KR20130075543A - Flocculated mud characteristics anlaysis apparatus, method and measuring device using image evalution - Google Patents
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Abstract
Description
본원 발명은 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치, 방법 및 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플럭의 동영상 이미지를 계측하여 플럭의 크기, 지름 및 수중 유효 밀도를 분석하는 장치,방법 및 측정 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus, a method, and a measuring device for characterizing a floc through image measurement, and more particularly, to an apparatus, a method, and a measuring device for measuring the size, diameter, and effective density of the floc by measuring a video image of the floc. It is about.
일반적으로 수처리 시설 등에서는 원수를 취수한 후, 응집, 침강, 여과하는 공정을 거치게 된다. In general, in a water treatment facility, raw water is collected and then subjected to a process of flocculation, sedimentation, and filtration.
이 가운데 응집 공정은 물속에 응집제를 투입하여 물속의 콜로이드 상태의 현탁물질이나 유기물, 미생물 등의 미립자까지도 덩어리 상태 즉, 플럭 상태로 응집하는 공정이다.Among these, the flocculation step is a step of injecting a flocculant into the water to agglomerate even a colloidal suspended matter in the water, or even fine particles such as organic matter and microorganisms in agglomerate state, or floc state.
처리하고자 하는 원수의 특성에 따라 응집제의 종류, 투입농도 및 교반강도등이 정해지는데, 정수처리에서는 주로 알루미늄계통의 응집제가 사용되고 있고, 하수처리 및 폐수처리에서는 주로 철 계통의 응집제가 사용되고 있다.According to the characteristics of raw water to be treated, the type of flocculant, the input concentration and the stirring strength are determined. In the water treatment, aluminum flocculant is mainly used, and in the sewage treatment and wastewater treatment, iron flocculant is mainly used.
응집제를 투입하여 플럭을 생성하는 원리는 물속에 부유하는 입자의 표면은 대부분 음(-)전하를 띄고 있는바, 여기에 양(+)전하를 띄는 금속을 첨가하면 표면 입자의 중성화가 일어나게 되며 입자의 표면 퍼텐셜이 0에 도달하게 되면 입자간에 서로 반발하는 힘이 떨어지고 인력이 발생하여 입자가 큰 플럭으로 성장하기 시작한다.The principle of generating floc by adding flocculant is that most of the surface of particles suspended in water has a negative charge. If you add a metal with a positive charge, neutralize the surface particles. When the surface potential of reaches zero, the repulsive force between the particles drops and attraction occurs, causing the particles to grow into large flocs.
수처리 과정에서 가장 중요한 것은 가장 우수한 플럭현상을 유도하는 것인데. 플럭성장이 제대로 이루어지지 않으면 응집 공정 후 침강불량으로 연계되어 수처리효율이 크게 저하될 수 밖에 없다.The most important thing in water treatment is to induce the best floc. If the floc growth is not done properly, water treatment efficiency is inevitably reduced due to sedimentation failure after the flocculation process.
도 1 은 수처리 과정에서 플럭 성장과정의 일 실시예를 보여주는 도면이다.1 is a view showing an embodiment of the floc growth process in the water treatment process.
초기에는 분산되어 있는 안정된 상태의 입자들이 불안정한 상태가 되면서 서로 응집하게 된다.Initially, dispersed, stable particles become unstable and aggregate with each other.
즉, 표면에 음전하는 띄고 있는 입자를 중화시키기 위해 양전하를 띄는 응집제를 투입하면, 표면 퍼텐셜이 0에 가깝게 되며, 입자의 전기 이중층 두께가 감속되어 입자끼리 상호인력이 작용하게 되고 입자끼리 뭉치는 현상 즉, 플럭이 성장하게 되는 현상이 나타나게 된다.In other words, if a positively charged coagulant is added to neutralize the negatively charged particles on the surface, the surface potential is close to zero, and the electrical double layer thickness of the particles is reduced, causing mutual attraction between particles and agglomeration of particles. That is, the phenomenon that the floc grows will appear.
이렇게 성장된 플럭은 주로 마이크로 플럭(Micro Floc)으로 구별된다.The flocks thus grown are mainly classified as micro flocs.
이에 반하여, 응집제에 마이크로 샌드를 동시에 사용하는 경우에는 플럭이 가중 응집반응이 형성되고, 가중 응집 반응에 의해 형성된 매크로 플럭(Macro Floc)는 마이크로 플럭과는 성향이 다르다.On the other hand, when micro sand is used simultaneously in the flocculant, the flocs are weighted by the flocculation reaction, and the macro flocs formed by the weight flocculation reaction are different from the micro flocs.
한편 수처리 효율을 증대시키기 위해서는 응집공정 중에서 투입되는 응집제의 종류, 응집제의 투입량 및 교반강도 등이 결정적인 요인으로 작용하며 투입되는 응집제의 효율 및 교반 강도등을 알기 위해서는 플럭의 특성을 분석하는 과정이 절대적으로 필요하다.On the other hand, in order to increase the efficiency of water treatment, the type of coagulant, the amount of coagulant added and the stirring strength act as decisive factors. As needed.
따라서, 종래 플럭의 크기만을 측정하는 마이크로 플럭(Macro Floc)에 적용될 수 있었던 분석장치 또는 방법은 적용의 한계가 있다.Therefore, the analysis apparatus or method that can be applied to the micro floc which measures only the size of the conventional flocs has a limitation of application.
가중 응집 반응에 의해 성장된 매크로 플럭(Floc)은 형성되는 플럭의 수중유효밀도가 증가되기 때문에 플럭의 크기 뿐만 아니라 수중 유효밀도의 측정이 동시에 요구되는 문제점이 있다.
The macro flocs grown by the weighted flocculation reaction have a problem in that the effective density of the floc is formed as well as the effective density of the floc is simultaneously measured since the effective floc in the floc is increased.
본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기의 가중 응집 반응에 의해 성장된 매크로 플럭(Floc)의 크기, 지름 및 수중 유효 밀도를 동시에 분석할 수 있는 장치, 방법 및 측정장치를 제공하는데 있다.
