СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2013 года по МПК G01N21/85 

Описание патента на изобретение RU2487340C1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам анализа качества смеси сыпучих материалов, в том числе содержащих наноструктурированные компоненты, и может быть применено в химической, строительной, пищевой, фармацевтической, радиоэлектронной и других отраслях промышленности.

Известен способ определения качества смеси компонентов, различающихся по цвету (см. Патент 2385454 РФ, кл. G01N 1/38 B01F 3/18/ Способ определения качества смеси компонентов, различающихся по цвету / Таршис М.Ю., Королев Л.В., Зайцев А.И.; заявитель и патентообладатель Ярославский. Гос.Техн. Ун-т - №2008144214/12; заявл. 06.11.2008, опубл. 27.03.2010.), включающий отбор и сканирование проб, вычисление концентраций ключевого компонента в пробах на основе анализа их изображений и расчет коэффициента неоднородности смеси по колебаниям этих концентраций относительно средней концентрации. Недостатками данного способа являются необходимость отбора и анализа проб смеси, а также вычисление концентраций ключевого компонента в пробах на основе анализа их изображений и расчет коэффициента неоднородности смеси по колебаниям этих концентраций относительно средней концентрации, коррекция «плоскостного» коэффициента неоднородности смеси, что приводит к высокой трудоемкости и затратам времени на оценку качества смешивания.

За прототип технического решения взят способ определения качества смеси сыпучих материалов (см. Патент 2343457 РФ, кл. G01N 21/85. Способ определения качества смеси сыпучих материалов / Ткачев А.Г. и др..; заявитель и патентообладатель Тамб. Гос. Техн. Ун-т - №2007115024/28; заявл. 20.04.2007, опубл. 10.01.2009, Бюл. №1.), состоящий из отбора пробы, прессования таблетки, формирования тарировочных таблеток, получения цифрового RGB изображения (сканирование поверхности таблетки), определения концентрации ключевого компонента по тарировочной зависимости от среднего арифметического значения яркости анализируемого изображения и расчета коэффициента неоднородности пробы. Недостатками данного способа являются высокая трудоемкость и низкая скорость определения качества смешивания в связи с необходимостью отбора и формования таблеток, расчет тарировочных зависимостей для анализа на схожесть с каждой из проб требует проведение дополнительных исследований и расчетов, сканирование лишь поверхности таблеток приводит к невысокой точности.

Технической задачей изобретения является снижение трудоемкости, повышение скорости и точности определения качества смешивания сыпучих материалов.

На фиг.1. представлены цифровые изображения «эталонной» смеси (а) и фактической смеси (б).

Решение поставленной задачи достигается тем, что определение качества смешивания сыпучих материалов, различающихся по цвету, осуществляется сравнением цифрового изображения фактической исследуемой смеси с «эталонным» изображением по гистограммам яркости. В качестве критерия оценки отличия изображений используется квазирасстояние пересечений гистограмм Свейна-Балларда:

S = [ 1 ( i = 1 n min ( x i , y i ) / i = 1 n x i ) ] 100 % , ( 1 )

где n - количество уровней яркости;

xi, yi - количество пикселов i-го уровня яркости для гистограмм x, y.

Способ определения качества смешивания сыпучих материалов, различающихся по цвету, заключается в следующем.

Получают «эталонную» смесь сыпучих материалов в лабораторных или производственных условиях, удовлетворяющую требованиям качества производства смеси по любому известному критерию и с помощью любого применяемого для конкретного производства способа (гравиметрического, оптического и т.д.). Организуют одинаковые условия для получения цифрового изображения поверхностей слоя «эталонной» и исследуемой фактической смесей (размер фотоизображения, высота слоя смеси, освещение и т.д.). Получают черно-белое цифровое изображение «эталонной» смеси и заносят его в базу данных с помощью специального программного обеспечения. Получают черно-белое цифровое изображение фактической смеси в условиях производства и с помощью того же программного обеспечения проводят сравнение его с изображением «эталонной» смеси из базы данных. Программа позволяет разделять фактическое изображение на любое одинаковое число частей (ячеек) k c учетом используемых условий и требований конкретного производства к минимальному размеру анализируемых проб или минимальному объему партии смеси. Происходит построение гистограмм яркости для каждой части с последующим их сравнением с гистограммой изображения «эталонной» смеси по формуле (1). Качество смешивания определяется

коэффициентом неоднородности Vc.

