[01312075]非金属矿自动造粒机在线取样检测装置研究

一、任务来源与背景 本成果来源于2013年河南省重点科技攻关计划项目。现有的造粒生产过程是在开放环境中进行的,密封性较差,粉尘污染严重,对工人的健康和周围的环境带来极大的危害。在造粒过程中,对颗粒生长状况的判断往往是根据工人的经验,而且颗粒产品大小的检测为离线检测,无法保证产品质量。 二、研究目的与意义 本研究成果可以应用于非金属矿深加工及新材料制备等领域。 为了减少造粒过程对环境造成的危害,提高颗粒品质,本成果对滚筒造粒颗粒在线检测技术进行研究,针对造粒过程无法监测颗粒质量,实时控制颗粒成长的问题,设计颗粒在线检测系统以实现封闭环境下对颗粒生长过程的动态监测,为造粒机控制系统提供可靠的控制依据。 三、主要研究内容 在封闭的造粒生产环境下,采用机械拾取机构实时提取样本颗粒;采样采用高精度工业数码相机将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、形状等信息,转变成数字化信号;在提高实时性和图像识别率上,根据造粒工艺要求对这些信号进行在线适时运算,抽取目标特征。 （1） 取样设备的设计和检测平台的搭建,考虑到平台在工业应用中的安装位置在造粒机滚筒内,可利用空间有限,因此需保证采样设备的灵活性和采样的快速准确的同时减少设备的体积。 （2） 机械采样平台的防尘及清洗装置。 （3） 图像分析软件的编写与测试,颗粒图片传送到工业计算机后将使用图像分析软件对颗粒图片进行分析处理。处理过程涉及到特征信息的强化,颗粒的分割及颗粒尺寸和形状信息的提取等技术。 四、成果的创造性、先进性 （1）根据滚筒造粒过程中,滚筒和颗粒运动的特点,设计了可内置于滚筒内的分子筛颗粒检测系统。该平台由两部分组成：颗粒采集装置和颗粒检测平台。颗粒采集装置从滚筒内采集分子筛颗粒并传送至颗粒检测平台,以供检测。 （2）以Visual C++为开发平台,OpenCV程序库为辅助,针对分子筛颗粒图片的特点,设计开发了颗粒图像分析系统。该系统利用基于标记点的分水岭分割算法,快速识别颗粒轮廓。经实验验证,该系统可快速准确识别颗粒轮廓,计算颗粒的粒度和球形度等信息。 （3）设计相关算法,排除颗粒中会影响统计结果准确性的数据。根据最终结果,统计分析了颗粒的粒度和球形度分布。 五、经济效益与社会效益 1、经济效益分析 项目成果应用于非金属矿造粒中,特别是应用于滚动造粒机中,不仅有助于颗粒产品质量的提高,减少造粒过程对环境造成的危害,减小造粒生产企业的生产成本,降低颗粒价格,增强造粒生产企业的竞争力,而且可以减轻劳动者的劳动强度,提高劳动者从事造粒生产的积极性和劳动效率。总的来说,本装置的颗粒采集及检测系统结构紧凑,组成简单,可以快速方便检测造粒机滚筒内颗粒大小与形状特征,被应用于非金属矿造粒中,预计推广价值大,具有良好的市场前景。 2、社会效益分析 项目成果应用于非金属矿自动造粒机,可实现非金属矿自动造粒设备的大型化、自动化、智能化操作,特别是造粒设备的加粉、喷液作业自动化,粒度控制精细化。使产品吸附催化性能提高10%,造粒能耗降低10%,岗位工人劳动强度降低80%,人工成本降低50%,造粒过程无粉尘污染,加速我国非金属矿高效与绿色造粒技术的发展战略。