本发明专利技术涉及一般的图像数据处理或产生领域，具体涉及一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法，通过图像传感器收集实验泥流数据估计泥流流动性质。包括透明水槽、电机、支撑架、图像传感器、激光发生器和导光件；所述激光发生器固定在支撑架上，激光发生器通过导光件照射到透明水槽上，导光件使激光发生器产生的一条激光束转化为多条激光束照射到透明水槽上；导光件固定在支撑架上；图像传感器固定在支撑架上，图像传感器通过同步器将数据传输至控制后端；图像传感器位于透明水槽的一侧，图像传感器用于观察透明水槽中尾矿溶液和示踪粒子的实时状态。本发明专利技术节约了成本，提高了工作效率并且操作简单。作效率并且操作简单。作效率并且操作简单。
【技术实现步骤摘要】
一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法
[0001]本专利技术涉及一般的图像数据处理或产生领域，具体涉及一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法。
技术介绍
[0002]目前，关于尾矿泥流流动的研究方法是物理试验与数值模拟。据调查，物理试验方法多是建立堆坝模型或开展水槽实验进行模拟。堆坝模型虽然可以高程度模拟还原尾矿泥流的流动过程，但存在建造成本高、时间长，占地面积大，适用范围小，重复性较差等缺点，另外实验过程中还需不时补充实验材料，对模拟实验存在使用限制。普通水槽实验利用沟槽模拟尾矿泥流的流动过程，实验过程中通过控制沟槽坡度来控制泥流流动速度，操作较为繁琐，且其没有完全解决如占地面积大、建造成本高等与堆坝模型类似的使用问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术公开了一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法，通过图像传感器对透明水槽中的实验泥流运动状态的数据采集，解决了以往试验模拟建造成本高、时间长、占地面积大、适用范围小和重复性差的问题。
[0004]一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法，包括：
[0005]S1.通过图像传感器对试验装置中不同转速下的实验泥流进行数据收集，再将数据传输至控制后端；
[0006]S2.通过S1收集的数据与试验装置对比得到数据图像与试验装置之间的比例尺；
[0007]S3.通过比例尺得知实验泥流的实际高度H，将得到的高度H时刻和此时刻前后两次的图像数据输入图像测速软件得到此时实验泥流的平均运动速度V
mean
；<br/>[0008]S4.对S2收集的实验泥流连续运动图像数据进行分析，得到试验泥流运动角速度ω
plug
，通过得到的ω
plug
计算得到实验泥流的运动速度V
plug
；根据收集的图像数据测得实验泥流的重心与竖直方向上的夹角θ；
[0009]S5.对S3和S4中的实验泥流参数代入实验泥流的运动流态公式中，再将公式进行最小二乘法拟合处理，最终得到实验泥流的性质参数。
[0010]进一步地，所述试验装置包括透明水槽(1)、电机(2)、支撑架(3)、图像传感器(4)、激光发生器(5)和导光件(6)；
[0011]所述透明水槽(1)包括透明水槽(1)包括水槽体(7)和盖板(8)，盖板(8)通过密封圈与水槽体(7)连接后在水槽体(7)内部形成空腔(9)，所述空腔(9)用于放置实验泥流和示踪粒子；
[0012]所述激光发生器(5)固定在支撑架(3)上，激光发生器(5)通过导光件(6)照射到透明水槽(1)上，导光件(6)使激光发生器(5)产生的一条激光束转化为多条激光束照射到透明水槽(1)上；所述导光件(6)固定在支撑架(3)上；
[0013]所述图像传感器(4)固定在支撑架(3)上，所述图像传感器(4)位于透明水槽(1)的
一侧，图像传感器(4)用于收集透明水槽(1)中实验泥流和示踪粒子的实时状态数据；所述实验泥流和示踪粒子的实时状态数据即为S1中实验泥流数据。
[0014]进一步地，所述水槽体(7)包括第一圆台(10)和第二圆台(11)，所述第一圆台(10)直径小于第二圆台(11)，第一圆台(10)固定在第二圆台(11)顶部，第一圆台(10)与第二圆台(11)连通；所述盖板(8)通过密封圈固定在两个圆台的连接处，使第一圆台(10)内部形成空腔(9)；所述盖板(8)上设有连接孔，连接孔与电机(2)活动端连接。
[0015]进一步地，所述图像传感器(4)为CCD相机。
[0016]进一步地，设实验泥流在透明水槽(1)中的运动属于柱塞式流动，并且符合H
‑
B模型，所述H
‑
B的模型的本构关系为：
[0017][0018]式中，η
p
为无限大粘度；τ
y
为屈服应力；K为实验泥流流动系数；为剪切速率；τ为剪切应力。
[0019]进一步地，对S2收集的实验泥流连续运动图像数据进行分析，得到平均时间间隔Δt内实验泥流的运动角位移α，角速度计算公式为：
[0020][0021]通过公式：
[0022]V
plug
＝ω
pluf
r；
[0023]式中，r为第一圆台(10)半径；V
plug
为实验泥流柱塞层运动速度。
[0024]进一步地，所述实际实验泥流的高度H包括剪切层高度y0和柱塞层高度H
plug
