Метод, алгоритмы и специализированное оптико-электронное устройство для вычисления флотационной активности реагентов

• Автор: Козлов, Павел Станиславович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ МИКРОСКОПИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ В ЖИДКОСТИ
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОМ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОМ УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
2.1 Математическая модель ввода изображения в специализированное оптико-электронное устройство
2.2 Фильтрация искажений изображения
2.3 Выделение контуров объектов
2.4 Вычисление уточненного контура
2.5 Обнаружение пузырька и вычисление поверхностного натяжения жидкости
2.6 Вычисление флотационной активности реагента
3 МЕТОД, АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ И СИНТЕЗ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
3.1 Метод вычисления поверхностного натяжения жидкости и флотационной активности реагентов по цифровому изображению расположенного в ней пузырька газа
3.2 Алгоритм вычисления поверхностного натяжения жидкости
3.3 Алгоритм численной оценки флотационной активности реагентов.
3.4 Анализ погрешностей вычисления поверхностного натяжения жидкости по цифровому изображению пузырька
3.5 Структурно-функциональная схема специализированного оптикоэлектронного устройства для вычисления флотационной активности реагентов

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
4.1 Аппаратно-программный стенд для проведения испытаний.
4.2 Методика проведения испытаний
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Высокотехнологичные инновационно ориентированные производства, обеспечивающие создание продукции на современном научно-техническом -уровне, невозможны без применения устройств вычислительной техники и управляющих различными процессами систем. Несмотря на весьма бурное развитие подобных устройств и систем и, казалось бы, их повсеместное внедрение, остались области, где их использование по ряду причин до сих пор реализуется в недостаточной степени.
Одними из таких областей являются области промышленности и хозяйственной сферы, связанные с вычислением флотационной активности реагентов и вычислением величины поверхностного натяжения жидкости. Для точной дозировки флотореагентов требуется обеспечить вычисление флотационной активности и динамически меняющегося поверхностного натяжения жидкости в реальном времени с точностью не ниже точности лабораторных методов. Существующие средства вычисления флотационной активности реагентов характеризуются низким быстродействием, обусловленным как несовершенством применяемых методов, так и отсутствием специализированных вычислительных устройств.
Известен подход, позволяющий по изображению микропузырька газа в исследуемой жидкости вычислить флотационную активность реагентов и поверхностное натяжение жидкости. Однако на настоящий момент времени не устранены следующие ограничения, затрудняющие создание специализированного устройства на базе данного подхода: необходимость обработки изображений пузырька микроскопического размера, обусловливающая применение специализированных цифровых оптикоэлектронных средств получения изображений, позволяющих вычислять форму контура пузырька (при этом, чем меньше пузырек, тем с большей
обеспечивается благодаря тому, что комплексная подсистема организованного хранения знаний
включает в себя подключенные к общей информационно-управляющей магистрали модуль задач, модуль поддержки процессов планирования, управления и принятия решений, модуль алгоритмов, модуль промежуточных результатов решения задач, модуль эталонных и тестовых изображений, модуль извлечения, структурирования и записи новых знаний. Внешний вход-выход интерфейса внешней связи является входом-выходом базы знаний по анализу и распознаванию изображений с возможностью подключения к системе анализа и обработки изображений [38].
Выводы
Таким образом, в результате выполненного анализа известных методов и устройств обработки изображений объектов в жидкости, оценена возможность их применения для решения задачи оценки флотационной активности по изображению пузырька газа в жидкости. Установлено следующее:
- к настоящему времени не разработано метода обработки изображений милли- и микроскопических объектов в жидкости, который учитывал бы быстроменяющиеся динамические процессы, приводящие к изменению формы наблюдаемого объекта, и позволял бы с требуемой точностью, определяемой погрешностями разрешающей способности оптико-электронного датчика, вычислять параметры контуров указанных объектов;
- не выявлено применяемых на практике устройств, обеспечивающих вычисление флотационной активности и поверхностного натяжения в реальном времени с целью управления флотационным процессом. Известны лишь лабораторные приборы для вычисления поверхностного натяжения, основными недостатками которых являются наличие большого объема исследуемой жидкости при анализе, относительно высокая стоимость и сложность.