Embodiments of the present invention provide an apparatus, a method, and a measuring apparatus capable of simultaneously analyzing the size, diameter, and effective density of a macro floc grown in the weighted flocculation reaction.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치는,정지된 유체를 포함하여 상부에서 하부로 흐르는 플럭의 자유 침강을 유도하는 플럭 낙하부; 상기 플럭 낙하부의 기준지점에 도달한 상기 플럭의 동영상 이미지를 촬영하는 촬영부; 및 상기 동영상 이미지를 분석하여 상기 플럭의 물리적 특성을 분석하는 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for characterizing flocks through image measurement, including: a floc drop unit for inducing free settling of a floc flowing from top to bottom including a stopped fluid; A photographing unit which photographs a moving image of the floc that has reached the reference point of the floc dropping part; And an analyzing unit analyzing the video image to analyze physical characteristics of the flocks.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치는,소정의 입자를 응집제와 교반시켜 플럭을 형성하는 플럭 형성부; 상기 플럭 형성부의 하단에 수직으로 위치하고, 정지된 유체를 포함하여 상부에서 하부로 흐르는 상기 플럭의 자유 침강을 유도하는 플럭 낙하부; 및 상기 플럭 낙하부로부터 일측방으로 기준거리만큼 이격되어 기준 낙하지점에 도달한 상기 플럭의 동영상 이미지를 촬영하는 촬영부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring floc characteristics through image measurement, comprising: a floc forming unit configured to form a floc by stirring predetermined particles with a flocculant; A floc drop portion positioned perpendicular to a lower end of the floc forming portion and including a stationary fluid to induce free settling of the floc flowing from top to bottom; And a photographing unit which photographs a moving image of the floc, which is spaced apart by a reference distance from one side of the floc drop unit and reaches a reference falling point.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법은 정지된 유체를 포함하여 상부에서 하부로 흐르는 플럭의 자유 침강을 유도하는 플럭 낙하단계; 기준지점에 도달한 상기 플럭의 동영상 이미지를 촬영하는 촬영단계; 상기 동영상 이미지를 분석하여 상기 플럭의 물리적 특성을 분석하는 분석분단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method for analyzing a characteristic of a floc by measuring an image, the method comprising: a floc drop step of inducing free settling of a floc flowing from top to bottom including a stationary fluid; A photographing step of photographing a moving image of the floc that has reached a reference point; And analyzing the video image to analyze physical characteristics of the flocks.
본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치, 방법 및 측정 장치에 의하면 가중 응집 반응에 의해 성장된 매크로 플럭(Floc)의 크기, 지름 뿐만 아니라 수중 유효 밀도를 동시에 획득할 수 있는 효과가 있다.According to an apparatus, a method, and a measurement device for characterizing flocks through image measurement according to the present invention, the size and diameter of the macro flocs grown by the weighted aggregation reaction as well as the effective density in the water can be simultaneously obtained.
본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치, 방법 및 측정 장치에 의하면 플럭의 크기 뿐만 아니라 유효밀도까지 정확하게 측정함으로써 수처리 효율을 현저하게 증가시킬 수 있는 효과가 있다.According to an apparatus, a method, and a measuring device for characterizing flocks through image measurement according to the present invention, it is possible to significantly increase water treatment efficiency by accurately measuring not only the size of the flocks but also the effective density.
본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치, 방법 및 측정 장치는 이미지 분석법을 활용하여 동일한 시료에 대하여 사이즈, 입도 , 침강속도, 유효밀도등을 측정할수 있고, 거시적 측정 방법들에 비하여 세부적인 플럭의 특성을 측정할 수 있고, 현장 적용이 용이하여 현장 부유/침강 물질의 특성 측정에 용이한 장점이 있다.
The apparatus, method, and measuring device for characterizing flocks through image measurement according to the present invention can measure size, particle size, sedimentation rate, effective density, and the like with respect to the same sample using image analysis, and are detailed in comparison with macroscopic measuring methods. The characteristics of the floc can be measured, and the field is easy to apply, so it is easy to measure the characteristics of the suspended / sedimented material in the field.
도 1 은 수처리 과정에서 플럭 성장과정의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 2 는 본원 발명의 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치를 보여주는 도면이다.
도 3 은 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치의 플럭 형성부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4 는 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치의 플럭 낙하부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5 는 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치의 촬영부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6 는 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치에서 최적의 촬영거리를 도출하기 위한 개념을 보여주는 도면이다.
도 7 은 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치에서 동영상 촬영의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 8 은 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치에서 이미지의 조정 실시예를 보여주는 도면이다.
도 9 는 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치에서 플럭의 크기 및 지름을 분석하는 실시예를 보여주는 도면이다.
도 10 은 플럭의 침강에 관계되는 항력계수와 레이놀즈 수(Reynolds number) 관계를 보여주는 도면이다.
도 11 은 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치에서 가중응집반응에서의 항력계수와 레이놀즈 수(Reynolds number) 관계를 보여주는 도면이다.
도 12 는 본원발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법의 흐름도를 보여주는 도면이다.1 is a view showing an embodiment of the floc growth process in the water treatment process.
2 is a view showing a floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement of the present invention.
Figure 3 is a view showing the configuration of the flocculation unit of the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
Figure 4 is a view showing the configuration of the floc drop portion of the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
5 is a view showing the configuration of the photographing unit of the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
6 is a view showing a concept for deriving an optimal shooting distance in the floc characteristics measurement, analysis apparatus according to the present invention.
7 is a view showing an embodiment of video recording in the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
8 is a view showing an embodiment of adjusting the image in the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
9 is a view showing an embodiment of analyzing the size and diameter of the floc in the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
FIG. 10 shows a relationship between drag coefficient and Reynolds number related to settlement of a floc. FIG.
11 is a view showing the relationship between the drag coefficient and Reynolds number in the weighted flocculation reaction in the floc characteristics measurement and analysis device according to the present invention.
12 is a flowchart illustrating a method of analyzing a characteristic of a floc through image measurement according to the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 2 는 본원 발명의 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement of the present invention.
본원 발명의 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정장치는 플럭 형성부(110), 플럭 낙하부(120) 및 촬영부(130)를 포함하여 이루어진다.The apparatus for measuring floc characteristics through image measurement of the present invention includes a
플럭 특성 분석 장치는 형성된 플럭의 특성을 분석하기 위한 부분으로 촬영된 동영상 이미지를 분석하여 플럭의 물리적 특성을 분석하는 분석부(미도시)를 더 포함하여 이루어진다.The floc characteristic analyzing apparatus further includes an analysis unit (not shown) that analyzes the physical image of the floc by analyzing the captured video image as a part for analyzing the formed floc.
플럭 형성부(110)는 원수(하수, 노면수 등등)에 포함된 소정의 입자를 응집제와 교반시켜 플럭을 생성한다.The
플럭 낙하부(120)는 플럭 형성부(110)의 하단에 수직으로 위치하고, 정지된 유체를 포함하여 상부에서 하부로 흐르는 플럭의 자유 침강을 유도한다.The
촬영부(130)는 플럭 낙하부(120)로부터 일측방으로 기준거리만큼 이격되어 기준 낙하지점에 도달한 플럭의 동영상 이미지를 촬영한다.The photographing
촬영된 동영상은 8bit 모노톤으로 60fps의 640x480 크기의 .lvi 형식 동영상 파일로 저장된다.The recorded video is saved as 8-bit monotone, 640x480 size .lvi format video file at 60fps.
