[发明专利]基于机器视觉的浮选液位在线检测装置及方法

权利要求书

1.基于机器视觉的浮选液位在线检测装置，其特征在于，包括观察窗（1）、工业摄像机（2）、以太网（3）、工控机（4）、补偿光源（5）、可编程控制器（6）、刮板机构（7）、浮选溢流槽（8）、清洗装置（9）、浮选溶液（10）；观察窗（1）开在浮选溢流槽（8）的侧壁上，观察窗（1）窗口内的东西经过补偿光源（5）由工业摄像机（2）进行拍照，工业摄像机（2）拍摄的图像经以太网（3）和工控机（4）连接；工控机（4）和可编程控制器（6）通过profibus现场总线连接，可编程控制器（6）通过profibus分别和刮板机构（7）和清洗装置（9）相连接；浮选溢流槽（8）内的浮选溶液（10）通过浮选机的不断搅拌，钠盐随着气泡不断上浮并脱离溶液而钾盐则继续在溶液；在浮选溢流槽（8）的侧壁上开5-10个观察窗（1），并在观察窗（1）的后方50cm-150cm距离放置工业摄像机（2）来拍摄图像；在观察窗（1）与工业摄像机（2）之间增加补偿光源（5）；工业摄像机（1）所成的图像经以太网（3）送至工控机（4）中，并在工控机中完成浮选液位的提取；工控机（4）将处理的液位高度结果送至可编程控制器（6）中，然后再控制刮板机构（7）进行刮去上方的泡沫；当工控机（4）处理的结果在算法中超出可接受范围，则向可编程控制器（6）发送检测错误信号，然后可编程控制器（6）控制清洗装置（9）冲洗观察窗或者发出报警声音。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述的工业摄像机（2）的镜头采用200万像素、面阵CCD相机、曝光时间约为1ms的高清快速的工业摄像头。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述的工业摄像头（2）通过100米内无中继，直接利用以太网（3）送至工控机（4）中。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述的清洗装置（10）冲洗掉观察窗（1）上长期积累附着的物质，去除对图像成像的干扰。

5.一种采用权利要求1所述装置的浮选液位在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在浮选溶液的溢流槽内开5-10个透明的观察窗；

（2）在观察窗1的正对面安装工业摄像机2采集图像（图像的成像区域刚好涵盖整个观察窗）其并把采集到的数据经现场总线/以太网送至工控机4并进行后续的图像处理；

（3）对采集到的图像利用图像处理方法进行处理：

a首先将采集到的原始图像数据进行灰度化处理；

b选择合适的阈值方法进行二值化，根据现场需求，较好的方法有固定阈值法、自适应的全局阈值法；

c利用投影法计算一定区域内白点数和黑点数：浮选溶液一般为黑点，而上方的泡沫为白点。一开始统计的投影区域要么为全白，要么为全黑。当统计区域内的白点像素数和黑点像素数大致均衡时，可以认为浮选液位像素高度为统计区域的中间高度。

（4）再根据整个区域成像的宽度和高度以及观察窗的实际大小，可以得出像素代表的实际距离即像素/厘米；

（5）工控机（4）再依据前两步得出的数据，可以得出浮选液位的实际高度。

（6）工控机（4）将得到的浮选液位实际高度经现场总线/以太网反馈给刮刀，从而控制刮刀每次操作都能在检测出来的液位上开始刮走泡沫。