CN113552028A - 混合料视觉分析装置、混合料粒度组成检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种混合料视觉分析装置、混合料粒度组成检测方法及系统，由总控制器控制皮带中部取样器在皮带机上抓取混合料样本，经过物料流槽进入混合料视觉分析装置，以对混合料样本进行视觉分析，即利用小型皮带机把混合料样本散落下来，工业相机拍摄混合料样本下落的图片。由控制系统对工业相机拍摄的图片利用图像识别算法进行视觉分析，分析出图片的各种不同粒度的粒度组成。通过预设检测时长内的连续多张图片的粒度组成分析结果，取其平均值，作为该预设检测时长内的混合料粒度组成。本发明提供的方法、装置及系统，可以实现混合料粒度组成实时在线检测，检测结果更加准确，可以缩短混合料粒度调整的时间，进而有利于后序工艺参数的调整。

Description

混合料视觉分析装置、混合料粒度组成检测方法及系统
技术领域
本申请涉及冶金烧结领域，尤其涉及一种混合料视觉分析装置、混合料粒度组成检测方法及系统。
背景技术
在冶金烧结领域，提高烧结机料层的透气性，可使矿料受热更均匀，从而提高烧结矿的质量和产量，而烧结混合料粒度是影响烧结料层原始透气性的关键因素之一。混合料粒度太小时，物料与物料间的间隙太小，导致烧结料层透气性变差，风量分布和热量传递不均匀，不利于烧结矿物理指标稳定和改善，导致烧结矿粉率升高，强度降低，烧结电耗升高。混合料粒度太大时，物料的间隙增大，物料内外温差可能过大，且同等体积的台车上的物料量将减少，从而降低烧结矿的产能，也会导致烧结机主抽风机能耗增加。为了使物料受热更均匀，增加透气性，降低能耗，控制混合料粒度大小是关键因素。
目前，混合料粒度组成检测所采用的方法是人工在二次圆型混合筒的出料口处的皮带机上进行取样，利用多个不同孔径(3mm，5mm，8mm)的筛子对取样物料进行筛分，筛分完成后分别对每个筛子上的物料进行称重，计算取样物料的粒度组成。
但是，现有的混合料粒度组成检测方法存在人工取样劳动强度大、检测频率低，导致混合料粒度组成数据的检测不及时，无法保证检测准确性。
发明内容
本申请提供了一种混合料视觉分析装置、混合料粒度组成检测方法及系统，以解决现有的混合料粒度组成检测方法检测不及时，无法保证检测准确性的问题。
第一方面，本申请提供了一种混合料粒度组成检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取在预设检测时长内，工业相机拍摄的混合料样本落在光源照射区域的数张图片，所述混合料样本是指由皮带中部取样器在皮带机上抓取的混合料，所述图片中包括数颗不同粒径的混合料颗粒对应的图像；
对每张所述图片进行图像识别处理，确定每张所述图片中每颗混合料颗粒的等效粒径。
按照所述等效粒径和预置粒度范围，获取每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和；
根据每张所述图片中每种所述预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，计算每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成；
计算各个所述图片中同种预置粒度范围对应的粒度组成的平均值，确定预设检测时长内混合料的粒度组成分布值。
进一步地，所述对每张所述图片进行图像识别处理，确定每张所述图片中每颗混合料颗粒对应图像的等效粒径，包括：
对每张所述图片进行图像预处理，获得对应的二值化图像，所述图像预处理包括灰度化处理、滤波处理、图像阈值分割和二值化处理；
对每个所述二值化图像分别进行连通区域检测和边缘检测，得到每张所述图片中每颗混合料颗粒所占的像素点总数量；
基于所述混合料颗粒所占的像素点总数量，计算每颗混合料颗粒的像素粒径；
根据工业相机标定物的尺寸与图像中标定物所占像素点数量所建立的换算关系值，以及，每颗混合料颗粒的像素粒径，计算每张所述图片中的每颗混合料颗粒对应图像的等效粒径。
进一步地，按照下式，基于所述混合料颗粒所占的像素点总数量，计算每颗混合料颗粒的像素粒径：
Figure BDA0002463110680000021
式中，d1为每颗混合料颗粒的像素粒径，M为每颗混合料颗粒所占的像素点总数量。
进一步地，所述计算每张所述图片中的每颗混合料颗粒的等效粒径，包括：
根据工业相机标定物的尺寸L，以及图像中标定物所占的像素点数量M，按照式Kp＝L/M，确定换算关系值Kp；
根据所述换算关系值Kp，计算每个像素点在工业相机视场中的面积；
按照式
Figure BDA0002463110680000022
计算每颗混合料颗粒的等效粒径；
式中，dn为每颗混合料颗粒的等效粒径，M为每颗混合料颗粒所占的像素点总数量，s1为每个像素点在工业相机视场中的面积。
进一步地，所述按照等效粒径和预置粒度范围，获取每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，包括：
根据每颗所述混合料颗粒的等效粒径，对每张图片中的各颗混合料颗粒按照预置粒度范围进行分级；
获取每张图片中在同一所述预置粒度范围的每种等效粒径对应的混合料颗粒数量；
根据每颗所述混合料颗粒的等效粒径和同一所述预置粒度范围的每种等效粒径对应的混合料颗粒数量，计算每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和。
进一步地，按照下式，计算每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和：
Figure BDA0002463110680000031
式中，j为预置粒度范围的预设区间个数，Sj为每张图片中第j个预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，dji为第j个预置粒度范围对应的第i种等效粒径，nji为第j个预置粒度范围中的第i种等效粒径对应的混合料颗粒数量，m为同一预置粒度范围对应的等效粒径的种类个数，i的取值范围为1～m。
进一步地，所述根据每张所述图片中每种所述预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，计算每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成，包括：
根据每张所述图片中每种所述预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，计算每张所述图片中的各个预置粒度范围对应的混合料颗粒总面积；
计算每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和与混合料颗粒总面积的比值，确定每种预置粒度范围对应的混合料粒度组成；
将各个所述预置粒度范围对应的混合料粒度组成，作为每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成。
进一步地，按照下式，计算每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和与混合料颗粒总面积的比值，确定每种预置粒度范围对应的混合料粒度组成：
Figure BDA0002463110680000032
式中，S总为每张所述图片中的各个预置粒度范围对应的混合料颗粒总面积，ωj为第j个预置粒度范围对应的混合料粒度组成，n为预先设定的预置粒度范围的种类数量。
进一步地，所述计算各个所述图片中同种预置粒度范围对应的粒度组成的平均值，确定预设检测时长内混合料的粒度组成分布值，包括：
按照式
Figure BDA0002463110680000033
计算各个所述图片中同种预置粒度范围对应的粒度组成的平均值；
式中，a为图片的总张数，ωji为第i张图片中第j个预置粒度范围对应的粒度组成，
Figure BDA0002463110680000034
