[发明专利]一种基于高速显微视觉的智能在线测灰装置及检测方法

权利要求书

1.一种基于高速显微视觉的智能在线测灰装置，其特征在于：包括智能测灰仪和取样执行机构；

智能测灰仪内置有煤炭制样单元、高速显微视觉分析单元和除尘单元，煤炭制样单元用于制备超细粒级煤粉，高速显微视觉分析单元用于分析煤样的密度组成和体积含量，除尘单元进行除尘操作；智能测灰仪外设有现场显示表和数据远传接口；

取样执行机构包括机器人和末端铲斗；

煤炭制样单元包括依次连接的给料溜槽、一级破碎机构、第一封闭振动溜槽、二级破碎机构、第二封闭振动溜槽、智能缩分单元，智能缩分单元的出口通过第三封闭振动溜槽和第四封闭振动溜槽对应连接细粒级存查样储罐和制粉单元，制粉单元的出料口通过煤样输送管路连接真空恒温储样单元；

所述智能测灰仪的检测方法包括有如下步骤：

S7，变频调压煤样泵将真空储样罐内的干燥超细粒级煤粉经由小管径煤样输送管路泵送至高速显微视觉分析单元的除尘前室，除尘装置吸取小管径煤样输送管路外环境中的灰尘，建立超净环境下的高速显微视觉成像单元；

S8，煤粉经由小管径煤样输送软管均匀平铺、高速通过毛细扁平煤样介质，通过背光源照明，由高速成像相机对流经介质内的煤粉气流进行微观组成的显微成像；

S9，计算煤质内不同成分的体积比，由显微成像结果可得煤炭中可燃和不同的非可燃物的面积比S_c:S_n1:...:S_ni,其中S_c表示可燃物，S_n1～S_ni表示不同种类的不可燃物，由于煤粉气流通过的毛细扁平煤样介质的厚度可以忽略不计，所以，面积比可以近似为体积比，S_c:S_n1:...:S_nm≈V_c:V_n1:...:V_nm，应用深度学习理论建立自学习模型，通过样本训练，提高可燃物和不可燃物的识别精度，获得精确体积比，因总面积为介质面积S，所以可得各密度组成的体积含量；

S10，计算煤质的密度组成，由微量精密电子秤测量每帧图像成像时刻的介质总重量m_i，由于单次采集样品中，煤质的组成相似，所以，当计算样本数大于密度组成数值时，可计算得煤质内部不同物质的密度组成；

其中；ρ_c，ρ₁，…ρ_ni为煤质的密度组成，M为系统质量，δ为气流阻尼系数，V为各密度组成的体积含量；

S11，计算煤炭的灰分值

其中，m_n为不可燃物总质量，m为煤炭质量，定义以真空储样罐容量内的样品为一个计算周期，剔除数值统计过程中的畸变值，以整体平均值为最终灰分值；

2.根据权利要求1所述的一种基于高速显微视觉的智能在线测灰装置，其特征在于：智能缩分单元包括单元本体，以及设置在单元本体上的入料口卸料闸门、自动翻滚搅拌机构、第一出料口卸料闸门、第二出料口卸料闸门、高温空气烘干装置和环境除湿装置，入料口卸料闸门与第二封闭振动溜槽连接，第一出料口卸料闸门、第二出料口卸料闸门分别对应连接第三封闭振动溜槽和第四封闭振动溜槽，自动翻滚搅拌机构位于单元本体内部，高温空气烘干装置和环境除湿装置分别位于单元本体的不对称两侧。

3.根据权利要求1所述的一种基于高速显微视觉的智能在线测灰装置，其特征在于：真空恒温储样单元包括变频调压煤样泵、真空储样罐、温控单元和煤样吸纳泵，真空储样罐的入口通过煤样吸纳泵与煤样输送管路连接、出口设置变频调压煤样泵，真空恒温储样单元内设有温控单元。

4.根据权利要求1所述的一种基于高速显微视觉的智能在线测灰装置，其特征在于：高速显微视觉分析单元包括依次布置的除尘前室、高速显微视觉成像单元和超细粒级煤粉存查样储罐，除尘前室与真空恒温储样单元连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于高速显微视觉的智能在线测灰装置，其特征在于：除尘前室包括密封接口、除尘装置和小管径煤样输送管路，小管径煤样输送管路一端连接变频调压煤样泵、另一端经由密封接口引入除尘前室，除尘装置位于除尘前室内。