PL174066B1

PL174066B1 - Sposób wyznaczania współczynnika włóknistości koksów elektrodowych

Info

Publication number: PL174066B1
Application number: PL94304201A
Authority: PL
Inventors: Marek Kolowca
Original assignee: Akad Gorniczo Hutnicza
Priority date: 1994-07-07
Filing date: 1994-07-07
Publication date: 1998-06-30
Also published as: PL304201A1

Abstract

Sposób wyznaczania współczynnika włóknistości koksów elektrodowych, polegający na analizie obrazów mikroskopowych zgładów, przeprowadzanej za pomocą komputera, znamienny tym, że kolejne obrazy cyfrowe fragmentu zgładu dzieli się na kilka podobrazów, następnie dla każdego podobrazu mierzy się przy użyciu komputera kierunek krawędzi w punkcie, a czynność tę wykonuje się dla wszystkich punktów podobrazu i sporządza się kołowy histogram kierunków krawędzi podobrazu, po czym oblicza sięjego stopień spłaszczenia, a następnie ponawia się wymienione czynności dla większej liczby obrazów i uśrednia końcowy wynik stanowiący współczynnik włóknistości.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania współczynnika włóknistości koksów elektrodowych znajdujący zastosowanie przy produkcji elektrod grafitowych wykorzystywanych, zwłaszcza w piecach łukowych.

Podstawowym kryterium decydującym o przydatności koksów elektrodowych do produkcji elektrod grafitowych jest ich struktura optyczna. Jakość tej struktury można scharakteryzować za pomocą parametru liczbowego zwanego współczynnikiem włóknistości.

Dotychczas wyznaczanie współczynnika włóknistości koksów elektrodowych opierało się na analizie struktury optycznej koksów, poprzez zastosowanie statystycznej metody pięciopunktowej, opisanej przez A. Otlika w publikacji pt. Materiały VUI Sympozjum Przemysłu Elektrodowego, Racibórz 1980. W metodzie tej stosuje się mikroskop optyczny, za pomocą którego obserwuje się zgład próbki koksu w świetle odbitym. W okularze mikroskopu umieszcza się pięciopunktową siatkę wzorcową i najej tle obserwuje się badany zgład. Następnie za pomocą zestawu tablic zdjęć wzorcowych mikrostruktury faz anizotropowych, określa się procentowy udział faz w strukturze optycznej koksu i obliczajego współczynnik włóknistości. Współczynnik ten jest syntetycznym wskaźnikiem jakości, który pozwala ocenić ją za pomocą jednej liczby.

Zastosowanie techniki komputerowej do analizy obrazów mikroskopowych pozwoliło na zmodyfikowanie opisanej metody pięciopunktowej, poprzez wydzielenie obszarów poszczególnych faz za pomocą urządzenia wejściowego komputera i wyeliminowało użycie siatki wzorcowej. Sposób ten opisany jest w publikacji J. Wróblewskiej i J. Ogórka pt. Metoda komputerowej analizy obrazów mikroskopowych w zastosowaniu do oceny struktury koksów elektrodowych przedstawionej podczas X Sympozjum Przemysłu Elektrodowego, Racibórz 1993.

W sposobie tym współczynnik włóknistości obliczany jest na podstawie procentowego udziału faz w strukturze optycznej koksu, analogicznie jak w metodzie pięciopunktowej.

Istotą sposobu według wynalazku, polegającego na analizie obrazów mikroskopowych zgładów, jest to, że kolejne obrazy cyfrowe fragmentu zgładu dzieli się na kilka podobrazów cyfrowych, a następnie dla każdego podobrazu mierzy się przy użyciu komputera kierunek krawędzi w każdym punkcie podobrazu i sporządza kołowy histogram kierunków krawędzi podobrazu. Następnie oblicza się stopień spłaszczenia tego histogramu. Wymienione czynności ponawia się dla kolejnej liczby obrazów i uśrednia końcowy wynik będący współczynnikiem włóknistości badanej próbki koksu.