为a张图片中的第j个预置粒度范围对应的粒度组成的平均值；
根据各个预置粒度范围对应的粒度组成的平均值，确定预设检测时长内混合料的粒度组成分布值。
进一步地，还包括：
将完成混合料粒度组成检测的混合料样本废料经由弃料溜槽落入到弃料皮带上，所述弃料皮带将混合料样本废料运输到弃料斗提机，由所述弃料斗提机将所述混合料样本提升到皮带机上。
第二方面，本申请还提供了一种混合料视觉分析装置，包括：控制系统，以及分别与所述控制系统连接的进料漏斗、进料管道、排料阀门、小型皮带机、光源和工业相机；
所述进料漏斗的底部设有进料管道，所述进料管道的底部设置在小型皮带机的一端上，所述进料管道沿小型皮带机的运行方向的一侧设有排料阀门；开启所述排料阀门后，所述进料管道内的混合料样本经由所述排料阀门与所述小型皮带机之间的间隙落入所述小型皮带机上，并随所述小型皮带机的运行而移动；所述混合料样本用于进行混合料粒度组成检测；
所述小型皮带机的另一端下方设置光源，所述光源的远离所述小型皮带机的一侧设置工业相机，所述工业相机的镜头正对所述光源的中心；所述小型皮带机上运输的混合料样本沿运行方向移动并脱离小型皮带机后做下落运动，所述工业相机拍摄所述混合料样本落入所述光源前方时的图片；
所述工业相机将所述图片发送至所述控制系统，所述控制系统用于执行第一方面所述的混合料粒度组成检测方法，对所述图片进行图像识别处理，确定混合料样本的粒度组成。
进一步地，还包括防尘罩，所述防尘罩位于所述小型皮带机的下方，用于封装所述光源和所述工业相机。
进一步地，还包括弃料溜槽，所述弃料溜槽设置在所述防尘罩的底部，经过所述光源的混合料样本落入所述弃料溜槽内。
进一步地，所述工业相机的镜头上设置镜头防护罩。
进一步地，所述光源的底部设有相互平行的压缩空气管，所述压缩空气管的出口朝向所述光源。
第三方面，本申请还提供了一种混合料粒度组成检测系统，包括：总控制器，以及，分别与所述总控制器连接的混合机、皮带机、皮带中部取样器、物料溜槽、弃料皮带、弃料斗提机和第二方面所述的混合料视觉分析装置；
所述混合机用于对烧结物料进行混合制粒处理，得到混合料；所述混合机的出料口位于所述皮带机的一端上方，所述皮带机用于输送混合机经过混合制粒得到的混合料；所述皮带中部取样器在皮带机的一侧，所述皮带中部取样器的出料口设有物料溜槽，所述皮带中部取样器用于抓取皮带机上输送的混合料，得到混合料样本并进入物料溜槽内；
所述物料溜槽的出料口设置混合料视觉分析装置，所述混合料视觉分析装置用于根据所述总控制器的控制指令执行第一方面所述的混合料粒度组成检测方法，对所述混合料样本进行粒度组成检测；
所述混合料视觉分析装置的出料口设置弃料皮带，所述弃料皮带的另一端与弃料斗提机的接料口连接，所述弃料斗提机的落料出口与所述皮带机连接；所述混合料视觉分析装置产生的混合料样本废料落入弃料皮带上，由所述弃料皮带将混合料样本废料运输到弃料斗提机的接料口，混合料样本废料经过所述弃料斗提机执行提升动作，提升到所述弃料斗提机的落料出口后落入到所述皮带机上。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种混合料视觉分析装置、混合料粒度组成检测方法及系统，由总控制器控制皮带中部取样器在皮带机上抓取混合料样本，经过物料流槽进入混合料视觉分析装置。由混合料视觉分析装置对混合料样本进行视觉分析，即利用混合料视觉分析装置内部的小型皮带机把混合料样本从小型皮带机一端散落下来，工业相机拍摄混合料样本下落的图片。由控制系统对工业相机拍摄的图片利用图像识别算法进行视觉分析，分析出图片的各种不同粒度的粒度组成。通过预设检测时长内的连续多张图片的粒度组成分析结果，取其平均值，作为该预设检测时长内的混合料粒度组成。本发明提供的方法、装置及系统，可以实现混合料粒度组成实时在线检测，检测结果更加准确，可以缩短混合料粒度调整的时间，进而有利于后序工艺参数的调整。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的混合料粒度组成检测系统的结构图；
图2为本发明实施例提供的混合料粒度组成检测系统的控制框图；
图3为本发明实施例提供的混合料视觉分析装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的工业相机与光源的局部放大图；
图5为本发明实施例提供的混合料粒度组成检测方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的确定混合料颗粒的等效粒径的方法流程图；
图7为本发明实施例提供的计算每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和的方法流程图；
图8为本发明实施例提供的计算每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成的方法流程图。
具体实施方式
为了实时在线并准确地检测烧结混合料的粒度组成，本发明实施例提供一种混合料粒度组成检测系统，采用基于视觉分析的方法进行检测，即利用工业相机拍摄混合料样本下落的图片，然后利用图像识别分析算法，分析出每张图片中混合料的粒径。在一段时间内，通过分析一定数量的落料图片，获取到每种图片的混合料粒度组成分布值，并取该数量图片的每个粒度等级的粒度组成分布值的平均值，作为该段时间内的混合料的粒度组成。
图1为本发明实施例提供的混合料粒度组成检测系统的结构图；图2为本发明实施例提供的混合料粒度组成检测系统的控制框图。参见图1和图2，为此，在进行混合料粒度组成检测时，本发明实施例提供的混合料粒度组成检测系统，包括：总控制器100，以及，分别与总控制器100连接的混合机200、皮带机300、皮带中部取样器400、物料溜槽500、弃料皮带700、弃料斗提机800和混合料视觉分析装置600。
总控制器100可为软件系统并配置在计算机内，用于对混合料粒度检测过程中所采用的各设备或装置进行控制，例如，总控制器100产生控制信号，可控制混合机200、皮带机300、皮带中部取样器400、物料溜槽500、弃料皮带700、弃料斗提机800和混合料视觉分析装置600执行相应动作。
混合机200用于对烧结物料进行混合制粒处理，得到混合料。混合机200可采用圆筒混合机，烧结原料(铁矿、燃料、白云石、石灰石、冷却返矿)利用圆筒混合机进行混合制粒，经过一定的混合时间后，烧结原料混合成不同粒度等级的混合料。混合机200的出料口位于皮带机300的一端上方，皮带机300用于输送混合机经过混合制粒得到的混合料。皮带机300可选用混合料胶带机，混合机中混合制粒得到的混合料落入到混合料胶带机上，通过胶带机输送到烧结机的混合料仓，进入后序烧结工序。
为保证烧结工序的透气性，需实时在线检测烧结混合料的粒度组成。为此，在取样进行粒度组成检测时，本实施例由皮带中部取样器400实现检测取样。皮带中部取样器400在皮带机300的一侧，具体地，皮带中部取样器400设置在混合料胶带机的平行段或者爬坡段。皮带中部取样器400根据待取样的混合料成分、粒度大小、混合料水分值、混合料胶带机的宽度、胶带机速度、单次取样量等参数，来选择合适的取样器的采样头。单次取样量在500g～2000g左右，检测系统的总控制器100可以控制皮带中部取样器的取样次数，以及取样器启动和停止动作。
皮带中部取样器400的出料口设有物料溜槽500，皮带中部取样器400用于抓取皮带机300上输送的混合料，得到混合料样本并进入物料溜槽500内。皮带中部取样器400采用横截面取料方式，保证物料样品具有代表性，取样后的混合料样本经过物料溜槽500，溜入到混合料视觉分析装置600的进料漏斗处。
物料溜槽500竖直设置，物料溜槽500的上端进料口与皮带中部取样器400的出料口连通，物料溜槽500的下端出料口与混合料视觉分析装置600连通，混合料视觉分析装置600位于物料溜槽500的下端出料口的下方。物料溜槽500的出料口设置混合料视觉分析装置600，混合料视觉分析装置600用于根据总控制器100的控制指令执行混合料粒度组成检测方法，对混合料样本进行粒度组成检测。
