一種直接識(shí)別煤鏡質(zhì)體的設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種直接識(shí)別煤鏡質(zhì)體的設(shè)備，包括放大倍數(shù)為300-600倍的光學(xué)顯微鏡、16位以上矩陣CCD檢測(cè)器、控制裝置，矩陣CCD檢測(cè)器與光學(xué)顯微鏡之間設(shè)有連接接口，所述的連接接口上插接有可移出式濾光裝置。優(yōu)點(diǎn)是：采用矩陣CCD檢測(cè)器提高檢測(cè)精度，通過(guò)控制裝置以及電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置解決自動(dòng)測(cè)量過(guò)程中，樣品移動(dòng)時(shí)不易保持焦距清楚而帶來(lái)的虛焦誤判問(wèn)題。同時(shí)，解決在一臺(tái)設(shè)備上既可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，又可以實(shí)現(xiàn)人工按國(guó)標(biāo)測(cè)量問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種直接識(shí)別煤鏡質(zhì)體的設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種直接識(shí)別煤鏡質(zhì)體的設(shè)備，尤其涉及一種用于煤中鏡質(zhì)體變質(zhì)程度檢測(cè)及含量分析的識(shí)別煤鏡質(zhì)體的多特征智能化算法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前煤變質(zhì)指標(biāo)一鏡質(zhì)體反射率及含量測(cè)試主要依靠人工方式完成，速度很慢，無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。煤炭大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用急需準(zhǔn)確的自動(dòng)型檢測(cè)分析設(shè)備。目前，已有的自動(dòng)型設(shè)備可分為兩種:光度計(jì)型及圖像型。其中:光度計(jì)型設(shè)備存在只能測(cè)取單點(diǎn)信號(hào)，無(wú)法有效判別所測(cè)點(diǎn)位是否為鏡質(zhì)體的問(wèn)題，因此只適合人工方式檢測(cè)，用于自動(dòng)檢測(cè)誤差很大。同時(shí)測(cè)量精度偏低，一般為12位。而圖像型自動(dòng)設(shè)備一般是拍取照片，針對(duì)得到的圖片采用灰度閾值分割或根據(jù)全組分反射率圖形均勻性變化趨勢(shì)來(lái)大體“識(shí)別”煤中鏡質(zhì)體邊界界限值的技術(shù)辦法。上述兩種辦法均是屬于一種“單特征”或“間接推測(cè)”的技術(shù)。由于各種煤變質(zhì)高低不同，灰度與其它組分或粘結(jié)成分之間存在大量重疊區(qū)間，無(wú)法單純靠灰度或反射率即實(shí)現(xiàn)完全準(zhǔn)確分割，因此誤差較大。同時(shí)，圖像型技術(shù)辦法還存在難以保證焦距，虛焦會(huì)嚴(yán)重增加誤判問(wèn)題。因此，目前采用的上述各方法，各種不同煤的鏡質(zhì)體一直無(wú)法做到一起準(zhǔn)確識(shí)別，影響了在工業(yè)煤質(zhì)評(píng)價(jià)中最終結(jié)果的準(zhǔn)確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種直接識(shí)別煤鏡質(zhì)體的設(shè)備，可解決煤炭生產(chǎn)中，解決自動(dòng)測(cè)量過(guò)程中，樣品移動(dòng)時(shí)不易保持焦距清楚而帶來(lái)的虛焦誤判問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種直接識(shí)別煤鏡質(zhì)體的設(shè)備，包括放大倍數(shù)為300-600倍的光學(xué)顯微鏡、16位以上矩陣CXD檢測(cè)器、控制裝置，矩陣CXD檢測(cè)器與光學(xué)顯微鏡之間設(shè)有連接接口，所述的連接接口上插接有可移出式濾光裝置；
[0006]光學(xué)顯微鏡包括檢偏器,檢偏器設(shè)置在三目鏡筒和物鏡之間，檢偏器底部設(shè)有卡座，檢偏器上設(shè)有可拆卸式電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置，電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置固定在檢偏器轉(zhuǎn)盤(pán)的卡座上，與角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤(pán)連接；
