專利名稱：：用于生產(chǎn)在碳電極生產(chǎn)中使用的碳糊的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領域：
：日,扭方法。在一個方面，估該糊劑。獲得糊劑的圖像并且分析與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)以評
背景技術(shù)：
：經(jīng)常通過混合焦炭與瀝青以形成糊劑來生產(chǎn)碳基電極。這個糊劑然后被成形和烘焙以生產(chǎn)碳電極。電極性質(zhì)隨著焦炭與瀝青比率而改變。因為焦炭質(zhì)量能夠大大地改變，所以評估應該被用于給定量的焦炭的瀝青的量是困難的。用于生產(chǎn)糊劑的一種傳統(tǒng)技術(shù)是測量焦炭和瀝青的物理性質(zhì)(例如，質(zhì)量、密度)并且然后相對于給定量的焦炭估計大約應該使用多少瀝青。獲得關(guān)于生產(chǎn)碳膏的這種方法的反饋花費很長時間，因為通常直至能夠取得已被充分烘焙的電極的樣本，(例如，大約30天)才會知道所估計的焦炭與瀝青比率是否可以產(chǎn)生適當?shù)碾姌O。因為花費了大約一個月的時間來生產(chǎn)#^充分烘焙的電極，所以可能由于不準確的估計而浪費了顯著的時間和材料。存在對于用于生產(chǎn)碳電極的、改進的方法和系統(tǒng)的需求。
發(fā)明內(nèi)容鑒于前述，本發(fā)明的寬泛目的在于提供生產(chǎn)碳電極的、改進的系統(tǒng)和方法。另一個目的在于便于在烘焙糊劑之前評估利用來生產(chǎn)碳電極的糊劑。一個相關(guān)的目的在于便于更加一致地生產(chǎn)適用于生產(chǎn)碳基電極的糊劑。在解決以上目的中的一個或者多個時，本發(fā)明人已經(jīng)認識到，能夠利用成像技術(shù)以便糊劑生產(chǎn)。更加具體地，本發(fā)明人已經(jīng)認識到，可以利用成像技術(shù)來評估一個或者多個碳膏、顆粒碳供給流(例如，焦炭供給流)、碳結(jié)合料供給流(例如，瀝青供給流)或者生(green)碳電極。在一種實現(xiàn)方式中，獲得與碳膏生產(chǎn)工藝有關(guān)的一個或者多個圖像，分析這些圖像以產(chǎn)生圖像特征數(shù)據(jù)，并且利用圖像特征數(shù)據(jù)來評估糊劑(例如，預測糊劑是否將產(chǎn)生適當?shù)碾姌O)。在一個方面，提供了用于制造用于生產(chǎn)碳質(zhì)電極的碳糊的系統(tǒng)。在一個方案中，該系統(tǒng)包括適于混合并且包含碳糊的混合器和糊劑控制系統(tǒng)。碳糊可以包括顆粒碳質(zhì)材料和碳質(zhì)粘結(jié)劑。顆粒碳質(zhì)材料可以是任何適當?shù)奶假|(zhì)材料。在一個實施例中，顆粒碳質(zhì)材料包括石油焦炭和回收電極材料中的至少一種。在一個實施例中，碳質(zhì)粘結(jié)劑包括碳質(zhì)瀝青。該糊劑控制系統(tǒng)可以包括可被操作以獲得碳糊圖像的成像裝置、可被操作以處理該圖像并且輸出圖像特征數(shù)據(jù)的圖像處理器，和可被操作以分析圖像特征數(shù)據(jù)并且提供與糊劑有關(guān)的輸出(例如，糊劑的預測物理性質(zhì))的數(shù)據(jù)分析器。還可以使用顯示器以用于顯示這個輸出和/或圖像特征數(shù)據(jù)自身。該成像裝置可以是適于獲得碳糊圖像的任何適當?shù)难b置。例如，該成像裝置可以包括數(shù)字照相裝置。進而，該圖像可以是二進制格式的。在一個實施例中，該數(shù)字照相裝置包括圖像處理器。例如，該成像裝置可以是包括集成處理器的數(shù)字照相裝置，該集成處理器能夠分6析圖像并且基于所獲得的圖像自動地輸出圖像特征數(shù)據(jù)。該圖像特征數(shù)據(jù)可以是與所獲得的圖像有關(guān)的任何數(shù)據(jù)。進而，該圖像可以是二進制格式的。在一個實施例中，該圖像分析器可以執(zhí)行斑點(bolb)分析以獲得圖像特征數(shù)據(jù)。斑點分析可以導致對于圖像內(nèi)的一個或者多個不同區(qū)域(斑點)的識別和/或分析。這些不同區(qū)域的特征可以是圖像特征數(shù)據(jù)的一個部分并且可以被利用來便于與糊劑有關(guān)的輸出。例如，斑點分析可以導致對于圖像內(nèi)的、指示顆粒存在的一個或者多個區(qū)域(斑點)的識別。在這方面，除了別的以外，斑點維度(例如，長度、寬度、(一個或者多個)費雷特(feret)直徑)、斑點面積、斑點周長和斑點形狀(例如，緊湊度、粗糙度、孔(一個或者多個))中的一個或者多個可以被確定以近似在糊劑中的粒子(一個或者多個)的尺寸、形狀和/或反射性質(zhì)/吸收性質(zhì)。還能夠利用與已被識別的斑點相對于彼此的相對位置有關(guān)的數(shù)據(jù)?？梢赃€/可替代地相對于圖像的非顆粒區(qū)域(一個或者多個)采用斑點分析。除了斑點分析，能夠利用其它圖像分析來確定圖像特征數(shù)據(jù)，例如模式匹配、像素分布(一個或者多個)、像素數(shù)值(一個或者多個)、像素輪廓(一個或者多個)、邊緣位置(一個或者多個)和邊緣上色等。該數(shù)據(jù)分析器可以分析一個或者多個圖像特征數(shù)據(jù)以便評估糊劑。在一個實施例中，不同的(一個或者多個)圖像特征數(shù)據(jù)被相關(guān)聯(lián)以形成一個或者多個糊劑預測模型(一個或者多個)和/或輸出一個或者多個預測糊劑參數(shù)。糊劑預測模型可以是采用圖像特征數(shù)據(jù)以評估糊劑的模型。在一個實施例中，糊劑預測模型使用圖像特征數(shù)據(jù)以輸出預測糊劑參數(shù)(一個或者多個)。在一個實施例中，來自多個圖像的圖像特征數(shù)據(jù)被相關(guān)聯(lián)以形成糊劑預測模型和/或輸出預測糊劑參數(shù)(一個或者多個)。在一個具體實施例中，至少從斑點分析獲得的一些圖像特征數(shù)據(jù)被利用來形成糊劑預測模型和/或輸出糊劑預測參數(shù)(一個或者多個)。數(shù)據(jù)分析器可以因此利用圖像特征數(shù)據(jù)以評估糊劑并且輸出預測糊劑參數(shù)(例如，糊劑的物理特征)。在一個實施例中，預測糊劑參數(shù)是碳糊中的粘結(jié)劑的預測百分比。進而，例如通過比較如從糊劑預測模型獲得的糊劑的預測物理性質(zhì)與糊劑的所期物理性質(zhì)，可以評估糊劑預測參數(shù)(一個或者多個)以確定糊劑是否是適當?shù)摹Ｔ撓到y(tǒng)可以包括其它構(gòu)件。在一個實施例中，該糊劑控制系統(tǒng)包括適于朝向碳糊引導光的光源。在一個實施例中，該光源朝向碳糊引導紫外光、可見光和/或紅外光中的一種或者多種。因此，所被引導的光可以具有從大約280nm到大約l，OOOnm的波長。在一個實施例中，該糊劑控制系統(tǒng)包括用于指示是否應該(例如，基于圖像特征數(shù)據(jù)和/或糊劑預測參數(shù)(一個或者多個))調(diào)節(jié)糊劑操作條件的指示器，例如視覺(例如，顯示器或者光)、聽覺指示(例如，可聽到的報警)或者其它感覺指示中的一種或者多種。還提供了用于生產(chǎn)和分析碳膏的方法并且該方法可以包括以上概念中的^艮多概念。在一個方面，一種方法包括以下步驟混合顆粒碳質(zhì)材料與碳質(zhì)粘結(jié)劑，由此產(chǎn)生碳糊，獲得糊劑圖像，基于該圖像產(chǎn)生圖像特征數(shù)據(jù)，并且分析圖像特征數(shù)據(jù)以確定碳糊的特征。該方法可以進一步包括以下步驟基于圖像特征數(shù)據(jù)和/或與之相關(guān)聯(lián)的分析來調(diào)節(jié)與碳糊生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的操作參數(shù)。例如，可以基于例如生產(chǎn)圖像特征數(shù)據(jù)步驟和/或分析特征數(shù)據(jù)步驟中的一個或者多個調(diào)節(jié)顆粒材料進給速率、粘結(jié)劑進給速率和粒子尺寸分布中的至少一個。在一個實施例中，該圖像特征數(shù)據(jù)包括與糊劑粒子尺寸、糊劑粒子形狀和糊劑粒子光反射率/吸收率中的至少一個相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，并且操作參數(shù)是顆粒材料進給速率、粘結(jié)劑進給速率和粒子尺寸分布中的至少一個?？梢砸匀魏芜m當?shù)姆绞酵瓿色@得圖像步驟。例如，獲得步驟可以包括利用成像裝置。該成像裝置可以是數(shù)字照相裝置。為了便于獲得圖像，該方法可以包括與獲得圖像步驟相伴隨地朝向碳糊引導光的步驟。光可以是任何適當?shù)碾姶泡椛洹Ｔ谝粋€實施例中，光包括紅外光、可見光和/或紫外光中的至少一種。例如，光可以具有從大約280nm到大約l，OOOnm的波長。8產(chǎn)生圖像特征數(shù)據(jù)步驟可以包括各種子步驟以便產(chǎn)生圖像特征數(shù)據(jù)。例如，產(chǎn)生圖像特征步驟可以包括自動地分析所獲得的圖像并且輸出圖像特征數(shù)據(jù)的步驟。分析圖像步驟可以包括在一個或者多個圖像上執(zhí)行斑點分析的步驟。分析步驟可以包括將目前的或者歷史的圖像特征數(shù)據(jù)和/或操作數(shù)據(jù)相關(guān)以確定糊劑預測模型和/或輸出所預測到的糊劑參數(shù)的步驟。響應于比較步驟，操作參數(shù)可以被調(diào)節(jié)，操作參數(shù)與碳糊生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)。因此，便于響應性糊劑評估。圖1是根據(jù)本發(fā)明使用的一種系統(tǒng)的一個實施例的概略例示圖。圖2是圖1的糊劑控制系統(tǒng)的一個實施例的概略例示圖。圖3是例示根據(jù)本發(fā)明用于生產(chǎn)碳糊的方法的一個實施例的流程圖。圖4是例示根據(jù)本發(fā)明用于估定碳糊的方法的一個實施例的流程圖。圖5是例示比較在糊劑中瀝青的預測百分比與在糊劑中瀝青的實際百分比的圖像分析的測試結(jié)果的圖表。圖6是例示圖5的各個測試運行結(jié)果的圖表。具體實施例方式現(xiàn)在將詳細地參考附圖，附圖至少有助于例示本發(fā)明的各種相關(guān)實施例?，F(xiàn)在參考圖1，提供了用于生產(chǎn)碳糊的系統(tǒng)1的一個實施例，該系統(tǒng)1包括顆粒碳源10、碳質(zhì)粘結(jié)劑源20和混合器30。來自顆粒碳源10的顆粒碳質(zhì)材料12和來自碳質(zhì)粘結(jié)劑源20的碳質(zhì)粘結(jié)劑22被提供給混合器30以制成碳糊32。被用于生產(chǎn)在生產(chǎn)或者被預烘焙的或者Soderberg型的電極中使用的碳糊的材料，是在本
技術(shù)領域：
中為人熟知的。因此，可以在顆粒碳質(zhì)材料12中利用任何適當?shù)奶碱w粒，并且可以為碳質(zhì)粘結(jié)劑22利用任何適當?shù)奶蓟辰Y(jié)劑。在一個實施例中，顆粒碳質(zhì)材料12是包含較大量的碳的顆粒材料，諸如，例如焦炭(例如，石油焦炭)、再生電極材料、陽極糊劑碎片和再生鋁電解電池側(cè)壁材料等。在一個實施例中，碳質(zhì)粘結(jié)劑22是包含較大量的碳的粘結(jié)劑，例如煤焦油瀝青、石油瀝青、非石墨碳等。糊劑控制系統(tǒng)40被提供用于分析糊劑32。如在下面進一步詳細討論的，糊劑控制系統(tǒng)40可被操作以經(jīng)由電磁輻射34獲得碳糊32的一個或者多個圖像并且基于一個或者多個圖像輸出圖像特征數(shù)據(jù)。例如，成像裝置(例如，數(shù)字照相裝置)可以被利用來獲得碳糊的圖像(例如，數(shù)字圖像)。此后，可以基于該圖像(一個或者多個)輸出圖像特征數(shù)據(jù)。糊劑控制系統(tǒng)40可以進一步可被操作用于分析圖像特征數(shù)據(jù)以評估糊劑32。在一個實施例中，糊劑控制系統(tǒng)40可被操作用于調(diào)節(jié)與系統(tǒng)l相關(guān)聯(lián)的操作參數(shù)以調(diào)節(jié)糊劑32的特征。例如，糊劑控制系統(tǒng)40可以經(jīng)由無線或者有線電連接14而被電連接到顆粒碳源10和/或碳質(zhì)粘結(jié)劑源20的控制構(gòu)件(例如，閥門、流量計、泵)。進而，糊劑控制系統(tǒng)可以經(jīng)由電連接14調(diào)節(jié)顆粒碳質(zhì)材料12的進給速率或者碳質(zhì)粘結(jié)劑22的進給速率以基于所分析的圖像特征數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)糊劑32的特征。在一個實施例中，糊劑控制系統(tǒng)40可以被與混合器30相互電連接(該連接未被例示)以控制與之相關(guān)聯(lián)的操作參數(shù)(例如，粘結(jié)劑進給速率、顆粒進給速率、粒子尺寸分布或者混合速度/速率)。糊劑控制系統(tǒng)40可以獲得一個或者多個圖像以評估糊劑32。例如，當糊劑離開混合器30時，或者在糊劑離開混合器30之后，糊劑控制系統(tǒng)40可以獲得在混合過程期間糊劑32的多個圖像以便評估糊劑32。在一個實施例中，成像裝置被定向為當糊劑離開混合器30時捕獲糊劑32的圖像(例如，經(jīng)由瀑布(waterfall)構(gòu)造)。在生產(chǎn)糊劑32時，可以在電極生產(chǎn)步驟例如電極成形步驟和/或烘焙步驟中利用糊劑32的至少一個部分。在圖2中例示出糊劑控制系統(tǒng)的一個實施例。糊劑控制系統(tǒng)40包括成像裝置42、圖像處理器44和數(shù)據(jù)分析器46。糊劑控制系統(tǒng)40可以可選地包括控制器48、光源50和/或顯示器52。成像裝置42可被操作用于獲得糊劑32的圖像，并且在所例示的實施例中，成像裝置42與圖像處理器44相互連接。圖像處理器44可被操作用于處理所獲得的圖像以確定并且輸出與圖像相關(guān)聯(lián)的圖像特征數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析器46能夠與圖像處理器44相互電連接并且可被操作用于接收并且分析圖像特征數(shù)據(jù)。因此，糊劑控制系統(tǒng)40可被操作用于獲得糊劑32的一個或者多個圖像并且分析那些圖像以確定適當?shù)目刂祈憫?例如，調(diào)節(jié)進給速率、保持當前操作參數(shù))。在一個方面，控制響應可以是一種自動化響應。在另一個方面，控制響應可以是一種人工響應。成像裝置42可以是可被操作用于利用電磁輻射34捕獲圖像的任何裝置，例如照相裝置、掃描器和x射線裝置等。成像裝置42可以使用數(shù)字或者模擬技術(shù)進行操作。數(shù)字照相裝置通常是優(yōu)選的，因為這種裝置可以以易于由圖像處理器44處理的二進制數(shù)據(jù)格式獲得圖像。實際上，在一個實施例中，圖像處理器44和成像裝置42可以被集成在單一裝置中。在另一實施例中，圖像處理器44、數(shù)據(jù)分析器46和成像裝置42被集成在單一裝置中。成像裝置42可以獲得幾種圖像類型中的任何一種，例如黑白圖像、彩色圖像、紅外圖像、UV圖像和x射線圖像及其組合等，以便分析糊劑。成像裝置42可以采用透鏡(未被例示)。透鏡應該便于捕獲提供有用的圖像特征數(shù)據(jù)的圖像。因此，透鏡可以便于捕獲提供糊劑32的宏觀視場的圖像。成像裝置42通常鄰近糊劑32定位以便荻得圖像并且被定位成使得成像裝置42的透鏡指向糊劑32。從透鏡到物體，在此情形中是糊劑的距離通常被稱作物距。在成像裝置42和糊劑32之間的物距是專用性的。然而，該物距應該足以獲得糊劑32的至少一個部分的宏觀視圖。在一個實施例中，該物距為至少大約0.5英寸，例如至少大約6英寸，或者至少大約12英寸，或者至少大約18英寸，或者至少大約24英寸。在相關(guān)實施例中，該物距不大于96英寸，例如不大于大約72英寸，或者不大于大約60英寸，或者不大于大約48英寸。在特殊物距下由照相機和透鏡組合產(chǎn)生的圖像區(qū)通常被稱作視場。視場是專用性的并且與物距有關(guān)，但是視場應該提供糊劑的宏觀圖像。在一個實施例中，所獲得的圖像應該具有至少0.125英寸的視場。在相關(guān)實施例中，視場不大于24英寸。一種有用的視場是這樣的，當從不大于4米的物距例如在不大于l米的物距處觀察時，該視場包括大致3英寸乘大致2.5英寸的糊劑。圖像處理器44可被操作用于處理來自成像裝置42的圖像并且基于該圖像輸出圖像特征數(shù)據(jù)(例如，二進制數(shù)據(jù))。圖像處理器44可以是獨立于成像裝置42的裝置，或者圖像處理器44可以被包括于成像裝置42內(nèi)。圖像處理器可以利用在商業(yè)上可以獲得的圖像處理軟件。在一個實施例中，圖像處理器44可以完成"斑點分析"。斑點分析允許識別和測量在灰度圖像內(nèi)的像素聚集區(qū)域(斑點)。一旦這些區(qū)域得以識別，便可以執(zhí)行各種類型的分析以表征斑點。一些實例包括計算所被選擇的斑點特征、拋棄不感興趣的區(qū)域，并且根據(jù)特征數(shù)值將區(qū)域分類。用于執(zhí)行斑點分析的基本步驟包括獲取圖像，在圖像上使用增強運算以將其準備用于斑點分析，通常使用分割過程而使得斑點清楚可辨，在待被計算的特征內(nèi)選擇斑點，選擇待計算的特征，計算特征，和/或分析結(jié)果。關(guān)于選擇待被計算的特征，存在能夠被利用來描述斑點特征的很多不同的參數(shù)。關(guān)于碳膏的圖像分析的一些有用的斑點特征未按特定次序地在下面的表格1中列出。12表格1-有用的斑點特征<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>特別地關(guān)于碳膏，可以采用便于相對于糊劑確定顆粒的斑點特征。在具體實施例中，在圖像分析中利用的斑點特征便于產(chǎn)生與顆粒尺寸、顆粒形狀和顆粒的反射率/光吸收率能力中的至少一個有關(guān)的圖像特征數(shù)據(jù)。在這方面，可以利用上述斑點特征中的任何一個以便近似粒子尺寸，粒子形狀和/或粒子反射率/光吸收率。如在下面進一步詳細討論的，基于斑點特征收集的圖Y象特征數(shù)據(jù)可以因此被分析以近似糊劑的一個或者多個性質(zhì)。因此，圖像處理器44通?？杀徊僮饔糜诨谒@得的圖像輸出一個或者多個圖像特征數(shù)據(jù)以便近似糊劑32的性質(zhì)。數(shù)據(jù)分析器46與圖像處理器44相互電連接并且可被操作用于分析圖像特征數(shù)據(jù)以便近似糊劑性質(zhì)和/或確定適當?shù)目刂祈憫?。例如?shù)字接口，例如IEEE-1394兼容數(shù)字接口可以被用于將數(shù)據(jù)分析器46與圖像處理器44和/或成像裝置42相互電連接。數(shù)據(jù)分析器46可以是例如計算機化裝置，例如包括使得計算機化裝置能夠接收圖像特征數(shù)據(jù)并且基于其上執(zhí)行計算的硬件和軟件的通用計算機。在接受圖像特征數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)分析器46可以分析一個或者多個圖像特征數(shù)據(jù)以便評估糊劑(例如，糊劑性質(zhì)近似)和/或確定適當?shù)目刂祈憫?。在一個實施例中，數(shù)據(jù)分析器46可以對于多個圖像分析圖像特征數(shù)據(jù)以便評估糊劑和/或確定適當?shù)目刂祈憫?。關(guān)于糊劑評估，數(shù)據(jù)分析器46可以將一個或者多個圖像的一個或者多個圖像特征數(shù)據(jù)相關(guān)以形成糊劑預測模型和/或輸出所預測的糊劑參數(shù)。糊劑預測模型可以利用圖像特征數(shù)據(jù)例如當前和/或歷史圖像特征數(shù)據(jù)和/或其它數(shù)據(jù)以推導可以利用當前或者未來圖像特征數(shù)據(jù)以評估糊劑(例如，以預測糊劑的一個或者多個物理性質(zhì))的模型。在一個實施例中，使用分割、逐步回歸和響應表面建模統(tǒng)計分析技術(shù)中的一項或者多項推導糊劑預測模型。在一個實施例中，糊劑預測模型利用多個圖像特征數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)來推導模型。圖像特征數(shù)據(jù)可以被用于推導模型并且其它數(shù)據(jù)可以被用于推導和/或驗證模型。例如，14具。其它數(shù)據(jù)可以被用于驗證預測工具是否是足夠精確的。在一個實施例中，圖像特征數(shù)據(jù)是基于上述的一個或者多個斑點特征(表格1)的。在一個實施例中，圖像特征數(shù)據(jù)包括基于斑點特征的多個歷史數(shù)據(jù)。在一個實施例中，其它數(shù)據(jù)是與碳質(zhì)顆粒材料和/或碳質(zhì)粘結(jié)劑相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。例如，粘結(jié)劑和/或顆粒的物理測量值可以被利用作為在糊劑預測模型中的其它數(shù)據(jù)。在另一方案中，其它數(shù)據(jù)是與電極的生產(chǎn)工藝相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，例如與利用糊劑實現(xiàn)的電極的生產(chǎn)時間、溫度、壓力和質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。因此，糊劑預測模型利用至少一些圖像特征數(shù)據(jù)以提供便于評估糊劑的模型。利用糊劑預測模型，數(shù)據(jù)分析器46可以利用圖像特征數(shù)據(jù)以輸出糊劑預測參數(shù)。所預測的糊劑參數(shù)可以是與糊劑有關(guān)的任何物理性質(zhì)，例如與顆粒、粘結(jié)劑或者糊劑自身有關(guān)的性質(zhì)。例如，糊劑性質(zhì)可以是顆粒和/或粘結(jié)劑在糊劑中的百分比量。在另一情形中，糊劑性質(zhì)可以與糊劑的密度、光吸收率、顏色和/或粘度等有關(guān)。在一個實施例中，數(shù)據(jù)分析器46可以基于一個或者多個上述斑點特征接收圖像特征數(shù)據(jù)。進而，數(shù)據(jù)分析器46可以與糊劑預測模型相結(jié)合地利用這個圖像特征數(shù)據(jù)以輸出所預測的糊劑性質(zhì)，例如顆粒和/或粘結(jié)劑在糊劑中的重量百分比，或者其它適當?shù)暮齽┬再|(zhì)。在具體實施例中，數(shù)據(jù)分析器46利用糊劑預測模型基于圖像特征數(shù)據(jù)計算碳質(zhì)粘結(jié)劑與顆粒碳質(zhì)材料的預測比率。在該實施例中，可以通過利用以下公式形成糊劑預測模型a0+a(l)*fl+a(2)*f(2)+...a(n)*f(n)其中n是可以通過對于圖像特征數(shù)據(jù)集(一個或者多個)應用逐步回歸而確定的、在模型中使用的線性項的數(shù)目，其中30=截距，其中a(l)，a(2)…a(n)是利用普通最小二乘回歸估計的線性系數(shù)，并且其中f(l)，f(2)…f(ii)是一個或者多個圖像特征數(shù)據(jù)的統(tǒng)計概要。在一個實施例中，統(tǒng)計概要并不按照具體次序地包括關(guān)于至少一個圖像特征數(shù)據(jù)的以下統(tǒng)計量中的至少一個.平均值中值標準偏差范圍變異系數(shù)(標準偏差/平均值)第1四分位數(shù)(即，25%四分位數(shù)，超過所有數(shù)值中的25%的數(shù)值).第3四分位數(shù)(即，75%四分位數(shù))一旦被推導出來，糊劑預測模型便可以由新的或者另外的圖像特征數(shù)據(jù)利用以評估糊劑。在一個實施例中，數(shù)據(jù)分析器46利用糊劑預測模型使用圖像特征數(shù)據(jù)以預測在糊劑中粘結(jié)劑與顆粒的比率。數(shù)據(jù)分析器46可以比較所預測的粘結(jié)劑與顆粒比率與粘結(jié)劑與顆粒比率的理想范圍。例如，對于預烘焙的陽極，可接受的粘結(jié)劑與瀝青比率的范圍可以從大約13%到大約18%的粘結(jié)劑，并且相應地從大約87%到大約82%的顆粒。對于Soderberg陽極，粘結(jié)劑與顆粒比率的適當范圍可以從大約24%到大約32。/。的粘結(jié)劑，并且相應地，從大約76%到大約68%的顆粒。如果從圖像特征數(shù)據(jù)和糊劑預測模型獲得的所預測比率在理想的范圍參數(shù)內(nèi)，則可以關(guān)于糊劑生產(chǎn)而無需任何改變。如果所預測比率在理想范圍參數(shù)之外，則操作參數(shù)可以被調(diào)節(jié)。糊劑預測模型可以是靜態(tài)的或者可以基于所接收到的圖像特征數(shù)據(jù)和/或其它數(shù)據(jù)而被動態(tài)地調(diào)節(jié)。輸出糊劑預測參數(shù)(一個或者多個)可以被以各種方式利用。例如，糊劑預測參數(shù)(一個或者多個)可以被提供給控制器48以用于控制糊劑操作。控制器48可以與至少數(shù)據(jù)分析器48相互連接并且可被操作用于輸出控制參數(shù)以控制糊劑32的生產(chǎn)。例如，控制器48可以向顆粒碳源10和/或碳結(jié)合料源20發(fā)送信號(例如，經(jīng)由連接54)以控制器48可以例如是可^皮操作用于向碳源10，20、成像裝置42和/或光源50中的一個或者多個發(fā)送信號的計算機化裝置。控制器48和數(shù)據(jù)分析器46可以被集成于單一的計算機化裝置中。在另一方案中，可以經(jīng)由顯示器52顯示糊劑預測參數(shù)(一個或者多個)、圖像特征數(shù)據(jù)和/或建議的控制響應，顯示器52可以與數(shù)據(jù)分析器相互電連接。在一個實施例中，可以由糊劑控制系統(tǒng)40提供感覺指示(例如，視覺、聽覺和/或嗅覺指示)以關(guān)于糊劑生產(chǎn)系統(tǒng)l的操作狀態(tài)提醒操作員。例如，如果糊劑預測參數(shù)和/或圖像特征數(shù)據(jù)指示糊劑的物理性質(zhì)可能在容許生產(chǎn)限制/范圍之外則會觸發(fā)可聽到的報警、光或者其它指示器。在一個實施例中，操作員可以經(jīng)由顯示器52察看一個或者多個糊劑預測參數(shù)(一個或者多個)、圖像特征數(shù)據(jù)和/或建議的控制響應并且然后釆取適當?shù)膭幼鳌Ｈ缢赋龅?，控制?8可以與成像裝置42和/或可選光源50相互電連接以便獲得圖像。例如，控制器48可以協(xié)調(diào)光源50和成像裝置42的操作以獲得一致的圖^f象照明。在一個實施例中，控制器48可以向光源50發(fā)送信號以觸發(fā)并且朝向糊劑引導光。與觸發(fā)光源50相伴隨地，控制器48可以致動成像裝置42以利用一致的背景照明獲得糊劑的一個或者多個圖4象。在一個實施例中，可以替代光源50地使用自然照明?？蛇x光源50可以4皮利用來朝向糊劑32引導光。例如，光源50可被操作用于朝向糊劑32引導電磁輻射56，電磁輻射56具有在紫外波長范圍(例如，280-400nm)、可見光波長范圍(例如，400-700nm)和/或紅外波長范圍(例如，700nm-l，OOOnm)中的波長。在這方面，通常鄰近混合器30定位光源50。例如，光源50可以靠近混合器30的出口，例如，垂直于糊劑32的出流定位(例如，在其中離開的糊劑32流動到通向電極制備設備的傳送器上的瀑布構(gòu)造中)。使用光源50可以通過提供一致的背景光而增加所獲得的圖像的可重復性和可靠性。在一個實施例中，與獲得圖像相伴隨地致動可選光源50。在致動光源50和獲得圖像之間的時間長度是專用性的，并且將基于例如在成像裝置42、光源50和糊劑32之間的距離?？梢岳帽绢I域技術(shù)人員已知的技術(shù)而適當?shù)卣{(diào)節(jié)在致動光源50和獲得圖像之間的時間。光源50可以包括一個或者多個光源例如多個基于燈泡的光源。17還提供了生產(chǎn)碳膏的方法。在圖3中例示出用于生產(chǎn)碳膏的方法的一個實施例。方法300包括以下步驟混合顆粒碳質(zhì)材料與碳質(zhì)粘結(jié)劑以產(chǎn)生碳糊302，獲得碳糊304的一個或者多個圖像，基于圖像306產(chǎn)生圖像特征數(shù)據(jù)，和分析圖像特征數(shù)據(jù)308。該方法還可以包括調(diào)節(jié)與生產(chǎn)碳糊310相關(guān)聯(lián)的操作參數(shù)的步驟?；旌喜襟E302可以使用顆粒碳質(zhì)材料和碳質(zhì)粘結(jié)劑完成，并且可以利用任何適當?shù)募夹g(shù)完成混合，例如經(jīng)由如上參考圖l所述的混合器30。獲得碳糊的一個或者多個圖像的步驟304可以使用任何適當?shù)募夹g(shù)完成，例如經(jīng)由成像裝置和可選地如上所述的專用光源。方法300可以包括朝向糊劑330引導光的步驟，并且與引導光步驟330相伴隨地，利用成像裝置以獲得糊劑332的圖像。通常，所獲得的圖像應該提供糊劑的宏觀視圖以便分析與糊劑性質(zhì)有關(guān)的圖像特征數(shù)據(jù)。在這方面，可以利用在上面參考圖l描述的系統(tǒng)。產(chǎn)生圖像特征數(shù)據(jù)的步驟306可以經(jīng)由例如基于圖像而輸出圖像特征數(shù)據(jù)的圖像處理器完成。