close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Исследование и разработка оптико-электронной системы для сепарации минерального сырья по цвету

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Павленко Никита Андреевич
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ
СИСТЕМЫ ДЛЯ СЕПАРАЦИИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ПО ЦВЕТУ
Специальность 05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и
комплексы
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург – 2016
2
Работа
выполнена
в
Санкт-Петербургском
национальном
исследовательском университете информационных технологий, механики и
оптики
Научный руководитель:
Кандидат технических наук
Чертов Александр Николаевич
Официальные оппоненты: Кузьмин Владимир Николаевич
Доктор технических наук,
ООО «НТП «ТКА»,
заместитель генерального директора
Анисимов Андрей Геннадьевич
кандидат технических наук,
Делфтский технический университет (TU Delft)
научный сотрудник
Ведущая организация:
ООО «ЭВС»
Защита состоится «20» декабря 2016 г. в 17 часов 00 минут на заседании
диссертационного совета Д 212.227.01 при Санкт-Петербургском национальном
исследовательском университете информационных технологий, механики и
оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д.49., ауд. 314-а.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского
национального исследовательского университета информационных технологий,
механики
и
оптики
по
адресу:
197101,
Санкт-Петербург,
Кронверкский пр., д.49 и на сайте http://fppo.ifmo.ru/?page1=16&page2=52&
page_d=1&page_d2=160086.
Автореферат разослан « ____ » ___________ 2016 года.
Ученый секретарь диссертационного совета
кандидат технических наук, доцент
Красавцев В.М.
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Актуальность работы
В настоящее время автоматизация процессов добычи и обогащения
минерального сырья является непременным условием повышения их
эффективности, а также обеспечения рентабельности и конкурентоспособности
горнодобывающих предприятий. Главным образом, это обусловлено
стремительным истощением запасов богатых месторождений твердых
полезных ископаемых и необходимостью вовлечения в переработку
труднообогатимых руд с низким содержанием полезных компонентов.
Однако существующие традиционные методы и технологии, зачастую, не
способны обеспечить рентабельность освоения сложных, забалансовых
месторождений. Именно поэтому немаловажную роль играет поиск, внедрение
и развитие новых, более эффективных методов обогащения, которые позволят
повысить качество конечного продукта и снизить себестоимость его добычи.
Одним из наиболее интенсивно развивающихся является метод
оптической сепарации, основанный на регистрации цветовых различий
минеральных образцов, составляющих исходную руду.
Этот метод является универсальным и широко применяется не только в
горнодобывающей промышленности, но и во многих других отраслях,
например, для сортировки сельскохозяйственных продуктов (зерновых,
плодоовощной продукции) и твердых бытовых отходов. Одним из ключевых
достоинств метода, наряду с его экологичностью, является высокая
производительность, что делает его весьма привлекательным для потребителей.
Вектор развития данного метода направлен на увеличение селективности
сепарации материалов со сложными структурой и цветом поверхности. К
таковым относится и минеральное сырье.
В то же время, существующие оптические сепараторы обладают рядом
недостатков, среди которых следует отметить следующие:
– сложность или невозможность работы с материалом, отличающимся
тонкими цветовыми оттенками входящих в него компонентов;
– трудоемкий
процесс
адаптации
(перенастройки)
оптических
сепараторов к новому типу сырья с другой цветовой характеристикой.
Указанные факторы негативно влияют на эффективность сортировки и
являются серьезным препятствием для развития метода и расширения сферы
его применения.
Целью работы является исследование и разработка оптико-электронной
системы для сепарации движущихся минеральных образцов на основании
анализа цветовых параметров их изображений, а также создание общей
методики расчета и проектирования цветовых сепараторов минерального
сырья.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
1. На основании выполненного аналитического обзора существующих
систем оптической сортировки различных продуктов и материалов разработать
обобщенную схему построения цветового сепаратора минерального сырья.
4
2. Исследовать факторы, оказывающие влияние на процесс и
эффективность сортировки минерального сырья на основании анализа его
цветовых характеристик.
3. Разработать теоретическую модель цветового сепаратора минерального
сырья, учитывающую влияние как внутренних, так и внешних факторов на
эффективность процесса сортировки.
4. Разработать схему построения и теоретическую модель макета
оптического
сепаратора
с
использованием
современных
средств
автоматического проектирования.
