基于X射线的煤与矸石自动识别方法研究

摘要

我国是煤炭的生产和消费大国，现阶段，主要的选煤方法有跳汰选煤、重介质选煤、干法选煤、γ射线选煤等，但这些方法存在自然资源浪费、分选精度低、成本过高等问题。针对这些问题，本文提出了一种新的识别煤和矸石的方法——基于X射线的煤与矸石识别方法。该方法具有分选效率高、准确性高、成本低的优点。这种方法主要根据煤和矸石所含元素不同、密度不同，它们对射线的吸收系数不同，射线衰减程度也会不同这一原理，实现煤和矸石的识别。
　　论文首先实现了系统硬件环境的搭建，包括X射线机、数据采集卡、探测器、皮带机和上位机等几个模块。X射线机提供指定剂量的X射线来检测煤块或矸石，探测器和数据采集卡完成这些射线信号的采集和转换，上位机接收到这些信号并完成分析处理。其次，论文根据系统功能要求，实现了软件的编程和调试。软件部分主要分为X射线源控制模块和数据采集卡控制模块。X射线源控制模块用于实现X射线源电压和电流的控制，论文对该模块的开发过程做了重点介绍。数据采集卡控制模块用于实现数据采集卡模块的控制以及数据的获取和分析。最后，论文实现了试验数据的处理和图像的分析，得出了煤与矸石像素值的特点，并确定了煤和矸石识别的阈值。
　　本文中采用的X射线透射选煤法，通过阈值比较实现煤和矸石的识别，提高了选煤的准确性。在分选系统中，X射线的扫描速度可达3m/s，提高了煤和矸石的分选效率。另外，这种方法所用设备简单，节约了选煤成本。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景

1．2 煤和矸石分选的发展现状和意义

1．2．1 跳汰选煤

1．2．2 重介质选煤

1．2．3 干选法

1．2．4 γ射线探测识别选煤

1．3 论文的主要工作

第2章 X射线透射法选煤技术概述

2．1 X射线成像技术基础

2．1．1 X射线成像基础

2．1．2 X射线成像原理

2．2 X射线透射法选煤硬件组成

2．2．1 X射线检测设备组成

2．2．2 X射线机的泄漏与防护

第3章 基于X射线的煤与矸石识别系统

3．1 煤与矸石识别系统总体结构

3．2 煤与矸石识别系统硬件部分结构

3．2．1 X射线源模块

3．2．2 X-DAQ数据采集卡模块

3．2．3 皮带机模块与上位机模块

3．3 煤与矸石识别系统软件部分结构

3．3．1 软件设计总体方案

3．3．2 X射线源与上位机通信协议设计

3．3．3 数据采集卡与上位机通信协议

3．3．4 X射线源控制模块软件实现

3．3．5 数据采集卡控制及显示模块软件实现

第4章 煤与矸石实验数据分析

4．1 数据处理方法

4．1．1 实验数据的误差分析

4．1．2 实验数据的图表表示法

4．2 图像数据总体结构

4．3 煤与矸石有效数据提取及分析

第5章 煤与矸石图像处理

5．1 线扫描成像原理

5．2 图像采集结果对比

5．2．1 空皮带图像采集

5．2．2 皮带静止成像

5．2．3 皮带调速成像

5．3 煤和矸石图像采集

5．4 灰度直方图的建立与分析

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文