趙 友

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦，山東 煙臺(tái) 264000）

1 研究背景

焦家金礦是山東黃金集團(tuán)下屬三級(jí)企業(yè)，選礦廠處理能力為8000t/d。焦家金礦選礦廠的主工藝流程包括碎礦、磨礦、浮選、濃縮脫水、尾礦充填等工序。碎礦由三段破碎和洗礦篩分組成，磨礦是由一段磨礦和旋流器組成閉路磨礦流程；浮選由一段優(yōu)選、一段粗選、二段掃選、一段精選組成。精礦通過濃密機(jī)濃縮后送板框壓濾機(jī)過濾脫水后進(jìn)入精礦池。尾礦經(jīng)濃密機(jī)后分為尾礦充填、尾礦再選、尾礦壓濾三個(gè)部分[1]。礦石粒度圖像檢測(cè)系統(tǒng)主要應(yīng)用在焦家金礦選礦廠碎礦工段。

礦石粒度是選礦廠碎礦作業(yè)的重要指標(biāo)，碎礦粒度的大小直接影響到磨機(jī)的工作效率，從而影響到磨浮的工藝指標(biāo)。因此，必須對(duì)碎礦作業(yè)完成后的礦石粒度進(jìn)行檢測(cè)，然后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，調(diào)整圓錐破碎機(jī)的工藝參數(shù)[2]。

目前，選廠常常采用篩分的方法來確定礦石的粒度分布，這種檢測(cè)方法耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，不能及時(shí)根據(jù)粒度分布結(jié)果對(duì)碎礦作業(yè)進(jìn)行調(diào)整。隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，計(jì)算機(jī)的處理能力和攝影器件的分辨率有了很大的提高，圖像處理技術(shù)也得到了充分的發(fā)展。以往，選礦廠通常采用篩分法來判斷碎礦產(chǎn)品粒度情況，這種方法的缺點(diǎn)是工作效率低其檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，且只能大概獲知礦石粒度的范圍，操作工不能根據(jù)檢測(cè)的粒度分布情況來及時(shí)調(diào)整碎礦設(shè)備的工藝參數(shù)。當(dāng)前，基于圖像處理的粒度檢測(cè)技術(shù)已逐漸成熟，這種檢測(cè)技術(shù)不僅測(cè)量準(zhǔn)確，而且十分快速高效。該技術(shù)目前已經(jīng)在選礦領(lǐng)域得到良好的運(yùn)用。利用該技術(shù)對(duì)碎礦礦石粒度進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品粒度，可有效提高碎磨工作效率。

在本項(xiàng)目實(shí)施前，焦家金礦破碎篩分流程缺少有效的篩網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段，一旦篩網(wǎng)出現(xiàn)破損，大塊礦石直接進(jìn)入磨礦流程，影響磨礦效率。與此同時(shí)，在選礦廠破碎作業(yè)的正常生產(chǎn)中，皮帶傳送帶上的礦石總是包含木質(zhì)或鐵質(zhì)的異物，這些異物的存在給破碎設(shè)備的安全運(yùn)行帶來了隱患，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)割破皮帶、堵塞下料口或者損傷破碎機(jī)等，給選礦廠帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 礦石粒度圖像分析系統(tǒng)介紹

2.1 礦石粒度圖像檢測(cè)系統(tǒng)組成

焦家金礦運(yùn)用的是北京礦業(yè)研究總院研制的BOSA-Ⅱ礦石粒度圖像分析一。它可以準(zhǔn)確快速的獲取皮帶運(yùn)輸機(jī)上的礦石粒度信息，形成彩色圖像，并根據(jù)預(yù)先建模，形成礦石粒度圖像的準(zhǔn)確分布信息。礦石粒度圖像檢測(cè)系統(tǒng)有以下部分組成，分別是CCD攝像機(jī)部分、光源及其擋板、現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)、以及現(xiàn)場(chǎng)礦石皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸機(jī)。

圖1 礦石粒度檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 礦石粒度圖像檢測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖

拍攝圖像的大小可以通過移動(dòng)CCD攝像機(jī)的位置和焦距來實(shí)現(xiàn)，照明的作用是為了使得礦石顆粒表面的光源均勻一致，擋板的作用是削弱外接光源對(duì)圖像效果的影響。在礦石粒度圖像檢測(cè)系統(tǒng)中，CCD攝像機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)直接連接，圖像采集程序可以直接觸發(fā)到CCD攝像機(jī)的快門，這樣就可以實(shí)現(xiàn)了礦石粒度圖像的實(shí)時(shí)采集。

圖像采集工具是通過Matlab來進(jìn)行的，該工具箱自帶數(shù)據(jù)函數(shù)模型imaqhwinfo，可自動(dòng)取得與工作站連接的攝像頭的硬件信息。圖像采集系統(tǒng)首先需要利用Videoinput函數(shù)軟件來創(chuàng)建監(jiān)控視頻的輸入對(duì)象，然后再用PREVIEW汗水來實(shí)現(xiàn)視頻圖像的預(yù)覽功能，還需要運(yùn)用getsnapshot函數(shù)來實(shí)現(xiàn)礦石粒度圖像的捕捉功能，為了實(shí)現(xiàn)圖像實(shí)時(shí)采集，還要加上定時(shí)程序。攝像機(jī)捕捉的圖像，需要通過函數(shù)寫進(jìn)計(jì)算機(jī)工作站，由現(xiàn)場(chǎng)工作站進(jìn)行圖像分析處理，并將最后的礦石粒度信息反饋給用戶。

2.2 礦石粒度圖像檢測(cè)技術(shù)

礦石粒度在線檢測(cè)技術(shù)利用圖像分析方法實(shí)現(xiàn)破碎的原料和產(chǎn)品的粒度分析。礦石粒度圖像分析方法的核心技術(shù)包括基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的圖像梯度化方法、礦石種子區(qū)域提取方法、基于標(biāo)記的分水嶺圖像分割方法、基于鏈碼的礦石粒度統(tǒng)計(jì)等技術(shù)。通過圖像拉伸、圖像邊緣檢測(cè)、圖像自適應(yīng)二值化、圖像開運(yùn)算等算法對(duì)礦石原始圖像進(jìn)行預(yù)處理后得到二值化的圖像，然后利用搜索算法尋找礦石圖像的輪廓和邊界，利用分水嶺算法進(jìn)行分割，對(duì)分割后的礦石進(jìn)行面積、周長(zhǎng)、粒徑、位置等信息的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到礦石體積信息、粒級(jí)信息以及百分比組成。

2.3 故障檢測(cè)系統(tǒng)

應(yīng)用礦石粒度圖像分析技術(shù)的基礎(chǔ)上，焦家金礦選礦廠建立了篩分環(huán)節(jié)篩網(wǎng)異常偵測(cè)及塊度聯(lián)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有故障診斷功能，能夠完成以下任務(wù)：故障檢測(cè)：系統(tǒng)輸出偏離了預(yù)期的目標(biāo)范圍，或者影響系統(tǒng)輸出的過程參數(shù)，過程狀態(tài)或特征量發(fā)生變化并超出預(yù)定的范圍時(shí)，診斷系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)檢測(cè)出來。故障分離：根據(jù)檢測(cè)到的故障信息，尋找故障源，確定故障類型及大小。故障源可能是元件、組件，也可以是子系統(tǒng)。故障評(píng)價(jià)：將故障對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)，功能的影響等做出判斷和估計(jì)，給出故障的程度、大小及故障發(fā)生的時(shí)間等參數(shù)。故障決策：根據(jù)故障檢測(cè)的信息和故障評(píng)價(jià)的等級(jí)，針對(duì)不同的工況，對(duì)系統(tǒng)作出報(bào)警、修改操作或控制，甚至停機(jī)進(jìn)行維修等決定。

3 結(jié)論

焦家金礦選礦廠在破碎段至粉礦倉輸送皮帶上安裝一套礦石粒度圖像分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)投入運(yùn)用后，利用機(jī)器視覺技術(shù)識(shí)別包括“皮帶異物”、“篩網(wǎng)破損”、“破碎產(chǎn)品粒度跑粗”等異常工況，并第一時(shí)間給出報(bào)警提示信息。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，碎礦作業(yè)根據(jù)該系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)碎礦工段圓錐破碎機(jī)的各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，有效將碎礦產(chǎn)品粒度控制在合格范圍內(nèi)，不僅大幅降低了磨機(jī)的負(fù)荷，節(jié)約了生產(chǎn)能耗，延長(zhǎng)的磨機(jī)的使用壽命，還進(jìn)一步提升了生產(chǎn)效率，有助于體制增效工作的開展。