浮选矿浆中气泡特征实时测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种矿浆浮选技术，尤其涉及一种浮选矿浆中气泡特征实时测量装置。

背景技术：

气泡的产生是选矿工艺中浮选过程的前提条件。作为浮选过程的载体，气泡的尺寸、形状、分布、运动特性及其与颗粒间的碰撞、附着并形成稳定的矿化泡沫层对浮选效果起着举足轻重的作用。通常在生产过程中工作人员凭个人积累的经验，观察浮选槽矿浆表面的泡沫状态来调整浮选操作，不仅人的主观因素干扰较多，而且不同操作经验的人有时会得出不同的判定结果。因此将气泡测量相关技术以及机器视觉技术引入到浮选流程中会对选矿行业的发展具有重大作用。

目前，测量多相流中气泡特征的方法主要可分为两种：接触式测量方法和非接触式测量方法。

接触式测量方法主要有电导探针法、光导纤维法、UCT法(毛细管法)等。电导探针法和光导纤维法的测量原理分别基于气液两相流的电导率和折光率的差异来测量气泡特征的。这两种方法通过测量气泡弦长分布，经计算得到气泡的有效直径，然而存在着受探针或探头自身尺寸限制等方面的局限性；UCT法是通过毛细管将气泡进行取样，用光学探测器测定气泡长度和速度，能精确确定气泡的体积，从而确定气泡尺寸等特征。然而该方法存在一定局限性，如气泡尺寸大于毛细管尺寸时，气泡通常检测不到或可能破裂而产生较小气泡，即UCT装置可能只捕获某尺寸区间的气泡，气泡尺寸受毛细管尺寸的影响。

非接触式测量方法主要是图像分析法，如HUT法等。图像分析技术是一门新兴的检测技术，近年被广泛的应用到工业检测中，其最大优势是可视、直观和非接触。作为一种非接触式测量方法，可以直观显示气泡的形状、大小、分布，以及整个运动过程，对流场内的气泡运动没有干扰。采用高速摄像技术与数字处理技术相结合，可以有效的测量气泡的多个特征参数，因此该方法在泡状流研究中得到广泛应用。如HUT法是使用一种透明的观察室和气泡取样管相连的装置，将取样气泡引入观察室，通过摄像机记录图像并分析处理进而得到气泡特征的方法。该方法是图像分析法测量多相流中气泡特征的典型代表。然而，图像分析法目前还普遍存在不易对焦、气泡粘附、兼并、变形、放大等技术问题。如HUT法中观察室内的取样气泡不可能同时处于摄像机焦平面上，以及观测面上容易粘附大量微气泡，从而导致采样图片质量下降，影响图像的分析处理。

综上，目前对浮选矿浆中气泡的测量方法都存在一定的局限性，难以实现实时精确测量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种浮选矿浆中气泡特征实时测量装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的浮选矿浆中气泡特征实时测量装置，包括气泡取样室、气泡取样管、相机系统、光源系统、取样启闭机构、可调节支架、图像处理工作站；

所述气泡取样室包括观测室、清洗机构、表面活性剂添加机构、进水接口、取样接口和阀门；

所述气泡取样管一端与取样室连接，另一端伸入矿浆中；

所述相机系统包括工业平面相机和可调节相机罩，一端对准观测面，另一端与所述图像处理工作站连接；

所述光源系统包括LED平面光源和光源固定板；

所述取样启闭机构包括支撑板、密封手柄、密封杆、密封套筒、密封板、定位环和压缩弹簧；

所述可调节支架包括可调节相机支架、可调节光源支架和底架；

所述图像处理工作站包括与相机匹配的数据线、接口以及图像分析单元。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的浮选矿浆中气泡特征实时测量装置，采用可调节支架使取样室倾斜，实现取样气泡均匀、合理地附着于观测面上，通过工作站的分析计算，保证了矿浆气泡图像快速处理，具有高效高精度的特点，可应用于浮选矿浆中气泡特征的实时测量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的浮选矿浆中气泡特征实时测量装置结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的浮选矿浆中气泡特征实时测量装置结构示意图二。

图中：

气泡取样管1、取样接口2、底架3、可调节光源支架4、光源固定板5、LED平面光源6、观测室7、清洗机构8、表面活性剂机构9、观测面10、相机系统11、可调节相机支架12、进水接口13、密封手柄14、压缩弹簧15、密封套筒16、定位环17、密封杆18、密封板19、图像处理工作站20。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本实用新型的浮选矿浆中气泡特征实时测量装置，其较佳的具体实施方式是：

