圆筒混合机制粒效果在线检测方法技术

本发明专利技术公开一种圆筒混合机制粒效果在线检测方法。所述的方法包括下述步骤：S1、监测烧结原料的进料速度；S2、监测圆筒混合机出料口的皮带的运行速度；S3、定时采集出料口皮带输送机的料面图像；S4、依据料面图像进行分析，并计算混合机制粒效果的分项评价指标和综合评价指标。本发明专利技术通过设置入口进料速度检测、出口图像检测装置和出料口皮带输送机，实现了对圆筒混合机出口处的物料图像进行可靠的在线采集和分析，制定图像评价指标对制粒效果进行定量评价，实现对混合机制粒效果的在线检测。

【技术实现步骤摘要】
圆筒混合机制粒效果在线检测方法
本专利技术涉及一种圆筒混合机制粒效果在线检测方法
技术介绍
：铁矿石烧结是现代钢铁冶金流程中的重要环节，其最主要生产环节是在台车式烧结机上将混合均匀的小颗粒状原料点火燃烧，使其熔合成块状烧结矿。为保证烧结矿结结块的强度和化学成分，需要原料在烧结机上得到充分燃烧。烧结生产的多种原料进入烧结机前必须为混合均匀、呈颗粒状、湿度适中的混合料。其中，混合均匀是为了保证物料化学成分的一致性；颗粒状是为了保证燃烧时具有足够的透气性，增加物料外表面，提升燃烧的一致性；湿度适中主要是为了提高混合料形成颗粒时的物理强度，提升制粒效果。圆筒混合机就是铁矿石烧结生产流程中进行混合制粒的关键设备，被称为烧结厂四大主机之一，其主要用途是将粉矿、燃料、熔剂按一定的比例混合，形成散状的颗粒物送入烧结机进行烧结。圆筒混合机一般分为一次混合机和二次混合机。一次混合机是将物料按比例混合均匀和湿润，二次混合机是使物料形成水分均匀、透气性良好的颗粒状物体，故也被称之为制粒机。圆筒混合机通过皮带输送机将物料从进料端口送入圆筒。由于圆筒安装有一定的倾斜度并做匀速圆周运动，因此物料在筒体内呈螺旋状的滚落过程中混匀，潮湿、制粒，再由排料端口将物料送到皮带输送机。圆筒混合机主要由筒体、传动装置、挡托轮支承装置、辅助装置和罩壳平台漏斗等部件构成。传统的混合制粒生产过程中，圆筒混合机的筒体长度固定，传动装置采用高压电机工频驱动，安装支承的倾斜角度也是固定的，所以并没有有效手段对混合制粒过程进行控制。同时，混合机的制粒效果无法通过简单的物理量进行测量和描述，导致圆筒混合机的生产只能通过人工观察进行监测，而无法自动定量在线检测。这种烧结原料混合生产过程的不可测不可控状态，使得难以实现该过程的精确过程控制，铁矿石烧结过程的混合料制备质量无法保证，会出现局部散料或大块粘连料的情况，影响了烧结后续生产过程的正常运行，从而降低烧结矿成品的质量稳定。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种圆筒混合机制粒效果在线检测方法，通过设置入口进料速度检测、出口图像检测装置和出料口皮带输送机，实现了对圆筒混合机出口处的物料图像进行可靠的在线采集和分析，制定图像评价指标对制粒效果进行定量评价，实现对混合机制粒效果的在线检测。本专利技术的圆筒混合机制粒效果在线检测方法，所述的方法包括下述步骤：S1、监测烧结原料的进料速度；S2、监测圆筒混合机出料口的皮带输送机的运行速度；S3、定时采集出料口皮带输送机的料面图像；S4、依据料面图像进行分析，并计算混合机制粒效果的分项评价指标和综合评价指标。进一步的，所述的进料速度是按照下述公式计算的：其中，m0为烧结原料供料速度，单位为(t/h)；W0为称重传感器测量值，单位为(t)；s0，为测速传感器测量值，单位为(m/h)；l0，为称重传感器测量的有效长度范围，单位为(m)。进一步的，所述的计算圆筒混合机出料口的皮带的运行速度是按下述公式计算的；其中，m0，为烧结原料供料速度，单位为(t/h)；h1，为料层厚度目标值，单位为(m)，sp，为出料口的皮带运行速度，单位为(m/h)；ρ为混合料密度，单位为(t/m3)；w为出料口皮带输送机面宽度，单位为(m)。进一步的，图像采集周期的计算公式如下：其中，T为采样周期，单位为(s)，h2为摄像头拍摄画面的宽度，单位为(m)；k为采样率，k∈(0,1]；sp，为出料口的皮带运行速度，单位为(m/h)。进一步的，所述的料面图像进行分析包括：对采集的料面图像进行形状轮廓提取操作，获取图像中主要物体的轮廓，然后在轮廓提取的基础上，对画面中的凸图形进行识别；其中，凸图形判别方法如下：凸图形轮廓曲线用函数y＝f(x)表示，其中(x,y)为轮廓点的坐标，则轮廓点满足条件f′(x)>ε的就被视为近似凸图形，其中ε为近似度阈值，ε≤0；对图像中的近似凸图形进行计数，并测量近似凸图形的轮廓最大内径。进一步的，所述的制粒效果的分项评价指标包括：颗粒物数量指标、颗粒物尺寸指标和颗粒物均匀度指标；其中，颗粒物数量指标γ1计算公式如下：其中，n1为近似凸图形数量，n0为目标数量；颗粒物尺寸指标γ2计算公式如下：其中，n1为近似凸图形数量；di为每个近似凸图形的轮廓最大内径；d0为目标最大内径；i为近似凸图形的序号，i＝{1,…,n1}；颗粒物均匀度指标γ3计算公式如下：其中，σ(di)为di的标准差；μ(di)为di的均值；i为近似凸图形的序号，i＝{1,…,n1}。进一步的，所述的制粒效果综合评价指标γ计算公式如下：其中，γj为上一步骤计算得到的制粒效果分项判别指标，ωj为第j项判别指标的权重，j＝{1,2,3}。进一步的，还包括步骤：S5、判断评价指标是否需要人工修正，如果需要人工修正的话，则对制粒效果的分项评价指标和综合评价指标计算参数进行优化；如果不需要人工修正的话，该综合评价指标作为混合机制粒效果在线检测结果使用。传统的生产过程中，圆筒混合机进行加水、搅拌和制粒，得到的颗粒状烧结混合料只能测定其含水率，而至关重要的形状、粒度大小、散料比例等指标却无法在线检测和定量评价。传统的人工检验，主要是通过肉眼观察颗粒大小和分布的方式对混合料是否合格进行评判，图像分析的方法是代替肉眼观察的有效手段之一，所以本专利技术通过图像分析和特征提取，构造了对烧结混合料制粒效果的定量评价指标，使烧结过程的圆筒混合机生产实现在线检测和定量评估。在现有的圆筒混合机及辅助机构中，物料以堆叠状态进行生产和运输，颗粒状物料和粉状物料混杂在一起，所以直接采集的图像存在遮挡过多等干扰因素，造成检测精度不高的问题，所以本专利技术提出了一种辅助检测机构，提高了检测精度，增强了定量评价标准的可靠性。出料口皮带输送机和图像采集的关键参数设置对检测效果有比较大的影响，为了提高在线检测的可靠性，本专利技术提出了混合机出口检测关键参数和入口物料检测相关联的计算方法，提高了检测结果的可靠性。传统检测过程中，圆筒混合机制粒效果通常采用自然语言描述的方式记录，或者采用合格和不合格两种标签进行标记，这样的检测判别方式缺少连续量化指标对其进行记录。因此，本专利技术提出一种以颗粒物数量指标、颗粒物尺寸指标和颗粒物均匀度指标三者复合而成制粒效果综合评价指标，实现了圆筒混合机制粒效果的数值化评价。本专利技术通过设置入口进料速度检测、出口图像检测装置和出料口皮带输送机，实现了对圆筒混合机出口处的物料图像进行可靠的在线采集和分析，制定图像评价指标对制粒效果进行定量评价，实现对混合机制粒效果的在线检测。采用上述方法的本专利技术具有以下优点：1.由于传统的检测方法难以有效的在线检测混合机制粒效果，而本专利技术提出的基于图像分析的圆筒混合机制粒效果在线检测方法，通过控制物料厚度后进行视觉检测的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆筒混合机制粒效果在线检测方法，其特征在于，所述的方法包括下述步骤：/nS1、监测烧结原料的进料速度；/nS2、监测圆筒混合机出料口的皮带输送机的运行速度；/nS3、定时采集出料口皮带输送机的料面图像；/nS4、依据料面图像进行分析，并计算混合机制粒效果的分项评价指标和综合评价指标。/n