V c = 100 S с р 1 k ( S i S с p ) 2 / ( k 1 ) , ( 2 )

где k - число частей (ячеек); Si - отличие i-й гистограммы

фактического изображения части (ячейки) от «эталонной» гистограммы критерием квазирасстояния пересечений гистограмм Свейна-Балларда; S с р = i = 1 n S i / k - среднее арифметическое значение отличий.

Полученный результат с использованием коэффициента неоднородности Vc позволяет определить качество смешивания сыпучих материалов в процессе производства непосредственно после выгрузки смеси при ее транспортировке, к примеру, ленточным конвейером.

Способ определения качества смешивания проверен на модельных материалах с использованием лабораторных смесителей (одновальный лопастной смеситель и гладкий барабанный смеситель) и традиционной методики оценки качества смешивания. Использовались двухкомпонентные смеси модельных материалов с различным процентным содержанием (таблица 1). Проводилось 20 циклов смешивания. Исследуемую смесь выгружали на ленточный транспортер, где получали ее цифровое изображение (фиг.1). Изображения представляли собой квадрат со стороной 1500 пикселей и разрешением 72 dpi (смесь черного (50%) и желтого пшена (50%)). Полученные изображения заносились в базу данных с помощью специального программного обеспечения. Осуществлялся отбор проб и их анализ на содержание ключевого компонента путем расчета коэффициента неоднородности ( V C ф а к т ) по известной традиционной методике [см. кн. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов - М.: Машиностроение, 1973]. «Эталонную» смесь выбирали с минимальным значением коэффициента неоднородности ( V C ф а к т = min ) . Изображения фактических смесей разбивались на 100 равных частей (ячеек) (k=100), для каждой части строилась яркостная гистограмма. Производилось сравнение гистограмм яркости каждой части (ячейки) смесей по формуле (1) (квазирасстояние пересечений гистограмм Свейна-Балларда Si) с гистограммой «эталонной» смеси (отклонение фактической смеси от «эталонной») и определялся коэффициент неоднородности Vc по формуле (2). Результаты проверки предложенного способа определения качества смешивания представлены в таблице 1.

Таблица 1 №, п/п смеситель компоненты смеси содержание, % Vc, % V C ф а к т , % 1 лопастной Черное пшено 50 2,13 2,25 Желтое пшено 50 2 Черное пшено 25 3,81 4,1 Желтое пшено 75 3 Черное пшено 10 4,83 5,1 Желтое пшено 90 4 барабанный Черное пшено 50 2,3 2,0 Желтое пшено 50 5 Черное пшено 25 3,6 4,3 Желтое пшено 75 6 Черное пшено 10 4,4 5,3 Желтое пшено 90

Предложенный способ определения качества смешивания сравнением гистограмм яркости изображений «эталонной» и фактической смесей позволяет снизить трудоемкость, повысить скорость и точность определения качества смешивания сыпучих материалов, различающихся по цвету, непосредственно в процессе производства после выгрузки из смесителя, исключая отбор проб, прессование таблеток и применение тарировочных зависимостей для определения коэффициента неоднородности.