본원 발명의 플럭 특성 측정, 분석 장치에서는 플럭의 크기, 지름 또는 수중 유효 밀도등의 물리적 특성을 동시에 얻을 수 있다.In the floc characteristic measurement and analysis apparatus of the present invention, physical characteristics such as the size, diameter, or effective density of the floc can be simultaneously obtained.
본원 발명에서의 플럭은 가중응집반응을 통해 형성된 플럭으로 종래 플럭의 크기만을 측정하는 마이크로 플럭(Macro Floc)에 적용될 수 있었던 분석장치 또는 방법은 적용할 수 없는 문제점이 있다.The floc in the present invention has a problem in that the analysis device or method that can be applied to a micro floc that measures only the size of a conventional floc as a floc formed through a weighted aggregation reaction is not applicable.
가중 응집 반응에 의해 성장된 매크로 플럭(Floc)은 형성되는 플럭의 수중유효밀도가 증가되기 때문에 플럭의 크기 뿐만 아니라 수중 유효밀도의 측정이 동시에 요구된다.The macro flocs grown by the weighted flocculation reaction are required to simultaneously measure the effective density of the floc as well as the size of the floc since the effective floc in the floc formed is increased.
본원 발명의 목적은 플럭의 크기 뿐만 아니라 수중 유효밀도를 동시에 구할 수 있도록 함이다.It is an object of the present invention to simultaneously obtain the effective density in water as well as the size of the flocs.
분석장치에서의 분석부는 동영상 이미지를 일정 시점의 프레임 단위로 편집하고 플럭의 각 프레임 이미지를 기초로 플럭의 물리적 특성을 분석한다.The analysis unit in the analysis apparatus edits the moving image image in units of frames at a certain point in time and analyzes the physical characteristics of the flocks based on each frame image of the flocks.
플럭 특성의 신뢰성 확보를 위하여 이미지 분리 또는 조정단계를 거칠 수 있으며 이에 대하여는 도8에서 상세하게 설명하기로 한다.Image separation or adjustment may be performed to secure the reliability of the floc characteristics, which will be described in detail with reference to FIG. 8.
플럭 형성부(110)에서 입자와 응집반응을 위해 투여되는 응집제(coagulant)는 제 2 염화철, 황산 알루미늄 등과 같은 금속염이여, 고분자 음이온 응집제(Anion Polymer)와 마이크로 샌드(Microsand)를 응집 보조제로 투여된다.In the
도 3 은 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치의 플럭 형성부의 구성을 보여주는 도면이다.Figure 3 is a view showing the configuration of the flocculation unit of the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
플럭 형성부는 디지털 모터(111), 임펠러(112), 교반용기(113)를 포함한다.The floc forming unit includes a digital motor 111, an impeller 112, and a stirring
임펠러(112)는 원수에 포함된 입자와 응집제를 교반시켜 플럭을 생성한다.The impeller 112 generates a floc by stirring the particles contained in the raw water and the flocculant.
임펠러(112)를 동작시키는 모터는 50~1000rpm 범위에서 1rpm 단위로 설정하여 일정한 교반 강도를 유지할 수 있는 디지털 제어방식 모터이다.The motor for operating the impeller 112 is a digitally controlled motor that can maintain a constant agitation strength by setting in units of 1 rpm in a range of 50 to 1000 rpm.
임펠러는 Flat Paddles(2blades, single paddle)형태로 W80mm x H20mm의 크기로 임펠러를 이용하여 시료를 교반한다.The impeller is a flat paddle (2 blades, single paddle) in the form of W80mm x H20mm to agitate the sample using the impeller.
입자와 응집제를 교반하거나 플럭을 생성하여 담는 교반용기(113)는 침강 낙하부(120)와 연결된다.Stirring
교반 용기(113)는 플럭 낙하부(120)의 중앙으로 플럭이 자유 침강하도록 하는 용기의 바닥에는 일정한 크기 지름을 가지는 원형 구멍(114)이 포함된다.The stirring
가중 응집 반응에 의해 생성된 플럭을 용기나 도구를 이용하여 채취시, 용기 안에서의 높은 플럭 농도와 가중 응집 반응을 위하여 투입된 고분자 음이온 응집제(Anion Polymer)에 의한 응집 강화효과에 의해, 용기 내부에서 재응집이 빠르게 진행된다.When the flocks produced by the weighted flocculation reaction are collected by using a container or a tool, the flocculation effect is enhanced by the flocculation strengthening effect by the high polymer concentration in the container and the anion polymer introduced for the weighted flocculation reaction. Aggregation proceeds quickly.
따라서 추가적인 용기나 도구를 이용하여 플럭을 측정시 순수하게 응집제에의해 생성된 플럭의 물리적 특성이 아니라 용기나 도구에 의해 추가응결이 진행된 플럭을 측정하게 되고, 따라서 실제보다 측정된 플럭의 크기나 밀도가 증가하는 문제점이 발생한다.Therefore, when measuring the flocs using additional containers or tools, the flocks that are additionally condensed by the containers or tools are measured, not the physical properties of the flocks produced purely by the flocculant. There is a problem that increases.
본원 발명의 플럭 특성 측정, 분석 장치는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 생성된 플럭의 자유 침강을 유도할 수 있도록 교반 용기(113)에 원형 구멍(114)을 포함하여 바로 플럭 낙하부(120)로 연결될 수 있도록 한 것이다.The floc characteristic measurement and analysis device of the present invention includes a
도 4 는 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치의 플럭 낙하부의 구성을 보여주는 도면이다.Figure 4 is a view showing the configuration of the floc drop portion of the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
본원 발명에서의 플럭 특성 측정, 분석 장치는 플럭의 정지 유체내에서 자유침강을 유도하여 물리적 특성을 측정, 분석한다.The floc characteristic measurement and analysis device of the present invention induces free sedimentation in the static fluid of the floc to measure and analyze physical properties.
