CN110243732A - 一种粒度范围为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统 - Google Patents

一种粒度范围为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统 Download PDF

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    • G01N15/0227—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging using imaging, e.g. a projected image of suspension; using holography

Abstract

本发明属于选矿技术领域，尤其涉及一种粒度为2‑500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统，包括：采集装置、自动化取样装置、图像识别机构和信息显示装置；采集装置用以从矿浆中采集矿样，并能够将采集到的矿样借助于所述自动化取样装置输送至图像识别机构进行拍照检测；图像识别机构能够对矿样进行多角度拍照，并将多角度拍照获取的矿样照片进行三维重建，获得重建后的矿样颗粒形状；图像识别机构能够根据矿样的颗粒形状计算获得矿样颗粒的尺寸；图像识别机构能够将计算获取的矿样颗粒尺寸发送给信息显示装置用以展示矿样颗粒尺寸信息。本发明提供的检测系统，能够对固定筛目的粒度百分比在线检测的同时，还能够对10um以下或20um以下的小粒度进行在线检测。

Description

一种粒度范围为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统
技术领域
本发明属于选矿技术领域，尤其涉及一种粒度范围为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统。
背景技术
选矿作业磨矿工序中，在稳定质量的前提下，磨矿粒度的适宜会使产量增加，尾矿品位降低。磨矿粒度过粗，金属与非金属的连生体在选别作业中难以扑搜，流入尾矿的机率大；磨矿粒度过细，在选别作业中也难以扑搜，随矿泥流入尾矿的机率也大。
目前选矿行业大多以一个固定的筛目，比如200目筛(75um)或325目筛(45um)人工测试筛下重量的百分比的一个合理区间为标准去组织生产，在原矿结构或硬度变化时，一是不能及时发现，技经指标波动后研究如何调整生产。二是调整后难以确定是不是最佳方案。三是调整期间已造成部分金属流失。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有存在的技术问题，本发明提供一种粒度范围为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统，能够对固定筛目的粒度百分比在线检测的同时，还能够对10um以下或20um以下的小粒度进行在线检测。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种粒度为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统，包括：采集装置、自动化取样装置、图像识别机构和信息显示装置；
所述采集装置用以从矿浆中采集矿样，并能够将采集到的矿样借助于所述自动化取样装置输送至图像识别机构进行拍照检测；
所述图像识别机构能够对矿样进行多角度拍照，并将多角度拍照获取的矿样照片进行三维重建，获得重建后的矿样颗粒形状；
所述图像识别机构能够根据矿样的颗粒形状计算获得矿样颗粒的尺寸；
所述图像识别机构能够将计算获取的矿样颗粒尺寸发送给所述信息显示装置用以展示矿样颗粒尺寸信息。
优选地，所述采集装置至少包括：采样器和采样管；
所述采样管的一端位于取样点，另一端与所述采样器连接，并能够将采取的矿浆输送至所述采样器内；
所述采样器的胆内设有进矿孔和出矿孔；
所述进矿孔与所述采样管连接。
优选地，所述出矿孔连接有出矿管，并能够借助于所述出矿管将矿样输送至所述自动化取样装置的取样位置；
所述采样器还安装有进水管，并能够借助于所述进水管向所述采样器内加水，用以清洗所述采样器或稀释位于所述采样器内的矿浆浓度。
优选地，所述自动化取样装置至少包括：PLC控制器、触屏终端、步进电机和取样板；
所述PLC控制器与所述触屏终端连接；
在所述PLC控制器的控制下，所述取样板由所述步进电机的驱动下往返于取样位置和检测位置之间，获取新的矿样。
优选地，所述检测点位置为7个；
