物料狀態(tài)圖像檢測法可靠性的DEM研究.pdf

1、顆粒物料廣泛存在于冶金、化工、建材、制藥、食品等重要領(lǐng)域，具有介于固體和流體之間的特性，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備能耗具有重要影響。因此，對(duì)物料的狀態(tài)進(jìn)行檢測是十分必要的。圖像檢測法具有硬件簡單、圖像處理算法豐富的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)際。但是，由于物料通常處于高溫、強(qiáng)粉塵、甚至旋轉(zhuǎn)的大型封閉過程裝備內(nèi)，攝像頭能獲取的實(shí)際上僅是物料某一表層的圖像，而圖像檢測法假設(shè)物料表層的狀態(tài)與物料內(nèi)部狀態(tài)一致，并運(yùn)用物料表層狀態(tài)特征量來描述物料內(nèi)部的狀態(tài)，這

2、一假設(shè)的可靠性還有待驗(yàn)證，也缺乏相應(yīng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　目前，研究物料表層與內(nèi)部狀態(tài)差異的主要方法有速凍切割法、探頭法，但這些方法具有侵入性、破壞性以及無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測的缺陷。近年來隨著高性能計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，離散單元法(DEM)成為研究封閉式過程裝備中物料系統(tǒng)的一種強(qiáng)有力的新手段，其優(yōu)點(diǎn)在于可以模擬出物料每個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而獲取物料的內(nèi)部的大量狀態(tài)信息。因此，本文根據(jù)國內(nèi)外最新研究動(dòng)態(tài)，采用DEM方法研究物料狀態(tài)圖像檢

3、測的可靠性問題，選題具有較高的理論價(jià)值和實(shí)際意義。論文完成的主要工作和結(jié)論有:
　　(1)搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來模擬轉(zhuǎn)筒型物料處理過程裝備中物料的運(yùn)動(dòng)過程，給出了物料表層狀態(tài)特征（混合時(shí)間及休止角）的圖像檢測算法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了多組圖像檢測實(shí)驗(yàn)，獲得不同操作參數(shù)下物料表層狀態(tài)特征值。
　　(2)在PFC3D軟件和FISH語言環(huán)境中對(duì)上述物料運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行了DEM建模與仿真，獲得物料狀態(tài)的微觀信息（顆粒級(jí)），并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)DEM仿

4、真所得到的物料表層狀態(tài)圖像、休止角以及顆粒接觸點(diǎn)數(shù)動(dòng)態(tài)變化曲線進(jìn)行了驗(yàn)證，證明了所建立的DEM模型的正確性。
　　(3)基于該DEM模型，對(duì)多組實(shí)驗(yàn)條件下的物料運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行了模擬，獲得物料內(nèi)部信息;通過比較物料表層與物料內(nèi)部之間的圖像差異、混合曲線差異、混合時(shí)間差異、休止角差異，分析了物料狀態(tài)圖像檢測法的可靠性。
　　(4)研究表明，在轉(zhuǎn)筒低速旋轉(zhuǎn)或物料運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的條件下，圖像檢測法測量到的物料狀態(tài)特征量較為可靠，基本上能反映