5. Исследовать особенности алгоритма анализа цветовых параметров
изображений движущихся минеральных образцов и разработать специальное
программное обеспечение для макета оптического сепаратора.
6. Разработать конструкцию и реализовать макет оптического сепаратора
для исследования особенностей цветовой сепарации минерального сырья.
7. Провести экспериментальные исследования и оценить эффективность
разработанного макета сепаратора.
8. Провести экспериментальные исследования реальных минеральных
образцов с использованием разработанного макета сепаратора и оценить
эффективность сортировки.
Методы исследования
В работе применяются:
– современные методы проектирования оптических контрольноизмерительных приборов и комплексов,
– типовые методы расчета и выбора основных параметров узлов оптикоэлектронных приборов;
– современные методы автоматизированного проектирования;
– программные продукты разработки виртуальных приборов для
автоматических систем управления (LabVIEW);
– цифровые методы обработки изображений;
– методы сборки и юстировки измерительных оптико-электронных
приборов и схем на их основе;
– методы теории оптических измерений, в том числе, требований к
созданию методик проведения оптических измерений согласно поставленным
задачам.
Научная новизна диссертации
1. Разработана теоретическая модель цветового сепаратора минерального
сырья, позволяющая осуществлять обоснованный выбор условий для
разделения минеральных образцов, обладающих определенными оптическими
селективными признаками.
2. Предложены принципы построения оптико-электронной системы для
цветовой сепарации движущихся минеральных образцов, обеспечивающие
возможность анализа образцов разной крупности, степени прозрачности и
обладающих различной скоростью движения не более 1,5 м/с.
3. Разработан алгоритм обработки и улучшения качества изображений
движущихся минеральных образцов для устранения побочных теней и
5
правильного определения границ образцов, включающий последовательное
применение процедур шумовой фильтрации, коррекции по фону и операции
межкадровой разности с последующим заданием пороговых значений
разделения для выбранного информационного канала полученного
изображения.
4. Предложена методика определения фактической скорости движения
транспортной ленты узла подачи материала, позволяющая в реальном времени
корректировать требуемые значения яркости источников излучения и
экспозиции матрицы ПОИ.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту
1. Методика, основанная на последовательном расчете взаимозависимых
параметров систем подачи материала, регистрации излучения от минеральных
образцов и освещения зоны анализа, позволяет определить принципиальную
возможность использования метода оптической сепарации для обогащения
любого типа твердых полезных ископаемых с известными оптическими
свойствами, схему построения сепаратора, а также выбрать элементную базу,
необходимую для его физической реализации.
2. Модульный принцип построения ОЭС ЦС с возможностью изменения
взаимного расположения узлов систем подачи материала, освещения и
регистрации относительно друг друга и зоны анализа, позволяет адаптировать
измерительную схему для цветовой сепарации конкретного вида минерального
сырья.
3. Макет ОЭС ЦС, реализующий предложенный принцип построения,
позволяет обеспечить разделение минеральных образцов с различными
степенью прозрачности, цветовой характеристикой поверхности и скоростью
движения до 1,5 м/с.
4. Из трех цветовых моделей RGB, YUV и HLS, используемых при
цветовой сепарации смеси кварца и флюорита, наиболее эффективной является
модель HLS, позволяющая использовать линейный порог разделения только по
одному каналу цветового тона H, что обеспечивает однозначное разделение
цветовых оттенков минеральных компонентов.
Практическая ценность работы
1. Оригинальная методика расчета цветового сепаратора минерального
сырья требуемой производительности.
2. Лабораторный макет ОЭС ЦС, позволяющий осуществлять цветовую
сепарацию движущихся минеральных образцов крупностью 5-10 мм, различной
степени прозрачности и скоростью движении до 1,5 м/с.
3. Алгоритм автоматической коррекции, фильтрации и выделения
движущихся минеральных образцов на изображении с анализом их средней
цветовой координаты.
4. Результаты экспериментальных исследований разработанных макета
ОЭС ЦС и программного обеспечения, подтверждающие применимость
предложенной методики расчета для проектирования оптических сепараторов
минерального сырья.
6
Реализация результатов работы
Результаты настоящей работы отражены в 4 отчетах по НИР, проводимых
коллективом
Научно-образовательного
центра
оптико-электронного
приборостроения Университета ИТМО, что подтверждено актами
использования материалов при выполнении НИР.
