Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов Российский патент 2023 года по МПК G01N1/28 G01N11/10 G06T7/60 

Предлагаемое изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях.

Известен способ определения коэффициента неоднородности смеси, включающий подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов, распределение проб равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографирование. Далее производят попиксельный анализ изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству и их аппроксимацию степенным многочленом. Затем анализируют изображения проб, и определяют принадлежность пикселей смеси к одному из материалов, вводя понятие «порогового» оттенка. В общем случае, «пороговый» оттенок находят как абсциссу точки пересечения аппроксимирующих полиномов, полученных при анализе изображений компонентов смеси, расположенную между абсциссами их глобальных максимумов. Для случаев, когда смешиваемые компоненты имеют резко отличающиеся цвета или близки по цвету в оттенках серого, за «пороговый» оттенок принимают значение оттенка серого, соответствующее середине отрезка между абсциссами глобальных максимумов аппроксимирующих полиномов. Затем определяют значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси, как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и производят расчет коэффициента неоднородности смеси. [Петров, А.А. Экспресс-метод оценки однородности смесей сыпучих материалов / А.А. Петров, А.Е. Лебедев, А.И. Зайцев, А.Б. Капранова // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. - Иваново, 2012. - Т. 55, вып. 8. - С. 88-90.]

К недостатку данного способа относится невысокая точность определения коэффициента неоднородности смеси.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов, включающий подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов, распределение проб равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографирование, проведение попиксельного анализа изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству, определение порогового оттенка, определение значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси, как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и расчет коэффициента неоднородности смеси [Патент РФ №2515009, МПК G01N 1/25; G01N 11/00; G01T 7/60, опубл. 10.05.2014, БИ №13].

Недостатками данного способа является невысокая точность определения коэффициента неоднородности смеси.

Задача предлагаемого изобретения - создание способа определения коэффициента неоднородности смеси, имеющего высокую точность его определения.

Поставленная задача достигается тем, что предлагается способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов, включающий подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов, распределение проб равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографирование, проведение попиксельного анализа изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству, определение порогового оттенка, определение значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси, как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и расчет коэффициента неоднородности смеси.

Отличительными особенностями предлагаемого способа является то, что при вычислении значения порогового оттенка гистограммы распределения пикселей изображения по оттенкам серого аппроксимируют степенными функциями, которые перемножают, строят график полученной функции, затем находят координату центра тяжести площади под графиком и присваивают пороговому оттенку данное значение, а при вычислении коэффициента неоднородности смеси учитывают требуемую концентрацию ключевого компонента

Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов заключается в следующем.

Перед смешением производят отбор проб компонентов смеси и распределяют их равномерным слоем на гладкой поверхности. Затем осуществляют фотографирование подготовленных проб и производят компьютерную обработку при которой представляют изображения в виде массива чисел, каждый элемент которого выражен пикселем, значение которого соответствует оттенку серого. Строят гистограммы распределения пикселей компонентов смеси по оттенкам серого. При этом осью абсцисс является шкала, соответствующая оттенку серого от 0 до 255, а осью ординат - количество пикселей в пробе.

Далее находят значение порогового оттенка. Гистограммы распределения пикселей изображения по оттенкам серого аппроксимируют степенными функциями, которые затем перемножают, строят график полученной функции, затем находят координату центра тяжести площади под полученным графиком и присваивают пороговому оттенку данное значение, то есть, присваивают пороговому оттенку абсциссу этой точки.

После вычисления порогового оттенка переходят к обработке проб смеси. По окончании процесса смешения по известной методике производится расчет числа проб, а также минимально допустимого веса пробы и отбор проб из смеси с помощью пробозаборников.

Далее определяется концентрация концентрации ключевого компонента в пробе. Содержимое пробы распределяют на гладкой поверхности, равномерным слоем, затем фотографируют, сканируют или применяют другие способы получения изображения.

После этого производится компьютерная обработка полученного изображения смеси. Вычисленное значение порогового оттенка разбивает диапазон значений пикселей на два участка. Присваивают все пиксели, находящиеся в одном участке к ключевому компоненту, а транспортирующему - все остальные пиксели.

Определяют значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси, как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы смеси и проводят расчет коэффициента неоднородности смеси по формуле .

Здесь n - число проб, c_i - концентрация ключевого компонента в i-й пробе, c_tr - требуемая концентрация ключевого компонента.

За счет того, что при вычислении коэффициента неоднородности смеси вместо средней концентрации ключевого компонента в пробах учитывают его требуемую концентрацию (заданную) удается повысить точность расчетов, исключив влияние дозирующего и пробоотборного оборудования.

Благодаря тому, что при расчете порогового оттенка вычисляется координата центра тяжести функции, являющейся результатом перемножения аппроксимирующих функций, удается практически полностью охарактеризовать распределение пикселей, что повышает точность вычислений коэффициента неоднородности смеси.

Такой метод определения вычисления коэффициента неоднородности смеси позволяет обрабатывать практически любые изображения проб смесей, в том числе близких по цвету компонентов.

Предлагаемый способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов имеет простой алгоритм и его можно считать экспресс-методом.

Изобретение предназначено для применения в химической промышленности. Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов включает подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов, распределение проб равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографирование, проведение попиксельного анализа изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству, определение порогового оттенка, определение значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и расчет коэффициента неоднородности смеси, согласно изобретению при вычислении значения порогового оттенка гистограммы распределения пикселей изображения по оттенкам серого аппроксимируют степенными функциями, которые перемножают, строят график полученной функции, затем находят координату центра тяжести площади под графиком и присваивают пороговому оттенку данное значение, а при вычислении коэффициента неоднородности смеси учитывают требуемую концентрацию ключевого компонента. Технический результат заключается в создании способа определения коэффициента неоднородности смеси, имеющего высокую точность его определения.

Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов, включающий подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов, распределение проб равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографирование, проведение попиксельного анализа изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству, определение порогового оттенка, определение значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и расчет коэффициента неоднородности смеси, отличающийся тем, что при вычислении значения порогового оттенка гистограммы распределения пикселей изображения по оттенкам серого аппроксимируют степенными функциями, которые перемножают, строят график полученной функции, затем находят координату центра тяжести площади под графиком и присваивают пороговому оттенку данное значение, а при вычислении коэффициента неоднородности смеси учитывают требуемую концентрацию ключевого компонента.