混合料视觉分析装置600根据由物料溜槽500落入进料漏斗内的混合料样本，利用混合料视觉分析装置600内部的小型皮带机把混合料样本从小型皮带机一端散落下来，工业相机拍摄混合料样本下落的图片。利用图像识别算法，分析出混合料图片的各种不同粒度的粒度组成。通过单位时间段内的连续多张图片的粒度分析结果，取其平均值，作为该时间段内的混合料粒度分布。
混合料样本从小型皮带机一端散落下来，落入到弃料溜槽内，经过弃料溜槽落到弃料皮带700上，通过弃料皮带700把混合料样本输送到弃料斗提机800的接料口。弃料斗提机800把视觉分析后的混合料样本提升到混合料胶带机的高度，并通过落料出口落入到混合料胶带机的中部位置。
为实现混合料样本粒度组成检测完毕后的弃料操作，混合料视觉分析装置600的出料口设置弃料皮带700，弃料皮带700的另一端与弃料斗提机800的接料口连接，弃料斗提机800的落料出口与皮带机300连接；弃料皮带700根据混合料粒度视觉分析装置600的弃料溜槽开口尺寸，选择合适的皮带宽度，并且其皮带宽度还要匹配弃料斗提机800的接料口尺寸。弃料皮带700一端靠近混合料视觉分析装置600的弃料溜槽口，弃料皮带700的另一端对准弃料斗提机800的接料口。
弃料斗提机800主要用于把视觉分析后的混合料样本废料，回收到混合料胶带机上，避免混合料的资源浪费。弃料斗提机800底部的接料口正好对准弃料皮带700的落料端，弃料斗提机800的另一端落料出口正好对准混合料胶带机的中间位置。
混合料视觉分析装置600产生的混合料样本废料落入弃料皮带700上，由弃料皮带700将混合料样本废料运输到弃料斗提机800的接料口，混合料样本废料经过弃料斗提机800执行提升动作，提升到弃料斗提机800的落料出口后落入到皮带机300上，继续被运送至后续工序。
可见，本发明实施例提供的一种混合料粒度组成检测系统，采用基于视觉分析的方法进行检测，即由混合料视觉分析装置600实现对混合料下落图片的拍摄和视觉分析，进而确定混合料的粒度组成。该系统可实现实时在线检测，无需人工取样，由皮带中部取样器400在皮带机300的中部取样，取样操作更加稳定，取样具有代表性。粒度组成实时在线检测，检测结果更加准确，可以缩短混合料粒度调整的时间，进而有利于后序工艺参数的调整。
图3为本发明实施例提供的混合料视觉分析装置的结构示意图；图4为本发明实施例提供的工业相机与光源的局部放大图。
为实现混合料粒度组成的实时在线检测，本发明实施例提供一种混合料视觉分析装置，通过拍摄混合料样本落下的图片，对图片进行视觉分析，进而可以准确确定混合料样本的粒度组成。具体地，参见图3和图4，本发明实施例提供一种混合料视觉分析装置600，包括：控制系统601，以及，分别与控制系统601连接的进料漏斗602、进料管道603、排料阀门604、小型皮带机605、光源606和工业相机607。
混合料视觉分析装置600由检测系统中的总控制器100进行控制，混合料视觉分析装置600中的控制系统601与系统中的总控制器100进行数据通讯。混合料视觉分析装置600中的各设备或装置，如进料漏斗602、进料管道603、排料阀门604、小型皮带机605、光源606和工业相机607均与控制系统601进行信号连接，由总控制器100向控制系统601发送控制指令，以由控制系统601控制进料漏斗602、进料管道603、排料阀门604、小型皮带机605、光源606和工业相机607的相应动作。
进料漏斗602的底部设有进料管道603，进料漏斗602的顶部与物料溜槽500连通，皮带中部取样器400在皮带机300上抓取的物料经由物料溜槽500落入进料漏斗602中，以便对混合料样本进行视觉分析，以确定混合料的粒度组成。进料漏斗602设置在进料管道603上部，进料漏斗602的斜边角度不低于60°，并且要求材质为不锈钢材质，防止沾料或者积料。
进料管道603的底部设置在小型皮带机605的一端上，进料管道603的顶部与进料漏斗602连通，进料管道603竖直设置，便于进料漏斗602内的混合料样本落入进料管道603中。进料管道603设置在小型皮带机605一端的左上部，进料管道603不宜太长，长度约100mm～250mm长度。这是由于如果进料管道603太长，会导致进料管道603内堆积的料柱过高，可能会破坏进料管道603底部的混合料的粒度完整性。
进料管道603的底部靠近小型皮带机605，进料管道603的底部三个侧面不留缝隙，与小型皮带机605的表面贴合，防止混合料从缝隙处露出来。进料管道603的底部剩下的一个侧面，用于安装排料阀门604，即在进料管道603的沿小型皮带机605的运行方向的一侧设有排料阀门604，例如，如果小型皮带机605的运行方向为由左向右，则将排料阀门604安装在进料管道603的右侧底部。
排料阀门604可以上下电动调节，从而可以控制阀门开度，阀门开度为0～80mm范围，优选开度20mm。如果阀门开度越大，则落入到小型皮带机605上的混合料厚度越厚，则混合料从小型皮带机605一端落下时，混合料会相互重叠在一起，不利于混合料粒度视觉识别分析效果；如果开度过低(小于10mm)，则会破坏混合料的粒度完整性，也不利于混合料粒度视觉识别分析效果。
排料阀门604的上下移动由控制系统601实现控制，在需要进料管道603中的混合料样本落入到小型皮带机605上时，由控制系统601生成控制信号，发送至排料阀门604，控制排料阀门604向上移动，使得排料阀门604与小型皮带机605之间产生缝隙，随着小型皮带机605的运行，带动进料管道603中的混合料样本随着小型皮带机605移动。
小型皮带机605选用工业级的皮带机，要求皮带机速度可调，皮带机速度范围30mm～100mm/s，并且皮带宽度为200～400mm，优选300mm。小型皮带机605的启动、停止和运行速度，均由控制系统601实现控制。
在由混合料视觉分析装置600进行粒度组成检测的过程中，用于进行混合料粒度组成检测的混合料样本经进料漏斗602落入进料管道603，开启排料阀门604后，混合料样本经由排料阀门604与小型皮带机605之间的间隙落入小型皮带机605上，并随小型皮带机605的运行而移动。
由于本发明实施例提供的装置，在进行粒度组成检测时，是采用对混合料图片进行视觉分析的方式，因此，需对混合料样本进行拍摄。本实施例利用光源606和工业相机607实现混合料图片的拍摄。
为了避免影响视觉分析结果，本实施例中，由防尘罩608对光源606和工业相机607进行保护。防尘罩608位于小型皮带机605的下方，用于封装光源606和工业相机607。防尘罩608的主要作用包括：一是为了保护好背光光源、工业相机等易损器件，二是为了防止外部扬尘或者其他湿粉尘粘连到工业相机607的镜头，或者背光光源606的面板上，从而影响视觉分析结果。
为了防止落料的粉尘粘连到工业相机607的镜头，或者背光光源606的面板上面，本发明实施例提供的混合料视觉分析装置600，还可以在工业相机607的镜头上增加镜头防护罩，并采用压缩空气周期性的吹扫镜头防护罩，以免粉尘累计到镜头上面。还可在背光光源606的底部安装垂直朝上的压缩空气管，压缩空气管与光源606平面相互平行，且压缩空气管的出口垂直朝上，以朝向光源606。压缩空气管贴合在背光光源的底部，以便周期性的吹扫背光光源面板，避免粉尘落在光源面板上。
由于小型皮带机605在运行时，其上的混合料样本在移动到尾端后会做下落动作，混合料样本下落时会散开，为便于工业相机607拍摄到清洗的混合料图片，本实施例中，将光源606设置在小型皮带机605的一端下方，即光源606与进料管道603分别位于小型皮带机605的两端。
小型皮带机605的另一端下方设置光源606，本实施例中，光源606可采用背光光源。背光光源安装在小型皮带机605的末端顶部，采用亮度可调的光源，要求采用面光源，面光源的高度尺寸L2为200～400mm，优选300mm，宽度尺寸为200～400mm，高度和宽度可以保持一致或者不一致。面光源的顶部距离小型皮带机605的末端顶部的垂直距离H1约400～600mm，优选500mm，该垂直距离基本可以保证混合料下落时，物料散开，使得工业相机607在拍照时，图片中的混合料是分开的，从而有利于视觉分析混合料的粒度组成。