Развитие исследований в рамках диссертационной работы поддержано
грантом правительства г. Санкт-Петербурга 2013 г.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались и
обсуждались на 13 конференциях, в том числе, 5 международных:
XLI–XLV Научные и учебно-методические конференции НИУ ИТМО (СанктПетербург, Россия, 2012-2016 гг.); I-III Всероссийские конгрессы молодых
ученых (Санкт-Петербург, Россия, 2012-2014 гг.); Международная конференция
«Прикладная оптика-2012» (Санкт-Петербург, Россия, 2012 г.); SPIE Photonics
Europe
(Брюссель,
Бельгия,
2014 г.);
SPIE
Optical
Metrology (г. Мюнхен, Германия, 2015 г.); X Конгресс обогатителей стран СНГ
(Москва, Россия, 2015 г.); Международная научная школа молодых ученых и
специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке – глазами молодых»
(Москва, Россия, 2015 г).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, в том числе: 3
статьи в изданиях из перечня ВАК; 2 статьи в изданиях, включенных в системы
цитирования Scopus и Web of Science; патент РФ на полезную модель и 1
свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Материалы опубликованных работ полностью отражают содержание
диссертации.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения,
списка литературы из 150 наименований. Общий объем работы составляет 150
страниц, включая 6 таблицы, 63 рисунков и 55 формул.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель,
задачи, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе представлен аналитический обзор существующих
комплексов и систем, а также экспериментальных образцов устройств для
оптической сортировки различного рода объектов и материалов, на основании
которого определен перечень требований к процессу цветовой сепарации и
разрабатываемой ОЭС ЦС. В частности, установлено, что для регистрации
цветовых характеристик движущихся минеральных образцов, необходимо
выполнить следующий комплекс основных условий:
– для осуществления процесса регистрации образцов в потоке руды
использовать высокоскоростной матричный ПОИ;
7
– для обеспечения возможности работы с разными типами минерального
сырья предпочтительно организовывать освещение минеральных образцов,
используя источники излучения на основе светодиодов, позволяющие
реализовать гибкую настройку мощности и спектра излучения;
– контроль и управление скоростью движения минеральных образцов
может осуществляться только при использовании в качестве системы подачи
комбинации узлов вибропитателя и ленточного транспортера, обеспечивающих
гибкую регулировку разреженности потока материала;
– повышение процента отсеивания «неполезного» продукта, позволяющее
уменьшить число повторных циклов сортировки, если такие предусмотрены
технологической схемой, обеспечивается увеличением анализируемой площади
минерального образца за счет анализа с двух и более сторон;
– анализ внутренней структуры прозрачных и полупрозрачных
минеральных образцов требует расположения источников излучения за зоной
анализа и использования их в качестве фона;
– правильная комбинация различных алгоритмов анализа и спектральных
диапазонов источников излучения для каждого типа минерального сырья
является необходимым условием для повышения эффективности выявления
различных селективных признаков, увеличения количества типов сортируемого
сырья и, в конечном итоге, расширения области применения метода оптической
сортировки.
Во второй главе выполнен анализ факторов (рисунок 1), оказывающих
влияние на эффективность сепарации минеральных образцов по цвету, в том
числе, влияние на процесс сортировки как свойств самих минеральных
образцов, так и особенностей схемы построения сепаратора и рабочих
параметров его основных узлов и отдельных конструктивных элементов
(системы подачи, узлов освещения и регистрации).
Предложена обобщенная методика расчета (рисунок 2) цветового
сепаратора минерального сырья, для которой входными данными являются
параметры минеральных образцов, а также значение требуемой
производительности.
Порядок
расчета
включает
следующую
последовательность действий:
1. Расчет параметров системы подачи по значению требуемой
производительности, при котором вначале выбирается скорость движения
транспортной ленты (движения минеральных образцов) или ее ширина
(определяющая и ширину зоны анализа), т.к. только выбор одного из
параметров позволяет рассчитать другой.
