CN109290065B - 一种浮选尾煤三参数图像检测装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿物加工技术领域，提供了一种浮选尾煤三参数图像检测装置与方法，该装置包括3个样本容器、3个图像采集单元、搅拌桶、缓冲桶、控制器、泵、计算机图像分析单元；第一样本容器为锥桶状，顶部有溢流槽，底端入流；第二样本容器为平板状，顶端入流，底端出流；第三样本容器为倾斜槽体，底部开放；第一图像采集单元为直接照明方式；第二、第三图像采集单元均为背光透射照明。本发明解决了现有技术中对选煤过程中浮选尾矿矿浆的拍摄取相分析问题，可保证拍摄清晰的尾矿矿浆图像，使浮选过程保持最佳状态；可用于选煤浮选自动化控制系统中，与传统尾矿分析方法相比，具有更高的准确性和更低的时间和人工成本，有利于提高企业的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及矿物加工技术领域，特别涉及一种浮选尾煤三参数图像检测装置与方法。
背景技术
浮选是目前处理细粒煤最有效的分选方法之一，对提高选煤厂的经济效益起着非常重要的作用。尾矿灰分作为一个重要的反馈信息，是实现煤泥浮选过程闭环优化控制的重要依据，而目前对煤浆的灰分检测只能通过具有放射性的灰分仪完成，而且价格昂贵，尚缺少一种没有放射性、成本相对较低的检测方式。同时，浮选经常出现的跑粗现象，也会对企业带来严重的经济损失，所以对尾矿进行粒度分析，判定跑粗情况也非常重要。浮选尾矿浓度可以从一定程度上反映入料浓度，浮选入料浓度对浮选回收率、精矿质量、药剂消耗、浮选时间、生产能力等有很大影响，因而对浮选矿浆浓度的监测监控也有着重要的意义。另一方面，随着计算机技术和选煤自动化技术的提高，使图像分析技术在选煤浮选自动化领域的应用成为了可能。而直接对尾矿箱中的矿浆拍照，由于外界光线干扰、液面不稳定、拍摄设备不便于安装等诸多问题，难以获得可用于分析的尾矿图像。因此，特发明一种浮选尾煤三参数图像检测装置与方法，通过尾矿图像分析，获取浮选尾矿的灰分、粒度、浓度信息。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种浮选尾煤三参数图像检测装置与方法，解决了现有技术中对选煤过程中浮选尾矿矿浆的拍摄取相分析问题，为选煤的浮选自动控制提供依据，使浮选过程保持最佳状态。
本发明的技术方案如下：
一种浮选尾煤三参数图像检测装置，包括箱体、第一图像采集单元、第二图像采集单元、第三图像采集单元、第一样本容器、第二样本容器、第三样本容器、搅拌桶、缓冲桶、控制器、泵；
所述第一样本容器为锥桶状，顶部有溢流槽，底端入流，入流口通过泵与所述三通阀连通；溢流槽底部为倾斜面，溢流槽最低处开口，与第二样本容器顶端入流口通过管道连通；
所述第二样本容器为平板状，上、下端分别开口，顶端入流，底端出流，中部为薄层空腔，底端出流口与所述搅拌桶连通；
所述第三样本容器为倾斜槽体，入流口处有稳流板，溢流板两边有挡流板，底部开放，溢流板底部与所述缓冲桶对应；所述缓冲桶设置于所述第三样本容器下方；
所述搅拌桶顶部通过管道分别连通所述第二样本容器和清水箱，所述搅拌桶侧上部开有溢流口，溢流口连接尾矿箱，底流口通过泵与所述第三样本容器连接；
所述第一图像采集单元、第二图像采集单元、第三图像采集单元分别用于所述第一样本容器、第二样本容器、第三样本容器的图像采集。
进一步的，所述第一图像采集单元设置于所述第一样本容器上方，第二图像采集单元和第三图像采集单元的相机和光源分别设置于第二样本容器、第三样本容器的两侧。
进一步的，所述系统还包括控制器和计算机图像分析单元，所述控制器用于控制三通阀阀位、水泵转速、搅拌器开关、相机取相、与所述计算机图像分析单元通讯；所述计算机图像分析单元分别连接所述第一图像采集单元、第二图像采集单元和第三图像采集单元。
进一步的，所述第一图像采集单元包括ccd工业相机、镜头、光源，采取直接照明方式；所述第二图像采集单元、第三图像采集单元均包括ccd工业相机、镜头、光源，采取背光照明方式。
进一步的，第一样本容器、第二样本容器、第三样本容器、第一图像采集单元、第二图像采集单元、第三图像采集单元、搅拌桶、缓冲桶均设置在所述箱体内；所述箱体两侧壁分别开两孔和一孔，均装有密封圈，两孔处分别安装一根清水管连接清水箱，一根矿浆管连接尾矿箱；一孔处安装一根管路连接尾矿箱；箱体后壁开有一孔，安装通讯线，传输图像信号及控制信号。
进一步的，所述箱体采用不透光材质；箱体内部安装有支架，用以固定泵、相机、光源、样本容器、搅拌桶、缓冲桶、控制器和管路；箱体顶盖与后壁安装有合页铰链，顶盖边缘有密封条，顶盖盖上后防尘防水。
进一步的，所述第一样本容器、第二样本容器、第三样本容器均为透明材质。
进一步的，所述第二样本容器中部的薄层空间高度为2mm；所述第三样本容器的溢流板呈45°倾斜。
本发明还提供了一种利用上述的浮选尾煤三参数图像检测装置的方法，包括如下步骤：
步骤1、启动系统，先进行冲洗过程，控制器调整三通阀至清水位，并开启所有泵及搅拌器，泵A为第一样本容器注水冲洗，第一样本容器溢流水冲洗第二样本容器，第二样本容器底流水及泵B注水冲洗搅拌桶，搅拌桶底流水冲洗第三样本容器，第三样本容器流出水经过缓冲桶排回尾矿箱；
步骤2、冲洗2min后，开始取相分析过程；控制器调整三通阀至尾矿位，泵A流速以保证第一样本容器液面平整和溢流槽不堆料为准调至最大，以此方便第一图像采集单元取相；第一图像采集单元、第二图像采集单元开始取相，并传输至计算机图像分析单元分析，检测尾矿灰分及浓度；待得到尾矿灰分和浓度分析结果稳定后，作为最终输出结果；
步骤3、待得到尾矿灰分和浓度分析结果后，关闭泵C，搅拌桶开始储存尾矿，5s后关闭泵A，同时开启搅拌桶内的搅拌器。根据分析得出的尾矿浓度和泵A流量计算出将搅拌桶内矿浆稀释到设定浓度的补水量，控制泵B，补充设定水量；
步骤4、补水结束20s后，打开泵C，将稀释后的矿浆输送至第三#样本容器。矿浆经过第三样本容器中的稳流板，均匀稳定地溢流，平铺在容器板面上流下；5s后第三图像采集单元开始取相，并传输至计算机图像分析系统分析，检测尾矿粒度。
进一步的，所述方法还包括步骤5：待尾矿粒度分析结果稳定后，重复步骤1的冲洗过程，冲洗结束后，关闭系统。
本发明的有益效果为：解决了现有技术中对选煤过程中浮选尾矿矿浆的拍摄取相分析问题，可保证拍摄清晰的尾矿矿浆图像，并对图像进行分析，间接检测矿浆的灰分、粒度、浓度，为选煤的浮选自动控制提供依据，使浮选过程保持最佳状态；可用于选煤浮选自动化控制系统中，并且与传统尾矿分析方法相比，具有更高的准确性和更低的时间和人工成本，有利于提高企业的经济效益。
附图说明
图1所示为本发明实施例一种浮选尾煤三参数图像检测装置的结构示意图。
其中：1.第一图像采集单元、2.第二图像采集单元、3.第三图像采集单元、4.相机、5.LED光源、6.平行光光源、7.三通阀、8.泵、9.第一样本容器、10. 第二样本容器、11.搅拌桶、12.稳流板、13. 第三样本容器、14.缓冲桶、15.尾矿箱、16.计算机（计算机图像分析单元）、17.箱体。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
本发明实施例可用于选煤浮选自动化控制系统中，并且与传统尾矿分析方法相比，具有更高的准确性和更低的时间和人工成本。
如图1所示，本实施例一种浮选尾煤三参数图像检测装置，包括：箱体、第一图像采集单元、第二图像采集单元、第三图像采集单元、第一样本容器、第二样本容器、第三样本容器、搅拌桶、缓冲桶、计算机图像分析系统、泵、三通阀、控制器、管道。