本实施例中的光源606采用背光光源，其目的是为了增加混合料与背景的对比度，便于粒度的图像识别。但打光方式不限于采用背光光源，还可以从工业相机607旁侧，打光至混合料表面，以达到相似的打光目的，本实施例不做具体限定。光源606的开启和关闭均由控制系统601实现控制。
光源606的远离小型皮带机605的一侧设置工业相机607，工业相机607的镜头正对光源606的中心。为了精确测量混合料的粒度分布，同时抑制运动拖影，可以选择高分辨率、高帧率的工业相机607，其帧速要求到达至少90帧/秒的速度，相机像素要求130万像素以上。且工业相机607的镜头要综合考虑精度要求、成像尺寸、拍摄物距等因素，选取35～50mm焦距，百万像素高清镜头。
为便于工业相机607拍摄到混合料下落时的图片，可将工业相机607设置在光源606的一侧，使得混合料样本落入到光源606与工业相机607之间。工业相机607安装在与背光光源同一高度的位置，镜头正对背光光源中心，与背光光源横向距离L1约为300～1000mm，优选500mm。
小型皮带机605上运输的混合料样本沿运行方向移动，在移动到小型皮带机605的尾端并脱离小型皮带机605后做下落运动，工业相机607拍摄混合料样本落入光源606前方时的图片。工业相机607的拍摄启动、停止和拍摄频次均由控制系统601实现控制。
工业相机607拍摄到混合料图片后，由控制系统601实现视觉分析。工业相机607与控制系统601连接，工业相机607将拍摄的图片发送至控制系统601，控制系统601在控制排料阀门的开度，以及小型皮带机的速度，启停动作之外，还用于存储工业相机607拍摄的图片以及执行混合料粒度组成检测方法，对图片进行图像识别处理，确定混合料样本的粒度组成。该控制系统601可考虑用高性能工控机，并有较大容量的存储空间，用于存储一定数量的图片，图像分析处理程序可以在高性能工控机的CPU上运行。
混合料样本在由小型皮带机605落下后，为便于物料回收，避免浪费资源，本实施例提供的装置，可在防尘罩608的底部设置弃料溜槽609。弃料溜槽609的顶部与防尘罩608连通，弃料溜槽609的底部对准弃料皮带700的一端。弃料皮带700的一端位于弃料溜槽609的底部，溜槽出口正对弃料皮带700中间位置，另一端对准弃料斗提机800的接料口。弃料溜槽609用于收集从小型皮带机605落下的混合料样本，混合料样本经过光源606后落入弃料溜槽609内，并经过弃料溜槽609落入弃料皮带700，通过弃料皮带700把混合料样本输送到弃料斗提机800的接料口。弃料斗提机800把视觉分析后的混合料样本提升到混合料胶带机的高度，并通过落料出口落入到混合料胶带机的中部位置。
本发明实施例提供的混合料视觉分析装置600，在检测粒度组成的过程中，进料漏斗602中的混合料样本落入到进料管道603，总控制器100控制排料阀门604开启较小的开度，一般为10～20mm左右。皮带料层理论上越薄越好，有利于混合料下落时，不会有层叠，并且混合料也好分开，不会粘连(物料粘连，会影响粒径分析结果的准确性)。
排料阀门604开度调整好之后，总控制器100再开启小型皮带机605，小型皮带机605以较低的速度运行，速度约为30～100mm/s，优选50mm/s。较低的速度运行时，可以保证在混合料样本下落时，混合料样本不会被甩的较远，以免触碰到工业相机607。
混合料样本下落到光源606的照射区域时，总控制器100控制工业相机607持续快速拍照，混合料图片自动保存到控制系统601的内部。
控制系统601运行专用的图像分析处理程序，对混合料图片进行识别处理，图片首先经过预处理，边缘检测及粒度统计，得出3mm以下，3～5mm，5～8mm，8mm以上的4个区间粒级的数量，记为n1、n2、n3和n4，然后计算各个区间的各个粒度面积和，用各个粒度面积和除以该图片的混合料总面积和，就得到4个区间的粒度分布值，即混合料样本的粒度组成。
由于一张混合料图片代表性不足，需要通过单位时间段T1(预设检测时长)内，T1的取值为范围2～10s，连续拍摄a张混合料图片，然后利用视觉算法分析a张图片的混合料粒度分布，取a张粒度分布值的平均值作为T1时间段内的混合料的粒度组成分布值，a的取值范围一般取10～50。
可见，本发明实施例提供的混合料视觉分析装置600，实现混合料的粒度组成在线检测，满足工艺生产要求，对提高烧结矿的产质量有较大帮助，并且提高烧结工厂智能化及自动化水平。该装置采用基于视觉分析的方法进行检测，即由混合料视觉分析装置600实现对混合料下落图片的拍摄和视觉分析，进而确定混合料的粒度组成。该装置在检测混合料的粒度组成时可实时在线检测，检测结果更加准确，可以缩短混合料粒度调整的时间，进而有利于后序工艺参数的调整。
图5为本发明实施例提供的混合料粒度组成检测方法的流程图。参见图5，本发明实施例提供的一种混合料粒度组成检测方法，应用在混合料视觉分析装置600和混合料粒度组成检测系统中，以说明混合料视觉分析装置600的通过视觉分析的方法检测混合料粒度组成的检测过程和所能取得的有益效果。该方法可由混合料视觉分析装置600中的控制系统601执行，也可由检测系统中的总控制器100指示控制系统601来执行。具体地，混合料粒度组成检测方法包括以下步骤：
S1、获取在预设检测时长内，工业相机拍摄的混合料样本落在光源照射区域的数张图片，混合料样本是指由皮带中部取样器在皮带机上抓取的混合料，图片中包括数颗不同粒径的混合料颗粒对应的图像。
为了保证混合料粒度组成检测的准确性，本实施例采用的方法，可通过在预设检测时长内工业相机拍摄的多组混合料图片进行检测。例如，预设检测时长T1在2～10s内，工业相机连续拍摄10～50张混合料图片。以10～50张混合料图片作为混合料粒度组成检测的基础数据，然后利用视觉算法分析10～50张图片的混合料粒度分布，取10～50张粒度分布值的平均值作为T1时间段内的混合料的粒度组成分布值。
控制系统开启皮带中部取样器，采用横截面取样方式，截取单次取样量的混合料样本。混合料样本的具体获取过程可参照前述实施例提供的混合料粒度组成检测系统的相关描述，混合料样本获取所使用的相关设备可采用混合料粒度组成检测系统中的各设备，本实施例不再赘述。
而后开启排料阀门，调整好阀门开度，阀门缝隙高度调整为15～20mm最佳，可以保持料层厚度较薄，便于混合料下落时分开。开启小型皮带机，调整好机速，速度最佳为30mm/s，如果速度太快，混合料下落时，容易抛的太远，不利于工业相机拍照。混合料到达小型皮带机末端时，由于机速很慢，混合料基本是垂直下落下来，工业相机镜头垂直于混合料下落面，并且工业相机持续拍照。
混合料样本在落入混合料视觉分析装置内通过视觉分析的方法检测混合料样本的粒度组成，即在混合料样本在混合料视觉分析装置内做落下动作时，由控制系统601控制工业相机607在预设检测时长内连续拍摄a张图片。具体的实现过程可参照前述实施例提供的混合料视觉分析装置的相关描述，此处不再赘述。
每张混合料图片中包括混合料颗粒与背景，背景可为光源面板。由于混合料样本在由小型皮带机尾端落下时，混合料样本在惯性作用下逐渐分散，使得混合料样本是由聚集状态渐变为分散状态。因此，图片中的混合料颗粒成像之间可能会存在间隙，也可能相互黏连。
工业相机的镜头视场内可看到一定区域面积的混合料样本，该部分混合料样本由数颗混合料颗粒组成。每颗混合料颗粒的粒径可能相同，也可能不同，呈现粒度分级状态。因此，每张混合料图片中会包括数颗不同粒径的混合料颗粒的成像。
S2、对每张图片进行图像识别处理，确定每张图片中每颗混合料颗粒对应图像的等效粒径。
控制系统601对工业相机拍摄的多张图片进行视觉分析，以确定拍摄的混合料样本的粒度组成。为此，需要控制系统601对每张图片进行图像识别处理，可采用粒度图像识别检测算法对图片进行处理，通过图像获取、图像预处理、连通区域检测、边缘检测、图像像素标定及粒径计算，最后识别结果输出，以获得每张图片中每颗混合料颗粒的等效粒径。
