一种磨机钢球充填率检测方法及设备

技术领域

本发明涉及磨机技术领域，具体涉及一种磨机钢球充填率检测方法及设备。

背景技术

在选矿工业中，磨矿是矿石入选前的一道重要工序,它接受破碎的矿石，继而将矿石磨碎到选别作业所需粒度。磨矿作业优劣直接影响整个选矿厂经济技术指标。选矿厂作业率和原矿处理能力都受制于磨机的运转率、处理能力。

在磨机运行过程中，充填率过低,钢球数量少,降低磨矿的冲击破碎和磨削作用,使磨矿效率降低。充填率过高,内层钢球运动时会产生干涉作用,破坏球正常抛落运动,使钢球下落时冲击力减小,故磨矿效率降低。不论自磨/半自磨机、还是棒磨机，它们的充填率指标都直接影响磨机的磨矿效率，是一个关键参数，因此，在实际生产中，对磨机钢球充填率进行准确检测，并依据检测结果合理调整磨矿钢球数量和直径对提高磨机效率及磨机利用系数有利，对节约电能、降低材料损耗也起关键作用。

目前对于磨机钢球充填率的检测一般采用人工检测方法。人工检测是在磨机停机后进行，通常磨机停给料后再运转一定时间待内部物料排空仅剩下钢球才进行检测。磨机停机打开进料口或出口端口，工作人员进入磨机内部用钢尺或卷尺测量钢球表面至磨机中心距离b，然后按经验公式计算得出，经验公式为Ф＝50-127×b/D。其中，Ф为磨机钢球充填率％；b为钢球表面到球磨机中心的距离mm；D为磨机内径mm，磨机内径D是固定值。

该方法能够真实反映钢球充填情况。但由于测量工具局限和在限制空间内作业人员方向感等判断误差因素，易造成较大测量误差，尤其是在磨机大型化后，人工测量误差会进一步加剧，从而误导工作人员对磨机运行情况判断。

除了测定中心到钢球面的距离，也有通过观察钢球淹没衬板的相对距离，通过确定衬板数量，在cad图形中建立平面的磨机尺寸和钢球的大致位置计算充填率。该方法计算的充填率与观察钢球、衬板的相对距离直接相关，其准确度不高。

上述人工检测方法都有以下弊端：

(1)需要进行测量的等待时间长。在磨机停下后,由于磨机长期处于工作状态,磨矿时磨机内部钢球、衬板、矿浆之间的摩擦和碰撞会产生大量热量,当磨机停机时,磨机内部温度高达70℃～80℃,而且热量散失是一个比较缓慢过程,经过1小时∽2小时磨机内温度也不会低于40℃,所以短时间内不适合测量人员进入磨机内部测量，获得测量时机需要的时间长。通常为了加快创造测量的环境，采用电风扇进行吹风换气。

(2)检测的作业环境差。磨机检测必须人工进行,正如前面所说,磨机内部温度过高,而且热量散失比较缓慢,工作人员进入磨机时会产生一些不良反映,而且内部环境恶劣，清晰度不够，很容易影响测量准确性。

(3)检测的准确度受人为因素影响。人工检测方法会直接受测量操作人员情绪和习惯的影响，不同的操作人员也存在测量误差，无法消除。

(4)检测未考虑长度方向充填率差异。由于钢球停机后在磨机内沿长度方向的堆高不是一致的，因此仅仅测定排料端的相对位置无法准确反映整个长度方向的充填率，存在测量的系统偏差。

发明内容

为解决以上问题，本发明采用三维成像技术来检测磨机钢球充填率，能够实现磨机钢球充填率的智能检测，降低此项工作劳动强度，提高工作效率和检测的准确率，为选矿厂生产操作，选矿厂自动化控制和智能化控制提供准确数据支撑。本发明所采用的技术方案如下：

一种磨机钢球充填率检测方法，包括：

将光照装置置于磨机筒体内腔，使得磨机筒体内腔和钢球堆表面的形态清晰化；

将图像采集装置置于磨机筒体内腔，通过图像采集装置获得磨机筒体内腔和钢球堆表面的图像信息；

根据所述磨机筒体内腔和钢球堆表面的图像信息，构建磨机筒体内腔与钢球堆表面之间构成的三维空间模型；

通过体积算法计算出所述三维空间模型的体积，并将磨机筒体容积与所述三维空间模型的体积差值作为钢球充填体积，利用所述钢球充填体积与磨机容积获得磨机钢球充填率。

可选地，在将光照装置置于磨机筒体内腔，使得磨机筒体内腔和钢球堆表面的形态清晰化之前，还包括：磨机停机后，打开磨机人孔进行排风和换气。

可选地，所述图像信息包括在磨机筒体内腔的不同光强空间分布下采集的图像。

可选地，根据所述磨机筒体内腔和钢球堆表面的图像信息，采用阴影恢复形状法形成磨机筒体内腔与钢球堆表面之间构成的三维空间模型。

本申请还公开一种磨机钢球充填率检测设备，包括：

光照装置，通过磨机人孔置于磨机筒体内腔，用于照射磨机筒体内腔，使得磨机筒体内腔和钢球堆表面的形态清晰化；

图像采集装置，通过磨机人孔置于磨机筒体内腔，用于采集磨机筒体内腔和钢球堆表面的图像信息；

显示平台，与所述图像采集装置连接，根据所述磨机筒体内腔和钢球堆表面的图像信息，形成磨机筒体内腔与钢球堆表面之间构成的三维空间模型，并通过体积算法计算出所述三维空间模型的体积，并将磨机容积与所述三维空间模型的体积差值作为钢球充填体积，利用所述钢球充填体积与磨机容积获得磨机钢球充填率。

可选地，显示平台采用阴影恢复形状法形成磨机筒体内腔与钢球堆表面之间构成的三维空间模型。

可选地，光照装置和图像采集装置安装在安装板上，通过安装板与人孔的连接，将光照装置和图像采集装置置于磨机筒体内腔。

可选地，所述显示平台还用于显示三维空间模型以及磨机钢球充填率。

本发明磨机停机后不需要等待内部温度降低后再进行测量，检测时间较短，提高钢球充填率检测效率和准确率。采用阴影形状恢复法能够构造出高质量的磨机内部三维模型。利用三维模型采用体积算法完成钢球充填率计算，且数据直接反馈生产系统用于指导生产。

本发明减少人工测量的劳动强度，解决了目前采用人工检测方法磨机停机后内部温度过高，环境差，不适合工作人员进入测量，而且人工测量不够精准的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的磨机钢球充填率检测方法的流程图。

图2为本发明实施例的磨机钢球充填率检测设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有都属于本发明保护的范围。

本实施例的磨机钢球充填率检测方法，包括：

步骤S1，磨机10停机后，打开磨机人孔进行排风和换气，所述磨机人孔位于排矿端或给料端；

步骤S2，将光照装置30移设至磨机10筒体内腔，确保光照产生的光能够全面的照射整个磨机筒体内腔，清晰的反映磨机筒体内腔和钢球堆20表面的形态；

步骤S3，将图像采集装置50移设至磨机筒体内腔，通过移动图像采集装置50完成磨机筒体内腔和钢球堆20表面的图像采集，可以进行一次采集或者多次采集，目标是获得磨机筒体内腔和钢球堆20表面的全面信息，包括在磨机筒体内腔的不同光强空间分布下采集的图像，所述图像采集装置50可以是例如相机。

步骤S4，根据所述磨机筒体内腔和钢球堆20表面的全面信息，采用阴影恢复形状法构建三维图像轮廓，形成磨机筒体内腔与钢球堆表面之间构成的三维空间模型；

步骤S5，通过体积算法计算出检测到的光照空间体积，也就是上述所建立的三维空间模型的体积，并将磨机容积与所述三维空间模型的体积差值作为钢球充填体积，利用所述钢球充填体积与磨机容积获得磨机钢球充填率。

进一步的，还包括步骤S6，把获得的钢球充填率数据反馈至生产系统用于指导生产，调节钢球添加量和直径。

本实施例提供一种磨机钢球充填率检测设备，包括光照装置30、图像采集装置50和显示平台40，所述图像采集装置50与显示平台40连接。

其中，所述光照装置30通过磨机人孔置于磨机筒体内腔，所述人孔位于排矿端或给料端，所述光照装置30用于通过光照产生的光全面的照射整个磨机筒体内腔，清晰的反映磨机筒体内腔和钢球堆表面的形态。

其中，图像采集装置50通过磨机人孔置于磨机筒体内腔，用于在光照装置30对磨机筒体内腔进行光照的情况下，采集磨机筒体内腔和钢球堆表面的图像，可以进行一次采集或者多次采集，目标是获得磨机筒体内腔和钢球堆表面的全面信息，所述图像采集装置50可以是例如相机。

其中，显示平台40根据所述磨机筒体内腔和钢球堆表面的全面信息，采用阴影恢复形状法构建三维图像轮廓，形成磨机筒体内腔与钢球堆20表面之间构成的三维空间模型，并在显示平台显示。

其中，显示平台40通过体积算法计算出检测到的光照空间体积，也就是上述所建立的三维空间模型的体积，并将磨机容积与所述三维空间模型的体积差值作为钢球充填体积，利用所述钢球充填体积与磨机容积获得磨机钢球充填率。三维空间模型以及计算的充填率都可以在显示平台40上显示。

其中，光照装置30和图像采集装置50安装在安装板上，通过安装板与人孔的连接，在确保安装严实的情况下，将光照装置30和图像采集装置50置于磨机筒体内腔。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围。