。
[0025]进一步地，通过分析实验泥流的运动流态得到试验时实验泥流的实时速度V
(y)
：
[0026]当H≥y≥y0时，
[0027][0028]当y≤y0时，
[0029][0030]式中，H≥y≥y0；y≤y0；y0为剪切层高度；θ为实验泥流重心与透明水槽(1)圆心的连线与竖直方向的夹角；K为实验泥流流动系数；n为实验泥流流动指数；τ
y
为屈服应力；H实验泥流流动高度；V
(y)
为试验时实验泥流的实时速度；ρ为实验泥流密度；g为重力加速度。
[0031]进一步地，将式(1)处理得到：
[0032][0033]进一步地，通过实验得到的不同转速下的试验泥流的运动参数，对式(2)进行最小二乘法拟合从而得到实验泥流的流动性质参数K，n和τ
y
的关系式，所述关系式如下：
[0034][0035]式中，为试验所得的实验泥流平均速度；为试验所得的柱塞流速度；H
*
为试验所得实验泥流高度；θ
*
为试验实际实验泥流和透明水槽(1)中心连线与竖直方向的夹角；V()表示将试验测得值代入式(2)中。
[0036]本专利技术的系统的有益效果是：
[0037]本专利技术公开了一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法，将模拟尾矿泥流的实验泥流和示踪粒子同时放入透明水槽中。在透明水槽旋转的过程中，通过视觉传感器对示踪粒子的实时图像进行收集，激光发射器通过导光件使示踪粒子的图像更容易被视觉传感器收集。视觉传感器通过将收集到的图像传输到控制后端对数据进行分析处理，便可估计实验泥流的运动流态。本专利技术通过视觉传感器收集实验泥流的数据的方法解决了传统尾矿泥流流动的研究方法中存在建造成本高，时间长，占地面积大，适用范围小，重复性差的缺点。本专利技术无需补充实验材料，节约了成本，提高了工作效率并且操作简单。
附图说明
[0038]图1为一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法流程。
[0039]图2为一种模拟尾矿泥流流动的试验装置。
[0040]图3为透明水槽示意图。
具体实施方式
[0041]如图2所示，一种模拟尾矿泥流流动的试验装置，包括透明水槽1、电机2、支撑架3、图像传感器4、激光发生器5和导光件6；所述透明水槽1包括透明水槽1包括水槽体7和盖板8，盖板8通过密封圈与水槽体7连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法，其特征在于，包括：S1.通过图像传感器对试验装置中不同转速下的实验泥流进行数据收集，再将数据传输至控制后端；S2.通过S1收集的数据与试验装置对比得到数据图像与试验装置之间的比例尺；S3.通过比例尺得知实验泥流的实际高度H，将得到的高度H时刻和此时刻前后两次的图像数据输入图像测速软件得到此时实验泥流的平均运动速度V
mean
；S4.对S2收集的实验泥流连续运动图像数据进行分析，得到试验泥流运动角速度ω
plug
，通过得到的ω
plug
计算得到实验泥流的运动速度V
plug
；根据收集的图像数据测得实验泥流的重心与竖直方向上的夹角θ；S5.对S3和S4中的实验泥流参数代入实验泥流的运动流态公式中，再将公式进行最小二乘法拟合处理，最终得到实验泥流的性质参数。2.根据权利要求1所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法，其特征在于，所述试验装置包括透明水槽(1)、电机(2)、支撑架(3)、图像传感器(4)、激光发生器(5)和导光件(6)；所述透明水槽(1)包括透明水槽(1)包括水槽体(7)和盖板(8)，盖板(8)通过密封圈与水槽体(7)连接后在水槽体(7)内部形成空腔(9)，所述空腔(9)用于放置实验泥流和示踪粒子；所述激光发生器(5)固定在支撑架(3)上，激光发生器(5)通过导光件(6)照射到透明水槽(1)上，导光件(6)使激光发生器(5)产生的一条激光束转化为多条激光束照射到透明水槽(1)上；所述导光件(6)固定在支撑架(3)上；所述图像传感器(4)固定在支撑架(3)上，所述图像传感器(4)位于透明水槽(1)的一侧，图像传感器(4)用于收集透明水槽(1)中实验泥流和示踪粒子的实时状态数据；所述实验泥流和示踪粒子的实时状态数据即为S1中实验泥流数据。3.根据权利要求2所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法，其特征在于，所述水槽体(7)包括第一圆台(10)和第二圆台(11)，所述第一圆台(10)直径小于第二圆台(11)，第一圆台(10)固定在第二圆台(11)顶部，第一圆台(10)与第二圆台(11)连通；所述盖板(8)通过密封圈固定在两个圆台的连接处，使第一圆台(10)内部形成空腔(9)；所述盖板(8)上设有连接孔，连接孔与电机(2)活动端连接。4.根据权利要求2所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昆，杨修志，张峥，赵同彬，魏博为，房衍志，刘延平，袁帅，李政岳，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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