在图片中，每颗混合料颗粒以像素点的形式存在，数个像素点组成的混合料颗粒可等效为圆形，因此，可通过识别检测算法确定每颗混合料颗粒的等效粒径。
图6为本发明实施例提供的确定混合料颗粒的等效粒径的方法流程图。参见图6，本发明实施例提供的方法，控制系统601在对每张所述图片进行识别处理，确定每张图片中每颗混合料颗粒对应图像的等效粒径，包括：
S21、对每张图片进行图像预处理，获得对应的二值化图像，图像预处理包括灰度化处理、滤波处理、图像阈值分割和二值化处理。
控制系统601对获取到的每张混合料图片采用粒度图像识别检测算法进行图像预处理，主要包括灰度化处理、滤波处理、图像阈值分割和二值化处理，以获得二值化图像。
在进行图像预处理时，先对每张图片分别进行灰度化处理，灰度化方法有单分量法、最大值法、平均值法、加权平均法，本实施例可以使用以上四种方法任意一种。对图片灰度化处理后，再对图片进行滤波处理，通过图像阈值分割得到混合料颗粒与背景之间的阈值分割图像，再对其进行二值化处理，获取到二值化图像。
本实施例中预处理过程所采用的各方法具体实现过程可参照本领域的常规处理过程，本实施例不做具体限定。
S22、对每个二值化图像分别进行连通区域检测和边缘检测，得到每张图片中每颗混合料颗粒所占的像素点总数量。
二值化图像可以反映图像整体和局部特征。对预处理后得到的二值化图像进行连通区域检测，即进行连通区域标记。通过对二值图像中白色像素(目标)的标记，让每个单独的连通区域形成一个被标识的块，进一步可以获取这些块的轮廓。
由于混合料颗粒与背景对比度明显，通过边缘检测算法可以提取到真实的混合料颗粒的边缘点，即通过边缘算法，得到混合料颗粒的边缘图像。由于混合料与背景对比明显，该边缘图像应该是混合料颗粒物的实际边缘，利用边缘图像，可以分析出每个混合颗粒所占的像素点总数量。
S23、基于混合料颗粒所占的像素点总数量，计算每颗混合料颗粒的像素粒径。
本实施例中，按照下式，计算每颗混合料颗粒的像素粒径：
Figure BDA0002463110680000121
式中，d1为每颗混合料颗粒的像素粒径，M为每颗混合料颗粒所占的像素点总数量。
S24、根据工业相机标定物的尺寸与图像中标定物所占像素点数量建立的换算关系值，以及，每颗混合料颗粒的像素粒径，计算每张所述图片中的每颗混合料颗粒对应图像的等效粒径。
对图片进行图像像素标定，将确定的每颗混合料颗粒的像素粒径转换为等效粒径。本实施例中，根据工业相机标定物的尺寸与图像中标定物所占像素点数量所建立的换算关系值，可以得到每个像素点对应的实际尺寸，然后通过等效圆直径法，可以计算出混合料颗粒的实际粒径，即等效粒径。
具体地，本实施例中，在计算每张图片中的每颗混合料颗粒的等效粒径时，包括：
步骤241、根据工业相机标定物的尺寸L，以及图像中标定物所占的像素点数量M，按照式Kp＝L/M，确定换算关系值Kp。
假设工业相机像素为500万，其分辨率(图像像素坐标)为2560*1920，视场(实际物体坐标)是300mm*300mm，则像素点的横向精度为300/2560＝0.117mm/pixel，则像素点的竖向精度为300/1920＝0.156mm/pixel，即可确定换算关系值Kp，换算关系值可表征对应像素点的边长。
步骤242、根据换算关系值Kp，计算每个像素点在工业相机视场中的面积。
如果像素点在工业相机视场中呈现正方形的格子状态，步骤241中计算出的换算关系值Kp即为每个格子的边长，即每个像素点的边长，此时，可计算像素点在工业相机视场中的面积s1为Kp2。
如果像素点为长方形的格子，则可分别计算出横向边长Kp1和竖向边长Kp2，即长方形的长和宽，进而再计算该像素点在工业相机视场中的面积s1为Kp1×Kp2。
步骤243、按照式
Figure BDA0002463110680000131
计算每颗混合料颗粒的等效粒径；
式中，dn为每颗混合料颗粒的等效粒径，M为每颗混合料颗粒所占的像素点总数量，s1为每个像素点在工业相机视场中的面积。
每颗混合料颗粒由多个像素点组成，可将混合料颗粒等效为圆形，因此，可利用等效圆直径法，计算混合料颗粒的等效粒径。即混合料颗粒的等效粒径等于像素粒径与换算关系值的乘积，因此，根据式dn＝Kp·d1，即可计算出每颗混合料颗粒的等效粒径，等效粒径是指直径。
本实施例采用步骤243中的公式计算每颗混合料颗粒的等效粒径。不同混合料颗粒对应的像素点总数量可能会不同，因此，不同的混合料颗粒的像素粒径不同，使得不同的混合料颗粒的等效粒径不同。
S3、按照等效粒径和预置粒度范围，获取每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和。
同一张图片中包括数个不同粒径的混合料颗粒，为确定混合料的粒度组成，可预先对粒度分级条件进行预置，即设定多个预置粒度范围。由于为保证烧结混合料的透气性，保证烧结效果，烧结混合料的粒度组成可采用3mm、5mm、8mm的粒度分级条件，进而得到四个预置粒度范围，为3mm以下，3～5mm，5～8mm，8mm以上的。
以四个预置粒度范围作为粒度分级条件，根据同一张图片中数颗混合料颗粒的等效粒径，对同一张图片中数颗混合料颗粒进行粒度分级，即可得到四种预置粒度范围对应的混合料颗粒，分别为第一预置粒度范围(0～3mm)对应的混合料颗粒，第二预置粒度范围(3～5mm)对应的混合料颗粒，第三预置粒度范围(5～8mm)对应的混合料颗粒，第四预置粒度范围(>8mm)对应的混合料颗粒。
在对某一张图片中的混合料颗粒完成粒度分级后，分别计算每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和。
图7为本发明实施例提供的计算每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和的方法流程图。参见图7，控制系统按照等效粒径和预置粒度范围，获取每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，包括：
S31、根据每颗混合料颗粒的等效粒径，对每张图片中的各颗混合料颗粒按照预置粒度范围进行分级。
四个预置粒度范围分别为3mm以下，3～5mm，5～8mm，8mm以上，将某张图片中的各颗混合料颗粒的等效粒径与每个预置粒度范围进行对比，将等效粒径小于3mm的混合料颗粒确定为第一预置粒度范围对应的混合料颗粒，将等效粒径位于3～5mm的混合料颗粒确定为第二预置粒度范围对应的混合料颗粒，将等效粒径位于5～8mm的混合料颗粒确定为第三预置粒度范围对应的混合料颗粒，将等效粒径大于8mm的混合料颗粒确定为第四预置粒度范围对应的混合料颗粒，完成粒度分级。
S32、获取每张图片中在同一预置粒度范围的每种等效粒径对应的混合料颗粒数量。
每种预置粒度范围对应数颗混合料颗粒，且该数颗混合料颗粒的粒径大小不同，也就是说，同一预置粒度范围内可能存在多种不同满足该粒径范围的等效粒径，且同一种等效粒径可能会对应不同的混合料颗粒数量。
例如，在小于3mm的预置粒度范围内，可能存在的二级等效粒径为1mm、1.5mm、2.1mm、0.8mm等，且同一种二级等效粒径也可能存在多个。因此，需获取每种二级等效粒径对应的混合料颗粒数量，即分别获取等效粒径为1mm的混合料颗粒数量n11，等效粒径为1.5mm的混合料颗粒数量n12，等效粒径为2.1mm的混合料颗粒数量n13，等效粒径为0.8mm的混合料颗粒数量n14，……，等效粒径为Lmm的混合料颗粒数量n1m。
同一预置粒度范围的各种等效粒径对应的混合料颗粒数量的总和，即可确定同一预置粒度范围(如小于3mm)对应的混合料颗粒总数量。例如，同一预置粒度范围(如小于3mm)对应的混合料颗粒总数量n1＝n11+n12+n13+n14+……+n1m。
因此，在确定出同一等效粒径对应的混合料颗粒数量后，还可按照式
Figure BDA0002463110680000141
计算每张图片中每一预置粒度范围对应的混合料颗粒总数量，并存储在控制系统中。
式中，j为预置粒度范围的预设区间个数，nj为每张图片中第j个预置粒度范围对应的混合料颗粒总数量，nji为第j个预置粒度范围对应的第i种等效粒径对应的混合料颗粒数量，m为同一预置粒度范围对应的等效粒径的种类个数，i取值为1～m。
以设定四个预置粒度范围为例，当j取值为1时，获取某张图片中第一预置粒度范围内满足等效粒径小于3mm条件对应的不同等效粒径的混合料颗粒数量n1i，且在第一预置粒度范围内存在m种满足等效粒径小于3mm条件对应的不同等效粒径时，即可根据式
Figure BDA0002463110680000142
计算第一预置粒度范围对应的混合料颗粒的总数量n1。
当j取值为2时，获取某张图片中第二预置粒度范围内满足等效粒径位于3～5mm条件对应的不同等效粒径的混合料颗粒数量n2i，且在第二预置粒度范围内存在m种满足等效粒径位于3～5mm条件对应的不同等效粒径时，即可根据式
Figure BDA0002463110680000151
计算第二预置粒度范围对应的混合料颗粒的总数量n2。
当j取值为3时，获取某张图片中第三预置粒度范围内满足等效粒径位于5～8mm条件对应的不同等效粒径的混合料颗粒数量n3i，且在第三预置粒度范围内存在m种满足等效粒径位于5～8mm条件对应的不同等效粒径时，即可根据式
Figure BDA0002463110680000152
计算第三预置粒度范围对应的混合料颗粒的总数量n3。
当j取值为4时，获取某张图片中第四预置粒度范围内满足等效粒径大于8mm条件对应的不同等效粒径的混合料颗粒数量n4i，且在第四预置粒度范围内存在m种满足等效粒径大于8mm条件对应的不同等效粒径时，即可根据式
Figure BDA0002463110680000153
计算第四预置粒度范围对应的混合料颗粒的总数量n4。
S33、根据每颗混合料颗粒的等效粒径和同一预置粒度范围的每种等效粒径对应的混合料颗粒数量，计算每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和。
本实施例在计算同一种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和时所采用的方法是根据同一种预置粒度范围中的每种等效粒径对应的混合料颗粒数量和每颗混合料颗粒的等效粒径。
按照下式，计算每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和：
Figure BDA0002463110680000154
式中，j为预置粒度范围的预设区间个数，Sj为每张图片中第j个预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，dji为第j个预置粒度范围对应的第i种等效粒径，nji为第j个预置粒度范围中的第i种等效粒径对应的混合料颗粒数量，m为同一预置粒度范围对应的等效粒径的种类个数，i的取值范围为1～m。
以设定四个预置粒度范围为例，当j取值为1时，获取某张图片中第一预置粒度范围内满足等效粒径小于3mm条件对应的不同等效粒径的混合料颗粒数量n1i，且在第一预置粒度范围内存在m种满足等效粒径小于3mm条件对应的不同等效粒径时，再根据m种等效粒径d1i，即可根据式
Figure BDA0002463110680000155
计算第一预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和S1。
当j取值为2时，获取某张图片中第二预置粒度范围内满足等效粒径位于3～5mm条件对应的不同等效粒径的混合料颗粒数量n2i，且在第二预置粒度范围内存在m种满足等效粒径位于3～5mm条件对应的不同等效粒径时，再根据m种等效粒径d2i，即可根据式
Figure BDA0002463110680000161
计算第二预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和S2。
当j取值为3时，获取某张图片中第三预置粒度范围内满足等效粒径位于5～8mm条件对应的不同等效粒径的混合料颗粒数量n3i，且在第三预置粒度范围内存在m种满足等效粒径位于5～8mm条件对应的不同等效粒径时，再根据m种等效粒径d3i，即可根据式
Figure BDA0002463110680000162
计算第三预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和S3。
当j取值为4时，获取某张图片中第四预置粒度范围内满足等效粒径大于8mm条件对应的不同等效粒径的混合料颗粒数量n4i，且在第四预置粒度范围内存在m种满足等效粒径大于8mm条件对应的不同等效粒径时，再根据m种等效粒径d4i，即可根据式
Figure BDA0002463110680000163
计算第四预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和S4。
S4、根据每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，计算每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成。
在确定出每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和之后，即可根据面积占比的算法，确定该张图片中所包含的混合料样本的粒度组成。
图8为本发明实施例提供的计算每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成的方法流程图。参见图8，根据每张图片中每种所述预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，计算每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成，包括：
S41、根据每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，计算每张图片中的各个预置粒度范围对应的混合料颗粒总面积。
同一张图片中的各种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和确定之后，可以确定出该张图片中的各种预置粒度范围对应的有效面积，即为混合料颗粒占据该张图片的总面积。
如果设置四种预置粒度范围，那么每张图片中的各个预置粒度范围对应的混合料颗粒总面积为
Figure BDA0002463110680000164
其中，n为预先设定的预置粒度范围的种类数量，本实施例中，n取值为4。
式中，S1为3mm以下粒度等级区间的混合料颗粒面积和，单位：mm2；S2为3mm～5mm粒度等级区间的混合料颗粒的面积和，单位：mm2；S3为5mm～8mm粒度等级区间的混合料颗粒的面积和，单位：mm2；S4为8mm以上区间粒度等级的混合料颗粒的面积和，单位：mm2；S总为各个区间粒度等级的混合料颗粒总面积，单位：mm2。
S42、计算每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和与混合料颗粒总面积的比值，确定每种预置粒度范围对应的混合料粒度组成。
采用面积占比的方式确定每种预置粒度范围的占比，作为对应的混合料粒度组成。
按照下式，计算每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和与混合料颗粒总面积的比值，确定每种预置粒度范围对应的混合料粒度组成：
Figure BDA0002463110680000171
式中，S总为每张所述图片中的各个预置粒度范围对应的混合料颗粒总面积，ωj为第j个预置粒度范围对应的混合料粒度组成。
以设定四个预置粒度范围为例，当j取值为1时，根据式
Figure BDA0002463110680000172
计算得到第一预置粒度范围(3mm以下)对应的粒度组成ω。
当j取值为2时，根据式
Figure BDA0002463110680000173
计算得到第二预置粒度范围(3mm～5mm)对应的粒度组成ω2。
当j取值为3时，根据式
Figure BDA0002463110680000174
计算得到第三预置粒度范围(5mm～8mm)对应的粒度组成ω3。
当j取值为4时，根据式
Figure BDA0002463110680000175
计算得到第四预置粒度范围(8mm以上)对应的粒度组成ω4。
S43、将各个预置粒度范围对应的混合料粒度组成，作为每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成。
将粒度组成(ω1、ω2、ω3、ω4)作为该张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成。
S5、计算各个图片中同种预置粒度范围对应的粒度组成的平均值，确定预设检测时长内混合料的粒度组成分布值。
由于一张混合料图片的粒度组成分布值仅仅代表混合料某一瞬间的混合料粒度组成，不能代表该时段的混合料粒度组成分布，因此在某一时间段内，如预设检测时长T1内，取a张图片，a的取值范围10～50，优选30，分别计算每种图片的混合料粒度组成分布，取每个等级粒度分布值的平均值作为该时间段内的混合料粒度组成分布值。
假设a张混合料图片的第一预置粒度范围的分布值为ω11，ω12…ω1a，第二预置粒度范围的分布值为ω21，ω22…ω2a，第三预置粒度范围的分布值为ω31，ω32…ω3a，第四预置粒度范围的分布值为ω41，ω42…ω4a。则取每一级的粒度组成分布值的平均值作为该时段内混合料的粒度组成分布值。
具体地，本实施例中，计算各个图片中同种预置粒度范围对应的粒度组成的平均值，确定预设检测时长内混合料的粒度组成分布值，包括：
步骤51、按照式
Figure BDA0002463110680000181
计算各个图片中同种预置粒度范围对应的粒度组成的平均值。
式中，a为图片的总张数，ωji为第i张图片中第j个预置粒度范围对应的粒度组成，
Figure BDA0002463110680000182
为a张图片中的第j个预置粒度范围对应的粒度组成的平均值。
步骤52、根据各个预置粒度范围对应的粒度组成的平均值，确定预设检测时长内混合料的粒度组成分布值。
以设定四个预置粒度范围为例，当j取值为1时，按照式
Figure BDA0002463110680000183
计算a张图片中第一预置粒度范围(3mm以下)对应的粒度组成的平均值
Figure BDA0002463110680000184
当j取值为2时，按照式
Figure BDA0002463110680000185
计算a张图片中第二预置粒度范围(3mm～5mm)对应的粒度组成的平均值
Figure BDA0002463110680000186
当j取值为3时，按照式
Figure BDA0002463110680000187
计算a张图片中第三预置粒度范围(5mm～8mm)对应的粒度组成的平均值
Figure BDA0002463110680000188
当j取值为4时，按照式
Figure BDA0002463110680000189
计算a张图片中第四预置粒度范围(8mm以上)对应的粒度组成的平均值
Figure BDA00024631106800001810
将各预置粒度范围对应的粒度组成平均值
Figure BDA0002463110680000191
作为预设检测时长内混合料的粒度组成分布值。
可见，本发明实施例提供的方法，以预设检测时长内工业相机拍摄的a张图片作为检测依据，先确定每张图片所呈现的混合料检测样本的粒度组成，再计算各张图片的粒度组成平均值，作为预设检测时长内的混合料的粒度组成检测最终结果，以提高检测结果的准确性。
在完成混合料的粒度组成分布值的检测后，将完成混合料粒度组成检测的混合料样本废料经由弃料溜槽落入到弃料皮带上，弃料皮带将混合料样本废料运输到弃料斗提机，由弃料斗提机将所述混合料样本提升到皮带机上。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种混合料视觉分析装置、混合料粒度组成检测方法及系统，由总控制器100控制皮带中部取样器400在皮带机300上抓取混合料样本，经过物料流槽500进入混合料视觉分析装置600。由混合料视觉分析装置600对混合料样本进行视觉分析，即利用混合料视觉分析装置600内部的小型皮带机把混合料样本从小型皮带机一端散落下来，工业相机拍摄混合料样本下落的图片。由控制系统对工业相机拍摄的图片利用图像识别算法进行视觉分析，分析出图片的各种不同粒度的粒度组成。通过预设检测时长内的连续多张图片的粒度组成分析结果，取其平均值，作为该预设检测时长内的混合料粒度组成。本发明提供的方法、装置及系统，可以实现混合料粒度组成实时在线检测，检测结果更加准确，可以缩短混合料粒度调整的时间，进而有利于后序工艺参数的调整。
具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的混合料粒度组成检测方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (16)

1.一种混合料粒度组成检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取在预设检测时长内，工业相机拍摄的混合料样本落在光源照射区域的数张图片，所述混合料样本是指由皮带中部取样器在皮带机上抓取的混合料，所述图片中包括数颗不同粒径的混合料颗粒对应的图像；
对每张所述图片进行图像识别处理，确定每张所述图片中每颗混合料颗粒对应图像的等效粒径；
按照所述等效粒径和预置粒度范围，获取每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和；
根据每张所述图片中每种所述预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，计算每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成；
计算各个所述图片中同种预置粒度范围对应的粒度组成的平均值，确定预设检测时长内混合料的粒度组成分布值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每张所述图片进行图像识别处理，确定每张所述图片中每颗混合料颗粒对应图像的等效粒径，包括：
对每张所述图片进行图像预处理，获得对应的二值化图像，所述图像预处理包括灰度化处理、滤波处理、图像阈值分割和二值化处理；
对每个所述二值化图像分别进行连通区域检测和边缘检测，得到每张所述图片中每颗混合料颗粒所占的像素点总数量；
基于所述混合料颗粒所占的像素点总数量，计算每颗混合料颗粒的像素粒径；
根据工业相机标定物的尺寸与图像中标定物所占像素点数量所建立的换算关系值，以及，每颗混合料颗粒的像素粒径，计算每张所述图片中的每颗混合料颗粒对应图像的等效粒径。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照下式，基于所述混合料颗粒所占的像素点总数量，计算每颗混合料颗粒的像素粒径：
Figure FDA0002463110670000011
式中，d1为每颗混合料颗粒的像素粒径，M为每颗混合料颗粒所占的像素点总数量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算每张所述图片中的每颗混合料颗粒的等效粒径，包括：
根据工业相机标定物的尺寸L，以及图像中标定物所占的像素点数量M，按照式Kp＝L/M，确定换算关系值Kp；
根据所述换算关系值Kp，计算每个像素点在工业相机视场中的面积；
按照式
Figure FDA0002463110670000012
计算每颗混合料颗粒的等效粒径；
式中，dn为每颗混合料颗粒的等效粒径，M为每颗混合料颗粒所占的像素点总数量，s1为每个像素点在工业相机视场中的面积。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照等效粒径和预置粒度范围，获取每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，包括：
根据每颗所述混合料颗粒的等效粒径，对每张图片中的各颗混合料颗粒按照预置粒度范围进行分级；
获取每张图片中在同一所述预置粒度范围的每种等效粒径对应的混合料颗粒数量；
根据每颗所述混合料颗粒的等效粒径和同一所述预置粒度范围的每种等效粒径对应的混合料颗粒数量，计算每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，按照下式，计算每张图片中每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和：
Figure FDA0002463110670000021
式中，j为预置粒度范围的预设区间个数，Sj为每张图片中第j个预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，dji为第j个预置粒度范围对应的第i种等效粒径，nji为第j个预置粒度范围中的第i种等效粒径对应的混合料颗粒数量，m为同一预置粒度范围对应的等效粒径的种类个数，i的取值范围为1～m。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每张所述图片中每种所述预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，计算每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成，包括：
根据每张所述图片中每种所述预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和，计算每张所述图片中的各个预置粒度范围对应的混合料颗粒总面积；
计算每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和与混合料颗粒总面积的比值，确定每种预置粒度范围对应的混合料粒度组成；
将各个所述预置粒度范围对应的混合料粒度组成，作为每张图片中所呈现的混合料样本的粒度组成。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，按照下式，计算每种预置粒度范围对应的混合料颗粒面积和与混合料颗粒总面积的比值，确定每种预置粒度范围对应的混合料粒度组成：
Figure FDA0002463110670000022
式中，S总为每张所述图片中的各个预置粒度范围对应的混合料颗粒总面积，ωj为第j个预置粒度范围对应的混合料粒度组成，n为预先设定的预置粒度范围的种类数量。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各个所述图片中同种预置粒度范围对应的粒度组成的平均值，确定预设检测时长内混合料的粒度组成分布值，包括：
按照式
Figure FDA0002463110670000023
计算各个所述图片中同种预置粒度范围对应的粒度组成的平均值；
式中，a为图片的总张数，ωji为第i张图片中第j个预置粒度范围对应的粒度组成，
Figure FDA0002463110670000031
为a张图片中的第j个预置粒度范围对应的粒度组成的平均值；
根据各个预置粒度范围对应的粒度组成的平均值，确定预设检测时长内混合料的粒度组成分布值。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将完成混合料粒度组成检测的混合料样本废料经由弃料溜槽落入到弃料皮带上，所述弃料皮带将混合料样本废料运输到弃料斗提机，由所述弃料斗提机将所述混合料样本提升到皮带机上。
11.一种混合料视觉分析装置，其特征在于，包括：控制系统(601)，以及分别与所述控制系统(601)连接的进料漏斗(602)、进料管道(603)、排料阀门(604)、小型皮带机(605)、光源(606)和工业相机(607)；
所述进料漏斗(602)的底部设有进料管道(603)，所述进料管道(603)的底部设置在小型皮带机(605)的一端上，所述进料管道(603)沿小型皮带机(605)的运行方向的一侧设有排料阀门(604)；开启所述排料阀门(604)后，所述进料管道(603)内的混合料样本经由所述排料阀门(604)与所述小型皮带机(605)之间的间隙落入所述小型皮带机(605)上，并随所述小型皮带机(605)的运行而移动；所述混合料样本用于进行混合料粒度组成检测；
所述小型皮带机(605)的另一端下方设置光源(606)，所述光源(606)的远离所述小型皮带机(605)的一侧设置工业相机(607)，所述工业相机(607)的镜头正对所述光源(606)的中心；所述小型皮带机(605)上运输的混合料样本沿运行方向移动并脱离小型皮带机(605)后做下落运动，所述工业相机(607)拍摄所述混合料样本落入所述光源(606)前方时的图片；
所述工业相机(607)将所述图片发送至所述控制系统(601)，所述控制系统(601)用于执行权利要求1所述的混合料粒度组成检测方法，对所述图片进行图像识别处理，确定混合料样本的粒度组成。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括防尘罩(608)，所述防尘罩(608)位于所述小型皮带机(605)的下方，用于封装所述光源(606)和所述工业相机(607)。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括弃料溜槽(609)，所述弃料溜槽(609)设置在所述防尘罩(608)的底部，经过所述光源(606)的混合料样本落入所述弃料溜槽(609)内。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述工业相机(607)的镜头上设置镜头防护罩。
15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述光源(606)的底部设有相互平行的压缩空气管，所述压缩空气管的出口朝向所述光源(606)。
16.一种混合料粒度组成检测系统，其特征在于，包括：总控制器(100)，以及，分别与所述总控制器(100)连接的混合机(200)、皮带机(300)、皮带中部取样器(400)、物料溜槽(500)、弃料皮带(700)、弃料斗提机(800)和权利要求11所述的混合料视觉分析装置(600)；
所述混合机(200)用于对烧结物料进行混合制粒处理，得到混合料；所述混合机(200)的出料口位于所述皮带机(300)的一端上方，所述皮带机(300)用于输送混合机经过混合制粒得到的混合料；所述皮带中部取样器(400)在皮带机(300)的一侧，所述皮带中部取样器(400)的出料口设有物料溜槽(500)，所述皮带中部取样器(400)用于抓取皮带机(300)上输送的混合料，得到混合料样本并进入物料溜槽(500)内；
所述物料溜槽(500)的出料口设置混合料视觉分析装置(600)，所述混合料视觉分析装置(600)用于根据所述总控制器(100)的控制指令执行权利要求1所述的混合料粒度组成检测方法，对所述混合料样本进行粒度组成检测；
所述混合料视觉分析装置(600)的出料口设置弃料皮带(700)，所述弃料皮带(700)的另一端与弃料斗提机(800)的接料口连接，所述弃料斗提机(800)的落料出口与所述皮带机(300)连接；所述混合料视觉分析装置(600)产生的混合料样本废料落入弃料皮带(700)上，由所述弃料皮带(700)将混合料样本废料运输到弃料斗提机(800)的接料口，混合料样本废料经过所述弃料斗提机(800)执行提升动作，提升到所述弃料斗提机(800)的落料出口后落入到所述皮带机(300)上。
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