Система адаптивного нейросетевого определения гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала

Система содержит, по меньшей мере, одни источник излучения для облучения частиц, одно устройство измерения излучения, отраженного от частиц в виде камеры, один блок оценки, выполненный с возможностью определения гранулометрического состава частиц. При этом система дополнительно содержит лазерный измеритель дальности, установленный параллельно камере, а блок оценки выполнен в виде адаптивного нейросетевого блока с возможностью обучения на реальных данных лабораторных исследований гранулометрического состава, одномоментных измеренному распределению интенсивности отраженного электромагнитного излучения. Изобретение позволяет повысить точность оценки гранулометрического состава сыпучих материалов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к системе для оценки гранулометрического состава частиц, например окатышей, гранулята, камней или зерен.

Из патента США 4523146, а также из статьи "О магнитных способах гранулометрического измерения необожженных железорудных окатышей", Юрин А.А., Сафонов А.Е., сборник № 3. "Гранулирование железных руд и концентратов", Свердловск, институт Уралмеханобр, 1976, стр.133-135, известно определение геометрических размеров из зависимости между проницаемостью окомкованного или соответственно гранулированного материала и его объемом. Этот способ является ненадежным, если окомкованный или гранулированный материал превышает определенную границу влажности.

Из статей "The quality control system of sintering paint at Kashima Steel Works", Arai О., Yamamoto A., Joko Т., Inada K., Yumoto S., Autom. Mining, Miner and Metal Process, 1983, Proc. 4-й симпозиум IFAC, Хельсинки, 22-25 авг., 1983. Oxford e.a. 1984, стр.347-355 и "Determining size distribution of moving pelets by computer image processing", Graness Steven C, Appl. Comput. and Oper. Res. Miner. Ind.: 19-й Межд. симп., University Park, Pa, апрель 14-16, 1986. Littleton, Colo, 1986, стр.545-552, известно растрирование видеоизображения окомкованного или соответственно гранулированного материала и определение из структуры растра геометрических размеров окомкованного или соответственно гранулированного материала. Этот метод оказался, однако, очень не точным.

Из ЕР 0391530, а также JP 57059143 известны способы для измерения размеров лежащих, в частности лежащих в компактных слоях, частиц. Из DE 4414622 А1 известен способ для определения примесей в зернистых средах. Из GB 2012948 А и из ЕР 0198670 А2 известны способы для измерения размеров падающих частиц. Также и эти способы оказались слишком не точными.

Из RU 2154814 С2 известны также способы определения гранулометрического состава частиц с применением способов и систем для определения геометрических размеров частиц окомкованного и/или гранулированного материала.

Из RU 2001121733 А известны также способы определения геометрических размеров частиц кускового сыпучего материала.

Наиболее близким аналогом данного изобретения является система, описанная в RU 2154814 С2, - система для оценки гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала, содержащая, по меньшей мере, один источник излучения для облучения частиц, одно устройство измерения излучения, отраженного от частиц в виде камеры, один блок оценки, выполненный с возможностью определения гранулометрического состава частиц.

Недостатком данной системы является недостаточная точность определения гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерений гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала.

Технический результат достигается за счет того, что система для оценки гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала, содержащая, по меньшей мере, один источник излучения для облучения частиц, одно устройство измерения излучения, отраженного от частиц в виде камеры, один блок оценки, выполненный с возможностью определения гранулометрического состава частиц, отличающаяся тем, что дополнительно содержит лазерный измеритель дальности, установленный параллельно камере, а блок оценки выполнен в виде адаптивного нейросетевого блока с возможностью обучения на реальных данных лабораторных исследований гранулометрического состава, одномоментных измеренному распределению интенсивности отраженного электромагнитного излучения.

В частном случае реализации источник излучения выполнен в виде лазерного источника излучения.

В другом частном случае реализации блок оценки выполнен с возможностью дообучения в процессе эксплуатации для повышения точности оценки гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала.

