Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов


 

G01N1/28 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2515009:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" (RU)

Изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях. Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов включает подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов. Пробы распределяют равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографируют, проводят попиксельный анализ изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству и затем определяют пороговый оттенок. Далее определяют значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и рассчитывают коэффициент неоднородности смеси. При вычислении значения порогового оттенка находят координаты центров тяжести площадей гистограмм распределения пикселей компонентов смеси и присваивают пороговому оттенку значение, соответствующее абсциссе середины отрезка между центрами тяжестей площадей гистограмм. Достигаемый при этом технический результат заключается в создании простого и достаточно точного способа определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых компонентов с минимальными затратами времени (экспресс-метод). 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях.

Известен способ определения коэффициента неоднородности смеси, включающий определение числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси, нахождение концентрации ключевого компонента в пробе, вычисление коэффициента неоднородности смеси. При нахождении концентрации ключевого компонента содержимое пробы вначале распределяют равномерным слоем на гладкой поверхности, фотографируют или сканируют, проводят компьютерную обработку изображения, представляют его в виде массива чисел, каждый элемент которого выражен пикселем, значение которого соответствует цвету компонента. Далее выбирают диапазон значений пикселей и присваивают все пиксели, находящиеся в этом диапазоне, ключевому компоненту, а другому - все остальные пиксели; производят подсчет пикселей, соответствующих каждому компоненту, и определяют концентрацию ключевого компонента [пат. 2371698 Российская Федерация, МПК G01N 1/28. Способ определения коэффициента неоднородности смеси сыпучих материалов / А.И. Зайцев, А.Е. Лебедев, А.Б. Капранова, А.А. Павлов, А.В. Сугак - опубл. 27.10.09, бюл. №30].

К недостаткам данного способа можно отнести сложность определения коэффициента неоднородности смесей, компоненты которых близки по цвету. Это объясняется тем, что при выборе диапазонов значений пикселей, относящихся к ключевому и транспортирующему компоненту, в случае близких по цвету компонентов наблюдается перекрытие этих диапазонов (один и тот же оттенок может относиться к обоим материалам).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения коэффициента неоднородности смеси, включающий подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов, распределение проб равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографирование. Далее производят попиксельный анализ изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству и их аппроксимацию степенным многочленом. Затем анализируют изображения проб и определяют принадлежность пикселей смеси к одному из материалов, вводя понятие «порогового» оттенка. В общем случае, «пороговый» оттенок находят как абсциссу точки пересечения аппроксимирующих полиномов, полученных при анализе изображений компонентов смеси, расположенную между абсциссами их глобальных максимумов. Для случаев когда смешиваемые компоненты имеют резко отличающиеся цвета или близки по цвету в оттенках серого, за «пороговый» оттенок принимают значение оттенка серого, соответствующее середине отрезка между абсциссами глобальных максимумов аппроксимирующих полиномов. Затем определяют значения концентраций ключевого компонента о пробах смеси, как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и производят расчет коэффициента неоднородности смеси [Петров А.А. Экспресс-метод оценки однородности смесей сыпучих материалов / А.А. Петров, А.Е. Лебедев, А.И. Зайцев, А.Б. Капранова // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. - Иваново, 2012. - Т.55, вып.8. - С.88-90].

Недостатками данного способа являются его сложность, разветвленность алгоритма, вызванная выбором метода определения порогового оттенка, а также точность. Погрешности определения коэффициента неоднородности вызваны тем, что при вычислении порогового оттенка производится аппроксимация гистограмм распределения пикселей смешиваемых материалов полиномами, основными параметрами аппроксимирующих полиномов являются их глобальные максимумы и точки пересечения, которые не полностью характеризуют распределение пикселей по оттенкам серого.

Задача предлагаемого изобретения - создание простого и достаточно точного способа определения коэффициента неоднородности смеси для трудноразделимых компонентов с минимальными затратами времени (экспресс-метода).

Поставленная задача достигается тем, что по способу определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов, включающему подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов, распределение проб равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографирование, проведение попиксельного анализа изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству, определение порогового оттенка, определение значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и расчет коэффициента неоднородности смеси, при вычислении значения порогового оттенка находят координаты центров тяжести площадей гистограмм распределения пикселей компонентов смеси и присваивают пороговому оттенку значение, соответствующее абсциссе середины отрезка между центрами тяжестей площадей гистограмм.

Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов заключается в следующем.

Перед смешением производят отбор проб компонентов смеси и распределяют их равномерным слоем на гладкой поверхности. Затем осуществляют фотографирование подготовленных проб и производят компьютерную обработку. Представляют изображения в виде массива чисел, каждый элемент которого выражен пикселем, значение которого соответствует оттенку серого. Строят гистограммы распределения пикселей компонентов смеси по оттенкам серого.

Затем вычисляют координаты центров тяжести площадей гистограмм. При этом осью абсцисс является шкала, соответствующая оттенку серого от 0 до 255, а осью ординат - количество пикселей в пробе.

Далее находят значение порогового оттенка. Определяют координаты центров тяжести площадей под гистограммами распределения компонентов смеси. Затем рассчитывают абсциссу точки как середину отрезка между центрами тяжестей площадей гистограмм. Присваивают пороговому оттенку абсциссу этой точки (Рис.1).