【技术特征摘要】
1.一种圆筒混合机制粒效果在线检测方法，其特征在于，所述的方法包括下述步骤：
S1、监测烧结原料的进料速度；
S2、监测圆筒混合机出料口的皮带输送机的运行速度；
S3、定时采集出料口皮带输送机的料面图像；
S4、依据料面图像进行分析，并计算混合机制粒效果的分项评价指标和综合评价指标。


2.如权利要求1所述的圆筒混合机制粒效果在线检测方法，其特征在于，
所述的进料速度是按照下述公式计算的：



其中，m0为烧结原料供料速度，单位为(t/h)；W0为称重传感器测量值，单位为(t)；s0，为测速传感器测量值，单位为(m/h)；l0，为称重传感器测量的有效长度范围，单位为(m)。


3.如权利要求1所述的圆筒混合机制粒效果在线检测方法，其特征在于，所述的计算圆筒混合机出料口皮带输送机的运行速度是按下述公式计算的；



其中，m0，为烧结原料供料速度，单位为(t/h)；h1，为料层厚度目标值，单位为(m)，sp，为出料口皮带输送机的皮带运行速度，单位为(m/h)；ρ为混合料密度，单位为(t/m3)；w为出料口皮带输送机面宽度，单位为(m)。


4.如权利要求1所述的圆筒混合机制粒效果在线检测方法，其特征在于，图像采集周期的计算公式如下：



其中，T为采样周期，单位为(s)，h2为摄像头拍摄画面的宽度，单位为(m)；k为采样率，k∈(0,1]；sp，为出料口皮带输送机的皮带运行速度，单位为(m/h)。


5.如权利要求1所述的圆筒混合机制粒效果在线检测方法，其特征在于，所述的料面图像进行分析包括：对采集的料面图像进行形状轮廓提取操作，获取图像中主要物体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：方田，方实年，叶学农，李晓原，沈浩，苏磊，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34