所述取样板行走至取样位置后，首先进行取样板清洗，然后取样；
所述取样板在取样后，停留1秒钟后，开始向第一个检测点位置行走；
在所述取样板行走至所述第一个检测点位置后，等待所述图像识别系统进行拍照检测；
在拍照检测结束后，继续所述取样板行进至下一检测点位置进行拍照检测，直至预定的7个检测点位置全部拍照检测结束，返回取样位置进行冲洗取样。
优选地，所述图像识别机构至少包括：一个或多个工业相机和主机；
所述一个或多个工业相机能够对位于检测点位置上的矿样进行多角度拍照检测，并将获取的矿样照片发送给主机；
所述主机能够将接收到的矿样照片进行三维重建，获得重建后的矿样颗粒形状；
所述主机能够根据矿样的颗粒形状计算获得矿样颗粒的尺寸；
所述主机能够将计算获取的矿样颗粒尺寸发送给所述信息显示装置用以展示矿样颗粒尺寸信息。
优选地，所述主机内设有：相机控制模块、通讯模块和图像识别模块；
所述相机控制模块能够控制所述一个或多个工业相机进行拍照检测工作；
所述通信模块用以同所述自动化取样装置的PLC控制器进行通信；
所述图像识别模块能够通过所述矿样照片，获取矿样的尺寸信息。
优选地，所述信息显示装置包括：显示屏；
所述信息显示装置与所述图像识别机构通信连接。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明提供的一种粒度为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统具有以下有益效果：
(1)基于图像处理的原理，检测范围宽，2-500um；
(2)取样系统采用两次稀释法，装置可以保证稳定的取样流量和浓度；
(3)矿浆料样连续流动，避免沉积影响；
(4)取样/检测位置分开设计，自动化取样装置精确行走于取样位置和检测位之间，便于精致拍照、冲洗和保持料样连续流动；
(5)多点图片检测，视场分布更具代表性；
(6)通过对工业相机多角度采集的图像信息进行三维重建，重建出矿粉颗粒的形状，根据形状计算矿粉颗粒的体积，计算结果更准确。
附图说明
图1为本发明提供的一种粒度为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统的原理图；
图2为本发明提供的一种粒度为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统的取样自动化装置的原理图；
图3为本发明提供的一种粒度为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统的自动取样流程示意图；
图4为本发明提供的一种粒度为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统的图像识别机构的功能模块示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
如图1所示：本实施例公开了一种粒度为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统，包括：采集装置、自动化取样装置、图像识别机构和信息显示装置。
所述采集装置用以从矿浆中采集矿样，并能够将采集到的矿样借助于所述自动化取样装置输送至图像识别机构进行拍照检测。
所述图像识别机构能够对矿样进行多角度拍照，并将多角度拍照获取的矿样照片进行三维重建，获得重建后的矿样颗粒形状。
所述图像识别机构能够根据矿样的颗粒形状计算获得矿样颗粒的尺寸。
所述图像识别机构能够将计算获取的矿样颗粒尺寸发送给所述信息显示装置用以展示矿样颗粒尺寸信息。
应说明的是，本实施例中所述的采集装置至少包括：采样器和采样管。
所述采样管的一端位于取样点，另一端与所述采样器连接，并能够将采取的矿浆输送至所述采样器内。
所述采样器的胆内设有进矿孔和出矿孔；所述进矿孔与所述采样管连接。
本实施例中所述出矿孔连接有出矿管，并能够借助于所述出矿管将矿样输送至所述自动化取样装置的取样位置。
所述采样器还安装有进水管，并能够借助于所述进水管向所述采样器内加水，用以清洗所述采样器或稀释位于所述采样器内的矿浆浓度。
需要说明的是：本实施例中所述自动化取样装置至少包括：PLC控制器、触屏终端、步进电机和取样板。
所述PLC控制器与所述触屏终端连接。
在所述PLC控制器的控制下，所述取样板由所述步进电机的驱动下往返于取样位置和检测位置之间，获取新的矿样。
应说明的是，本实施例中所述的检测点位置为7个；所述取样板行走至取样位置后，首先进行取样板清洗，然后取样。
所述取样板在取样后，停留1秒钟后，开始向第一个检测点位置行走；在所述取样板行走至所述第一个检测点位置后，等待所述图像识别系统进行拍照检测。
