Hoppa till innehållet

Industriell bildanalys

Publicerad: 8 mars 2011

Den industriella bildanalys grupp är en grupp inom signalbehandling med fokus på både tillämpad och teoretisk bildanalys. Koncernen har ett starkt fokus på projekt industriella mätnings särskilt inom gruv-, kross och metallurgi industrier och teoretiska framsteg inom morfologisk bildbehandling.

Den forskningstemat omfattar, automatiserade nätbaserade industriella tillämpningar inom bildanalys, morfologisk bildbehandling, statistisk klassificering och geometriska algoritmer, med särskilt fokus på analys och tolkning av 3D yta uppgifter.

Projekten peformed inom ProcessIT Innovations centrum för industriellt samarbete och koncernen har starka samarbeten med leverantörer av mätnings hårdvara och systemintegration från både lokala små och medelstora (maskinseende företag) och den optiska mätningen Laboratory vid Lapplands yrkeshögskola i Kemi.

Kontakta Matthew Thurley

LTUCUDAbanner.png

Snabba Morfologiska Bildbehandling Tillägg till CUDA

GPU arkitekturer erbjuder en stor möjlighet för snabbare morfologisk bildbehandling och NVIDIA CUDA arkitektur erbjuder ett relativt billigt och kraftfullt ramverk för att utföra dessa operationer. Detta arbete är att utveckla en fritt tillgängliga GPU tillägg (hänvisas till som LTU-CUDA) för NVIDIA CUDA för konstant tid morfologiska operationer avseende strukturera elementet storlek. Strukturera element för både 8-bitars och 32 bilder bitars stöds för att underlätta snabb behandling av bilddata från 3D range sensorer med hög djup precision. Det vHGW algoritm för erosion och dilation oberoende av strukturelement storlek har genomförts för horisontell, vertikal och 45 strukturerande graders linje element med betydande prestandaförbättringar över generiska CUDA-biblioteket NPP. Minneshantering begränsningar hindrar prestanda i den vertikala linjen fallet ger resultat inte oberoende av strukturera elementets storlek och utgör en intressant utmaning för ytterligare optimering. LTU-CUDA är ett pågående projekt och koden är fritt tillgänglig på https://github.com/VictorD/LTU-CUDA .

SteelSlabsBanner.PNG

Automatisk sprickdetektering i stålämnen : 2009 till 2014

[Översättning med Google translate]

Stränggjutning är en effektiv industriell teknik för gjutning av smält stål i stora stålämnen och är en global hög produktion teknik. Beroende på stål sammansättning, gjutning parametrar och kylning priser, kan sprickor bildas i dessa plattor. Små sprickor i plattor blir stora hål när plattan stål rullas in i tunnplåt som inte kan upptäckas innan den tunna plåten används i tillverkning. Tidig upptäckt av sprickor, innan frakt till valsverket, kommer att förhindra betydande kostnader i transport-, platta uppvärmningsugnar, rullande kostnader och missnöjda kunder.

Denna forskningsprojekt är att upptäcka tunna sub-millimeter bred sprickor i stora stålämnen upp till 12 m lång och 2 m bred. Ytan på dessa plattor är mycket strukturerad med svängning märken, färger varation och peeling lager av oxiderat stål som kallas skalor och många andra funktioner. Algoritmer utvecklas för att identifiera dessa funktioner och hitta sprickor. Preliminära försök att identifiera exakt plattor med sprickor och ger inga falska upptäckter.

PelletStructureBanner.png
Några av dessa bilder är artighet av LKAB

Automatiserad bildanalys för kvantitativ karakterisering av strukturer i järnmalmspellets: 2011 till 2014

För att öka hållfastheten hos järnmalmspellets är det viktigt att kunna mäta pelletens sintringsgrad samt karakterisera och förstå andra sintringsrelaterade fenomen. Denna forskning avser därför att utveckla automatiska bildanalystekniker för kvantitativ mätning av sintringsrelaterade egenskaper. Vidare är avsikten att förse LKAB med automatiserade verktyg som kan användas inom företagets interna forskning för att utveckla förståelse för sintringsrelaterade fenomen och därmed förbättra pelletens mekaniska egenskaper och övergripande kvalité.

Arbetet är en fortsättning på nedanstående examensarbete.

Automated Image Analysis of Pellet Structure Using Optical Microscopy : Research Trainee Thesis 2010

Kunskap om pelletens mikroegenskaper, såsom porositet och oxidationsgrad, är väsentlig för att kunna förbättra dess makroegenskaper, såsom hållfasthet och reduktionsförmåga. Manuell optisk mikroskopi är det mest vanligt förekommande sättet att studera detta men metoden är tidskrävande och dess resultat operatörsberoende.

Detta examensarbete presenterar forskning för automatisering av bildinsamling och efterföljande analys av tvärsnitt från brända järnmalmspellets. Den presenterade metoden omfattar automatiserad bildinsamling genom mikropskopprogramvaran Leica Qwin, separation av pellet och epoxy samt beräkning av procentandelar av de tre faserna magnetit, hematit och porer och tillsatsmedel med en teknik baserad på Otsus trösklingsmetod från 1979.Vidare presenteras den spatiala fördelning av de olika faserna i en graf som relaterar fasandelar till avståndet till pelletytan. Resultaten är inte direkt jämförbara med kemisk analys men jämförelser mot manuell segmentering av bilder validerar metoden. Systemet har testats med pellets av varierande typ och har gett robusta resultat för samtliga provade fall.

limestone_collage.JPG

Automatiserad Online storlek Mätning av Rock Fragmentation / Partikelstorleksfördelning

En rad projekt har levererat två prototypen helt automatiserat system online-mätning för storleksfördelning mätning av stenar / partiklar på transportören. Systemet är baserat på 3D-profildata från lasertriangulering och mäter en cirka 1,5 meter lång sektion av stenar var 20 sekunder, vilket ger en uppskattning av fördelningen sikten storlek.