플럭 낙하부(120)는 생성된 플럭를 정지된 유체에서 자유 침강하도록 하는 기능을 수행한다.The
플럭 낙하부(120)는 촬영부에서의 카메라의 심도에 의한 피사체의 아웃포커싱 현상을 최소화하고 촬영 유효영역을 극대화하기 위하여 직사각형 형태의 투명관으로 형성된다.The
플럭 낙하부(120)의 단면은 20x50mm로 제작하여 심도에 의한 오차 및 원근 오차를 저감시킬수 있도록 한다.The cross section of the
또한 낙하부(120)의 길이를 150cm로 제작하여 종단속도의 침강이 충분히 이루어 질 수 있도록 한다.In addition, the length of the dropping
플락 낙하부(120)는 길게 제작하여 침강 거리의 증가로 평균 침강 속도가 종단속도에 근접할 수 있도록 하여 침강속도의 차이로 인한 입자의 분산 유도하기 위함이다.The
플럭 낙하부(120)에서 측정하기 위한 플럭의 양과 동영상 촬영의 시점을 조절하며, 플럭이 플럭 낙하부(120)의 중앙으로 침강할 수 있도록 안내하는 슬라이드부(115)를 포함한다.It includes a
슬라이드부(115)는 교반 용기(113)의 원형 구멍의 개폐를 제어한다.The
플럭 낙하부(120)는 자유 침감하는 플럭의 양을 조절하기 위한 조절부(121)를 포함한다.The
조절부(121)는 플럭 낙하부의 하단 외측면에 연결되어 있는 원형관으로 자유 침강하는 플럭의 양을 조절할 수 있다.The adjusting
조절부(121)는 제어밸브(122)를 포함하여 슬라이드부(115)의 조작시 즉, 플럭의 자유 침강시 제어밸브를 함께 조절하여 침강되는 시료의 양(ml)을 조절하며 짧은 시간에 플럭이 플럭 낙하부로 유입될 수 있도록 한다.The adjusting
도 5 는 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치의 촬영부의 구성을 보여주는 도면이다.5 is a view showing the configuration of the photographing unit of the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
본원 발명에 따른 플럭 특성 측정, 분석 장치는 정지된 유체에서 자유 침강하는 플럭의 동영상을 촬영하고 촬영된 특정 프레임의 이미지에서 플럭의 사이즈, 지름등의 물리적 특성을 파악하는 것이 특징이다.The floc characteristic measurement and analysis device according to the present invention is characterized by taking a video of the floc freely settled in the stationary fluid and grasping the physical characteristics such as the size, diameter of the floc in the image of the particular frame photographed.
본원 발명에 따른 플럭 특성 측정, 분석 장치의 촬영부(130)는 플럭 낙하부(120)에서 침강하고 있는 플럭을 CCD 카메라(131)가 촬영하여 동영상 이미지를 생산하는 부분이다.The photographing
CCD 카메라(131)는 고속으로 떨어지는 플럭의 잔상이나 상번짐 없이 촬영하기 위하여 60fps의 촬영속도를 가진다. 해상도는 640x480이며, 색의 간섭에 의한 오차를 최소하하기 위하여 모노톤의 카메라를 선정한다. The
CCD 카메라(131)를 60fps, 흑백 카메라로 선정한 것은 잔상에 의한 오차 제거 및 출력방식에 의한 오차를 감소시키기 위함이다.The 60
촬영부(130)는 촬영시 밝기에 따라 상의 밝기가 달라지기 때문에 일정한 밝기를 유지하기 위해 암실(darkroom)상태를 조성하고 조명을 설치한다.Since the brightness of the image varies depending on the brightness at the time of photographing, the photographing
CCD 카메라(131)의 촬영부(130)는 암실(darkroom) 상태를 유지하는 암실부내에 위치하며, 암실부는 플럭의 이미지 밝기를 조절하기 위한 조명부(132) 및 조명부로부터 출력된 빛이 한곳에 집중되지 않도록 하기 위하여 거울(133)을 포함한다.The photographing
조명부는 CCD 카메라(131)에 직접 빛이 반사되는 것을 고려하여 측면에 설치하고, 거울을 이용하여 촬영지점의 한곳에 조명이 집중되지 않도록 한다.The lighting unit is installed on the side in consideration of the reflection of light directly on the
반사 거울은(133) 그림자 및 반사광에 의한 오차를 제거하기 위한 것이다.The reflecting mirror 133 is intended to eliminate errors due to shadows and reflected light.
암실부는 CCD 카메라(131)의 촬영부(130)를 포함하여 자유침강하는 플럭 낙하부(120)의 일정부분을 포함한다.The darkroom part includes a predetermined portion of the free fall of the
즉, 플럭 낙하부(134)의 하단으로부터 일정 높이까지는 암실(darkroom)상태가 유지되는 것이다.That is, the darkroom state is maintained from the lower end of the
일정 높이라 함은 플럭을 촬영하는 지점 즉 기준 낙하지점으로부터 상측으로 일정거리 이격된 지점이다.The constant height is a point at which the floc is photographed, that is, a point spaced apart from the reference drop point by a predetermined distance.
암실부내의 촬영부 즉, CCD 카메라의 위치는 플럭 낙하부(134)로부터 일정 기준거리를 두고 이격된다.The position of the photographing unit in the dark room, that is, the CCD camera is spaced apart from the
이는 카메라의 촬영거리에 의한 크기오차를 최소화하기 위한 것으로 본원 발명에서는 450mm를 기준거리로 하였다.This is to minimize the size error due to the shooting distance of the camera in the present invention was 450mm reference distance.
도 6 는 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치에서 최적의 촬영거리를 도출하기 위한 개념을 보여주는 도면이다.6 is a view showing a concept for deriving an optimal shooting distance in the floc characteristics measurement, analysis apparatus according to the present invention.
도 6의 (b-1)(B-2)는 카메라의 촬영 거리에 따른 피사체의 크기 변화를 보여주는 일 실시예이다.6B and 6B illustrate an example of changing a size of a subject according to a photographing distance of a camera.
도6의 (b-1)는 피사체로부터 450mm 이격되어 촬영거리를 설정한 것으로 앞단의 원과 뒷단의 원이 거의 동일한 사이즈로 촬영되었으나, (b-2)는 피사체로부터 100mm 이격되어 촬영거리를 설정한 것으로 앞단의 원과 뒷단의 원이 (b-1)와 달리 사이즈 차가 큰 것을 볼 수 있다.6 (b-1) shows a shooting distance spaced 450mm away from the subject, and the front and rear circles are photographed at almost the same size, but (b-2) 100mm away from the subject to set the shooting distance. One thing is that the front and rear circles differ in size from (b-1).
본원 발명에서는 최적의 촬영거리 도출을 위하여 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 카메라,촬영부의 촬영 시야각의 상단과 하단에 의해 결정되는 플럭 낙하부(120)의 전체 면적(137-1 및 137-2)에 대하여 촬영면적(137-1)이 기준값(97%)이상이 유지되도록 유지한다.In the present invention, in order to derive an optimal shooting distance, as shown in (a) of FIG. 6, the total areas 137-1 and 137 of the
또는 카메라로부터 직사각형인 플럭 낙하부(120)의 내측면까지의 거리(135)가 카메라로부터 플럭 낙하부(120)의 외측면까지의 거리(136)의 기준값(95%)이상이 유지되도록 플럭 낙하부(120)의 폭을 결정한다.Or the floc drop so that the
도 7 은 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치에서 동영상 촬영의 일 실시예를 보여주는 도면이다.7 is a view showing an embodiment of video recording in the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
본원 발명에서의 촬영부에 의해 촬영된 동영상 이미지는 Power Director 프로그램을 이용하여 Frame 단위로 편집한다. The moving image photographed by the photographing unit in the present invention is edited in units of frames using a Power Director program.
