CN114088591B - 细颗粒粒度检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种细颗粒粒度检测装置，包括，主控制器；传送带，在所述主控制器的控制下输送待检测的细颗粒；初步分类器，设置在所述传送带的输入端，用于对所述细颗粒按照颗粒直径进行分类；第一编码带，被设置在所述传送带的一侧，同时也是所述初步分类器的输出方向一侧；图像摄取器，用于拍摄所述传送带上经过所述第一编码带的细颗粒图像，该图像也包括所述第一编码带；所述检测装置根据获得的细颗粒图像计算所述细颗粒的颗粒直径或者半径。
Description
技术领域
本发明属于粒度检测技术领域，特别涉及一种细颗粒粒度检测装置及方法。
背景技术
粒径0.075毫米至4.75毫米的颗粒通常被称为细颗粒。目前，检测细颗粒粒径的方法不多，最常用为称重法。称重测量方法需要在某一静止状态下取样，例如生产线必须停机取样，将样品送至实验室进行筛选称重测量。这一过程不仅检测周期长，且样品的取样数量少，检测分析结果不能准确反映原颗粒物品的实际情况。
发明内容
本发明实施例之一，一种采用机器视觉方式检测细颗粒粒度的装置，包括主控制器、传送带、初步分类器、第一编码带、第二编码带、相机和回收器。其中，
传送带在所述主控制器的控制下输送待检测的细颗粒；初步分类器设置在所述传送带的输入端，用于对所述细颗粒按照颗粒直径进行分类；
第一编码带被设置在所述传送带的一侧，同时也是所述初步分类器的输出方向一侧；第二编码带被设置与所述传送带的另一侧，位于所述第一编码带的对侧；
图像摄取器用于拍摄所述传送带上经过所述第一编码带的细颗粒图像，该图像也包括所述第一编码带和第二编码带；检测装置根据获得的细颗粒图像计算所述细颗粒的颗粒直径或者半径；
回收器用于回收检测完毕的细颗粒。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1是根据本发明实施例之一的细颗粒粒度检测方法框图。
图2是根据本发明实施例之一的编码带基本单元示意图。
图3是根据本发明实施例之一的两侧编码带的对称与反对称设置示意图。
图4是根据本发明实施例之一的两侧编码带的斜对称设置示意图。
图5是根据本发明实施例之一的梳状机构示意图。
图6是根据本发明实施例之一的均衡装置示意图。
图7是根据本发明实施例之一的细颗粒粒度检测装置组成示意图。
具体实施方式
根据一个或者多个实施例，如图1所示。一种采用机器视觉方式检测细颗粒粒度的方法及装置，其由初步分类环节、输送环节、均衡环节、图像拍摄环节、速率计算环节、图像拼接环节、粒径计算环节以及控制各个环节的主控制器组成。主控制器由启动信号来启动，同时主控制器与上位机有通信连接。
所述初步分类环节用于对细颗粒按粒径0.075毫米至0.3毫米、粒径0.3毫米至1.2毫米、粒径1.2毫米至4.75毫米进行初步分类。
如果对粒径小于4.75毫米的细颗粒及粉尘进行初步筛分，可以进行以下分类：
将粒径在0.075毫米至0.3毫米之间的细颗粒划分成第三类进行测量处理；
粒径在0.3毫米至1.2毫米之间的细颗粒划分成第二类进行测量处理；
粒径在1.2毫米至4.75毫米之间的细颗粒划分成第一类进行测量处理；
对于粒径小于0.075毫米的粉尘作为第四类，采用其它方式获得其数量信息。
初步分类方法可以采用在液体中的沉降法、在一个相对封闭的空间中的水平动力加速法或在格栅阵列中的碰撞降落法实现。
经初步分类后的细颗粒分别送到对应的输送环节。所述输送环节用于输送经初步分类环节分类后的细颗粒。送经初步分类环节分类后的细颗粒进入传送带，由传送带将细颗粒传送到拍摄位置及送入回收容器。
传送带两侧设置了编码带，用于定位细颗粒于传送带的位置关系以便在后续环节中进行图像拼接以及检测传送带的运行速度以便实时调整使得传送带始终以匀速工作。
编码带的基本单元如图2所示。本发明实施例方案采用四位码，以简化检测运算过程。传送带两侧的编码带有多种设置方式：对称、反对称、斜对称。如图3及图4所示，以四种对称方式的运用，相当于编码位宽增加了两位，在不增加对编码识别运算的前提下，加强了编码效能。编码带以对称方式的组合沿传送带行进方向排列设置，以更多地增加编码定义。
传送带的运行速度受主控制器的控制。所述均衡环节用于使在传送带上的细颗粒尽量均匀分布，使得进入拍摄位置的细颗粒不产生重叠。均衡环节由两个与传送带行进方向垂直的梳状机构组成，参见图5和图6，梳状机构的齿距取对应的传送带所输送的细颗粒上限粒径的2～4倍，本发明实施例取3.09倍。所述图像拍摄环节用于拍摄传送带上到达指定位置的细颗粒，各类粒径范围的细颗粒分别在输运其的传送带的指定位置上拍摄，拍摄视野覆盖传送带两侧的编码带。拍摄方式为定时连续全局曝光方式。
所述速率计算环节用于计算传送带运行的速度。识别定时连续拍摄的图像中的编码带，根据在规定帧数的图像中所拍摄到的编码带中的组合码字出现的数目，可以确定当前传送带运行的速度。这个速度值传送给主控制器，由主控制器计算调节和控制传送带的运行速度，使之保持匀速。
所述图像拼接环节用于将若干连续拍摄到的图像拼接成一幅图像。由于传送带在运行过程的轻微抖动，会造成所拍摄到的图像出现轻微的前后左右的位移差及小角度的旋转，拼接过程需要校正这些误差。利用在传送带上细颗粒与编码带的相对稳定关系：确定图像序列之间的拼接位置；计算序列图像可能出现的水平及垂直位移差并予以校正；检测拍摄到的图像是否拍摄目标出现小角度旋转并予以校正。图像拼接过程中对图像的长宽比也予以校正。
设计传送带匀速行进，速度为Y米/秒，相应地，拍摄到的图像中编码带的码字为m个/帧(例如本方案采用四位码，每个编码带基本单元有16个码字)，每个码字占L图像行。当传送带在运行过程中发生轻微抖动，传送带的行进速度发生ΔY米/秒的变化，则拍摄到的图像中编码带的码字出现Δm个/帧的变化。设图像拍摄速率为f帧/秒，则一帧图像中码字个数的变化率Δm/m等于传送带运行速度的变化率ΔY/f Y。
图像拼接方案：
设上一帧图像已经处理完毕，对于当前帧图像，
1)读取图像两侧编码带，并识别出相应码字；计算出码字数量的增量Δm；
2)做m+Δm→m的scale变换；
3)读取图像编码带中第1行及第mL行码字图像的相对像素的位置x1及xmL，相同侧该位置值之差Δx＝xmL-x1，计算两侧Δx之均值，定义为图像偏转量。据此偏转量校正图像；
4)当Δx＝0，但x1及xmL与上一帧的值由差异，即两帧图像间产生了水平错位。水平移动其中一帧图像，以消除水平错位；。
5)依据m个码字/帧的规则，在上一帧图像最后一个码字的第L行在已校正的当前帧图像的第一个码字的第1行处将两帧图像连接。
所述粒径计算环节用于对已完成拼接的图像提取图像中各细颗粒子图像并计算其粒径。因拍摄到的细颗粒图像系其在水平方向的投影，故取其长短径的几何平均为其粒 径：
d＝(l*h)1/2，(1)
其中，l为长径、h为短径，d为细颗粒粒径(几何径)，计算出的各细粒径粒径值输出到某个生产管理系统中指定的计算处理或者控制部分进行统计分析处理。
所述主控制器用于管理控制装置的运行，其主要任务是，管控运行(包括启停)、接收速率计算环节输出的传送带运行速度，并据此计算调节和控制传送带的运行速度，使之保持匀速；控制拍摄频率；与上位机通信，发送结果及获取指令。
值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。
Claims (1)
1.一种细颗粒粒度检测装置，该细颗粒的粒径0.075毫米至4.75毫米，其特征在于，包括，
主控制器；
传送带，在所述主控制器的控制下输送待检测的细颗粒；
初步分类器，设置在所述传送带的输入端，用于对所述细颗粒按照颗粒直径进行分类；
第一编码带，被设置在所述传送带的一侧，同时也是所述初步分类器的输出方向一侧；
第二编码带，该第二编码带被设置与所述传送带的另一侧，位于所述第一编码带的对侧，
所述第一编码带或者第二编码带是黑白色的方格图，每一个方格或者是黑色，或者是白色，
所述检测装置还包括均衡器，该均衡器设于所述传送带上，并且位于所述初步分类器的输出端，用于对经过所述初步分类器初步分类过的细颗粒进行均匀处理，所述均衡器由两个与传送带行进方向垂直的梳状机构，梳状机构的齿距取对应的传送带所输送的细颗粒上限粒径的2～4倍，
图像摄取器，用于拍摄所述传送带上经过所述第一编码带的细颗粒图像，该图像也包括所述第一编码带和第二编码带；
所述检测装置的工作过程包括：
初步分类器对所述待检测的细颗粒进行初步分类；
经过初步分类的细颗粒被由所述主控制器控制的传送带传送，经过所述均衡器的均匀化处理；
所述图像摄取器对所述传送带上经过第一编码带的细颗粒进行连续拍摄，获取所需多幅包括有细颗粒、第一编码带和第二编码带的图像；
根据获得的多幅图像，结合所述第一编码带和第二编码带对获得的多幅细颗粒图像进行拼接，
根据获得的所述多幅图像计算所述传送带的运行速度，识别定时连续拍摄的图像中的编码带，根据在规定帧数的图像中所拍摄到的编码带中的组合码字出现的数目，确定当前传送带运行的速度，
当传送带匀速行进，速度为Y米/秒，相应地，拍摄到的图像中编码带的码字为m个/帧，每个码字占L图像行；当传送带在运行过程中发生轻微抖动，传送带的行进速度发生ΔY米/秒的变化，则拍摄到的图像中编码带的码字出现Δm个/帧的变化；设图像拍摄速率为f帧/秒，则一帧图像中码字个数的变化率Δm/m等于传送带运行速度的变化率ΔY/f Y，
对拍摄获得图像拼接过程包括：设上一帧图像已经处理完毕，对于当前帧图像，
1)读取图像两侧编码带，并识别出相应码字；计算出码字数量的增量Δm；
2)做m+Δm→m的scale变换；
3)读取图像编码带中第1行及第mL行码字图像的相对像素的位置x1及xmL，相同侧该位置值之差Δx＝xmL-x1，计算两侧Δx之均值，定义为图像偏转量；据此偏转量校正图像；
4)当Δx＝0，但x1及xmL与上一帧的值由差异，即两帧图像间产生了水平错位；水平移动其中一帧图像，以消除水平错位；
5)依据m个码字/帧的规则，在上一帧图像最后一个码字的第L行在已校正的当前帧图像的第一个码字的第1行处将两帧图像连接；
所述检测装置根据获得的细颗粒图像计算所述细颗粒的颗粒直径或者半径，
基于拍摄到的细颗粒图像系其在水平方向的投影，故取其长短径的几何平均为其粒径：d＝(l*h)1/2， (1)
其中，l为长径、h为短径，d为细颗粒粒径，
所述检测装置还包括回收容器，用于回收检测完毕的细颗粒，
所述初步分类器对细颗粒按粒径0.075毫米至0.3毫米、粒径0.3毫米至1.2毫米、粒径1.2毫米至4.75毫米进行初步分类，粒径为颗粒直径。
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