上述方案中，泵选用蠕动泵，可高精度地保证流入样本容器的流量和流速；样本容器、搅拌桶、缓冲桶材质选用有机玻璃；第一图像采集单元采用角度直接照明方式，设置45°角度环形led光源，led光源显色性好、发光强度高、光谱范围宽和稳定时间长，相机选用工业数码彩色相机，镜头选用25mm定焦镜头，定焦镜头由于结构更简单，镜片更少，因此可以达到特定焦距下的最佳画质。第二图像采集单元采用平行光背光方式， 平行光光源，相机选用工业数码黑白相机，镜头选用双远心镜头，双远心镜头可以有效降低甚至消除影像的变形、视角选择而造成的误差。
所述箱体两侧壁分别开两孔和一孔，均装有密封圈，两孔处分别安装一根清水管连接清水箱，一根矿浆管连接尾矿箱，一孔处安装一根管路连接尾矿箱；箱体后壁开有一孔，安装通讯线，传输图像信号及控制信号；其特点是：
1、箱体为不透光材质；
2、箱体顶盖与后壁安装有合页铰链，顶盖边缘有密封条，顶盖盖上后可防尘防水。
3、箱体内部安装有支架，用以固定泵、相机、光源、样本容器、搅拌桶、缓冲桶、控制器、管路。
所述第一样本容器为锥桶状，顶部有溢流槽，底端入流，通过泵与三通阀连通，顶端溢流，溢流槽底部为倾斜面。溢流槽最低处开口，与第二样本容器顶端入流口连通。
所述第二样本容器为平板状，上下两端开口，顶端入流，底端出流，中部为2mm薄层空腔。底部出口与搅拌桶通过管道连通。
所述第三样本容器为倾斜槽体，入料口处有稳流板，溢流板呈45°倾斜，溢流板两边有挡流板，底部开放；第三样本容器安装于缓冲桶上方，溢流板底部对准缓冲桶。
所述搅拌桶通过搅拌器支架安装有搅拌器，顶部两根管道分别连通第二样本容器和清水箱，侧上部开有溢流口，溢流口连接尾矿箱，底流口通过泵与第三样本容器连接。
所述控制器可控制调整三通阀阀位、水泵转速、搅拌器开关、相机取相，与计算机通讯，协同工作。
利用上述浮选尾煤三参数图像检测装置的方法，包括如下步骤：
步骤1、启动系统，先进行冲洗过程，控制器调整三通阀至清水位，并开启所有泵及搅拌器，泵A为第一样本容器注水冲洗，第一样本容器溢流水冲洗第二样本容器，第二样本容器底流水及泵B注水冲洗搅拌桶，搅拌桶底流水冲洗第三样本容器，第三样本容器流出水经过缓冲桶排回尾矿箱；
步骤2、冲洗2min后，开始取相分析过程；控制器调整三通阀至尾矿位，泵A流速以保证第一样本容器液面平整和溢流槽不堆料为准调至最大，以此方便第一图像采集单元取相；第一图像采集单元、第二图像采集单元开始取相，并传输至计算机图像分析单元分析，检测尾矿灰分及浓度；待得到尾矿灰分和浓度分析结果稳定后，作为最终输出结果；
步骤3、待得到尾矿灰分和浓度分析结果后，关闭泵C，搅拌桶开始储存尾矿，5s后关闭泵A，同时开启搅拌桶内的搅拌器。根据分析得出的尾矿浓度和泵A流量计算出将搅拌桶内矿浆稀释到设定浓度的补水量，控制泵B，补充设定水量；
步骤4、补水结束20s后，打开泵C，将稀释后的矿浆输送至第三#样本容器。矿浆经过第三样本容器中的稳流板，均匀稳定地溢流，平铺在容器板面上流下；5s后第三图像采集单元开始取相，并传输至计算机图像分析系统分析，检测尾矿粒度。
步骤5、待尾矿粒度分析结果稳定后，重复步骤1的冲洗过程，冲洗结束后，关闭系统。
本发明装置及方法与传统尾矿分析方法相比，具有更高的准确性和更低的时间和人工成本，有利于提高企业的经济效益。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
Claims (10)
1.一种浮选尾煤三参数图像检测装置，其特征在于，包括箱体、第一图像采集单元、第二图像采集单元、第三图像采集单元、第一样本容器、第二样本容器、第三样本容器、搅拌桶、缓冲桶、控制器、泵；
所述第一样本容器为锥桶状，顶部有溢流槽，底端入流，入流口通过泵与三通阀连通；溢流槽底部为倾斜面，溢流槽最低处开口，与第二样本容器顶端入流口通过管道连通；
所述第二样本容器为平板状，上、下端分别开口，顶端入流，底端出流，中部为薄层空腔，底端出流口与所述搅拌桶连通；