Detta system är nu kommersialiseras och finns med global distirbution. Mer information här . Dessutom samma algoritmer har utvidgats till att gälla fragmentering analys för blästring och grottforskning verksamhet i gruvdrift.

Resultat trend i rätt riktning spåra ändringar i materialet storlek till stor del på grund av att systemet har förmågan att skilja mellan överlappande och icke-överlappande stenar, vilket förhindrar felaktig dimensionering överlappande stenar som om de vore små stenar.

Dessutom kan systemet upptäcka områden av synliga böter, förhindra deras mis-klassificering och dimensionering som stora stenar.

Denna förmåga att identifiera overlaped stenar, och områden av synliga böter minskar två källor motstridiga felkällor gemensamt med traditionella fotografiska system.

Volumetric baserad storlek uppskattning möjliggör direkt beräkning av en relativ vikt och siktstorleken för varje icke-överlappande berg i kombination med volymetriska uppskattning av böter för att ge en kumulativ siktstorleksfördelning beräknas direkt från mätdata.

Den underliggande forskningen har många tillämpningar, inklusive; kvalitetskontroll av partikelmaterial, och processtyrning på ingångar eller utgångar till ugnar, krossar eller kvarnar. Dessa program bidrar till kunskap och processflöde i begrepp som "mitt-till-kvarn" för den totala effektiviteten gruvan.

Projektet har delvis stöd av Interreg IVA-programmet i Europeiska unionen, och kommersialiseras av MBV-Systems AB. Kommersiella system är installerade på Boliden Taragruvan på Irland, och Sachtleben pigment tillverkare i Finland.

Kross Utgång
Partikelstorleksfördelning mätningar efter en primär kross: över 4 timmar

Följande diagram visar produktens storlek över mer än 6 timmar efter produktionen belastning under vilken 40-70mm och 60-90mm produkter höll på att lastas.

Daily Log, P20, P50, P80 percent passing values
lhd_collage.JPG

Automatisk mätning av stenblock i underjordiska lastare.

Detta projekt har bidragit till framsteg inom utveckling av system för datorseende för automatisk, icke-invasiv och snabb partikelstorleksmätning av malm i en underjordisk lastare. 3D data av ytan i lastarens skopa samlades in under pågående arbete och en fullständig automatisk offline analys av dessa 424 uppsättningar av data gjordes med avsikt att estimera siktstorleken för samtliga individuella fragment i skopan. 

Resultaten demonstrerar fullständigt automatisk identifiering av fragment med urskiljning av överlappade och icke-överlappade fragment för att undvika att de överlappade klassificeras som mindre än de verkligen är. Metoden demonstrerar även automatisk identifiering av områden i skopan innehållande partiklar som är mindre än 3D-sensorns upplösning och slutligen storleksklassificering av den mätta 3D-profilen för varje fragment med hänsyn till överlapp. Projektet åskådliggör tekniker som kan användas för att ge snabb feedback direkt till sprängningen eller i reglersystem för stenkrossar om det används på en bandtransportör kopplad till krossen.

Detta projekt var ett samarbete mellan LKAB, Softcenter, ProcessIT Innovations och Luleå tekniska universitet.

mining_and_steel_collage_695px.JPG

Automatiserad Online Mätning av storleken på Soft (Grön) järnmalmspellets på Conveyor

Detta projekt utvecklat en industriell prototyp 3D-avbildning och analyssystem för att mäta storleksfördelningen av järnmalms råpelletsen. Systemet har varit i drift på en pellets produktionsanläggning sedan 2007 fånga och analysera 3D ytdata av staplade pellets på transportbandet.

Detta system är nu kommersialiseras och finns med global distirbution. Mer information här . Dessutom samma algoritmer har utvidgats till att gälla fragmentering analys för blästring och grottforskning verksamhet i gruvdrift.

Det ger snabb, täta, icke-kontakt, konsekvent mätning av pelletsiktstorleksfördelning och öppnar dörren till självständig sluten slinga av pellets Balling disk eller trumma i framtiden.

Segmenteringsmetoder baserade på morfologiska bildbehandling tillämpas på de 3D ytdata för att identifiera enskilda pellets. Fastställande av helt synliga pellets (icke-överlappande) är gjord med hjälp av en två inslag klassificeringsstrategi, fördelen är att detta system eliminerar bias resultaten från limning lappade partiklar utifrån deras begränsade synlig profil. Systemet uppnår vad ett antal kommersiella mätsystem 2D fragmentering kunde inte på ett tillfredsställande sätt uppnå för pelletsproducent, det vill säga exakt dimensionering av råpelletsen.

Projektet var ett samarbete mellan LKAB, Boliden, SSAB, MBV-Systems AB, ProcessIT Innovations och Luleå Tekniska Universitet och finansieras av VINNOVA Mining Research Program.