Похожие патенты RU2487340C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СМЕСИ КОМПОНЕНТОВ, РАЗЛИЧАЮЩИХСЯ ПО ЦВЕТУ 2012
  • Дёмин Олег Владимирович
  • Смолин Дмитрий Олегович
  • Першин Владимир Фёдорович
  • Однолько Валерий Григорьевич
RU2495398C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СМЕСИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ 2007
  • Ткачев Алексей Григорьевич
  • Баранов Андрей Алексеевич
  • Меметов Нариман Рустемович
  • Пасько Александр Анатольевич
  • Пасько Татьяна Владимировна
  • Шубин Игорь Николаевич
  • Блинов Сергей Валентинович
  • Авдеева Анна Владимировна
RU2343457C1
Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету 2018
  • Таршис Михаил Юльевич
  • Черпицкий Сергей Николаевич
  • Королев Леонид Владимирович
  • Капранова Анна Борисовна
RU2690539C1
Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету 2023
  • Таршис Михаил Юльевич
  • Смирнов Павел Михайлович
  • Королев Леонид Владимирович
  • Капранова Анна Борисовна
RU2819489C1
СПОСОБ МИКРОСКОПИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦА, СОДЕРЖАЩЕГО МИКРООБЪЕКТЫ С РАЗНОРОДНЫМИ ЗОНАМИ 2006
  • Никитаев Валентин Григорьевич
  • Проничев Александр Николаевич
  • Чистов Кирилл Сергеевич
  • Зайцев Сергей Михайлович
  • Филиппенко Мария Владимировна
  • Воробьев Иван Андреевич
  • Харазишвили Дмитрий Викторович
  • Зубрихина Галина Николаевна
  • Блиндарь Валентина Николаевна
RU2308745C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ГОМОГЕНИЗАЦИИ ГЕТЕРОГЕННЫХ СМЕСЕЙ ПО ОПТОЛЕПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ОБ ИХ ПОВЕРХНОСТИ 2012
  • Шумихин Александр Георгиевич
  • Сокольчик Павел Юрьевич
  • Сташков Сергей Игоревич
RU2489705C1
СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ КЕРНА ГОРНЫХ ПОРОД 2012
  • Хасанов Ильнар Ильясович
RU2501046C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ 2004
  • Хабас Т.А.
  • Неввонен О.В.
  • Верещагин В.И.
RU2267117C1
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ КАДРОВ ПОТОКА МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА ГИСТОГРАММ ИЗОБРАЖЕНИЙ КАДРОВ 2015
  • Орешин Андрей Николаевич
  • Лазарев Сергей Николаевич
  • Орешин Николай Алексеевич
  • Лысанов Иван Юрьевич
  • Шумилин Вячеслав Сергеевич
RU2607415C2
Способ бинаризации изображений символов на банкноте на основе гистограммы длины границ 2019
  • Минин Петр Валерьевич
  • Письменный Дмитрий Геннадиевич
RU2718571C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 487 340 C1

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам анализа качества смеси сыпучих материалов, в том числе содержащих наноструктурированные компоненты. Способ заключается в предварительном получении «эталонной» смеси и ее цифрового изображения. Определяют качество фактической смеси разделением ее цифрового изображения на одинаковое число частей (ячеек) и их сравнением по гистограммам яркости с изображением «эталонной» смеси. Коэффициент неоднородности смеси рассчитывают по формуле

V c = 100 S с р 1 k ( S i S с p ) 2 / ( k 1 ) ,

где k - число частей (ячеек); Si - отличие i-й гистограммы части (ячейки) фактического изображения от «эталонной» гистограммы критерием квазирасстояния пересечений гистограмм Свейна-Балларда; Scp - среднее арифметическое значение отличий. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости, повышение скорости и точности определения качества смешивания сыпучих материалов. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 487 340 C1

Способ определения качества смешивания сыпучего материала, включающий получение цифрового изображения смеси и определение ее неоднородности, отличающийся тем, что предварительно получают «эталонную» смесь и ее цифровое изображение, качество фактической смеси определяют разделением ее цифрового изображения на одинаковое число частей (ячеек) и их сравнением по гистограммам яркости с изображением «эталонной» смеси, а коэффициент неоднородности смеси рассчитывают по формуле
V c = 100 S с р 1 k ( S i S с р ) 2 / ( k 1 ) ,
где k - число частей (ячеек); Si - отличие i-й гистограммы части (ячейки) фактического изображения от «эталонной» гистограммы критерием квазирасстояния пересечений гистограмм Свейна-Балларда; Scp - среднее арифметическое значение отличий.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2487340C1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СМЕСИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ 2007
  • Ткачев Алексей Григорьевич
  • Баранов Андрей Алексеевич
  • Меметов Нариман Рустемович
  • Пасько Александр Анатольевич
  • Пасько Татьяна Владимировна
  • Шубин Игорь Николаевич
  • Блинов Сергей Валентинович
  • Авдеева Анна Владимировна
RU2343457C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СМЕСИ КОМПОНЕНТОВ, РАЗЛИЧАЮЩИХСЯ ПО ЦВЕТУ 2008
  • Таршис Михаил Юльевич
  • Королев Леонид Владимирович
  • Зайцев Анатолий Иванович
RU2385454C1
RU 2007145333 А, 20.06.2009
DE 4309939 А1, 29.09.1994
JP 2007149055 А, 14.06.2007
JP 6138056 А, 20.05.1994
JP 7113751 A, 02.05.1995.

RU 2 487 340 C1

Авторы

Дёмин Олег Владимирович

Смолин Дмитрий Олегович

Першин Владимир Фёдорович

Однолько Валерий Григорьевич

Даты

2013-07-10Публикация

2012-01-25Подача