在拍照检测结束后，继续所述取样板行进至下一检测点位置进行拍照检测，直至预定的7个检测点位置全部拍照检测结束，返回取样位置进行冲洗取样。
本实施例中所述图像识别机构至少包括：一个或多个工业相机和主机。
详细地，所述一个或多个工业相机能够对位于检测点位置上的矿样进行多角度拍照检测，并将获取的矿样照片发送给主机。
所述主机能够将接收到的矿样照片进行三维重建，获得重建后的矿样颗粒形状。
所述主机能够根据矿样的颗粒形状计算获得矿样颗粒的尺寸；所述主机能够将计算获取的矿样颗粒尺寸发送给所述信息显示装置用以展示矿样颗粒尺寸信息。
本实施例中所述主机内设有：相机控制模块、通讯模块和图像识别模块；所述相机控制模块能够控制所述一个或多个工业相机进行拍照检测工作。
所述通信模块用以同所述自动化取样装置的PLC控制器进行通信；所述图像识别模块能够通过所述矿样照片，获取矿样的尺寸信息。
本实施例中所述信息显示装置包括：显示屏。
所述信息显示装置与所述图像识别机构通信连接。
为了能够检测2-500um全程范围内的磨矿粒度，采用图像处理的检测原理。矿浆磨矿粒度在线检测系统如图1所示，由图像识别系统、取样自动化系统和样品采集系统组成。
采集装置主要目的获取稳定有代表性的矿样，取样自动化系统负责将料样精确移动到拍照位置，最后由图像识别系统(工业相机和主机)完成目标识别，得到磨矿粒度参数，并送至HMI显示实时结果和趋势曲线。
1、样品采集装置
采取用内径5mm塑料管从取样点取样并进行两次稀释处理。
第一次稀释作为预防堵管用，在采样器胆内安装了进水管和进矿孔和出矿孔，控制进水管的流量(按体积计算)略小于出矿管的流量，杜绝水量从进矿孔溢出。第二次稀释选择复制人工取样矿箱，加上固定落差流量的水，最终使得配矿浓度在2.5％左右。
为稳定进水量采用落差控制，并与采样器外安装1mm白钢网罩防止垃圾混入矿浆。由于稀释后进矿孔吸力大大减少，筛网就很难有垃圾堵塞。为防止胆内进气，在胆内安装一个排气孔，确保采集原样并稳定样量。
取样系统在无动力情况下连续稳定运行，保证取得稳定料样，不会沉积。
2、取样自动化装置
取样自动化装置由PLC控制器、触屏终端、步进电机及检测元件构成，在PLC的控制下，取样板由步进电机驱动往返于取样位置和检测位置之间，不断获取新料样，并分别在多处必要检测位置停留。取样自动化装置原理结构如图2所示。
自动取样过程如图3所示。装置上电后初始化取样器位置，先行走至取样位置，冲洗；停留1秒钟后，行走至第一个检测点位置，等待工业相机拍照处理，检测结束后继续行进至下一检测点，直至预定的7个检测点全部检测结束，返回取样位置，冲洗取样，重复上述行走路径。多次检测可以规避取样的偶然性，检测结果更具代表性。
3、图像识别机构
(1)工业相机配置
工业相机是图像识别机构中的一个关键组件，其最本质的功能是将光信号转变成为有序的电信号。选择合适的相机是图像识别机构设计中的重要环节，本图像识别装置采用1000万像素的CMOS千兆以太网彩色工业相机作为前端图像采集设备。该采集设备能在0～50摄氏度的环境下运行，提供1Gbps的带宽，无中继的情况下最远可传输100米，能适应绝大多数的工业现场环境。
(2)图像识别软件功能结构
本图像识别软件由工业相机控制模块、通讯模块、图像识别模块和用户授权模块四部分构成，该四部分功能模块由软件逻辑控制模块实行统一调度，结构如图4所示。
工业相机控制模块：该模块主要完成工业相机参数设定、图像的采集和相机的校正等功能的控制，通过这个模块可以使工业相机在一定时序内采集到正确的图像数据供图像识别模块进行处理。
通讯模块：该模块主要完成与自动化装置中的PLC的通讯功能，采用全双工的通讯模式，可以收发PLC协议命令(该协议为自定义通讯协议)，实现图像识别机构与PLC控制器的联动。
用户授权模块：该模块主要完成对用户权限的控制，该模块提供不同的用户角色，不同的用户角色具有不同的权限，当具有不同权限的用户登陆时，软件会根据用户的权限提供不同的功能。
图像识别模块：该模块主要完成图像的处理及识别功能。该模块可以将工业相机采集到的图像数据进行压缩、灰度变换、二值化、裁剪、边缘检测、颗粒识别及颗粒面积的计算等功能。
以上四部分功能模块相互协作，可以实现图像中物体的准确识别。
(3)图像识别流程
图像识别模块是本软件的核心，主要处理过程如下：
采用JPEG有损压缩方式将工业相机采集到的原始数据保存为JPG格式的图片，达到降低存储空间占用的目的。
采用自适应直方图均衡法调整图像的对比度，采用迭代阈值法进行图像二值化变换。
