12月28日上午，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)組織專家對(duì)我校與中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司共同完成的“礦物浮選泡沫圖像處理技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目進(jìn)行了科技成果鑒定，與會(huì)專家一致認(rèn)為該項(xiàng)目創(chuàng)新性明顯，主要性能指標(biāo)優(yōu)于國際同類產(chǎn)品，整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，并具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
　　浮選是在特定工藝路線條件下,在礦漿中加入適量浮選藥劑, 使目的礦物粘附在浮選藥劑所產(chǎn)生的氣泡上, 通過收集含礦泡沫來提高精礦品位, 使之滿足還原冶煉的要求。一直以來，選廠工人通過觀察浮選泡沫狀態(tài)，來調(diào)整浮選操作，以此穩(wěn)定生產(chǎn)過程。然而由于操作人員的輪換、實(shí)際操作的主觀性和隨意性較大，對(duì)泡沫狀態(tài)的判斷沒有客觀標(biāo)準(zhǔn)，以人工操作為主的浮選過程難以處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。近年來，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的推廣，計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量技術(shù)在浮選泡沫圖像分析中的應(yīng)用得到了飛速發(fā)展。2000年，芬蘭奧托昆普公司推出了泡沫圖像分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)價(jià)格昂貴，無實(shí)時(shí)泡沫圖像輸出，操作不夠直觀，系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理能力有限，維護(hù)困難；而且該系統(tǒng)在泡沫測(cè)量精度、實(shí)時(shí)性及可靠度方面受到限制，特征曲線無變化，不能反映工況變化情況，達(dá)不到國內(nèi)浮選特殊工藝條件的泡沫圖像處理要求。國內(nèi)一些高校和研究院所針對(duì)泡沫圖像特征提取方法也開展了研究，但自主開發(fā)的浮選泡沫圖像處理系統(tǒng)在實(shí)際浮選生產(chǎn)過程中的成功應(yīng)用實(shí)例還未見報(bào)道。因此，研究通用性強(qiáng)、精度高的浮選泡沫圖像處理技術(shù)，并應(yīng)用于浮選工業(yè)過程，是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的課題。
　　我校信息科學(xué)與工程學(xué)院桂衛(wèi)華院長帶領(lǐng)課題組，在國家自然科學(xué)重點(diǎn)基金項(xiàng)目“面向節(jié)能降耗的有色冶金過程控制若干理論與方法研究”(60634020)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“具有信息不完備的有色冶煉過程滿意不確定優(yōu)化方法研究”(60574030)的支持下，針對(duì)礦物浮選過程泡沫的特點(diǎn)，與中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司共同合作，開展了浮選泡沫圖像處理技術(shù)的研究，開發(fā)了浮選泡沫圖像處理系統(tǒng)，通過獲取到高質(zhì)量的泡沫圖像，提取泡沫顏色、尺寸、速度、紋理、承載率、穩(wěn)定度等泡沫圖像特征，開發(fā)了浮選泡沫圖像處理軟件，通過實(shí)時(shí)特征曲線分析，為生產(chǎn)過程提供操作指導(dǎo)信息，實(shí)現(xiàn)了浮選泡沫狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)，有效提高浮選生產(chǎn)效率，降低資源消耗和工人勞動(dòng)強(qiáng)度，滿足浮選生產(chǎn)過程高效利用礦產(chǎn)資源要求。
　　研制的泡沫圖像處理系統(tǒng)與國外典型的奧托昆普泡沫分析儀的技術(shù)指標(biāo)比較表明，在工作溫度方面，奧托昆普泡沫分析儀工作溫度為0-40攝氏度，而浮選生產(chǎn)一般在40攝氏度左右的環(huán)境下進(jìn)行，泡沫分析儀設(shè)備不能正常運(yùn)行，而該系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備能夠在-10-+60攝氏度環(huán)境下工作，有效解決了這一問題。在信號(hào)傳輸方面，浮選生產(chǎn)工藝流程長，按正規(guī)布線方式計(jì)算，浮選槽與監(jiān)控室之間距離一般為300米，奧托昆普泡沫分析儀采用電纜進(jìn)行傳輸，傳輸距離為200米，該系統(tǒng)采用光纖進(jìn)行傳輸，最大傳輸距離為2000米，極大地提高了信號(hào)傳輸距離及抗干擾性。在圖像輸出方面，奧托昆普泡沫分析儀需要選擇購買其昂貴的圖像輸出模塊，工業(yè)應(yīng)用受到限制，而該系統(tǒng)的泡沫圖像處理系統(tǒng)可輸出實(shí)時(shí)泡沫圖像，這對(duì)浮選生產(chǎn)而言非常重要。在泡沫顏色特征提取方面，奧托昆普的泡沫分析儀粗略地提取R、G、B直方圖，在現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境光照條件下，不能準(zhǔn)確反映工況，該系統(tǒng)從硬件與軟件方面考慮了浮選現(xiàn)場(chǎng)光線干擾問題，在安裝了防護(hù)罩的同時(shí)，提出多顏色空間信息融合方法提取泡沫顏色特征，有效地避免了光照影響。在泡沫尺寸和速度特征提取方面，奧托昆普的泡沫分析儀適用于泡沫尺寸為[5mm, 20mm]、速度范圍為[-250mm/s, 250mm/s]的浮選泡沫分析，該系統(tǒng)的泡沫圖像處理系統(tǒng)可檢測(cè)泡沫尺寸為1mm以上、速度范圍為[-400mm/s, 400mm/s]的泡沫，提高了系統(tǒng)精度，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。此外，奧托昆普的泡沫分析儀缺少泡沫紋理與承載率特征，而該系統(tǒng)所選擇的泡沫特征更具代表性。
　　該系統(tǒng)于2008年9月投入中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司試運(yùn)行，試運(yùn)行效果表明：
　　(1) 系統(tǒng)能實(shí)時(shí)獲取泡沫圖像，清晰度高?？捎^看生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的泡沫狀況，并在工況異常情況下自動(dòng)保存泡沫圖像，方便操作人員總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，提高工作效率。
　　(2) 系統(tǒng)有效提取了浮選泡沫顏色、尺寸、速度、承載量、紋理及穩(wěn)定度來描述泡沫外觀特征，滿足浮選實(shí)際生產(chǎn)需要，提取的特征能實(shí)時(shí)地反映工況變化情況，通過這些泡沫特征能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題。
　　(3) 系統(tǒng)能測(cè)量1mm以上氣泡，能測(cè)量速度特征范圍為[-400mm/s, 400mm/s]，提高了泡沫特征的準(zhǔn)確性，泡沫特征以曲線形式實(shí)時(shí)顯示，生產(chǎn)工人能通過特征曲線趨勢(shì)，判定生產(chǎn)工況，為生產(chǎn)操作提供了依據(jù)。
　　(4) 系統(tǒng)初步建立了泡沫圖像特征與生產(chǎn)指標(biāo)、關(guān)鍵工藝參數(shù)的關(guān)系，能根據(jù)泡沫圖像特征預(yù)測(cè)精礦鋁硅比、尾礦鋁硅比和PH值，其歷史數(shù)據(jù)分析與報(bào)表功能提高了生產(chǎn)的科學(xué)管理水平。
　　(5)系統(tǒng)自投入使用以來，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，為企業(yè)節(jié)能減排、產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量的提高打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。