所述第三样本容器为倾斜槽体，入流口处有稳流板，溢流板两边有挡流板，底部开放，溢流板底部与所述缓冲桶对应；所述缓冲桶设置于所述第三样本容器下方；
所述搅拌桶顶部通过管道分别连通所述第二样本容器和清水箱，所述搅拌桶侧上部开有溢流口，溢流口连接尾矿箱，底流口通过泵与所述第三样本容器连接；
所述第一图像采集单元、第二图像采集单元、第三图像采集单元分别用于所述第一样本容器、第二样本容器、第三样本容器的图像采集。
2.如权利要求1所述的浮选尾煤三参数图像检测装置，其特征在于，所述第一图像采集单元设置于所述第一样本容器上方，第二图像采集单元和第三图像采集单元的相机和光源分别设置于第二样本容器、第三样本容器的两侧。
3.如权利要求1或2所述的浮选尾煤三参数图像检测装置，其特征在于，所述装置还包括控制器和计算机图像分析单元，所述控制器用于控制三通阀阀位、水泵转速、搅拌器开关、相机取相、与所述计算机图像分析单元通讯；所述计算机图像分析单元分别连接所述第一图像采集单元、第二图像采集单元和第三图像采集单元。
4.如权利要求1或2所述的浮选尾煤三参数图像检测装置，其特征在于，所述第一图像采集单元包括ccd工业相机、镜头、光源，采取直接照明方式；所述第二图像采集单元、第三图像采集单元均包括ccd工业相机、镜头、光源，采取背光照明方式。
5.如权利要求1所述的浮选尾煤三参数图像检测装置，其特征在于，所述箱体两侧壁分别开两孔和一孔，均装有密封圈，两孔处分别安装一根清水管连接清水箱，一根矿浆管连接尾矿箱；一孔处安装一根管路连接尾矿箱；箱体后壁开有一孔，安装通讯线，传输图像信号及控制信号。
6.如权利要求5所述的浮选尾煤三参数图像检测装置，其特征在于，所述箱体采用不透光材质；箱体内部安装有支架，用以固定泵、相机、光源、样本容器、搅拌桶、缓冲桶、控制器和管路；箱体顶盖与后壁安装有合页铰链，顶盖边缘有密封条，顶盖盖上后防尘防水。
7.如权利要求1所述的浮选尾煤三参数图像检测装置，其特征在于，所述第一样本容器、第二样本容器、第三样本容器均为透明材质。
8.如权利要求1所述的浮选尾煤三参数图像检测装置，其特征在于，所述第二样本容器中部的薄层空间高度为2mm；所述第三样本容器的溢流板呈45°倾斜。
9.一种利用如权利要求1-8任一项所述的浮选尾煤三参数图像检测装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、启动选尾煤三参数图像检测装置，先进行冲洗过程，控制器调整三通阀至清水位，并开启所有泵及搅拌器，泵A为第一样本容器注水冲洗，第一样本容器溢流水冲洗第二样本容器，第二样本容器底流水及泵B注水冲洗搅拌桶，搅拌桶底流水冲洗第三样本容器，第三样本容器流出水经过缓冲桶排回尾矿箱；
步骤2、冲洗2min后，开始取相分析过程；控制器调整三通阀至尾矿位，泵A流速以保证第一样本容器液面平整和溢流槽不堆料为准调至最大，以此方便第一图像采集单元取相；第一图像采集单元、第二图像采集单元开始取相，并传输至计算机图像分析单元分析，检测尾矿灰分及浓度；待得到的尾矿灰分分析结果和浓度分析结果均稳定后作为最终输出结果；
步骤3、待得到尾矿灰分和浓度分析结果后，关闭泵C，搅拌桶开始储存尾矿，5s后关闭泵A，同时开启搅拌桶内的搅拌器；根据分析得出的尾矿浓度和泵A流量计算出将搅拌桶内矿浆稀释到设定浓度的补水量，控制泵B，补充设定水量；
步骤4、补水结束20s后，打开泵C，将稀释后的矿浆输送至第三样本容器；矿浆经过第三样本容器中的稳流板，均匀稳定地溢流，平铺在容器板面上流下；5s后第三图像采集单元开始取相，并传输至计算机图像分析系统分析，检测尾矿粒度。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤5：待尾矿粒度分析结果稳定后，重复步骤1的冲洗过程，冲洗结束后，关闭系统。
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