즉, 동영상을 읽어서 특정 시간, 원하는 시점의 화면을 jpg형식의 이미지 파일로 편집하는 것이다.In other words, it reads a video and edits the screen at a specific time and a desired time point as an image file of jpg format.
동영상 이미지의 특정 시간에 이미지를 시각적으로 편집하는 것이다.Visually editing an image at a specific time in the video image.
일반적으로 침강하는 단일입자의 이미지 분석시에는 입자 추적을 통한 침강시간 및 속도 측정을 하는 것이 맞지만, 불규칙한 다수의 입자, 플럭을 대상으로 한 본원 발명에서는 동영상 이미지 분할 시점의 기준을 선정하여 특정 시간의 이미지로부터 구한다.In general, the sedimentation time and velocity measurement through particle tracking is appropriate when analyzing the sedimentary single particle image. However, in the present invention targeting a large number of irregular particles and flocs, a criterion of the time point at which a video image is divided is selected. Obtain from the image.
플럭이 초기 가속구간의 영향을 무시할 충분한 거리를 종단 속도로 침강하였다는 전제하에 평균 침강속도를 이용하여 플럭이 중복 촬영되지 않도록 시점을 선정하고 이미지 분할 시점을 정한다.On the premise that the flop settles at the end velocity enough distance to ignore the influence of the initial acceleration section, the point of sedimentation is selected and the image segmentation timing is determined using the average settling velocity.
도 8 은 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치에서 이미지의 조정 실시예를 보여주는 도면이다.8 is a view showing an embodiment of adjusting the image in the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
동영상 이미지를 각 프레임 단위의 jpg 형식의 이미지 파일로 편집한 이후에 분석부에서 플럭의 물리적 특성을 자동으로 분석하기 위하여 이미지 조정 단계를 거친다.After editing the video image into a jpg format image file of each frame unit, the analyzer performs an image adjustment step to automatically analyze the physical characteristics of the flocs.
이미지의 조정은 jpg이미지 파일을 분석부에서 읽을 수 있도록 하는 작업으로 ImageJ 프로그램으로 분석부인 Matlab에서 이미지 단위로 읽을 수 있도록 조정하는 과정이다.Image adjustment is the process of making jpg image file to be read by the analysis unit. It is the process of adjusting it so that it can be read in image unit by Matlab, which is the analysis unit, with the ImageJ program.
jpg 이미지 파일은 Brightness 와 Contrast 조정, Threshold 조정 단계를 거쳐 tif(Tagged Image File)형식으로 변환된다.The jpg image file is converted into tif (tagged image file) format through brightness, contrast, and threshold adjustment.
이미지의 조정시 사용된 주요 과정(도 8 (a))은 The main procedure used to adjust the image (Fig. 8 (a)) is
Line : 그림자 등에 의해 피사체의 형상이 끊긴 부분을 연결해 주는 과정 Line: The process of connecting the part where the shape of the subject is cut off by shadow etc.
Cut : 피사체가 중복되거나 연결돼 있는 경우 분리해 주는 과정Cut: Process of separating subjects when they are duplicated or connected
Delete : 불필요한 피사체를 지우는 과정Delete: The process of deleting unnecessary subjects
Fill holes : 도넛 형태로 나타난 피사체의 내부를 채우는 과정Fill holes: the process of filling the inside of a subject in the form of a donut
Dilation : 반투명한 피사체의 외형을 살려 공간을 채우는 과정Dilation: The process of filling the space by utilizing the appearance of the translucent subject
Erosion : 피사체의 외형을 곡선형태로 조정하는 과정Erosion: The process of adjusting the appearance of a subject to curve
도 9 는 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치에서 플럭의 크기 및 지름을 분석하는 실시예를 보여주는 도면이다.9 is a view showing an embodiment of analyzing the size and diameter of the floc in the floc characteristic measurement, analysis device through the image measurement according to the present invention.
본원 발명의 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정, 분석장치의 분석부는 동영상 이미지 중 특정 시간 이미지 프레임에서 플럭이 차지하는 픽셀의 수에 각 픽셀의 크기를 곱하여 플럭의 크기를 획득한다.The analysis unit of the floc characteristic measurement and analysis apparatus through the image measurement of the present invention obtains the size of the floc by multiplying the number of pixels occupied by the floc in a particular time image frame of the video image.
도 9 (a)의 특정 시간의 플럭의 이미지에서 플럭의 크기는 모노톤 이미지에서 플럭을 형성하는 픽셀의 수에 각 픽셀의 크기(0.00608 mm^2/pixels) 를 곱하여 측정한다.The size of the floc in the image of the floc at the specific time of FIG. 9 (a) is measured by multiplying the number of pixels (0.00608 mm ^ 2 / pixels) by the number of pixels forming the floc in the monotone image.
분석부는 플럭의 지름을 입자의 크기와 동일한 크기를 가지는 원의 지름을 입자의 지름으로 결정하는 Projected Area Method를 이용하였다.The analysis unit used the projected area method to determine the diameter of a circle having the same size as the particle size as the diameter of the particle.
도 9 (b)에서와 같이 입자의 크기와 동일한 크기를 가지는 원으로 전제하고 수학식1을 기초로 플럭의 지름을 획득한다.A diameter of the floc is obtained based on
여기서, 
도 10 은 플럭의 침강에 관계되는 항력계수와 레이놀즈 수(Reynolds number) 관계를 보여주는 도면이다.FIG. 10 shows a relationship between drag coefficient and Reynolds number related to settlement of a floc. FIG.
플럭의 침강은 Stoke's Law에 의해 표현될 수 있다.The floc settling can be represented by Stoke's Law.
Stoke's Law는 입자가 매우 잘아서 그 침강속도가 작고 따라서 정상류를 이룬다고 생각되는 경우에 구형입자의 침강법칙을 표현한 것으로 이 식의 범위는 석영에 대해서는 50μ이하, 약간의 오차를 허용한다면 100μ 이하이고, 방해석에 대해서는 30μ이하이다. Stoke's Law expresses the law of sedimentation of spherical particles when the particles are very fine and their sedimentation velocity is small and therefore is considered to be steady flow. The range of this equation is 50μ or less for quartz and 100μ or less if some error is allowed. It is 30 micrometers or less about calcite.
즉, 플럭의 침강과 관련하여 Stoke's Law가 항상 적용될 수 있는 것이 아니고, 플럭의 크기와 밀도에 의해 적용될 수 있는 영역이 달라진다.In other words, the Stoke's Law is not always applicable to the settlement of the floc, and the area to which the floc is applied depends on the size and density of the floc.