8
ВИБРОПИТАТЕЛЬ
- Порционность
- Равномерность подачи
ТРАСПОРТЕР
- Скорость вращения вала
- Радиус вала
- Вибрации на ленте
- Рабочая ширина лента
СИСТЕМА ОТСЕЧКИ
- Разрешение
- Телесный угол воздушной
струи
- Продолжительность действия
- Частота срабатывания
МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБРАЗЕЦ
- Геометрические параметры
- Спектральный коэффициент отражения
- Прозрачность
- Цвет
- Плотность
- Структура поверхности
- Аэродинамические свойства
- Влажность, чистота поверхности
- Плеохроизм, метамеризм
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ЗОНА АНАЛИЗА
- Цвет фона
- Параметры среды
- Размер зоны анализа
- Уровень освещенности
- Равномерность освещения
СИСТЕМА АНАЛИЗА
- Быстродействие ПО
- Селективность алгоритма
ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
- Спектральный состав излучения
- Яркость источника
- Форма индикатрисы излучения
- Частота мерцания
БЛОК РЕГИСТРАЦИИ
- Светосила объектива
- Аберрации объектива
- Глубина резкости объектива
- Угловое поле зрения объектива
- Разрешение матричного ПОИ
- Чувствительность и
равномерность чувствительности
матрицы ПОИ
- Быстродействие матричного ПОИ
- Шумы матрицы ПОИ
Рисунок 1 – Схема факторов, определяющих эффективность сепарации
минеральных образцов по цвету
Далее по выбранной или рассчитанной скорости строится траектория
движения минеральных образцов. При этом для соответствия реальной и
расчетной траекторий движения друг другу необходимо, чтобы радиус
кривизны траектории был больше радиуса вала сброса.
2. Расчет минимально необходимого разрешения матрицы ПОИ и выбор
соответствующего матричного ПОИ, на основании требования алгоритма
разделения по цвету к количеству пикселей изображения минерального образца
наименьшего размера. Далее по параметрам выбранной матрицы определяется
требуемое значение экспозиции, необходимое для обеспечения эффективной
регистрации цветовых характеристик движущихся минеральных образцов. При
невозможности обеспечения данным матричным ПОИ требуемой экспозиции,
необходимо выбрать другую модель или вернуться на более ранние стадии
расчета.
3. Расчет и выбор оптической системы осуществляется на основании
выбора рабочего расстояния (расстояния от зоны анализа до узла регистрации)
и последующего расчета значений фокусного расстояния и углового поля
зрения. При этом глубина резкости оптической системы определяется
максимальным размером анализируемых минеральных образцов, а также
максимально возможным отклонением их траектории движения от расчетной.
9
Рисунок 2 – Обобщенная методика расчета цветового сепаратора минерального
сырья
10
4. Определение оптимальной схемы освещения анализируемых
минеральных образцов в зоне анализа для случаев непрозрачных и прозрачных
образцов в соответствии с известными или измеренными значениями их
коэффициентов прозрачности и отражения, а также с учетом выбранных
селективных признаков. После этого следует расчет требуемой мощности и
углового поля излучения источников, а также освещенности минеральных
образцов и фона зоны анализа.
5. Расчет и сравнение идеального контраста анализируемых минеральных
образцов с получаемым на их изображениях. Результат сравнения дает
информацию о возможности или невозможности цветовой сепарации данного
типа минеральных образцов.
В случае невозможности осуществления выбора элементов сепаратора по
результатам расчета на любом из его этапов имеется возможность возврата на
более ранние стадии расчета для корректировки входных параметров.
В третьей главе представлена исследованная схема построения ОЭС ЦС,
с возможностью адаптации для сепарации непрозрачных, прозрачных и
полупрозрачных минеральных образцов с различными скоростями движения.
На основании данной схемы и расчета параметров ее элементов была
создана трехмерная модель ОЭС ЦС (рисунок 3), со следующими
особенностями:
• модульной системой построения с креплением на оптическом столе,
позволяющей изменять расположение базовых элементов конструкции
для анализа минеральных образцов с различными скоростями их
движения;
• возможностью перестроения измерительной схемы для анализа
прозрачных и полупрозрачных образцов, а также реализации
двустороннего анализа минеральных образцов;
• возможностью легкой замены элементов узла видеорегистрации
(камеры и источников излучения) для увеличения разрешения
получаемых изображений и анализа минеральных образцов меньшей
крупности.
Для работы с ОЭС ЦС была разработана методика её настройки,
позволяющая определять с помощью камеры скорость работы транспортера с
аналоговым управлением. Также была создана программа для определения
текущего максимального значения яркости изображения и уровней каналов R,
G и B для настройки баланса белого.
