阀门41的开闭。当需要向该浮选动力性能测量装置的内部注水时，主控电路可以控制第一阀门41进入打开状态，并可以控制该浮选动力性能测量装置外部的离心泵向该注水口内注水；当该浮选动力性能测量装置的内部注满水后，主控电路可以控制该浮选动力性能测量装置外部的离心泵停止向该注水口内注水，并可以控制第一阀门41进入关闭状态，从而将该注水口密封，使该浮选动力性能测量装置不会受到外部气体的影响，进而使该浮选动力性能测量装置准确可靠地对浮选机的充气速率和气泡直径进行测量。

（6）取样管2与透明观测体1之间可以设有第二阀门42；取样管2可以通过第二阀门42与观测腔13连通；主控电路可以与第二阀门42电连接，并可以控制第二阀门42的开闭。当需要向该浮选动力性能测量装置的内部注水时，主控电路可以控制第二阀门42进入关闭状态；当该浮选动力性能测量装置注满水，并且准备开始测量时，主控电路可以控制第二阀门42进入打开状态，气泡可以穿过取样管2和第二阀门42进入观测腔13，进而使该浮选动力性能测量装置能够准确可靠地对浮选机的充气速率和气泡直径进行测量。

需要说明的是，由于该浮选动力性能测量装置主要是通过对经过目标测量点的气泡进行测量来确定该目标测量点的气泡直径和充气速率，因此该测量结果受装置气密性的影响十分严重；为了保证测量结果的准确可靠，该浮选动力性能测量装置中与气泡直接接触的各个部件（例如：透明观测体1、取样管2、集测筒3、第一阀门41、第二阀门42）本身需要具备良好的气密性，这些部件之间的连通也应采用密封性能好的连通方式；而在测量过程中，必须保持取样管2的底部管口低于浮选机内的清水液面或矿浆液面，设于集测筒3的顶部的第一阀门41必须处于关闭状态。此外，图像采集设备5、照明设备6和控制处理设备7可以通过螺钉固定在透明观测体1上，也可以通过支架固定在透明观测体1上，由于这些固定方式均为现有技术的内容，因此不申请中不再赘述。

由上可见，本发明实施例能够同时对浮选机的充气速率和气泡直径进行测量，不仅可靠性强、测量精度高、运行稳定，而且便于携带、易于操作、不会产生人为读数误差。

（二）浮选动力性能测量系统

如图5所示，一种浮选动力性能测量系统，其具体结构可以包括：汲水装置8、图像分析装置9以及上述技术方案中所述的浮选动力性能测量装置；

该浮选动力性能测量装置可以包括：图像采集设备5、主控电路和显示电路；

汲水装置8的出水口与集测筒3的顶部连通；主控电路与汲水装置8电连接，并控制汲水装置8向集测筒3的内部注水；

图像分析装置9与图像采集设备5电连接，并获取图像采集设备5采集的气泡图像或气泡图像序列，再对该气泡图像或气泡图像序列进行图像识别处理，从而确定出气泡直径；主控电路与图像分析装置9电连接，并获取图像分析装置9确定出的气泡直径，再控制显示电路展现给使用者。

其中，相应的汲水装置8可以采用现有技术中的离心泵配合继电器使用来实现，主控电路可以通过继电器控制离心泵的工作。相应的图像分析装置9可以采用现有技术中的计算机并配合图像识别处理软件来实现，也可以购买现有技术中专门用于图像识别处理的装置；图像分析装置9可以通过有线传输或无线传输的方式与图像采集设备5电连接，也可以采用有线传输或无线传输的方式与主控电路电连接。

具体地，集测筒3的顶部可以设有第一阀门41，汲水装置8的出水口可以通过第一阀门41与集测筒3连通，当需要向该浮选动力性能测量装置的内部注水时，主控电路可以控制第一阀门41进入打开状态，并可以控制汲水装置8向该注水口内注水；当该浮选动力性能测量装置的内部注满水后，主控电路可以控制汲水装置8停止向该注水口内注水，并可以控制第一阀门41进入关闭状态，从而将该注水口密封，使该浮选动力性能测量装置不会受到外部气体的影响，进而使该浮选动力性能测量装置准确可靠地对浮选机的充气速率和气泡直径进行测量。

由此可见，当将上述技术方案中所述的浮选动力性能测量装置应用到该浮选动力性能测量系统后，该浮选动力性能测量系统能够自动完成对浮选机的充气速率和气泡直径进行测量，不仅大幅降低了人力成本，提高了测量速度和测量精度，而且靠性强、测量精度高、运行稳定、便于携带、易于操作、不会产生人为读数误差。

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面通过实例，并结合相应附图，对本发明实施例作进一步详细描述。