Zaletą sposobu według wynalazku jest wyeliminowane subiektywności w procesie oceny struktury optycznej koksu oraz automatyzacja całego procesu oceny, co w znacznym stopniu ułatwia badanie jakości koksu jako surowca do produkcji elektrod grafitowych.

174 066

Sposób według wynalazku jest objaśniony na przykładzie realizacji w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia wykres gradientu obrazu, a fig. 2 - kołowy histogram kierunków krawędzi wykonany dla jednego podobrazu tzw. róża kierunków.

Dla określenia współczynnika włóknistości koksu analizuje się 30 obrazów cyfrowych fragmentów zgładów badanej próbki. Obraz cyfrowy jest dwuwymiarową tablicą zawierającą skwantowane wartości funkcji intensywności światła. Do detekcji krawędzi obrazu można wykorzystać metody wyznaczające gradient obrazu, czyli gradient skwantowanej funkcji intensywności światła. Każdy z obrazów dzielony jest na 9 podobrazów cyfrowych o jednakowych wymiarach. Aby zidentyfikować elementy tych podobrazów dokonuje się detekcji krawędzi podobrazu, przy czym krawędzie występujące na obrazach są lokalnymi nieciągłościami skwantowanej funkcji intensywności światła, czyli wyznacza się gradienty podobrazu. Następnie dla każdego podobrazu cyfrowego tworzony jest histogram kierunków krawędzi za pomocą operatorów gradientowych. Aby określić wielkości gradientu podobrazu i jego kierunek można użyć w tym celu operatorów gradientowych Sobela w dwóch prostopadłych kierunkach, a wynik obliczyć korzystając z rachunku wektorowego.

Operatory Sobela pionowy i poziomy mają postać następującą:

	-1	1		1	2	1
Di =	-2	2	d₂ =	0	0	0
	-1	1		-1 *	-2	-1

Wartość gradientu podobrazu dla punktu centralnego wyrażona jest wzorem:

G = Vd² 1 + D ² 2

Kierunek gradientu podobrazu wynosi natomiast:

Φ = arctan (D2D1)

Kierunek krawędzi podobrazu przebiegającej przez ten punkt jest prostopadły do kierunku gradientu podobrazu i wynosi:

θ = Φ - π/2

Wykonując operacje gradientowe Sobela dla wszystkich punktów podobrazu można wyznaczyć histogram kierunków występujących w podobrazie. Po utworzeniu histogramu można go wykreślić w postaci kołowej przedstawionej na fig. 2 otrzymując różę kierunków podobrazu. Na tak otrzymanej róży kierunków można opisać elipsę. Spłaszczenie elipsy będzie wyznacznikiem stopnia spłaszczenia 'róży kierunków. Dla róży kierunków z fig. 2 spłaszczenie to wynosi 0,91. Na podstawie 30 * 9 wyników pośrednich obliczany jest współczynnik włóknistości koksu jako ich średnia arytmetyczna oraz jego odchylenie standartowe.

Stopień włóknistości koksu wyznaczony w przedstawionym sposobie stanowi liczbę o wartości od 0 do 1, przy czym im większa jest jej wartość, tym lepsza jest jakość koksu w zastosowaniu do produkcji elektrod grafitowych.

174 066

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wyznaczania współczynnika włóknistości koksów elektrodowych, polegający na analizie obrazów mikroskopowych zgładów, przeprowadzanej za pomocą komputera, znamienny tym, że kolejne obrazy cyfrowe fragmentu zgładu dzieli się na kilka podobrazów, następnie dla każdego podobrazu mierzy się przy użyciu komputera kierunek krawędzi w punkcie, a czynność tę wykonuje się dla wszystkich punktów podobrazu i sporządza się kołowy histogram kierunków krawędzi podobrazu, po czym oblicza się jego stopień spłaszczenia, a następnie ponawia się wymienione czynności dla większej liczby obrazów i uśrednia końcowy wynik stanowiący współczynnik włóknistości.