11
Рисунок 3 – Возможности регулировки рабочих расстояний и углов элементов
ОЭС ЦС:
1-4 – регулировка параметров модуля транспортера; 5-10 – регулировка
параметров модуля системы видеорегистрации
Предложен алгоритм улучшения изображения и выделения, минеральных
образцов на нем за счет:
• шумовой фильтрации изображений при наличии высокочастотных
искажений;
• коррекции по фону для выравнивания уровней яркости по всему полю
изображения;
• удаления из исходного изображения побочных теней при помощи
операций межкадровой разности и формирования пороговой маски,
накладываемой на отфильтрованное и прошедшее коррекцию
оригинальное изображение;
• задания пороговых значений в одном из информационных каналов
изображения и определения центра масс каждого объекта.
Результаты последовательного применения указанных процедур
проиллюстрированы на рисунке 4.
12
а)
б)
в)
г)
д)
е)
Рисунок 4 – Процедуры работы алгоритма анализа изображения минеральных
образцов: а) отфильтрованное исходное изображение; б) коррекция
изображения; в) межкадровая разница фона и исходного изображения с
минеральными образцами; г) пороговое выделение области изображения с
созданием маски; д) результат выделения минеральных образцов; е)
нахождение центров масс
В четвертой главе представлены результаты исследования особенностей
работы разработанной ОЭС ЦС (рисунок 5) и эффективности разделения
минеральных образцов с ее помощью.
Рисунок 5 – Внешний вид макета ОЭС ЦС
В качестве объективов были использованы модели Kowa LM25HC и
Schneider Kreuznach Cinegon 1.8/16. Для исследования особенностей освещения
13
зоны анализа были использованы линейные и матричные источники излучения
«теплого» свечения.
Анализ изображений, полученных с помощью ОЭС ЦС, показал, что при
правильной настройке системы видимые и численные изменения цветовых
оттенков минеральных образцов, при использовании разных пар линейных и
матричных источников, отсутствуют Однако при использовании различных
объективов наблюдалось падение яркости от центра к краям изображения для
всех трех каналов цвета (R, G и B). Для объектива Kowa падение составило
70%, а для объектива Schneider – 100%.
Был проведен анализ средней координаты цвета поверхностей наборов,
состоявших из 10 минеральных образцов каждый, схожих по своим цветовым
характеристикам и с одинаковой скоростью пролетавших через поле зрения
камеры по 14-ти размеченным областям зоны анализа. В результате были
получены графики средней координаты цвета минеральных образцов, по всей
ширине зоны анализа (рисунок 6).
SCHNEIDER
До коррекции
KOWA
После коррекции
Рисунок 6 – Изменения уровней яркости каналов R, G и B по ширине зоны
анализа
Максимальные изменения уровней яркости каналов цвета по ширине
зоны анализа составили 50-70 %. Коррекция по фону позволила добиться
снижения значения данного параметра до 20 %. При этом разница значений в
каналах G и B составила всего 10 %. Данные каналы были определены как
наиболее предпочтительные для задания порога разделения.
Результаты экспериментальных исследований (таблица 1) по разделению
минеральных образцов флюорита и кварца с использованием трех цветовых
моделей (RGB, HLS и YUV), показали, что в данном случае наиболее
14
предпочтительной для реализации адаптивного алгоритма разделения по цвету
(с подстройкой границ диапазонов) является цветовая модель HLS.
Таблица 1 – Рабочие диапазоны разделения кварца и флюорита для трех
цветовых систем
Цветовое
пространство
RGB
YUV
HLS
Оттенки кварца
Оттенки флюорита
Центр сферы [R0G0B0]
Радиус
Центр сферы [R0G0B0]
Радиус
[160; 170; 180]
85
[75; 79; 56]
55
Y
U
V
Y
U
V
[20; 100]
[–2; 20]
[–10; 5]
[5; 60)
< –2
(5; 25]
H
L
S
H
L
S
[0; 30]
[80; 360]
[20; 100]
[0; 50]
(30; 80)
[0; 70]
[10; 100]
Установлено что для задания порогов разделения наиболее эффективным
будет использование канала цветового тона H. В случае использования системы
YUV наиболее эффективным будет использование цветовых координат – U и V.
В заключении работы на основании полученных результатов
теоретических и экспериментальных исследований сделаны следующие
выводы:
1. Проведен аналитический обзор существующих оптических сепараторов
различного назначения, позволивший определить ключевые требования к схеме
построения цветового сепаратора и его основным узлам и элементам.
