一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统及方法
本发明属于煤泥浮选药剂评价方法，具体为一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统及方法。
背景技术：
1、浮选是当前回收煤泥的有效方法，泡沫浮选是一种利用煤与矿物表面物化性质差异进行分选的方法。在浮选作业中，颗粒与气泡碰撞，其中疏水性煤颗粒黏附在气泡上形成矿化气泡，并随气泡上浮作为精煤产品排出，而亲水性矿物颗粒停留在矿浆中，并下沉作为尾煤产品排出。起泡剂通过降低表面张力和定向吸附在气泡表面防止气泡兼并，从而促进矿浆中气泡形成，进而影响浮选效果。
2、起泡性和稳泡性是评价起泡剂泡沫性能的重要指标。采用气流法评价泡沫性能，通常以产生的泡沫所能达到的最大体积及所用时间表征起泡性，以泡沫半衰期表征稳泡性。在用气流法测试起泡剂泡沫性能过程中，采用人工方式记录充气后泡沫所能达到的最大体积及所用时间、泡沫达到最大体积后停止充气自然衰减至最大体积一半时所用时间，通过多次测量求平均值得到泡沫性能参数，其中通过手掐秒表记录时间，测试结果受操作人员影响大，可靠性较差；并且单次测试中，试验人员还需兼顾开关阀门控制气流通断，也不可避免地影响测试结果准确定性。
技术实现思路
1、本发明旨在提供一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统及方法，用以解决气流法评价泡沫性能测试不准确及测试效率低的问题，从而为起泡剂性能评价提供更为便捷可靠的方法。
2、本发明是采用如下的技术方案实现的：一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统，包括充气装置、气泡发生装置和图像采集装置；所述充气装置包括气瓶、减压阀、自动泄压阀、流量计和电磁阀，所述自动泄压阀可设置压力阈值，电磁阀具备无线接收功能；气瓶、减压阀、自动泄压阀、流量计、电磁阀通过管路依次连接；所述充气装置通过电磁阀与气泡发生装置连接，用于为气泡发生装置提供稳定的气流，气泡发生装置用于起泡剂溶液产生泡沫，图像采集装置用于控制充气装置中电磁阀通断，并且记录气泡发生装置中气泡发生消亡过程产生的图像数据。
3、上述的一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统，所述气泡发生装置包括多孔砂芯和带刻度玻璃管；多孔砂芯位于带刻度玻璃管内，多孔砂芯上表面位于带刻度玻璃管零刻度处，带刻度玻璃管的底部入口通过管道与充气装置中电磁阀连接。
4、上述的一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统，所述图像采集装置包括图像采集单元和计算机。
5、上述的一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统，所述图像采集单元包括摄像头和图像采集卡；图像采集卡包括摄像头接口、调试串口、电源模块、内存模块、主控芯片、usb接口、以太网接口、存储模块、无线通信模块；摄像头通过摄像头接口与图像采集卡连接，图像采集单元与计算机通过以太网接口连接；图像采集单元经无线通信模块与电磁阀完成指令交互。
6、上述的一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统，所述计算机上运行气流法评价起泡剂性能的上位机软件，上位机软件包括控制功能模块、数据传输模块、图像处理模块和数据输出模块，通过上位机软件控制系统的运行状态，系统包括初始态、调试态和采集态三个运行状态，初始态通过上位机软件中控制功能模块发送打开电磁阀指令变为调试态，调试态通过上位机软件中控制功能模块发送关闭电磁阀指令变为初始态，初始态通过上位机软件中控制功能模块发送开始采集指令变为采集态，采集态通过上位机软件中控制功能模块发送关闭电磁阀指令仍为采集态，采集态通过上位机软件中控制功能模块发送停止采集指令变为初始态。
7、上述的一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统的测试方法，包括以下步骤：调节充气流量、加注起泡剂溶液、采集泡沫图像和处理泡沫图像；
8、调节充气流量的具体步骤为：打开上位机软件，此时系统处于初始态，上位机软件中控制功能模块发送打开电磁阀指令，指令通过图像采集单元的无线通信模块传递到电磁阀，电磁阀打开，此时系统进入调试态；打开减压阀开关，调节流量，使流量计读数为目标流量值；上位机软件中控制功能模块发送关闭电磁阀指令，指令通过图像采集单元的无线通信模块传递到电磁阀，电磁阀关闭，此时系统回到初始态；
9、加注起泡剂溶液的具体步骤为：用预先配制好的起泡剂溶液润洗气泡发生装置的带刻度玻璃管，然后将起泡剂溶液加入气泡发生装置的带刻度玻璃管；
10、采集泡沫图像的具体步骤为：上位机软件中控制功能模块发送开始采集指令，图像采集单元通过无线通信模块将打开电磁阀指令传递给电磁阀，电磁阀打开，同时开始通过摄像头采集图像数据，此时系统处于采集态；待到带刻度玻璃管中泡沫层高度稳定不再发生变化，上位机软件中控制功能模块发送关闭电磁阀指令，电磁阀关闭，此时系统仍处于采集态，泡沫开始兼并破裂，泡沫层高度降低；在带刻度玻璃管中泡沫层高度下降至最大高度一半以下时，上位机软件中控制功能模块发送停止采集指令，摄像头停止采集图像数据；
11、处理泡沫图像的具体步骤为：上位机软件中图像处理模块通过比对图像中泡沫体积变化，确定泡沫所能达到最大体积及初次达到最大体积用时评价起泡性，通过图像识别泡沫由最大体积下降至最大体积一半时所用时间评价稳泡性；上位机软件中图像处理模块的分析结果在上位机软件中数据输出模块输出。
12、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
13、本发明在充气装置中加入自动泄压阀，防止因减压阀打开同时电磁阀关闭等原因造成测试系统内部压力过大引发安全事故；
14、本发明在充气装置中加入电磁阀，减少测试过程中人工操作，提高了测试效率和可靠性；
15、本发明通过图像记录气泡发生过程，图像对应时间戳取代秒表计时，能够准确找出泡沫初次达到最大体积时所用时间以及泡沫降至最大体积一半时所用时间，避免人工计时带来的偏差，提高了测试效率和准确度。
技术特征：
1.一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统，其特征在于，包括充气装置（1）、气泡发生装置（2）和图像采集装置（3）；所述充气装置（1）包括气瓶（4）、减压阀（5）、自动泄压阀（6）、流量计（7）和电磁阀（8），电磁阀（8）具备无线接收功能；气瓶（4）、减压阀（5）、自动泄压阀（6）、流量计（7）、电磁阀（8）通过管路依次连接；所述充气装置（1）通过电磁阀（8）与气泡发生装置（2）连接，用于为气泡发生装置（2）提供稳定的气流，气泡发生装置（2）用于起泡剂溶液产生泡沫，图像采集装置（3）用于控制充气装置（1）中电磁阀（8）通断，并且记录气泡发生装置（2）中气泡发生消亡过程产生的图像数据。
2.根据权利要求1所述的一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统，其特征在于，所述气泡发生装置（2）包括多孔砂芯（9）和带刻度玻璃管（10）；多孔砂芯（9）位于带刻度玻璃管（10）内，多孔砂芯（9）上表面位于带刻度玻璃管（10）零刻度处，带刻度玻璃管（10）的底部入口通过管道与充气装置（1）中电磁阀（8）连接。
3.根据权利要求2所述的一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统，其特征在于，所述图像采集装置（3）包括图像采集单元（11）和计算机（12）。
4.根据权利要求3所述的一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统，其特征在于，所述图像采集单元（11）包括摄像头（13）和图像采集卡（14）；图像采集卡（14）包括摄像头接口（15）、调试串口（16）、电源模块（17）、内存模块（18）、主控芯片（19）、usb接口（20）、以太网接口（21）、存储模块（22）、无线通信模块（23）；摄像头（13）通过摄像头接口（15）与图像采集卡（14）连接，图像采集单元（11）与计算机（12）通过以太网接口（21）连接。
5.根据权利要求4所述的一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统，其特征在于，所述计算机（12）上运行上位机软件（24），上位机软件（24）包括控制功能模块（33）、数据传输模块（34）、图像处理模块（35）和数据输出模块（32），通过上位机软件（24）控制系统的运行状态，系统包括初始态（26）、调试态（25）和采集态（27）三个运行状态，初始态（26）通过上位机软件（24）中控制功能模块（33）发送打开电磁阀指令（28）变为调试态（25），调试态（25）通过上位机软件（24）中控制功能模块（33）发送关闭电磁阀（29）指令变为初始态（26），初始态（26）通过上位机软件（24）中控制功能模块（33）发送开始采集指令（30）变为采集态（27），采集态（27）通过上位机软件（24）中控制功能模块（33）发送关闭电磁阀（29）指令仍为采集态（27），采集态（27）通过上位机软件（24）中控制功能模块（33）发送停止采集（31）指令变为初始态（26）。
6.根据权利要求5所述的一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：调节充气流量、加注起泡剂溶液、采集泡沫图像和处理泡沫图像；
技术总结
本发明属于煤泥浮选药剂评价方法技术领域，具体为一种适用于气流法评价起泡剂性能的自动测试系统及方法，本发明测试系统包括充气装置、气泡发生装置和图像采集装置；充气装置通过自动泄压阀避免系统压力过大造成事故；充气装置中电磁阀通过接收上位机软件发送的指令实现自动通断；图像采集装置包括图像采集单元和计算机；图像采集单元通过以太网接口与计算机连接；图像采集单元通过无线通信模块与电磁阀连接；计算机上运行气流法评价起泡剂性能的自动测试系统上位机软件，上位机软件控制图像采集和电磁阀通断；本发明应用于气流法评价起泡剂性能测试，解决了传统气流法评价泡沫性能测试不准确及测试效率低的问题。
技术研发人员：崔浩然,丑修建,穆继亮,崔建峰,余俊斌,张乐,何剑,耿文平,侯晓娟,乔骁骏
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23