[0007]控制裝置包括手自一體式電控移動(dòng)平臺(tái)、自動(dòng)消差調(diào)焦機(jī)構(gòu)及主控制器，手自一體式電控移動(dòng)平臺(tái)和自動(dòng)消差調(diào)焦機(jī)構(gòu)均與主控制器連接，電控移動(dòng)平臺(tái)由步進(jìn)電機(jī)控制，其上設(shè)有手輪、載物臺(tái)、垂直壓緊機(jī)構(gòu)，垂直壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在載物臺(tái)上，步進(jìn)電機(jī)與手輪連接，并通過(guò)手輪控制樣品移動(dòng)。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0009]采用矩陣CCD檢測(cè)器提高檢測(cè)精度，通過(guò)控制裝置以及電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置解決自動(dòng)測(cè)量過(guò)程中，樣品移動(dòng)時(shí)不易保持焦距清楚而帶來(lái)的虛焦誤判問(wèn)題。同時(shí)，解決在一臺(tái)設(shè)備上既可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，又可以實(shí)現(xiàn)人工按國(guó)標(biāo)測(cè)量問(wèn)題。【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是識(shí)別煤鏡質(zhì)體的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是連接接口結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是電控移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4是電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5是總體控制系統(tǒng)工作關(guān)系結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖6是測(cè)量及分析模塊組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1_矩陣CXD檢測(cè)器2-連接接口 3-濾光裝置4_三目鏡筒5_檢偏器6-電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置7-物鏡8-載物臺(tái)9-電控移動(dòng)平臺(tái)10-電控調(diào)焦裝置11-樣品12-卡座13-角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤(pán)14-垂直壓緊機(jī)構(gòu)15-手輪。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該指出本實(shí)用新型的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。
[0018]見(jiàn)圖1-圖4，一種直接識(shí)別煤鏡質(zhì)體的設(shè)備，包括放大倍數(shù)為300-600倍的光學(xué)顯微鏡、16位以上矩陣CCD檢測(cè)器1、控制裝置，矩陣CCD檢測(cè)器I與光學(xué)顯微鏡之間設(shè)有連接接口 2 ;所述的連接接口 2上插接有可移出式濾光裝置3 ；
[0019]光學(xué)顯微鏡包括三目鏡筒4、光路、物鏡7、檢偏器5等,其中檢偏器5設(shè)置在三目鏡筒4和物鏡7之間，檢偏器5底部設(shè)有卡座12，檢偏器5上設(shè)有可拆卸式電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置6，電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置6固定在檢偏器5轉(zhuǎn)盤(pán)的卡座12上，并與角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤(pán)13連接。
[0020]控制裝置包括手自一體式電控移動(dòng)平臺(tái)9、自動(dòng)消差調(diào)焦機(jī)構(gòu)和主控制器，手自一體式電控移動(dòng)平臺(tái)9和自動(dòng)消差調(diào)焦機(jī)構(gòu)均與主控制器連接，電控移動(dòng)平臺(tái)9由步進(jìn)電機(jī)控制，其上設(shè)有手輪15、垂直壓緊機(jī)構(gòu)14，垂直壓緊機(jī)構(gòu)14設(shè)置在載物臺(tái)8上，步進(jìn)電機(jī)與手輪15連接，并通過(guò)手輪15控制樣品11移動(dòng)。