Дальнейшие детали и подробности изобретения следуют из последующего описания примера выполнения с помощью чертежей и в связи с зависимыми пунктами формулы изобретения. При этом, в частности, показывают:

фиг.1 - установка для получения окатышей,

фиг.2 - двухмерное распределение интенсивности,

фиг.3 - распределение интенсивности вдоль линии сечения А-В из фиг.2,

фиг.4 - иллюстрация способа оценки гранулометрического состава с помощью нейронной сети.

Фиг.1 показывает установку 1 для получения окатышей из железной руды. Подлежащая окомковыванию смесь из железной руды и бентонита подается через ленточный транспортер 5 и накопитель материала 6 на тарельчатый окомкователь 7. Окомкованный материал отводится через следующий ленточный транспортер 8. Тарельчатые окомкователи 7 управляются и регулируются управлением. Целью этого управления и регулирования является получение окатышей определенного размера из железорудно-бентонитной смеси. Для этого размер окатышей определяют системой для оценки гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала 2. Определение гранулометрического состава производится тогда, когда окатыши двигаются по ленточному транспортеру 8.

Система для оценки гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала 2 состоит из электромагнитного источника излучения, камеры, лазерного измерителя дальности и блока оценки. Информация, поставляемая камерой и лазерным измерителем дальности, подается на адаптивный нейросетевой блок оценки. В процессе эксплуатации на выходе блока оценки будет получена информация о гранулометрическом составе частиц окомкованного и/или гранулированного материала. При этом блок оценки выполнен с возможностью предварительного обучения. Данный процесс предусматривает подачу на вход данных о двухмерном распределении интенсивности отраженного от частиц излучения, данных о профиле поверхности окомкованного и/или гранулированного материала, полученные лазерным измерителем дальности, и указаний учителя в виде реальных данных лабораторных исследований гранулометрического состава, одномоментных измеренному распределению интенсивности отраженного электромагнитного излучения. Общие принципы построения блоков оценки, предполагающих обучение, описаны в монографии: А.И.Галушкин. Теория нейронных сетей, М.: ИПРЖР, 2000, 4160. В случае, если в процессе эксплуатации наблюдается несоответствие полученной системой оценки гранулометрического состава и данных лабораторных исследований гранулометрического состава, одномоментных измеренному распределению интенсивности отраженного электромагнитного излучения, проводится дообучение адаптивного нейросетевого блока оценки гранулометрического состава. Полученная оценка гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала передается на ЭВМ 4 так, что там может быть получена информация о распределении размеров окатышей, которая является необходимой для регулирования тарельчатых окомкователей 7.

На фиг.2 показано двумерное распределение интенсивности, получаемое при помощи камеры. При этом окатыши проявляются в качестве областей с более высокой интенсивностью отраженного излучения. За счет выпуклой поверхности окатышей при многомерном облучении, например путем облучения тремя равномерно распределенными по окружности источниками света, получается различное отражение отдельных областей окатыша. Так свет от центра окатыша отражается сильнее, чем от краев.

На фиг.3 показан профиль поверхности окомкованного и/или гранулированного материала, получаемый лазерным измерителем дальности.

На фиг.4 показана схема системы для оценки гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала.

Теоретическое исследование систем определения гранулометрического состава, основанных на измерении размеров видимых частиц окомкованного и/или гранулированного материала показали, что данная система позволяет более точно определить гранулометрический состав частиц окомкованного и/или гранулированного материала при условии, что видимые частицы составляют 80% всех частиц исследуемого материала.

1. Система для оценки гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала, содержащая, по меньшей мере, один источник излучения для облучения частиц, одно устройство измерения излучения, отраженного от частиц в виде камеры, один блок оценки, выполненный с возможностью определения гранулометрического состава частиц, отличающаяся тем, что дополнительно содержит лазерный измеритель дальности, установленный параллельно камере, а блок оценки выполнен в виде адаптивного нейросетевого блока с возможностью обучения на реальных данных лабораторных исследований гранулометрического состава, одномоментных измеренному распределению интенсивности отраженного электромагнитного излучения.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что источник излучения выполнен в виде лазерного источника излучения.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что блок оценки выполнен с возможностью дообучения в процессе эксплуатации для повышения точности оценки гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала.