基于顏色特征的鐠-釹萃取過(guò)程組分含量檢測(cè)方法研究.pdf

1、稀土元素在自然界中常以共生礦的形式存在，必須經(jīng)過(guò)萃取分離才能使用。P507-HCL溶劑萃取是目前國(guó)內(nèi)外獲取單一、高純稀土氧化物最常用的稀土分離體系。元素組分含量分布是稀土萃取分離過(guò)程中衡量萃取分離效果的重要指標(biāo)。在具有離子特征顏色的稀土分離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，有經(jīng)驗(yàn)的操作工人常憑借肉眼觀(guān)測(cè)“離子顏色特征帶”的偏移程度判斷組分含量的分布，但這種方法的主觀(guān)性太強(qiáng)、對(duì)組分含量的判斷誤差大，生產(chǎn)效率低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)槽體中混合溶液顏色信息的量化描述、為后續(xù)各工

2、藝參數(shù)調(diào)節(jié)提供準(zhǔn)確信息，造成手動(dòng)操作的盲目性，致使萃取過(guò)程資源消耗大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱。研究基于顏色特征的鐠/釹萃取過(guò)程組分含量檢測(cè)方法，是解決具有離子特征顏色的稀土萃取分離過(guò)程組分含量快速測(cè)量問(wèn)題的有效途徑，可為稀土萃取過(guò)程優(yōu)化運(yùn)行提供技術(shù)支撐，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)稀土工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文主要的研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　?。?）針對(duì)鐠/釹混合溶液特點(diǎn)，分析了常用RGB和HSI顏色空間下，溶液圖像顏

3、色特征的提取方法，明確了采用HSI顏色空間下的H、S、I特征分量一階矩描述稀土混合溶液圖像顏色信息；
　?。?）以實(shí)驗(yàn)室配置的標(biāo)準(zhǔn)鐠/釹混合溶液作為基準(zhǔn)，建立了鐠/釹萃取現(xiàn)場(chǎng)混合溶液圖像 H、S、I特征分量一階矩的補(bǔ)償模型，以消除生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種噪聲干擾引起的圖像誤差。在此基礎(chǔ)上，采用主元分析法分析得到與組分含量關(guān)系關(guān)聯(lián)度好的 H、S分量一階矩作為輸入變量，建立了鐠/釹萃取過(guò)程組分含量LSSVM快速預(yù)估模型，通過(guò)自適應(yīng)遺傳算法尋優(yōu)模型

4、參數(shù)組合。測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該模型具有高精度和泛化能力好的特點(diǎn)；
　?。?）針對(duì)鐠/釹混合溶液顏色的特殊性，建立了基于顏色特征融合的鐠/釹萃取過(guò)程組分含量LSSVM快速預(yù)估模型。首先在RGB顏色空間下提出相對(duì)綠色分量和顏色矢量角，結(jié)合H、S特征分量共同描述鐠/釹混合溶液圖像信息，采用偏最小二乘方法消除四個(gè)顏色分量間的相關(guān)性，以融合后的特征分量為輸入變量建立組分含量LSSVM模型。測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證了綜合考慮普遍性和特殊性的組分含量建模方法具

5、有更高的預(yù)測(cè)精度和更好的泛化能力；
　　（4）鑒于稀土萃取現(xiàn)場(chǎng)影響因素較多，萃取槽體元素組分含量波動(dòng)較大，對(duì)歷史數(shù)據(jù)有較好泛化能力的組分含量固定模型在進(jìn)行長(zhǎng)期、連續(xù)運(yùn)行監(jiān)測(cè)時(shí)容易出現(xiàn)預(yù)測(cè)精度變差的情況，提出了一種基于顏色特征的鐠/釹萃取過(guò)程組分含量LSSVM模型自適應(yīng)校正方法。該方法首先建立對(duì)歷史數(shù)據(jù)樣本有較高精度的組分含量LSSVM模型，依據(jù)模型校正準(zhǔn)則，采用自適應(yīng)迭代方式更新組分含量模型。通過(guò)萃取現(xiàn)場(chǎng)工況變化時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)試，并

6、與常規(guī)LSSVM、SVM和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)元素組分含量模型進(jìn)行對(duì)比分析，表明該方法具有較強(qiáng)的預(yù)測(cè)精度和較好的自適應(yīng)能力，適用于稀土萃取現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期、連續(xù)監(jiān)測(cè)元素組分含量；
　?。?）以某稀土企業(yè)鐠/釹萃取生產(chǎn)線(xiàn)為應(yīng)用對(duì)象，基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了鐠/釹萃取過(guò)程元素組分含量實(shí)驗(yàn)室快速檢測(cè)系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)硬件部分進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和選型，并采用虛擬儀器(LabVIEW)和Matlab工具軟件進(jìn)行混合編程開(kāi)發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)軟件。通過(guò)對(duì)萃取現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)試分