一种判断阳极炉炼铜氧化期终点的方法与流程

本发明属于冶金领域，更具体的说涉及一种判断阳极炉炼铜氧化期终点的方法。

背景技术：

1、阳极炉火法精炼铜是一种传统的铜精炼方式，它是在火法冶炼的基础上发展而来的。这种方法是将铜精矿、含铜废料和其他金属杂质混合后，放入高温的阳极炉中进行冶炼。在这个过程中，金属杂质和硫化物等会被氧化和挥发，从而将其除去，得到高纯度的铜。

2、在阳极炉火法精炼铜过程中，终点判断是非常关键的一步。准确地判断出铜炉的终点，可以保证炉子的生产效率和产品质量，同时也可以避免生产过程中的浪费和损失。因此，对于终点判断技术的研究和应用，一直是铜冶炼行业的重要课题之一。

3、目前，国内外在终点判断技术方面都进行了大量的研究工作。国外主要采用电解炉电极积铜量的变化、氧化还原电位变化等方法来判断铜炉的终点，这些方法具有判断准确、操作简便等优点，被广泛应用于铜冶炼生产中。

4、在国内，由于阳极炉火法精炼铜工艺的特殊性，目前常用的终点判断方法主要包括炉子电压、电流、温度和氧气含量等指标的变化。其中，炉子电压的变化是判断铜炉终点最常用的方法之一，通常在炉子电压下降到一定数值时，认为铜炉已经到达终点。此外，根据炉子电流、温度、氧气含量等指标的变化也可以进行终点判断，其中氧气含量是判断铜炉终点的重要指标之一，通过监测炉子内氧气含量的变化，可以判断铜炉熔炼的化学反应是否接近平衡，从而推断出铜炉的终点。

5、虽然国内在终点判断技术方面已经取得了一定的进展，但是与国外相比，仍存在一定的差距。一方面，国内铜冶炼企业在终点判断技术的研究方面还比较薄弱，缺乏创新和突破；另一方面，由于铜冶炼企业的规模和技术水平参差不齐，导致在终点判断技术的应用方面存在较大的差异。因此，对于终点判断技术的研究和应用，国内铜冶炼企业仍有较大的发展空间。

技术实现思路

1、本发明是一种利用rgb阈值划分及图像特征点识别技术来判断阳极炉炼铜氧化期终点方法评价。该方法利用铜样品的表面及断面图像得到吹炼数据，使用rgb阈值划分手段描述铜样品表面及断面图像信息，并利用特征点识别技术构建适当的特征描述因子，准确表述阳极炉炼铜氧化期铜样品表面及断面特征值变化的特点。

2、为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：所述的方法采用以下步骤实现：

3、步骤1利用显微拍摄台采集阳极炉炼铜氧化期足够充分的铜样品表面及断面图像信息；

4、步骤2根据显微摄像台拍摄的光照强度及范围，将获得的氧化期铜样品表面及断面图像进行rgb阈值划分；

5、步骤3将铜样品断面的rgb图像转化为hsv图像，将氧化断面特征值三通道阈值分别设置为；

6、步骤4将铜样品表面的rgb图像转化为lab图像，将氧化表面特征值三通道阈值分别设置为；

7、步骤5将铜样品表面及断面图像中符合阈值范围的像素提取出来，形成一个二值图像，其中符合条件的像素被标记为白色，不符合条件的像素则被标记为黑色；

8、步骤6对于提取出来的符合颜色阈值范围的像素，将其分类到不同的类别中；

9、步骤7阳极炉炼铜氧化期终点判断智能控制系统监测，在终点时完成预报报警。

10、进一步地，所述的步骤6详细方法为将提取出来的像素作为广义回归神经网络grnn的输入层特征值，选择样本数量为n的氧化期样品图像设定为训练集，并设定对应响应氧化期阶段分别为未到氧化期终点1和氧化期终点2，设定样本数量为m的氧化期样品图像为测试集，检验氧化过程样品图像所处阶段，利用神经网络的预测结果，判断当前样品图像所处阶段，也可以对已判断氧化阶段进行辅助检验。