实施例一

如图1至图5所示，一种浮选动力性能测量系统，其具体结构可以包括：浮选动力性能测量装置、汲水装置8和图像分析装置9；该浮选动力性能测量装置可以包括：透明观测体1、取样管2、集测筒3、图像采集设备5、照明设备6、控制处理设备7、第一阀门41和第二阀门42。

该透明观测体1可以包括固定在一起的上部挡板11和下部挡板12，上部挡板11与下部挡板12之间设有观测腔13；取样管2设于透明观测体1的底部，并且取样管2的顶部通过第二阀门42与观测腔13连通；集测筒3设于透明观测体1的顶部，并且集测筒3的底部与所述的观测腔13连通。

集测筒3的顶部设有注水口，第一阀门41设于注水口处；汲水装置8的出水口可以通过第一阀门41与集测筒3连通；集测筒3上设有第一水位线L1和第二水位线L2，并且第一水位线L1的所在高度大于第二水位线L2的所在高度；集测筒3的第一水位线L1上设有第一水位触发器；集测筒3的第二水位线L2上可以设有第二水位触发器。

图像采集设备5固定在透明观测体1上，并且该图像采集设备5的图像采集范围包括观测腔13，以用于采集观测腔13的气泡图像或气泡图像序列；图像分析装置9与图像采集设备5电连接。

照明设备6固定在透明观测体1上，并且它与图像采集设备5分设于透明观测体1的两侧，其照明范围包括观测腔13；该照明设备6可以包括：光源61和反光板62；光板62可以为无底的锥形筒；光源61可以设于该锥形筒的顶点；该锥形筒的底面圆固定在透明观测体1上。

控制处理设备7固定在透明观测体1上；该控制处理设备7可以包括主控电路和显示电路；主控电路分别与显示电路、第一水位触发器、第二水位触发器、图像采集设备5、照明设备6以及图像分析装置9电连接。

具体地，应用该浮选动力性能测量系统对浮选机上目标测量点的气泡直径和充气速率进行测量的方法可以包括以下步骤：

步骤W1，主控电路控制第一阀门41进入打开状态，并控制第二阀门42进入关闭状态，同时控制汲水装置8向集测筒3内注水；当第二阀门42以上的浮选动力性能测量装置的内部注满水后，主控电路控制第二阀门42进入打开状态，从而使水进入取样管2；当取样管2的内部也注满水后，主控电路控制控制控制第一阀门41进入关闭状态，并控制汲水装置8停止向集测筒3内注水，从而实现了在该浮选动力性能测量装置的内部注满水。

步骤W2，在浮选机上选择一个目标测量点，并将经过步骤W1处理后的浮选动力性能测量装置的取样管2设置在该目标测量点。

步骤W3，保持步骤W2中所述取样管2的底部管口低于浮选机内的清水液面或矿浆液面，并利用该取样管2收集经过所述目标测量点的气泡。

步骤W4，当步骤W3中所收集的气泡由取样管2进入到观测腔13后，主控电路控制图像采集设备5进入工作状态，同时控制照明设备6开启照明；图像采集设备5采集观测腔13的气泡图像或气泡图像序列，并传输给图像分析装置9进行图像识别处理，从而确定出该目标测量点的气泡直径。

步骤W5，控制处理设备7的主控电路通过第一水位触发器获取集测筒3内的水面高度到达第一水位线L1时的第一水位电信号，并通过第二水位触发器获取集测筒3内的水面高度到达第二水位线L2时的第二水位电信号；然后，主控电路根据第一水位电信号和第二水位电信号确定出集测筒3内的水面高度由第一水位线L1下降到第二水位线L2所需的置换时间，再根据该置换时间以及预设的第一水位线L1与第二水位线L2之间的高度差就可以确定出该目标测量点的充气速率。

步骤W6，步骤W4中的图像分析装置9将测量出的该目标测量点的气泡直径传输给控制处理设备7的主控电路；控制处理设备7的主控电路将步骤W5中确定出的该目标测量点的充气速率以及图像分析装置9测量出的该目标测量点的气泡直径均发送给显示电路，并控制显示电路将该目标测量点的充气速率和气泡直径展现给使用者。

可见，本发明实施例能够自动完成对浮选机的充气速率和气泡直径进行测量，不仅大幅降低了人力成本，提高了测量速度和测量精度，而且靠性强、测量精度高、运行稳定、便于携带、易于操作、不会产生人为读数误差。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种浮选动力性能测量装置，其特征在于，包括：透明观测体（1）、取样管（2）、集测筒（3）和图像采集设备（5）；

透明观测体（1）的内部设有观测腔（13）；取样管（2）设于透明观测体（1）的底部，并且取样管（2）的顶部与所述的观测腔（13）连通；集测筒（3）设于透明观测体（1）的顶部，并且集测筒（3）的底部与所述的观测腔（13）连通；

集测筒（3）上设有第一水位线（L1）和第二水位线（L2），并且第一水位线（L1）的所在高度大于第二水位线（L2）的所在高度；

图像采集设备（5）与透明观测体（1）固定连接，并且该图像采集设备（5）的图像采集范围包括观测腔（13），以用于采集观测腔（13）的气泡图像或气泡图像序列。

2.根据权利要求1所述的浮选动力性能测量装置，其特征在于，所述的透明观测体（1）包括固定在一起的上部挡板（11）和下部挡板（12）；

所述的观测腔（13）设于上部挡板（11）和下部挡板（12）之间；

所述的取样管（2）通过设于透明观测体（1）底部的第一观测体开口（14）与所述的观测腔（13）连通；

所述的集测筒（3）通过设于透明观测体（1）顶部的第二观测体开口（15）与所述的观测腔（13）连通。

3.根据权利要求2所述的浮选动力性能测量装置，其特征在于，所述的透明观测体（1）为倾斜平面，其倾斜角度在10°～20°之间；

所述的图像采集设备（5）设于透明观测体（1）的上方。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的浮选动力性能测量装置，其特征在于，还包括：与透明观测体（1）固定连接的照明设备（6）；

该照明设备（6）与所述的图像采集设备（5）分设于透明观测体（1）的两侧，并且该照明设备（6）的照明范围包括观测腔（13）。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的浮选动力性能测量装置，其特征在于，还包括：与透明观测体（1）固定连接的控制处理设备（7）；

集测筒（3）的第一水位线（L1）上设有第一水位触发器；集测筒（3）的第二水位线（L2）上设有第二水位触发器；

该控制处理设备（7）包括主控电路和显示电路；主控电路分别与显示电路、第一水位触发器和第二水位触发器电连接；

主控电路通过第一水位触发器获取集测筒（3）内的水面高度下降到第一水位线（L1）时的第一水位电信号，并通过第二水位触发器获取集测筒（3）内的水面高度下降到第二水位线（L2）时的第二水位电信号；然后，主控电路根据第一水位电信号和第二水位电信号确定出集测筒（3）内的水面高度由第一水位线（L1）下降到第二水位线（L2）所需的置换时间，再根据该置换时间以及预设的第一水位线（L1）与第二水位线（L2）之间的高度差确定出充气速率，并将该充气速率通过显示电路展现给使用者。

6.根据权利要求5所述的浮选动力性能测量装置，其特征在于，所述的集测筒（3）的顶部设有第一阀门（41）；主控电路与第一阀门（41）电连接，并控制第一阀门（41）的开闭。

7.根据权利要求6所述的浮选动力性能测量装置，其特征在于，所述的取样管（2）与透明观测体（1）之间设有第二阀门（42）；取样管（2）通过第二阀门（42）与观测腔（13）连通；主控电路与第二阀门（42）电连接，并控制第二阀门（42）的开闭。

8.一种浮选动力性能测量系统，其特征在于，包括：汲水装置（8）、图像分析装置（9）以及上述权利要求5至7中任一项所述的浮选动力性能测量装置；

该浮选动力性能测量装置包括：图像采集设备（5）、主控电路和显示电路；

汲水装置（8）的出水口与集测筒（3）的顶部连通；主控电路与汲水装置（8）电连接，并控制汲水装置（8）向集测筒（3）的内部注水；

图像分析装置（9）与图像采集设备（5）电连接，并获取图像采集设备（5）采集的气泡图像或气泡图像序列，再对该气泡图像或气泡图像序列进行图像识别处理，从而确定出气泡直径；主控电路与图像分析装置（9）电连接，并获取图像分析装置（9）确定出的气泡直径，再控制显示电路展现给使用者。

9.一种浮选动力性能测量方法，用于对浮选机上目标测量点的气泡直径和充气速率进行测量，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在权利要求1至7任一项所述的浮选动力性能测量装置的内部注满水；

步骤二，在浮选机上选择一个目标测量点，并将经过步骤一处理后的浮选动力性能测量装置的取样管（2）设置在该目标测量点；

步骤三，保持步骤二中所述取样管（2）的底部管口低于浮选机内的清水液面或矿浆液面，并利用该取样管（2）收集经过所述目标测量点的气泡；

步骤四，当步骤三中所收集的气泡由取样管（2）进入到观测腔（13）后，通过图像采集设备（5）采集观测腔（13）的气泡图像或气泡图像序列，再对气泡图像或气泡图像序列进行图像识别处理，从而确定出该目标测量点的气泡直径；

步骤五，观察集测筒（3）内的水面高度，并确定出集测筒（3）内的水面高度由第一水位线（L1）下降到第二水位线（L2）所需的置换时间，再根据该置换时间以及第一水位线（L1）与第二水位线（L2）之间的高度差确定出该目标测量点的充气速率。

10.根据权利要求9所述的浮选动力性能测量方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤六，将步骤四中确定出的该目标测量点的气泡直径，以及步骤五中确定出的该目标测量点的充气速率展现给使用者。