2. Разработана обобщенная схема построения цветового сепаратора
минерального сырья, основными элементами которой являются системы
транспортировки материала, освещения зоны анализа, регистрации
движущихся минеральных образцов, анализа, выделения из общего потока
руды (пневмоотсечки), а также управления.
3. Разработана схема факторов, оказывающих влияние на процесс
цветовой сепарации минерального сырья и его итоговую эффективность,
учитывающая как внутренние, свойственные методу оптической сепарации и
реализующему его оборудованию, так и внешние причины.
4. Предложены методы:
– определения
оптимального
заполнения
ленты
транспортера
минеральными образцами для обеспечения требуемой производительности
сепаратора и, одновременно, оптимальных условий анализа;
– расчета и выбора матричного ПОИ, с учетом размера и свойств
анализируемых минеральных образцов и особенностей предполагаемого
алгоритма разделения;
– определения необходимой глубины резкости объектива матричного
ПОИ в условиях разброса размеров анализируемых минеральных образцов и
отклонения траекторий их движения от расчетной;
15
– выбора схемы построения системы освещения, на основании данных о
коэффициентах прозрачности и отражения анализируемых минеральных
образцов, а также о селективных признаках.
5. Разработана
математическая
модель
цветового
сепаратора
минерального сырья требуемой производительности, основанная на свойствах
минеральных
образцов
(плотность,
крупность,
коэффициент
пропускания/отражения), позволяющая последовательно определять и
выбирать необходимые базовые элементы его конструкции, а также параметры
их взаимного расположения. Полученные результаты позволяют сделать вывод
о возможности цветовой сепарации данного типа минерального сырья.
6. Разработана схема построения ОЭС ЦС, особенностью которой
является возможность ее перестроения для сепарации непрозрачных,
прозрачных и полупрозрачных минеральных образцов с изменением положения
и базовых элементов системы для обеспечения различных скоростей движения
этих образцов.
7. На основании результатов расчета разработана трехмерная модель ОЭС
ЦС, особенностью которой является возможность регулировки скорости
движения и положения транспортной ленты, изменения положения и углов
наклона камеры и источников освещения относительно зоны анализа, ленты
транспортера и друг друга.
8. Реализован макет ОЭС ЦС и соответствующее программное
обеспечение для проведения измерений и анализа результатов.
9. Предложена методика настройки скорости движения минеральных
образцов ОЭС ЦС, заключающаяся в определении текущего количества линий
матрицы камеры, выстраиваемых в изображение определенной длины, и
последовательном приближении к требуемому значению, соответствующему
заданному для данной скорости времени экспозиции.
10. Разработан алгоритм улучшения изображения и выделения
минеральных образцов на нем за счет использования комплекса процедур
шумовой фильтрации, коррекции по фону, операции межкадровой разности для
удаления теневых образований и задания порога разделения по одному из
информационных каналов изображения с определением центра масс каждого
объекта.
11. Коррекция изображения по фону, выполненная в процессе настройки
макета ОЭС ЦС, позволила добиться снижения разброса средней координаты
цвета по зоне анализа от центра к краям с 70% до 20%. При этом разница
значений в каналах G и B составила всего 10%. Данные каналы были
определены как наиболее предпочтительные для задания порога разделения.
12. Проведенные с помощью макета ОЭС ЦС экспериментальные
исследования на смеси кварца и флюорита позволили определить пороги
разделения для трех цветовых моделей, RGB, YUV и HLS. При этом
установлено, что наиболее предпочтительной для реализации адаптивного
алгоритма разделения по цвету указанной смеси является цветовая модель HLS,
а для задания порогов разделения – использование канала цветового тона H.
16
Для задания порогов разделения в системе YUV наиболее эффективным
признано использование цветовых координат U и V.
Содержимое и результаты диссертации отражены в следующих
публикациях:
– в изданиях из перечня ВАК
1. Павленко Н.А., Чертов А.Н., Горбунова Е.В. Модель оптического
сепаратора руд твердых полезных ископаемых // Известия высших учебных
заведений. Приборостроение – 2013. – Т. 56. – № 7. – С 75-76.
2. Павленко Н.А., Петухова Д.Б. Возможности оптического метода
обогащения минерального сырья // Известия высших учебных заведений.
Приборостроение – 2014.– Т. 57. – № 7. – С 91-93.
3. Алехин А.А., Горбунова Е.В., Коротаев В.В. Установка для
исследования процесса оптической сепарации минеральных объектов малой
крупности // Обогащение руд – 2014. – Т. 354. – № 6. – С 20-24.
– в изданиях списка Web of Science и Scopus
4. Pavlenko N.A., Chertov A.N., Gorbunova E.V., Korotaev V.V.
Optoelectronic complex for separation of moving small size mineral objects // Proc.
SPIE – The International Society for Optical Engineering – 2014. – pp. 914127. DOI:
10.1117/12.2051644.
5. Pavlenko N.A., Korotaev V.V. The influence of the design features on
optical sorter effectiveness // Proc. SPIE – The International Society for Optical
Engineering – 2015. – pp. 95300B. DOI: 10.1117/12.2184533.
– объекты интеллектуальной собственности
6. Устройство для измерения и анализа параметров объектов малой
крупности. Патент РФ №201412017/12. МПК B07C5/342 Павленко Н.А., Чертов
А.Н., Горбунова Е.В., Коротаев В.В., заявка 2014120174/12, заявл. 19.05.2014,
опуб. 20.10.2014.
7. Настройка рабочих параметров видеокамер // Свидетельство о
государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015617104,
Павленко Н.А., Алѐхин А.А., заявка 2015614036, заявл. 12.05.2015, опуб.
30.06.2015.
– в других изданиях
8. Павленко Н.А. Исследование возможности создания установки для
цветового анализа движущихся объектов // Труды оптического общества Им.
Д.С. Рождественского. Сборник трудов X международной конференции
«Прикладная оптика-2012» – Санкт-Петербург, 2012. – Т. 1. – С 299-301.
9. Павленко Н.А. О возможности создания стенда для цветового анализа
динамических объектов // Сборник трудов XLI научной и учебно-методической
конференция НИУ ИТМО. – СПб.: НИУ ИТМО, 2012. – С 47-49.
10. Павленко Н.А. Макет исследовательской установки для цветового
анализа движущихся объектов // Сборник тезисов докладов I Всероссийского
конгресса молодых ученых. – СПб.: НИУ ИТМО, 2012. – Вып. 2. – С 115-116.
11. Павленко Н.А. Исследование и разработка установки для цветового
анализа
движущихся
объектов // Аннотированный
сборник
научно-
17
исследовательских выпускных квалификационных работ магистров НИУ
ИТМО. – СПб.: НИУ ИТМО – 2013. – С 57-61.
12. Павленко Н.А. Узел регистрации для установки цветового анализа
движущихся объектов на базе высокоскоростной камеры // Альманах научных
работ молодых ученых XLII научной и учебно-методической конференции
НИУ ИТМО. – СПб.: НИУ ИТМО, 2013. – С 235-237.
13. Павленко Н.А. Исследование и разработка установки для цветового
анализа движущихся объектов // Сборник тезисов докладов II Всероссийского
конгресса молодых ученых. – СПб.: НИУ ИТМО, 2013. – Вып. 2. – С 119-120.
14. Павленко Н.А., Алёхин А.А., Петухова Д.Б. Разработка оптикоэлектронного комплекса для экспресс-анализа обогатимости руд твердых
полезных ископаемых оптическим методом // Сборник трудов научнопрактической школы для молодежи. – СПб.: Санкт-Петербургский
государственный политехнический университет, 2013. – С 103.
15. Павленко Н.А. Оптико-электронная система анализа движущихся
объектов: задачи исследований // Сборник тезисов докладов III конгресса
молодых ученых. – СПб.: Университет ИТМО, 2014. – С 111-112.
16. Павленко Н.А. Установка для исследования особенностей обогащения
движущихся минеральных объектов оптическим методом // Сборник
материалов Х конгресса обогатителей стран СНГ. –М.: 2015. – С 165-168.
17. Павленко Н.А., Чертов А.Н. Исследование влияния параметров
оптической
системы
на
эффективность
разделения
в
цветовых
сепараторах // Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых − М.:
ИПКОН РАН, 2015. – С 254-257.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
11
Размер файла
1 089 Кб
Теги
минерального, сепарации, разработка, система, цветы, оптика, исследование, электронные, сырье
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа