Способ анализа гранулометрического состава железорудных окатышей

Изобретение относится к цифровой обработке изображений, устройствам автоматического измерения параметров окатышей для управления производством окомковывания железной руды. Способ анализа гранулометрического состава железорудных окатышей включает получение изображения рабочей сцены и сегментацию изображения. При этом дополнительно введены установка принимающей изображение рабочей сцены видеокамеры над рабочей сценой, ориентация видеокамеры и изменение ее фокусного расстояния так, чтобы лента конвейера с окатышами занимала не менее 80% кадра по ширине. Кроме того, осуществляют размещение четырех точечных некогерентных инфракрасных источников света (ИС) на примерно равном расстоянии от видеокамеры в плоскости, параллельной конвейеру и проходящей через объектив видеокамеры. Затем осуществляют поочередное включение ИС и непрерывное получение изображений рабочей сцены, исключение из обработки теней от окатышей за счет анализа последовательности пяти кадров изображений при различных включенных ИС. Далее осуществляют выделение контуров изображения на основе дифференциальных методов, сегментацию изображения на основе метода наращивания областей, окончательное принятие решения об обнаружении окатышей на изображении. Затем осуществляют определение размера и оценку формы каждого окатыша и вычисление массы каждого окатыша. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения параметров окатышей в реальном масштабе времени без изменения механических частей системы производства окатышей.

 

Изобретение относится к цифровой обработке изображений, устройствам автоматического измерения параметров окатышей для управления производством окомковывания железной руды.

Известны:

- способ адаптивного нейросетевого определения гранулометрического состава материала (заявка №2004128312 на изобретение РФ); недостатком которого является оценочный характер измерения величины гранул на основе анализа излучения от множества гранул одновременно, что носит лишь приблизительный характер; недостатком также является использование нейронной сети, что осложняет процесс настройки устройства, значительно увеличивает его структурную сложность;

- система прогнозирования качества агломерата (заявка №2008153032 на изобретение РФ); недостаток которой заключается в отсутствии средств и способа определения гранулометрического состава;

- устройство определения гранулометрического состава сыпучего материала (патент на полезную модель 63258), недостаток заложенного в устройстве способа заключается в сложности конструкции, необходимости изменения устройства конвейера с окатышами для их просеивания и деления на фракции, а также длительности процесса измерения параметров и вторичности измеряемых признаков.

Наиболее близким к изобретению является способ, представленный в патенте США 5519763 «Способ и устройство технического зрения для измерений», заключающийся в получении двумерного массива яркостей пикселей, описывающего распределение света рабочей сцены, с последующим нахождением на основе специальных масок изображений искомых элементов (окатышей) и определении их геометрических характеристик.

Существенным недостатком изобретения является отсутствие специального освещения для получения качественных изображений окатышей; использование методов сегментации, затрудняющих обнаружение частично перекрывающихся окатышей, низкая гибкость способа вследствие применения специальных, описывающих только конкретный тип искомых объектов окатышей.

Задачей изобретения является повышение точности измерения параметров окатышей в реальном масштабе времени без изменения механических частей системы производства окатышей.

Задача решается тем, что в известный способ, включающий получение изображения рабочей сцены, сегментацию изображения, введены освещение рабочей сцены структурированным освещением, выделение контуров, поиск округлых объектов на основе комплексного применения методов анализа контуров и сегментации, измерение геометрических параметров окатышей, вычисление объема и массы окатышей.

Изобретение может быть использовано для автоматического управления процессом окомковывания.

Представленный способ заключается в

- установке принимающей изображение рабочей сцены видеокамеры над рабочей сценой,

- ориентации видеокамеры и изменения ее фокусного расстояния так, чтобы лента конвейера с окатышами занимала не менее 80% кадра по ширине;

- размещении четырех точечных некогерентных инфракрасных источников света (ИС) на примерно равном расстоянии от видеокамеры в плоскости, параллельной конвейеру и проходящей через объектив видеокамеры;

- поочередном включении ИС и непрерывном получении изображений рабочей сцены;

- исключении из обработки теней от окатышей за счет анализа последовательности пяти кадров изображений при различных включенных ИС;

- выделении контуров изображения на основе дифференциальных методов;

- сегментации изображения на основе метода наращивания областей;

- окончательном принятии решения об обнаружении окатышей на изображении;

- определении размера и оценки формы каждого окатыша;

- вычислении массы каждого окатыша.

Рассмотрим каждую операцию более подробно.

Установка и изменение фокусного расстояния видеокамеры указанным образом предназначены для получения изображений с максимально возможным для данной рабочей сцены качеством.

Размещение четырех точечных некогерентных инфракрасных источников света на примерно равном расстоянии от видеокамеры в плоскости, параллельной конвейеру и проходящей через объектив видеокамеры, обеспечивает получение бестеневого изображения окатышей за счет обработки серии из пяти кадров изображений при последовательном включении одного из ИС. В качестве ИС используются светодиоды ближнего инфракрасного (ИК) диапазона. Использование ИК-диапазона позволяет исключить влияние внешнего освещения и за счет этого упростить процесс анализа изображения.

Поочередное включение ИС осуществляется на время, не менее времени получения одного кадра изображения и не более времени получения трех кадров. Выбор минимального времени обусловлен необходимостью получения максимальной освещенности от каждого ИС, а максимального времени - минимизацией смещения окатышей на конвейере.

Исключение из обработки теней от окатышей за счет анализа последовательности пяти кадров изображений при различных включенных ИС заключается в последовательном вычитании изображений с одним из включенных ИС из изображения, полученного при всех включенных ИС, что обеспечивает сохранение яркостей пикселей изображений, принадлежащих теням, и использование их в дальнейшем анализе.

Выделение контуров изображения на основе дифференциальных методов и сегментация изображения на основе метода наращивания областей подробно представлены в литературе (см. например, Lilas, Т. An active 3D robot vision system for robotic welding applications [Text] / T.Lilas, S.Kollias // Machine Graphics and Vision. - 2000. - Vol.9, №.4. - P.743-762.).

Окончательное принятие решения об обнаружении окатышей на изображении заключается в сопоставлении координат центров сегментированных изображений, предположительно принадлежащих окатышам, и центров округлых контуров. В случае совпадения указанных центров с погрешностью не более 5 пикселей принимают решение об обнаружении очередного окатыша и уточнении его границ повторным выделением контуров в области описанного вокруг окатыша прямоугольника.

Заключительными операциями способа являются определение размера, оценка формы каждого окатыша.

Для определения размера предварительно любым из возможных способов определяется высота расположения видеокамеры (например, ультразвуковой или обычной рулеткой). Вследствие того, что данная операция выполняется однократно, допустимо ее ручное выполнение, что никак не влияет на дальнейший процесс автоматического измерения параметров процесса окомковывания.

Вычисление размера (объема) каждого окатыша осуществляется посредством использования широко известной модели видеокамеры с точечной диафрагмой (см., например, Determing camera parameters from the perspective projection of a quadrilaterial [Text] / M.Penna // Pattern Recognition. - 1991. - Vol.24, №6. - P.533-541.). Форма окатыша аппроксимируется эллипсоидом с осью симметрии, параллельной плоскости конвейера. Радиусы эллипсоида вычисляются по результатам ранее выделенных контуров.

Масса каждого окатыша вычисляется как произведение его объема на плотность. Плотность окатыша определяется посредством определения пористости на основе исходного изображения окатыша при известном эталонном значении.

Изобретение позволяет в реальном времени с высокой точностью определять гранулометрический состав окатышей (масса, размеры, скорость на конвейере) без изменения конструкции устройства производства окатышей и полностью автоматизировать процесс окомковывания.

Способ анализа гранулометрического состава железорудных окатышей, включающий получение изображения рабочей сцены, сегментацию изображения, отличающийся тем, что дополнительно введены установка принимающей изображение рабочей сцены видеокамеры над рабочей сценой, ориентация видеокамеры и изменение ее фокусного расстояния так, чтобы лента конвейера с окатышами занимала не менее 80% кадра по ширине, размещение четырех точечных некогерентных инфракрасных источников света (ИС) на примерно равном расстоянии от видеокамеры в плоскости, параллельной конвейеру и проходящей через объектив видеокамеры, поочередное включение ИС и непрерывное получение изображений рабочей сцены, исключение из обработки теней от окатышей за счет анализа последовательности пяти кадров изображений при различных включенных ИС, выделение контуров изображения на основе дифференциальных методов, сегментация изображения на основе метода наращивания областей, окончательное принятие решения об обнаружении окатышей на изображении, определение размера и оценка формы каждого окатыша, вычисление массы каждого окатыша.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к области исследований параметров грунтов, а конкретней к способам определения коэффициента фильтрации плывунного грунта. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Изобретение относится к области контроля за эксплуатацией технологического или иного оборудования, установленных в помещениях с притоком воздуха, например на АЭС, и направлено на повышение надежности и информативности измерений, что обеспечивается за счет того, что устройство для детектирования течей пароводяной смеси из трубопровода, установленного в помещении, снабженного притоком воздуха, включает датчик, регистрирующий значение относительной влажности в контролируемом помещении, соединенный с устройством обработки информации, при этом устройство дополнительно содержит лазерный датчик аэрозолей субмикронного размера, регистрирующий счетную концентрацию и размеры частиц аэрозолей, снабженный пробоотборной трубкой, входной конец которой установлен в точке выхода воздуха из контролируемого помещения, выход лазерного датчика аэрозолей соединен со входом устройства обработки информации, причем устройство обработки информации дополнительно содержит блок сравнения величины текущего сигнала лазерного датчика аэрозолей с базой данных и блок вычисления корреляций между значениями относительной влажности, счетной концентрации и размерами частиц аэрозолей в воздухе контролируемого помещения, также соединенный с блоком сигнализации.

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения и предназначено для измерения распределения по размерам частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкости или газе, а именно для оперативного технологического контроля размеров различных нанопорошков при их производстве, в частности в химической и пищевой промышленности, в фармакологии, биологии и медицине.

Изобретение относится к области лазерной спектроскопии и анализа и может быть использовано для сравнения изотопного состава СО2 в образцах газовых смесей, в том числе для определения изменений относительной концентрации изотопомеров 12СО2 и 13СО2 в выдыхаемом воздухе с целью биомедицинской диагностики.

Изобретение относится к способу измерения газопроницаемости тары вообще, такой, как бутылки, пакеты различных форм или также мембран и иных уплотнительных элементов, таких, как крышки.

Изобретение относится к способу контроля крупности частиц аналитической пробы. .

Изобретение относится к устройству и способу определения проницаемости газа через стенки тары, в основном тары для промышленной продукции, например тары из полимерной пленки для пищевых, химических, фармацевтических, электронных продуктов и т.п.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности

Изобретение относится к теоретической теплотехнике и может быть использовано для определения коэффициента диффузии жидкости в материалах, имеющих капиллярно-пористую структуру

Изобретение относится к ультразвуковому неразрушающему способу определения гранулометрических характеристик дисперсных материалов и может быть использовано во многих отраслях промышленности: пищевой, фармацевтической, косметической, химической, строительстве (при определении качества строительных материалов), для контроля взрывчатых веществ, т.е

Изобретение относится к способу оценки концентрации смолоподобных веществ в водной суспензии титрованием и может быть использовано в области экспериментальной и промышленной биотехнологии

Изобретение относится к области нефтяной геологии и является петрофизической основой объемного моделирования нефтенасыщенности, подсчета балансовых и извлекаемых запасов залежи дифференцированно, с учетом предельно нефтенасыщенной и переходной зон, для прогнозирования результатов опробования и анализа разработки

Изобретение относится к технической диагностике агрегатов машин, имеющих замкнутую систему смазки, и предназначено для анализа содержания продуктов загрязнения в работающем масле и экспресс-диагностики технического состояния машин

Изобретение относится к аналитическим методам измерения примесей в газе, основанным на превращении молекул примеси в аэрозольные частицы, и может быть использовано самостоятельно в таких задачах, как контроль изделий и аппаратуры с высочайшими требованиями к герметичности, например, теплообменников ядерных реакторов на быстрых нейтронах или контроль высокоэффективных фильтров (с применением в качестве индикаторного вещества пентакарбонила железа), а также в качестве хроматографического детектора для контроля загрязнения атмосферы токсичными металлоорганическими соединениями (МОС) типа тетраэтилсвинца или при решении задач по предотвращению несанкционированного перемещения опасных веществ и предметов (с использованием набора МОС в качестве маркеров)

Изобретение относится к цифровой обработке изображений, устройствам автоматического измерения параметров окатышей для управления производством окомковывания железной руды

Наверх