采用基于行程标记的检测方法进行连通域的识别，首先逐行处理图像数据，寻找连通域；对于除了第一行外的所有行里的连通，如果它与前一行中的所有连通都没有重合区域，则给它一个新的标号；如果它仅与上一行中一个连通有重合区域，则将上一行的那个连通的标号赋给它；如果它与上一行的两个以上的团有重叠区域，则给当前连通赋一个所有连通中最小的标号，并将上一行的这几个连通的标记写入等价对，说明它们属于同一连通。再将等价对转换为等价序列，每一个序列需要给一相同的标号，遍历开始连通的标记，查找等价序列，给予它们新的标记。最后将每个连通的标号填入标记图像中。
矿粉颗粒面积计算：经过校正后的工业相机可以计算出每个像素的实际面积，然后每个矿粉颗粒所包含的像素数乘以单个像素的面积即可得到每个矿粉颗粒的实际面积。通过该方法可以计算出每一个矿粉颗粒的面积。该数据会存储在软件中，便于用户查询统计。
矿粉颗粒体积计算：通过对工业相机多角度采集的图像信息进行三维重建，重建出矿粉颗粒的形状，根据形状计算矿粉颗粒的体积，该数据会存储在软件中，便于用户查询统计。
通过上述步骤处理，可以识别视场中颗粒尺寸在2-500um范围内的全部颗粒尺寸和数量，进而给出磨矿粒度数值。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种粒度为2-500um的全程矿浆磨矿粒度在线检测系统，其特征在于，包括：采集装置、自动化取样装置、图像识别机构和信息显示装置；
所述采集装置用以从矿浆中采集矿样，并能够将采集到的矿样借助于所述自动化取样装置输送至图像识别机构进行拍照检测；
所述图像识别机构能够对矿样进行多角度拍照，并将多角度拍照获取的矿样照片进行三维重建，获得重建后的矿样颗粒形状；
所述图像识别机构能够根据矿样的颗粒形状计算获得矿样颗粒的尺寸；
所述图像识别机构能够将计算获取的矿样颗粒尺寸发送给所述信息显示装置用以展示矿样颗粒尺寸信息。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，
所述采集装置至少包括：采样器和采样管；
所述采样管的一端位于取样点，另一端与所述采样器连接，并能够将采取的矿浆输送至所述采样器内；
所述采样器的胆内设有进矿孔和出矿孔；
所述进矿孔与所述采样管连接。
3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，
所述出矿孔连接有出矿管，并能够借助于所述出矿管将矿样输送至所述自动化取样装置的取样位置；
所述采样器还安装有进水管，并能够借助于所述进水管向所述采样器内加水，用以清洗所述采样器或稀释位于所述采样器内的矿浆浓度。
4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，
所述自动化取样装置至少包括：PLC控制器、触屏终端、步进电机和取样板；
所述PLC控制器与所述触屏终端连接；
在所述PLC控制器的控制下，所述取样板由所述步进电机的驱动下往返于取样位置和检测位置之间，获取新的矿样。
5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，
所述检测点位置为7个；
所述取样板行走至取样位置后，首先进行取样板清洗，然后取样；
所述取样板在取样后，停留1秒钟后，开始向第一个检测点位置行走；
在所述取样板行走至所述第一个检测点位置后，等待所述图像识别系统进行拍照检测；
在拍照检测结束后，继续所述取样板行进至下一检测点位置进行拍照检测，直至预定的7个检测点位置全部拍照检测结束，返回取样位置进行冲洗取样。
6.根据权利要求4或5所述的检测系统，其特征在于，
所述图像识别机构至少包括：一个或多个工业相机和主机；
所述一个或多个工业相机能够对位于检测点位置上的矿样进行多角度拍照检测，并将获取的矿样照片发送给主机；
所述主机能够将接收到的矿样照片进行三维重建，获得重建后的矿样颗粒形状；
所述主机能够根据矿样的颗粒形状计算获得矿样颗粒的尺寸；
所述主机能够将计算获取的矿样颗粒尺寸发送给所述信息显示装置用以展示矿样颗粒尺寸信息。
7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，
所述主机内设有：相机控制模块、通讯模块和图像识别模块；
所述相机控制模块能够控制所述一个或多个工业相机进行拍照检测工作；
所述通信模块用以同所述自动化取样装置的PLC控制器进行通信；
所述图像识别模块能够通过所述矿样照片，获取矿样的尺寸信息。
8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，
所述信息显示装置包括：显示屏；
所述信息显示装置与所述图像识别机构通信连接。
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