包括气泡取样室、气泡取样管、相机系统、光源系统、取样启闭机构、可调节支架、图像处理工作站；

所述气泡取样室包括观测室、清洗机构、表面活性剂添加机构、进水接口、取样接口和阀门；

所述气泡取样管一端与取样室连接，另一端伸入矿浆中；

所述相机系统包括工业平面相机和可调节相机罩，一端对准观测面，另一端与所述图像处理工作站连接；

所述光源系统包括LED平面光源和光源固定板；

所述取样启闭机构包括支撑板、密封手柄、密封杆、密封套筒、密封板、定位环和压缩弹簧；

所述可调节支架包括可调节相机支架、可调节光源支架和底架；

所述图像处理工作站包括与相机匹配的数据线、接口以及图像分析单元。

所述的气泡取样室是密封结构，其观测面与水平面呈20到80度倾角，其观测室上端安装所述清洗机构和表面活性剂添加机构，下端与所述进水管和取样管连接；

所述的清洗机构具有圆形手口和球阀，下端与所述观测室连接；

所述的表面活性剂机构为竖直放置的管道和启闭球阀，下端与所述观测室连接，上端装有可拆卸密封塞。

所述的气泡取样管内径10mm-40mm，长度为可调节结构，管口具有收缩调整环，一端为矿浆气泡的取样端，另一端与所述气泡取样室连接；

所述的可调节相机罩设有可翻转调节的机构，内部安装所述相机。

所述的取样启闭机构通过所述支撑板固定于所述底架上，所述的支撑板一端与所述底架连接，另一端与所述密封套筒连接，所述的密封套筒内部安装所述密封杆，侧壁开有“L”型槽；

所述的密封杆一端与密封手柄连接，另一端与所述密封板连接，外部套有所述密封套筒；

所述的密封板为锥形塞、圆形塞或平板结构，密封于所述气泡取样管的管口；

所述的定位环一端与所述气泡取样管连接，另一端与所述密封杆连接。

所述的可调节相机支架的一端与所述底架滑动连接，另一端与可调节相机罩连接；

所述的可调节光源支架的一端与所述底架滑动连接，另一端与所述光源固定板连接；

所述的底架为上支撑面与水平面呈10到70度、下支撑面水平的基架，上支撑面与所述可调节相机支架、可调节光源支架以及气泡取样室连接。

本实用新型的上述的浮选矿浆中气泡特征实时测量装置实现气泡特征实时测量的方法，包括步骤：

1)把上述的浮选矿浆中气泡特征实时测量装置放在浮选机上方的踏板上，使取样管深入矿浆中指定位置；

2)打开清洗机构的进气阀门，并拔出表面活性剂添加机构的密封塞；

3)调节取样启闭机构，使气泡取样管下端密封；

4)通过气泡取样室下端的进水管注入清水，当取样室装满一定量清水时从表面活性剂机构口加入一定浓度的表面活性剂液体；

5)气泡取样室注满清水，关闭清洗机构进气阀门，密封表面活性剂机构；

6)调节取样启闭机构，使气泡取样管畅通，实现取样室内部液体与矿浆相通；

7)调节相机到合适的拍摄位置，同时调节镜头使焦距处在观测面内表面标尺上，调节光源到合适位置，使之处于观测室另一侧，正对相机镜头，进行逆光拍摄；

8)使用相机对观测面上的气泡进行图像采集，通过图像处理工作站对气泡特征进行实时测量、分析；

9)测量完成，打开清洗机构进气阀门，通过清洗机构对气泡取样室内部进行清洗，等待下一周期测量。

本实用新型的浮选矿浆中气泡特征实时检测装置和方法，采用可调节支架使取样室倾斜，实现取样气泡均匀、合理地附着于观测面上，通过工作站的分析计算，保证了矿浆气泡图像快速处理，具有高效高精度的特点，可应用于浮选矿浆中气泡特征的实时测量。

通过该装置的气泡取样管将取样气泡引入到气泡取样室中，通过可调节支架使取样室倾斜，从而取样气泡在表面活性剂作用下紧贴着倾斜观测面内表面慢慢滑动上升，并通过取样启闭机构和清洁机构对每个周期的取样过程进行密封和观测室清洁，从而提高观测面的清晰度以及取样过程的稳定性和准确性，实现相机的准确对焦取样，有利于提高取样图像质量以及后期的分析处理。利用该装置可以解决目前浮选矿浆中气泡测量普遍存在的问题，可以实现浮选矿浆中气泡特征的实时、高精度测量。

本实用新型通过可调节支架使气泡取样室倾斜，并采用取样启闭机构、清洁机构以及加入表面活性剂方式，实现了观测面的高清晰度以及取样过程的稳定性和准确性，解决了目前浮选矿浆内气泡测量过程中气泡破裂和聚集、相机对焦难以及气泡粘附观测面等问题，并通过高效的图像分析处理算法，达到了浮选矿浆中气泡特征实时、高精度测量的目的。

