视频生球粒径仪及其生球粒径状态检测方法技术

本发明专利技术公开了一种视频生球粒径仪及其生球粒径状态检测方法，视频生球粒径仪包括图像采集系统、数据传输系统和数据处理系统；图像采集系统包括设置在两个LED光源之间的成像设备，使成球区域上采集的有效物料宽度不小于1.4m；两个LED光源对向低角度打光，对成像设备进行光源补偿；配合生球粒径状态检测方法，对现场采集原始图像依次进行去噪、均衡、平滑、增强、锐化、自适应阈值的二值化以及腐蚀和膨胀运算处，得到送入高炉炉料的粒度和块数信息；该视频生球粒径仪及其生球粒径状态检测方法能够实现对造球机成球区域造球质量和状态进行准确监控、图像处理，并能够对出现异常物料及时报警。

【技术实现步骤摘要】
视频生球粒径仪及其生球粒径状态检测方法
本专利技术涉及视频监控分析
，特别涉及一种视频生球粒径仪及其生球粒径状态检测方法。
技术介绍
随着资源不断的枯竭和国际铁矿石价格的不断攀升，高炉使用的原燃料质量不断出现劣化。对于大型高炉，高炉的操作、铁水质量均与原料有着非常密切的关系，“七分原料，三分操作”，可以说原料对高炉的操作的顺行、稳定起着非常重要的作用。造球机是为高炉提供球团矿物料的设备，造球机的成球合格率及矿石物料的部分比例会直接影响到高炉的生产质量。目前国内外对粒度检测的方法主要包括机械的筛网筛分法、激光衍射法、电感应法等(后两者主要针对尘埃颗粒)，随着数字图像处理技术在粒度识别领域中的应用，颗粒测量技术向着范围广、测量准确度和精确度高、重现性好、速度快的方向发展。近年来，随着数字图像处理技术的广泛应用，非接触式的视频在线自动检测技术逐渐兴起。非接触式是指通过工业相机采集物料图像，可以实时进行物料的现场监控和检测，但是现有技术在检测方式和处理速度上还存在不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种实现准确监控造球机成球区域造球状态，并能够对出现异常物料及时报警的视频生球粒径仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频生球粒径仪，其特征在于，包括图像采集系统、数据传输系统和数据处理系统；其中，所述图像采集系统包括设置在两个LED光源(2)之间的成像设备(3)所述成像设备(3)包括多台工业相机和安装在每台所述工业相机上的镜头；所述LED光源(2)低于所述成像设备(3)设置，且对向低角度打光；所述工业相机设置在造球机(1)的成球区域正上方，且多台所述工业相机的台数与每台所述工业相机的视野范围相互配合，使多台所述工业相机在成球区域上采集的有效物料总宽度不小于1.4m；其中，相邻所述工业相机之间的水平距离为350～550mm；所述工业相机镜头至成球区域的垂直距离为1185～1215mm；两个所述LED光源(...

【技术特征摘要】
1.一种视频生球粒径仪，其特征在于，包括图像采集系统、数据传输系统和数据处理系统；其中，所述图像采集系统包括设置在两个LED光源(2)之间的成像设备(3)所述成像设备(3)包括多台工业相机和安装在每台所述工业相机上的镜头；所述LED光源(2)低于所述成像设备(3)设置，且对向低角度打光；所述工业相机设置在造球机(1)的成球区域正上方，且多台所述工业相机的台数与每台所述工业相机的视野范围相互配合，使多台所述工业相机在成球区域上采集的有效物料总宽度不小于1.4m；其中，相邻所述工业相机之间的水平距离为350～550mm；所述工业相机镜头至成球区域的垂直距离为1185～1215mm；两个所述LED光源(2)对向打光，且与相邻一侧设置的所述工业相机之间的水平间距为400～650mm、垂直距离为0.4～0.5m；所述LED光源的光束中心线与位于成球区域所在平面之间所成夹角为40～60°。2.根据权利要求1所述的视频生球粒径仪，其特征在于，每台所述工业相机的外侧均套装有一防护套(10)，在所述防护套(10)的前端面中心位置设置有一开孔，使工业相机镜头能够通过该开孔采集图像，所述防护套(10)内还设置有一气体吹扫装置，使压缩空气由内向外吹扫镜头表面。3.根据权利要求1所述的视频生球粒径仪，其特征在于，所述数据处理系统设置在中央控制室内，包括用于对图像采集系统采集的图像进行计算分析的高速处理工控机(6)、实时显示在线采集图像及数据计算分析结果的显示器(7)和面对异常情况自动启动发出警报的报警装置(9)；所述高速处理工控机与所述显示器(7)之间通过数据传输线连接；所述报警装置(9)通过信号转换器(8)与所述高速处理工控机(6)连接。4.根据权利要求3所述的视频生球粒径仪，其特征在于，所述数据传输系统包括分别设置在现场控制箱(4)和室内控制箱(5)内的光纤收发器以及用于连接各设备之间的光纤和网线；所述现场控制箱(4)和所述室内控制箱(5)的光纤收发器之间通过光纤连接；所述图像采集系统与所述现场控制箱(4)之间通过网线和电源线连接；所述室内控制箱(5)和所述高速处理工控机(6)之间通过网线连接。5.一种生球粒径状态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、利用上述图像采集系统对造球机球盘中的物料状态进行图像采集，获得原始图像；S2、对经步骤S1获得的原始图像依次进行图像去噪、图像均衡和图像平滑预处理；S3、对经步骤S2处理后的图像依次进行图像增强和图像锐化处理；S4、对经步骤S3处理后的图像采用自适应阈值的二值化方法获得能够识别出图像中所有的离散物料颗粒的图像；S5、对经步骤S4处理得到的二值化图像进行腐蚀和膨胀运算处理；S6、对经步骤S5处理后的图像进行物料颗粒进行粒度、平均粒度和数量的计算；S7、对每批物料颗粒生产周期内获取的全部原始图像重复上述步骤S2～S6的处理过程，计算出整批物料颗粒的平均粒度和粒度分布。6.根据权利要求5所述的生球粒径状态检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，对原始图像的图像去噪处理、图像均衡处理和图像平滑处理的具体方法为：S201、图像去噪处理采用自适应中值滤波的方法进行处理，包括两步计算：第一步：计算A1和A2的数值：A1＝zmed-zminA2＝zmed-zmax如果A1＞0且A2＜0，则进行第二步计算，否则，增大滤波窗口的尺寸；如果增大后的窗口尺寸≤Smax，则重复第一步计算，否则输出zmed；第二步：计算B1和B2的数值：B1＝zxy-zminB2＝zxy-zmax如果B1＞0且B2＜0，则输出zxy，否则输出zmed；其中，Zmin为Sxy中灰度级的最小值，Zmax为Sxy中灰度级的最大值，Zmed为Sxy中灰度级的中值Zxy为在坐标(x,y)上的灰度级，Smax为Sxy允许的最大尺寸，B1＝zxy-zmin，B2＝zxy-zmax；通过图像去噪处理解决实际图像由于噪声干扰而导致图像质量下降的问题，有效地提高图像质量，增大信噪比，更好的体现原来图像所携带的信息，尽可能多的保留原始图像的细节，为后续的图像处理打下良好的基础；S202、图像均衡处理按照公式：进行，其中，rk是原始图像中的第k个灰度级，sk是rk经变换后的灰度值，T(rk)为变化函数，Pr(rk)为原始图像中灰度级为rk的像素出现的概率，nj为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海根，
申请(专利权)人：天津市三特电子有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12