Такой метод определения порогового оттенка позволяет обрабатывать практически любые изображения проб смесей, в том числе близких по цвету компонентов.

После вычисления порогового оттенка переходят к обработке проб смеси. По окончании процесса смешения по известной методике производится расчет числа проб, а также минимально допустимого веса пробы и отбор проб из смеси с помощью пробозаборников.

Далее определяется концентрация ключевого компонента в пробе. Содержимое пробы распределяют на гладкой поверхности, равномерным слоем, затем фотографируют, сканируют или применяют другие способы получения изображения.

После этого производится компьютерная обработка полученного изображения смеси. Вычисленное значение порогового оттенка разбивает диапазон значений пикселей на два участка. Присваивают все пиксели, находящиеся в одном участке, к ключевому компоненту, а транспортирующему - все остальные пиксели.

Определяют значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы смеси и проводят расчет коэффициента неоднородности смеси по известной зависимости.

Благодаря тому что при расчете порогового оттенка в качестве основной характеристики гистограмм распределения выбраны координаты их центров тяжести, практически полностью характеризующие распределение пикселей, повышается точность вычислений.

Предлагаемый способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов имеет простой линейный алгоритм, и его можно считать экспресс-методом.

Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов, включающий подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов, распределение проб равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографирование, проведение попиксельного анализа изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству, определение порогового оттенка, определение значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и расчет коэффициента неоднородности смеси, отличающийся тем, что при вычислении значения порогового оттенка находят координаты центров тяжести площадей гистограмм распределения пикселей компонентов смеси и присваивают пороговому оттенку значение, соответствующее абсциссе середины отрезка между центрами тяжестей площадей гистограмм.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицине, а именно к способам и системам для ангиографии. Способ включает этапы формирования множества проекций интересующего объекта, при этом проекции имеют различные проекционные углы, определения геометрических аспектов удлиненного элемента в каждой из проекций, вычисления индекса на основании геометрических аспектов, указания проекций, имеющих требуемое значение индекса.

Изобретение относится к лущению шпона на лущильном станке и может быть использовано для обнаружения сердцевины чурака. .

Изобретение относится к области устройств, используемых людьми для управления машинами, и, в частности, к пассивным устройствам связи. .

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам и способам измерения скорости заживления биологической ткани. .

Изобретение относится к обработке изображений. .

Изобретение относится к технике организации видеонаблюдения, а именно к системам и способам автоматического выделения и отслеживания лица человека для биометрической идентификации личности.

Изобретение относится к определению местоположения части документа, захваченной в изображении. .
Изобретение относится преимущественно к горно-обогатительной отрасли промышленности в части разработки технологических процессов и оборудования и может быть использовано при опробовании пульпы в системе контроля качества для подготовки продуктов к анализу.

Группа изобретений относится к системе и к способу охарактеризовывания частиц в потоке продуктов помола зерна в установке для его помола, где охарактеризовывание включает в себя охарактеризовывание частиц зерна по размеру.

Изобретение относится к диагностике состояния желудочно-кишечного тракта птицы и может быть использовано для определения дисбиоза по составу равновесной газовой фазы над пробами помета.

Группа изобретений относится к способу подготовки водного образца для использования в аналитическом процессе и картриджу, использующемуся в данном способе. Способ заключается в подготовке образца, содержащего по меньшей мере одно водорастворимое анализируемое вещество, полученное из продукта питания.

Пробоотборник для отбора проб из расплавов с точкой плавления выше 600°C, в частности для металлических или криолитовых расплавов, а также к способу отбора проб с использованием данного пробоотборника.

Группа изобретений относится к системам и средствам контроля безопасности использования объектов промышленного и бытового назначения. Система контроля водоотводов содержит множество объектов, сообщенных отводящим трубопроводом с водоочистителями, каждый из которых расположен на территории объекта и сообщен с магистральным трубопроводом.

Изобретение относится к области медицины. Для диагностики синдрома инсулинорезистентности проводят исследование слюны больного.

Настоящее изобретение относится к медицине и описывает Способ измерения in situ нанесения орального агента из средства для ухода за зубами на субстрат, содержащий: (а) контакт субстрата с оральным агентом для нанесения некоторого количества орального агента на субстрат, причем субстрат покрыт слюной, и (b) анализ субстрата с использованием содержащегося в зубной щетке зонда, применяющегося для спектроскопии в ближней инфракрасной (БИК) области или спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) области, причем длина волны, используемая на этапе b), является характерной для упомянутого орального агента, при этом опорный сигнал средства для ухода за зубами без орального агента вычитается из результата анализа для определения количества орального агента.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и мелиорации земель и может быть использовано при отборе вертикального монолита-образца почвогрунтов ненарушенного (природного) сложения с целью определения их водно-физических и фильтрационных свойств.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в области геофизики. Техническим результатом является повышение качества и надежности интерпретации данных каротажа.

Изобретение относится к области определения физико-механических свойств порошкообразных материалов - текучести, то есть способности порошка протекать через данное сечение в единицу времени под воздействием движущей силы.
Наверх