具体实施例：

如图1和图2所示，为本实用新型实施例所提供浮选矿浆中气泡特征实时测量装置的整体结构示意图，所述装置主要包括气泡取样管1、气泡取样室(2、7、8、9和13构成)、可调节支架(3、4和12构成)、光源系统(5和6构成)、相机系统11、取样启闭机构(14、15、16、17、18和19构成)和图像处理工作站20，其中各部件的连接及工作关系为：

所述气泡取样室，包括取样接口2、观测室7、清洗机构8、表面活性剂机构9、进水接口13，用于气泡取样和观测；

所述气泡取样管1的一端与取样接口2连接，另一端伸入矿浆中，用于获取矿浆中气泡；

所述可调节支架，包括底架3、可调节光源支架4和可调节相机支架12，用于调节相机、光源和支撑整套装置；

所述光源系统，包括光源固定板5和LED平面光源6，用于为相机拍摄提供背光；

所述相机系统11，包括工业平面相机和可调节相机罩，一端对准观测面10，一端与图像处理工作站20连接，通过调节相机的方位，用于对取样气泡进行多方位图像采集；

所述取样启闭机构，包括密封手柄14、压缩弹簧15、密封套筒16、定位环17、密封杆18和密封板19，用于气泡取样管取样和密封；

所述图像处理工作站20，包括与相机系统11匹配的数据线、接口以及图像分析软件，用于实时处理气泡取样图像；

所述的气泡取样管1是内经10mm-40mm、长度可以根据取样深度的位置调整，管口具有收缩调整环，一端用于矿浆气泡的取样，另一端与气泡取样室连接。

所述的气泡取样室是密封结构，观测面和透光面采用高透光率材料，观测面10与水平面呈20到80度倾角，观测室7上端装有清洗机构8和表面活性剂机构9，下端装有进水接口13，并通过取样接口2与气泡取样管1连接。

所述的清洗机构8具有圆形手口和球阀，下端与观测室7连接，用于清洗取样室内部和密封取样室。

所述的表面活性剂机构9为竖直放置的管道，下端与观测室7连接，上端装有可拆卸密封塞。

所述的可调节相机罩为可以翻转调节的机构，内部装有相机，用于相机的翻转拍摄。

所述的取样启闭机构固定于底架3上，是由定位环17定位、密封套筒16限位、密封板19密封以及密封杆18、密封手柄14和压缩弹簧15共同作用下的机构，用于气泡取样管1的取样和密封。

所述的密封套筒16内部套有密封杆18，侧壁开有“L”型槽，用于密封杆18的局部旋转和竖直运动。

所述的密封杆18一端与密封手柄14连接，另一端与密封板19连接，外部套有密封套筒16，通过压缩弹簧15和密封套筒16可以实现旋转和竖直运动，用于气泡取样管的取样和密封。

所述的密封板19可为锥形塞、圆形塞、平板，用于密封气泡取样管管口。

所述的定位环17一端与气泡取样管1连接，另一端与密封杆18连接，用于约束气泡取样管1与密封杆18的位置关系。

所述的可调节光源支架4的一端与底架3连接并可相对滑动，另一端与光源系统连接，用于光源6上下位置的调节以及光源6与取样室距离的调节。

所述的可调节相机支架12的一端与底架3连接并可相对滑动，另一端与相机系统11连接，用于相机上下位置的调节以及相机镜头与观测面10距离的调节。

所述的底架3为上支撑面与水平面呈10到70度、下支撑面水平的基架，上支撑面与可调节光源支架4、可调节相机支架12以及气泡取样室连接，用于支撑整套装置。

结合图1和图2，本实用新型的浮选矿浆中气泡特征实时测量装置的具体实施方法如下：

1)将所述的浮选矿浆中气泡特征实时测量装置放在浮选机上方的踏板上，使取样管1深入矿浆中；

2)打开清洗机构8的进气阀门，并拔出表面活性剂机构9的密封塞；

3)摁下取样启闭机构的密封手柄14，并逆时针旋转密封手柄14使密封杆18及密封板19随之旋转90度，松开密封手柄14使密封杆18和密封板19弹起实现对气泡取样管1下端的密封；

4)通过气泡取样室下端的进水管13注入清水，当取样室装满一定量清水时从表面活性剂机构9加入一定浓度的表面活性剂液体；

5)当气泡取样室注满清水，关闭清洗机构8的进气阀门，密封表面活性剂机构9；

6)摁下密封手柄14并顺时针旋转90度，松开密封手柄14使密封杆18和密封板19弹起，使气泡取样管1畅通，实现取样室内部液体与矿浆的相通；

7)调节相机11到合适的拍摄位置，同时调节镜头使焦距处在观测面10内表面标尺上，调节光源6到合适位置，使之处于观测室7另一侧，正对相机11的镜头；

8)使用相机11对观测面10上的气泡进行图像采集，通过图像处理工作站20对气泡特征进行实时测量、分析；

9)测量完成，打开清洗机构8的进气阀门，通过清洗机构8对气泡取样室内部进行清洗，等待下一周期测量。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。