Stoke's Law는 층류상태로 침강하는 구형입자의 종단속도를 입자의 크기와 유효밀도를 이용하여 나타낸 식으로 아래와 같다.Stoke's Law is the equation that shows the terminal velocity of the spherical particles that settle in the laminar state using the particle size and the effective density.
자유 침강하는 입자에 작용하는 힘은 수학식 2와 같다.The force acting on the freely settling particles is shown in
여기서, Ft는 입자에 작용하는 전체 힘이고, Fg는 중력에 의한 힘, Fd는 저항에 의한 힘, Fl은 부력에 의한 힘이다.Where Ft is the total force acting on the particle, Fg is the force by gravity, Fd is the force by resistance, and Fl is the force by buoyancy.
여기서, 종단속도로 등속운동한다고 가정할 경우 Ft는 0이 되며 침강속도 v에 대하여 정리하면 수학식 3과 같다.Here, if it is assumed to be constant velocity at the end velocity, Ft becomes 0.
여기서, v는 상기 플럭의 자유 침강 속도, g는 중력가속도, 
여기에 항력계수를 층류구간에서의 레이놀즈 수(Re)를 적용하여 정리하면 Stoke's Law가 된다.The drag coefficient is summed up by applying Reynolds number (Re) in the laminar flow section to become Stoke's Law.
레이놀즈 수(Reynolds number)는 움직이는 유체 내에 물체를 놓거나 유체가 관속을 흐를 때 난류와 층류의 경계가 되는 값으로 무차원수이다.Reynolds number is a dimensionless number that is the boundary between turbulent and laminar flow when an object is placed in a moving fluid or when a fluid flows through a tube.
유체내에 입자의 흐름을 연구하는 데 중요한 것으로, 이 값이 작을 때는 흐름이 규칙적인 층류가 되지만, 어떤 값 이상이 되면 난류가 된다. It is important to study the flow of particles in a fluid. When this value is small, the flow becomes regular laminar flow, but when it is above a certain value, it becomes turbulent.
일반적으로 이와 같은 난류와 층류의 경계가 되는 R의 값을 임계 레이놀즈수라 한다. In general, the value of R that is the boundary between turbulent and laminar flow is called the critical Reynolds number.
그 값은 원관 내의 물의 흐름에서 약 2,300이다. The value is about 2,300 in the flow of water in the tube.
그러나, Stoke's Law는 입자의 크기 또는 입자의 형태요소(shape factor)의변화에 따라서 항력계수가 변화하고 이에 따라 Stoke's Law도 변화한다.However, the Stoke's Law changes the drag coefficient according to the particle size or the shape factor of the particle, and the Stoke's Law changes accordingly.
Stoke's Law에서 항력계수(
그러나, 본원발명에서의 가중 응집반응에 의해 생성된 플럭의 경우에는 밀도와 크기가 향상되어 높은 레이놀즈 수 값을 가지므로 층류구간에서 적용될 수 항력계수와 레이놀즈 수의 관계식을 그대로 적용할 수 없다.However, in the case of the flocks produced by the weighted flocculation reaction according to the present invention, since the density and size are improved to have a high Reynolds number value, the relationship between drag coefficient and Reynolds number that can be applied in the laminar flow section cannot be applied as it is.
도 10은 레이놀즈 수와 항력계수를 나타내는 그래프로서 3개 구간으로 나누어 지며 각 구간마다 서로 다른 관계식에 의해 정립된다.FIG. 10 is a graph showing Reynolds number and drag coefficient, which is divided into three sections and is established by different relations for each section.
따라서, 본원 발명의 가중 응집 반응에 의해 생성된 플럭에 대하여 항력계수 와 레이놀즈 수의 관계식을 결정할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to determine the relationship between drag coefficient and Reynolds number for the flocks produced by the weighted flocculation reaction of the present invention.
도 11 은 본원 발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정,분석 장치에서 가중응집반응에서의 항력계수와 레이놀즈 수(Reynolds number :Re) 관계를 보여주는 도면이다.11 is a view showing the relationship between the drag coefficient and Reynolds number (Re) in the weighted flocculation reaction in the floc characteristic measurement and analysis device according to the present invention.
도 11은 본원 발명의 가중 응집 반응에 의해 생성된 플럭을 이온교환 수지를 이용하여 측정한 결과로 항력계수와 레이놀즈 수(Reynolds number) 관계를 보여주는 도면으로, 도 10에서의 3개 구간중 전이구간에 대부분 위치함을 보여준다.FIG. 11 is a graph showing the relationship between drag coefficient and Reynolds number as a result of measuring the flocks produced by the weighted flocculation reaction of the present invention using an ion exchange resin. FIG. Shows most of the location in.
따라서, 전이구간에서의 항력계수와 레이놀즈 수(Reynolds number) 관계식을 정립할 필요가 있고 이는 Allen(1991)에 의해 제안된 수학식5로 표현된다.Therefore, it is necessary to establish the drag coefficient and Reynolds number relation in the transition period, which is represented by
본원 발명의 가중 응집 반응에 의해 생성된 플럭에 대하여 즉, 전이구간에서의 항력계수와 레이놀즈 수(Reynolds number)관계식을 적용하여 Stoke's Law를 변형하여 보면 수학식 6과 같다.For the flocks produced by the weighted flocculation reaction of the present invention, that is, the Stoke's Law is modified by applying the drag coefficient and the Reynolds number relation in the transition section.
여기서 레이놀즈 수는 측정된 지름값과 물의 특성을 적용하여 계산하고 침강 속도는 침강거리를 침강시간으로 나누어 평균 침강속도를 이용하였다.The Reynolds number was calculated by applying the measured diameter and water properties, and the sedimentation rate was calculated by dividing the sedimentation distance by the sedimentation time.
플럭이 자유침강하기 때문에 최초의 0에서 부터 종단 속도 도달하기까지 시간이 소요되지만 플럭 낙하부를 충분히 길게 하여 도달시간의 영향을 최소화한다.Because the floc settles freely, it takes time from the initial zero to reach the termination speed, but by making the floc drop long enough to minimize the impact of the arrival time.
여기서, Re는 레이놀즈 수, 
수학식5와 수학식6을 Stoke'w Law에 수중 유효밀도를 구하여 보면 수학식 7과 같다.
여기서, 
본원 발명의 플럭 특성 측정, 분석 장치의 분석부는 플럭의 자유 침강 시작점으로부터 기준 지점,이미지 촬영지점까지의 침강 거리를 동영상 이미지의 촬영시작 시간으로부터 특정 시간까지의 침강 시간으로 나누어 플럭의 자유 침강 속도를 획득한다.The analysis unit of the floc characteristic measurement and analysis device of the present invention divides the settling distance from the start point of the free settling of the flop to the reference point and the image capturing point by the settling time from the start time of recording the video image to a specific time to determine the free settling speed of the floc. Acquire.
레이놀즈 수 값은 플럭의 크기와 침강속도의 영향을 받기 때문에 수중 밀도가 1.08 ~1.4인 플럭의 경우 Stoke's Law 영역의 침강특성이 나타나지만, 입도 범위가 0.3 ~1.2mm 인 진비중 1.08 인 이온교환 수지 입자의 경우 전이영역의 침강 특성이 나타난다.The Reynolds number value is affected by the size of the floc and the sedimentation rate, so the floc with a water density of 1.08 to 1.4 exhibits the sedimentation characteristics of the Stoke's Law region. In the case of, the sedimentation characteristics of the transition region are shown.
본원 발명의 가중응집 반응에 의해 생성된 플럭들은 일반적으로 입도범위가 0.4mm이상으로 나타나고 밀도가 1.08보다 높게 형성되어 레이놀즈 수 값이 전이영역에 들어가기 때문에 항력계수와 레이놀즈 수(Reynolds number)관계식을 수학식 5을 적용하였다.The flocks produced by the weighted flocculation reaction of the present invention generally have a particle size range of 0.4 mm or more and a density of higher than 1.08, so that the Reynolds number value enters the transition region, thus the relationship between drag coefficient and Reynolds number is calculated.
본원 발명의 가중응집 반응에 의해 생성된 플럭의 레이놀즈 수는 4 내지 100의 범위내의 값으로 측정되었다.The Reynolds number of the flocs produced by the weighted flocculation reaction of the present invention was measured to a value in the range of 4 to 100.
도 12 는 본원발명에 따른 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법의 흐름도를 보여주는 도면이다.12 is a flowchart illustrating a method of analyzing a characteristic of a floc through image measurement according to the present invention.
본원 발명의 가중 응집 반응에 의해 생성된 플럭의 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법은 정지된 유체를 포함하여 상부에서 하부로 흐르는 플럭의 자유 침강을 유도한다(S1110).The flocculation characterization method through image measurement of the flocs generated by the weighted flocculation reaction of the present invention induces free settling of the flocs flowing from the top to the bottom, including the stationary fluid (S1110).
플럭이 종단 속도 지점, 플럭의 촬영지점인 기준지점에 도달한 플럭의 동영상 이미지를 촬영한다(S1120).The video captures a video image of the flocks having reached the end point, the reference point which is the shooting point of the flocks (S1120).
동영상 이미지를 분석하여 플럭의 물리적 특성을 분석한다(S1130).The physical characteristics of the flocks are analyzed by analyzing the video image (S1130).
본원 발명의 플럭 특성 측정, 분석 장치에서는 플럭의 크기, 지름 또는 수중 유효 밀도등의 물리적 특성을 동시에 얻을 수 있다.In the floc characteristic measurement and analysis apparatus of the present invention, physical characteristics such as the size, diameter, or effective density of the floc can be simultaneously obtained.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (31)
상기 플럭 낙하부의 기준지점에 도달한 상기 플럭의 동영상 이미지를 촬영하는 촬영부; 및
상기 동영상 이미지를 분석하여 상기 플럭의 물리적 특성을 분석하는 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치.A floc drop portion for inducing free settling of the floc flowing from the top to the bottom including the stationary fluid;
A photographing unit which photographs a moving image of the floc that has reached the reference point of the floc dropping part; And
And a analyzer for analyzing physical characteristics of the flocks by analyzing the video image.
상기 플럭의 물리적 특성은 상기 플럭의 크기, 지름 또는 수중 유효 밀도 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치.The method of claim 1,
The physical characteristics of the floc is characterized in that at least any one of the size, diameter or effective density of the floc of the floc characterized in that the flocculation apparatus through image measurement.
상기 동영상 이미지를 일정 시점의 프레임 단위로 편집하고 상기 플럭의 각 프레임 이미지를 기초로 상기 플럭의 물리적 특성을 분석하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치.The method of claim 1, wherein the analysis unit
The apparatus for characterizing flocks through image measurement, wherein the video image is edited in units of frames at a predetermined time point and the physical characteristics of the flocks are analyzed based on each frame image of the flocks.
상기 동영상 이미지 중 특정 시간 이미지 프레임에서 상기 플럭이 차지하는 픽셀의 수에 각 픽셀의 크기를 곱하여 상기 플럭의 크기를 획득하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치.The method of claim 2, wherein the analysis unit
And measuring the number of pixels by multiplying the size of each pixel by the number of pixels occupied by the flag in a specific time image frame of the moving image.
아래의 수학식을 기초로 상기 플럭의 지름을 획득하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치.
[ 수학식 ]
여기서,
The apparatus for characterizing flocks through image measurement, characterized in that to obtain a diameter of the floc based on the following equation.
[ Mathematical Expression ]
here,
상기 플럭의 자유 침강 시작점으로부터 상기 기준 지점까지의 침강 거리를 상기 동영상 이미지의 촬영시작 시간으로부터 상기 특정 시간까지의 침강 시간 으로 나누어 상기 플럭의 자유 침강 속도를 획득하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치.The method of claim 4, wherein the analysis unit
The flocculation through the image measurement, characterized in that the settling distance from the starting point of the free settling of the floc to the reference point divided by the settling time from the recording start time of the video image to the specific time to obtain the free settling speed of the floc Characterization device.
상기 플럭의 자유 침강 속도는 상기 플럭의 종단 속도인 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치.The method according to claim 6,
The free settling velocity of the floc is the characteristic characteristic of the flocks through the image measurement, characterized in that the terminal velocity.
아래의 수학식을 기초로 상기 플럭의 수중 유효 밀도를 구하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 장치.
[ 수학식 ]
여기서,
An apparatus for characterizing flocks through image measurement, characterized in that the effective density of the floc is obtained in water based on the following equation.
[ Mathematical Expression ]
here,
상기
remind
상기 플럭 형성부의 하단에 수직으로 위치하고, 정지된 유체를 포함하여 상부에서 하부로 흐르는 상기 플럭의 자유 침강을 유도하는 플럭 낙하부; 및
상기 플럭 낙하부로부터 일측방으로 기준거리만큼 이격되어 기준 낙하지점에 도달한 상기 플럭의 동영상 이미지를 촬영하는 촬영부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.A floc forming portion for stirring the predetermined particles with a flocculant to produce a floc;
A floc drop portion positioned perpendicular to a lower end of the floc forming portion and including a stationary fluid to induce free settling of the floc flowing from top to bottom; And
And a photographing unit which photographs a moving image of the floc, which is spaced apart by a reference distance from one side of the floc drop unit and reaches a reference dropping point.
제 2 염화철 또는 황산 알루미늄인 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.The method of claim 10, wherein the coagulant is
A device for measuring the characteristics of a floc through image measurement, characterized in that the second iron chloride or aluminum sulfate.
상기 플럭 낙하부는 직사각형 형태의 투명관인것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.11. The method of claim 10,
The floc drop portion is characterized in that the floccule measuring device through the image measurement, characterized in that the rectangular transparent tube.
상기 입자와 응집제를 교반시켜 플럭을 생성하는 임펠러;
상기 임펠러를 동작시키는 디지털 모터;
상기 플럭을 담는 교반용기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.The method of claim 12, wherein the floc forming part
An impeller which agitates the particles and flocculant to produce a floc;
A digital motor for operating the impeller;
A device for measuring floc characteristics through image measurement, comprising: a stirring vessel containing the floc.
상기 투명관의 중앙으로 상기 플럭이 자유 침강하도록 하는 상기 교반 용기의 바닥에는 일정한 크기 지름을 가지는 원형 구멍이 포함된 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.The method of claim 13,
And a circular hole having a predetermined size diameter is included in the bottom of the stirring vessel allowing the floc to freely settle in the center of the transparent tube.
상기 원형 구멍의 개폐를 제어하는 슬라이드부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치. 15. The method of claim 14,
And a slide unit for controlling opening and closing of the circular hole.
상기 촬영부 및 상기 플럭 낙하부의 하단으로부터 일정 높이까지는 암실(darkroom)상태를 유지시키는 암실부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.11. The method of claim 10,
And a darkroom unit for maintaining a darkroom state from a lower end of the photographing unit and the floc drop unit to a predetermined height.
상기 일정 높이는 상기 기준 낙하지점으로부터 상측으로 일정거리 이격된 지점인 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.17. The method of claim 16,
And the predetermined height is a point spaced apart from the reference falling point upward by a predetermined distance.
상기 플럭 낙하부의 외측면에 연결되어 자유 침강하는 상기 플럭의 양을 제어할 수 있는 조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.11. The method of claim 10,
And a control unit connected to an outer surface of the floc drop unit to control an amount of the freely settling floc.
상기 플럭 낙하부에 투입되는 시료의 양을 제어하는 제어밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.The method of claim 18, wherein the control unit
And a control valve for controlling the amount of the sample injected into the floc dropping part.
상기 기준 거리는 상기 촬영부의 촬영 시야각의 상단과 하단에 의해 결정되는 상기 플럭 낙하부의 전체 면적에 대하여 촬영면적이 기준값이상이 유지되는 거리인 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.11. The method of claim 10,
And the reference distance is a distance at which a photographing area is maintained at a reference value or more with respect to the entire area of the dropping portion determined by the upper and lower ends of the photographing viewing angles of the photographing unit.
상기 촬영부로부터 상기 플럭 낙하부의 내측면까지의 거리와 상기 촬영부로부터 상기 플럭 낙하부의 외측면까지의 거리의 비율이 기준값이상이 유지되도록 상기 플럭 낙하부의 폭을 결정하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.11. The method of claim 10,
The ratio of the distance from the photographing part to the inner surface of the floc drop part and the distance from the photographing part to the outer face of the floc drop part is determined so that the width of the floc drop part is determined so as to maintain the reference value or more. Device for measuring floc characteristics.
상기 암실부는
상기 플럭의 이미지 밝기를 조절하기 위한 조명부;
상기 조명부로부터 출력된 빛이 상기 낙하지점을 중심으로하여 촬영영역에 고르게 퍼지게 하는 거울;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 측정 장치.17. The method of claim 16,
The dark part is
An illumination unit for adjusting an image brightness of the floc;
And a mirror for allowing the light output from the lighting unit to spread evenly in the photographing area with respect to the dropping point.
기준지점에 도달한 상기 플럭의 동영상 이미지를 촬영하는 촬영단계;
상기 동영상 이미지를 분석하여 상기 플럭의 물리적 특성을 분석하는 분석단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법.A floc drop step of inducing free settling of the floc flowing from top to bottom, including the stationary fluid;
A photographing step of photographing a moving image of the floc that has reached a reference point;
And analyzing the video image to analyze physical properties of the flocks.
상기 플럭의 물리적 특성은 상기 플럭의 크기, 지름 또는 수중 유효 밀도 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법.24. The method of claim 23,
The physical characteristics of the floc is characterized in that at least one or more of the size, diameter, or effective density of the floc characterized in that the floc through the image measurement method.
상기 동영상 이미지를 일정 시점의 프레임 단위로 편집하고 상기 플럭의 각 프레임 이미지를 기초로 상기 플럭의 물리적 특성을 분석하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법.The method of claim 23, wherein the analyzing step
The method of claim 1, wherein the video image is edited in units of frames at a predetermined time point and the physical characteristics of the flocks are analyzed based on each frame image of the flocks.
상기 동영상 이미지 중 특정 시간의 이미지 프레임에서 상기 플럭이 차지하는 픽셀의 수에 각 픽셀의 크기를 곱하여 상기 플럭의 크기를 획득하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법.The method of claim 24, wherein the analyzing step
And measuring the number of pixels by multiplying the size of each pixel by the number of pixels occupied by the flocks in an image frame of a specific time in the moving image.
아래의 수학식을 기초로 상기 플럭의 지름을 획득하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법.
[ 수학식 ]
여기서,
A method for characterizing flocks through image measurement, characterized in that to obtain the diameter of the floc based on the following equation.
[ Mathematical Expression ]
here,
상기 플럭의 자유 침강 시작점으로부터 상기 기준 지점까지의 침강 거리를 상기 동영상 이미지의 촬영시작 시간으로부터 상기 특정 시간까지의 침강 시간 으로 나누어 상기 플럭의 자유 침강 속도를 획득하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법.The method of claim 26, wherein said analyzing step
The flocculation through the image measurement, characterized in that the settling distance from the starting point of the free settling of the floc to the reference point divided by the settling time from the recording start time of the video image to the specific time to obtain the free settling speed of the floc Characterization method.
상기 플럭의 자유 침강 속도는 상기 플럭의 종단 속도인 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법.29. The method of claim 28,
The free sedimentation rate of the floc is a characteristic characteristic of the flocks through the image measurement, characterized in that the terminal velocity.
아래의 수학식을 기초로 상기 플럭의 수중 유효 밀도를 구하는 것을 특징으로 하는 이미지 계측을 통한 플럭 특성 분석 방법.
[ 수학식 ]
여기서,
A method for characterizing flocks through image measurement, characterized in that the effective density of the floc is obtained in water based on the following equation.
[ Mathematical Expression ]
here,
상기
31. The method of claim 30,
remind
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