[0021]利用上述設(shè)備實(shí)現(xiàn)識(shí)別煤鏡質(zhì)體多特征智能化算法，提取十個(gè)原始16位高精度數(shù)據(jù)作為運(yùn)算的原始特征參數(shù)，采用并行交互式計(jì)算對(duì)比分析，各參與運(yùn)算的原始特征參數(shù)由16位精度矩陣CCD檢測(cè)器I直接采集得到；計(jì)算結(jié)果再經(jīng)過(guò)多層附加條件剔除過(guò)濾，消除全部誤判數(shù)據(jù)。
[0022]采集數(shù)據(jù)的矩陣CCD檢測(cè)器I為16位高精度顯微攝像機(jī)，工作方式為直接提取每一檢測(cè)單元的16位精度原始數(shù)據(jù)參與運(yùn)算。
[0023]所述的并行交互式綜合評(píng)判計(jì)算方法具體步驟為:
[0024]1)將十個(gè)參數(shù)按下列公式進(jìn)行計(jì)算:
[0025]Y1=0.578XJ1.456X2+0.119X3+0.876X4+0.766X5+0.987X6+0.002X7+2.908X8+12.981Xg+2.099X10—0.498Z 上限；
[0026]Y2=0.965X^1.436Χ2+0.876Χ3+0.127Χ4+0.737Χ5+0.910Χ6+0.121Χ7+1.997Χ8+16.863Χ9+3.736Χ10-0.842ΖΤρ| ；
[0027]Y=Y2-Y1 ;
[0028]式中:Υ為計(jì)算結(jié)果為前面采集得到的參數(shù)，分別為:形狀參數(shù)1、大小參數(shù)1、分布圖參數(shù)1、突凹參數(shù)、色級(jí)參數(shù)1、形狀參數(shù)2、大小參數(shù)2、色級(jí)參數(shù)2、分布圖參數(shù)2、灰度參數(shù)；Z為相應(yīng)界限值；
[0029]當(dāng)Y值≥0.6時(shí)，初步識(shí)別為鏡質(zhì)體；
[0030]2)將步驟I)已初步判斷為鏡質(zhì)體的區(qū)域，再經(jīng)三層次附加條件進(jìn)行剔除過(guò)濾，三層附加條件為:形狀參數(shù)限值、色級(jí)限值、灰度限值；各限值均由實(shí)驗(yàn)中實(shí)測(cè)得到，為動(dòng)態(tài)可變參數(shù)。
[0031]實(shí)施例:
[0032]直接從16位高精度顯微攝像機(jī)中矩陣CCD檢測(cè)器I上提取每一檢測(cè)單元的16位精度原始數(shù)據(jù)作為特征參數(shù)。工作方式為直接提取。每一個(gè)檢測(cè)單元都類(lèi)似一個(gè)傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換器，工作中相當(dāng)于幾百萬(wàn)個(gè)光電轉(zhuǎn)換器同時(shí)工作。并不像其它方法是從已拍得圖片的中再次提取已被攝像機(jī)運(yùn)算改變后“失真”的數(shù)據(jù)。提取到的參數(shù)共計(jì)十個(gè)，包括:形狀參數(shù)1、大小參數(shù)1、分布圖參數(shù)1、突凹參數(shù)、色級(jí)參數(shù)1、形狀參數(shù)2、大小參數(shù)2、色級(jí)參數(shù)
2、分布圖參數(shù)2、灰度參數(shù)。
[0033]根據(jù)待檢煤樣實(shí)際情況，自動(dòng)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)并設(shè)定以上各特征參數(shù)的起作用區(qū)間，不同煤種區(qū)間值不同，均需由實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)得到。
[0034]將十個(gè)參數(shù)按下列公式進(jìn)行計(jì)算:
[0035]Y1=0.578XJ1.456X2+0.119X3+0.876X4+0.766X5+0.987X6+0.002X7+2.908X8+12.981Xg+2.099X10—0.498Z 上限；
[0036]Y2=0.965X^1.436Χ2+0.876Χ3+0.127Χ4+0.737Χ5+0.910Χ6+0.121Χ7+1.997Χ8+16.863Χ9+3.736Χ10-0.842ΖΤρ| ；
[0037]Y=Y2-Y1 ;
[0038]式中:Υ為計(jì)算結(jié)果；Χ1-10為前面采集得到的參數(shù)，分別為:形狀參數(shù)1、大小參數(shù)1、分布圖參數(shù)1、突凹參數(shù)、色級(jí)參數(shù)1、形狀參數(shù)2、大小參數(shù)2、色級(jí)參數(shù)2、分布圖參數(shù)
2、灰度參數(shù)；Z為相應(yīng)界限值；
[0039]按上述辦法計(jì)算:當(dāng)Y值≥0.6時(shí)可初步識(shí)別為鏡質(zhì)體；
[0040]將前面已初步判斷為鏡質(zhì)體的區(qū)域，再經(jīng)三層次附加條件進(jìn)行剔除過(guò)濾，三層附加條件為:形狀參數(shù)限值、色級(jí)限值、灰度限值。各限值均由實(shí)驗(yàn)中根據(jù)樣品11情況實(shí)測(cè)得到，為動(dòng)態(tài)可變參數(shù)；過(guò)濾后可得到真正為鏡質(zhì)體的成分，其它非鏡質(zhì)體成分會(huì)幾乎100%全部去除。
[0041]經(jīng)大量實(shí)踐驗(yàn)證，上述方法判斷出的結(jié)果準(zhǔn)確度接近100%。適用于幾乎全部煤種，包括:褐煤、長(zhǎng)焰煤、氣煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤、貧瘦煤、貧煤、無(wú)煙煤等。
[0042]為實(shí)現(xiàn)上述方法，配備的設(shè)備包括:光學(xué)顯微鏡、16位高精度矩陣CXD檢測(cè)器1、控制器和顯示裝置。
[0043]控制器內(nèi)含有:主控制模塊、測(cè)量及分析模塊組，矩陣CXD檢測(cè)器I通過(guò)測(cè)量及分析模塊組與主控制模塊連接，檢偏器5通過(guò)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置6與主控制模塊連接，載物臺(tái)8通過(guò)電控調(diào)焦裝置10與主控制模塊連接，電控移動(dòng)平臺(tái)9直接與主控制模塊連接。
[0044]測(cè)量及分析模塊組包括:煤鏡質(zhì)體自動(dòng)識(shí)別與分析模塊、煤鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率人工測(cè)量模塊、煤鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率自動(dòng)測(cè)量模塊、煤鏡質(zhì)體最大反射率人工測(cè)量模塊。
[0045]為保證自動(dòng)快速測(cè)量過(guò)程中的時(shí)時(shí)準(zhǔn)焦及有效排除雜光干擾的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與人工檢測(cè)兩種功能，特在相應(yīng)配套設(shè)備上增設(shè)以下設(shè)計(jì)，包括:
[0046]為保證自動(dòng)檢測(cè)過(guò)程中焦距清晰，調(diào)焦機(jī)構(gòu)采用自動(dòng)消除機(jī)械間隙差的設(shè)計(jì)，由主控制系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)取間隙差，再控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)；
[0047]電控移動(dòng)平臺(tái)9為獨(dú)立自主設(shè)計(jì)高平穩(wěn)度手動(dòng)、自動(dòng)一體移動(dòng)掃描裝置，同時(shí)為防移動(dòng)過(guò)程中存在樣品11上下微微跳動(dòng)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了垂直壓緊機(jī)構(gòu)14，見(jiàn)圖3 ；
[0048]為同時(shí)實(shí)現(xiàn)人工手動(dòng)測(cè)定與自動(dòng)測(cè)定，特在顯微鏡三目鏡筒4與矩陣CXD檢測(cè)器I之間的連接部件上設(shè)計(jì)可移出式濾光板裝置，其主要部件為濾光板，方便人工與自動(dòng)檢測(cè)時(shí)的切換，見(jiàn)圖2。
[0049]具體操作步驟為:
[0050]1、煤鏡質(zhì)體識(shí)別與全自動(dòng)隨機(jī)反射率檢測(cè)步驟:
[0051]開(kāi)啟儀器，依次放上釓鎵標(biāo)片、釔鋁標(biāo)片、藍(lán)寶石標(biāo)片、K9玻璃標(biāo)片測(cè)取各特征參數(shù)值，同時(shí)自動(dòng)校正儀器。
[0052]校正好儀器狀態(tài)后，將煤樣水平放置于電控移動(dòng)平臺(tái)9上并且垂直壓緊機(jī)構(gòu)14壓緊防止焦距抖動(dòng)。系統(tǒng)開(kāi)始自動(dòng)測(cè)取樣品11傾斜度并記錄相應(yīng)數(shù)值。
[0053]傾斜度測(cè)量結(jié)束后，點(diǎn)開(kāi)始即進(jìn)入自動(dòng)分析界面。在自動(dòng)分析階段，系統(tǒng)主控制模塊、鏡質(zhì)體自動(dòng)識(shí)別分析模塊和鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率自動(dòng)測(cè)量模塊配合，自動(dòng)完成等間距移動(dòng)、對(duì)焦、提取特征值、計(jì)算分析、檢測(cè)等全部動(dòng)作，直到樣品11全部檢測(cè)完成。自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告。
[0054]2、人工隨機(jī)和最大反射率檢測(cè)步驟:
[0055]開(kāi)啟儀器，推入濾光裝置3，然后依次放上釓鎵標(biāo)片、釔鋁標(biāo)片、藍(lán)寶石標(biāo)片、K9玻璃標(biāo)片測(cè)取各特征參數(shù)值，同時(shí)自動(dòng)校正儀器。
[0056]校正好儀器狀態(tài)后，將煤樣水平放置于電控移動(dòng)平臺(tái)9上并且垂直壓緊機(jī)構(gòu)14壓緊防止焦距抖動(dòng)。人工手動(dòng)選取中心點(diǎn)后點(diǎn)確定，系統(tǒng)主控制模塊、鏡質(zhì)體隨機(jī)反射率人工測(cè)量模塊配合，控制樣品11自動(dòng)移動(dòng)到起始測(cè)量位置。
[0057]人工逐點(diǎn)觀察，如為鏡質(zhì)體即由鏡質(zhì)體人工檢測(cè)模塊控制矩陣CCD檢測(cè)器I進(jìn)行檢測(cè)，否則，跳過(guò)當(dāng)前點(diǎn)，觀察下一點(diǎn)。過(guò)程中樣品11移動(dòng)由人通過(guò)主控制模塊控制電動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)完成。樣品11全部檢測(cè)完成后，自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告。
[0058]本實(shí)用新型采用直接提取待檢測(cè)區(qū)域十種16位高精度原始特征數(shù)據(jù)作為參與運(yùn)算的特征參數(shù)量。然后針對(duì)各參數(shù)量采用多特征多層次復(fù)雜算法進(jìn)行有效識(shí)別，最后再經(jīng)三層次附加條件進(jìn)行剔除過(guò)濾?？杀ＷC最終結(jié)果準(zhǔn)確度接近100%，有效解決煤炭大工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，由于鏡質(zhì)體自動(dòng)識(shí)別錯(cuò)誤帶來(lái)的煤質(zhì)評(píng)價(jià)不準(zhǔn)問(wèn)題。
[0059]配套使用的專(zhuān)用設(shè)備，解決自動(dòng)測(cè)量過(guò)程中，樣品11移動(dòng)時(shí)不易保持焦距清楚而帶來(lái)的虛焦誤判問(wèn)題。同時(shí)，解決在一臺(tái)設(shè)備上既可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，又可以實(shí)現(xiàn)人工按國(guó)標(biāo)測(cè)量問(wèn)題。煤質(zhì)評(píng)價(jià)速度快、結(jié)果準(zhǔn)，精度高。
【權(quán)利要求】
1.一種直接識(shí)別煤鏡質(zhì)體的設(shè)備，其特征在于，包括放大倍數(shù)為300-600倍的光學(xué)顯微鏡、16位以上矩陣CCD檢測(cè)器、控制裝置，矩陣CCD檢測(cè)器與光學(xué)顯微鏡之間設(shè)有連接接口，所述的連接接口上插接有可移出式濾光裝置； 光學(xué)顯微鏡包括檢偏器，檢偏器設(shè)置在三目鏡筒和物鏡之間，檢偏器底部設(shè)有卡座，檢偏器上設(shè)有可拆卸式電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置，電動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置固定在檢偏器轉(zhuǎn)盤(pán)的卡座上，與角度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤(pán)連接； 控制裝置包括手自一體式電控移動(dòng)平臺(tái)、自動(dòng)消差調(diào)焦機(jī)構(gòu)及主控制器，手自一體式電控移動(dòng)平臺(tái)和自動(dòng)消差調(diào)焦機(jī)構(gòu)均與主控制器連接，電控移動(dòng)平臺(tái)由步進(jìn)電機(jī)控制，其上設(shè)有手輪、載物臺(tái)、垂直壓緊機(jī)構(gòu)，垂直壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在載物臺(tái)上，步進(jìn)電機(jī)與手輪連接，并通過(guò)手輪控制樣品移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01N21/49GK203720083SQ201420054498
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】趙俊國(guó), 陳亮, 張大鵬, 馬連壯 申請(qǐng)人:鞍山市科翔儀器儀表有限公司, 遼寧科技大學(xué)