11、进一步地，所述步骤3利用阈值差分法来确定阈值，首先将输入的图像转换为灰度图像，对于每个像素点p(x,y)，以其为中心选取3×3的邻域；对于中心像素点p(x,y)，计算其与邻域内每个像素点的灰度差异；使用以下公式计算差异值：

12、δp(x,y)＝|p(x,y)-p(i,j)|

13、其中(i，j)是邻域内的像素点；

14、对所有像素点的差异值δp(x,y)进行累加或求平均，得到阈值差分值；使用以下公式计算累加值：

15、diff＝∑(δp(x,y))

16、其中σ表示对所有像素点求和；

17、根据阈值差分值进行二值化处理，将图像分为前景和背景两个类别；对于每个像素点p(x,y)：如果差分值δp(x,y)大于预设阈值t，将p(x,y)置为白色前景；如果差分值δp(x,y)小于等于预设阈值t，将p(x,y)置为黑色背景。

18、进一步地，所述的步骤3中h通道阈值为0.048～0.087，s通道阈值为0.271～0.500，v通道阈值为0.839～1.000；将未到氧化断面特征值三通道阈值分别设置为：通道一阈值为0.054～0.092，通道二阈值为0.310～0.697，通道三阈值为0.788～1.000。

19、进一步地，所述的步骤4中l通道阈值为39.740～68.601，a通道阈值为9.318～15.613，b通道阈值为-12.522～-6.058。

20、本发明有益效果：

21、本发明过程简单，易操作，容易推广，将铜样品表面及断面rgb阈值划分，并提取特征值作为参数研究阳极炉炼铜氧化期终点的方法可作为实际工程应用的重要指导手段，不仅具备好的精度，也能减少在研究实验方向的成本支出，具有非常广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种判断阳极炉炼铜氧化期终点的方法，其特征在于：所述的方法采用以下步骤实现：

2.根据权利要求1所述的一种判断阳极炉炼铜氧化期终点的方法，其特征在于：所述的步骤6详细方法为将提取出来的像素作为广义回归神经网络grnn的输入层特征值，选择样本数量为n的氧化期样品图像设定为训练集，并设定对应响应氧化期阶段分别为未到氧化期终点1和氧化期终点2，设定样本数量为m的氧化期样品图像为测试集，检验氧化过程样品图像所处阶段，利用神经网络的预测结果，判断当前样品图像所处阶段，也可以对已判断氧化阶段进行辅助检验。

3.根据权利要求1所述的一种判断阳极炉炼铜氧化期终点的方法，其特征在于：所述步骤3利用阈值差分法来确定阈值，首先将输入的图像转换为灰度图像，对于每个像素点p(x,y)，以其为中心选取3×3的邻域；对于中心像素点p(x,y)，计算其与邻域内每个像素点的灰度差异；使用以下公式计算差异值：

4.根据权利要求1所述的一种判断阳极炉炼铜氧化期终点的方法，其特征在于：所述的步骤3中h通道阈值为0.048～0.087，s通道阈值为0.271～0.500，v通道阈值为0.839～1.000；将未到氧化断面特征值三通道阈值分别设置为：通道一阈值为0.054～0.092，通道二阈值为0.310～0.697，通道三阈值为0.788～1.000。

5.根据权利要求1所述的一种判断阳极炉炼铜氧化期终点的方法，其特征在于：所述的步骤4中l通道阈值为39.740～68.601，a通道阈值为9.318～15.613，b通道阈值为-12.522～-6.058。

技术总结
本发明公开了一种判断阳极炉炼铜氧化期终点的方法，属于冶金领域，本发明利用铜样品的表面及断面图像得到吹炼数据，使用RGB阈值划分手段描述铜样品表面及断面图像信息，并利用特征点识别技术构建适当的特征描述因子，准确表述阳极炉炼铜氧化期铜样品表面及断面特征值变化的特点。将上述特征值作为特征向量模型输入智能控制系统，采集现场数据，PID控制算法监测及控制参数优化，实现回路控制，在氧化期终点时完成预报报警。

技术研发人员：舒波,徐建新,王恩志,张鑫,唐皓,陈习堂,郝海斌,黄健光,周允昕,余彬,张博亚
受保护的技术使用者：楚雄滇中有色金属有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25