在一個實施例中，所獲得的圖像可以是二進制數(shù)據(jù)格式的并且與圖像相關(guān)聯(lián)的二進制數(shù)據(jù)可以被供應(例如，經(jīng)由電子通信)到圖像處理器以評估并且輸出圖像特征數(shù)據(jù)。在一個實施例中，圖像特征數(shù)據(jù)是基于斑點分析并且包括基于以上在表格1中提供的一個或者多個斑點特征的數(shù)據(jù)。在一個實施例中，該方法可以包括與獲得圖像的步驟304相伴隨地自動地分析圖像340的步驟。例如，在利用成像裝置332時，圖像和/或與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)(例如，二進制成像數(shù)據(jù))可以被自動地提供給圖像處理器，圖像處理器可以自動地分析圖像和/或數(shù)據(jù)并且輸出圖像特征數(shù)據(jù)342?，F(xiàn)在參考圖3和圖4，分析圖像特征數(shù)據(jù)步驟308可以經(jīng)由任何適當?shù)募夹g(shù)例如計算機化裝置(例如，通用計算機)完成。圖像特征是否應該被調(diào)節(jié)。例如，圖《象特征數(shù)據(jù)中的至少一些可以被相關(guān)350以便確定碳糊是否是適當?shù)?52。在具體實施例中，至少部分地基于18歷史的或者當前的圖像特征數(shù)據(jù)推導370糊劑預測模型。在一個實施例中，可以利用其它數(shù)據(jù)，例如與進給材料、糊劑和/或電極相關(guān)聯(lián)的物理性質(zhì)數(shù)據(jù)，從而有助于推導、維護和/或檢驗糊劑預測模型。為了評估糊劑，圖像特征數(shù)據(jù)可以被輸入糊劑預測模型，并且一個或者多個糊劑預測參數(shù)(一個或者多個)可以被輸出372。進而，預測糊劑預測參數(shù)(一個或者多個)可以與適當?shù)暮齽﹨?shù)(一個或者多個)相比較以評估糊劑和/或確定糊劑是否是適當?shù)?74。例如，粘結(jié)劑在糊劑中的重量百分比可以被輸出作為預測的糊劑參數(shù)并且這個重量百分比可以與已知的適當?shù)恼辰Y(jié)劑重量百分比范圍相比較。如果預測的重量百分比在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，則糊劑可以被確定為是適當?shù)?。同樣地，如果預測的重量百分比在適當范圍的之外，則糊劑可以被確定為是不適當?shù)??？梢赃€/可替代地采用其它糊劑預測參數(shù)。在一個實施例中，利用了多個預測糊劑參數(shù)，并且采用分級/加權(quán)方法以適合于當評估糊劑時具有意義的各種預測參數(shù)的變化程度。如果分析步驟308表明糊劑是適當?shù)?例如，適用于生產(chǎn)壓制電極和/或經(jīng)過烘焙的電極)，則當前糊劑生產(chǎn)條件可以被保持360。如果分析步驟308表明糊劑是不適當?shù)幕蛘呖赡芎芸熳兊貌贿m當，則與糊劑生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的一個或者多個操作參數(shù)可以被調(diào)節(jié)310。例如，至少一種進給材料的進給速率可以被調(diào)節(jié)312。進給材料可以是顆粒碳質(zhì)材料或者碳質(zhì)粘結(jié)劑。另外地或者可替代地，其它操作參數(shù)可以被調(diào)節(jié)314,例如粒子尺寸。獲得圖像304，產(chǎn)生圖像特征數(shù)據(jù)306和分析圖像特征數(shù)據(jù)308的步驟在必要時可以被重復以便評估和生產(chǎn)碳糊。實例實例1糊劑預測模型的推導和糊劑分析系統(tǒng)糊劑分析系統(tǒng)被配置為分析被利用來制成預烘焙陽極的糊劑。采用索尼(Sony)數(shù)字攝影機(SonyCorporation,7-35Kitashinagawa6國chome，Shinagawa-ku，Tokyo，141-0001Japan)、來自COMPUTAR(CBCAmericaCorp.,55MallDrive,Commack，NewYork11725)的照相透鏡和來自AdvancedIllumination,Inc.(24PeavineDrive,RochesterVT05767)的閃光燈。利用來自MediaCybernetics,Inc.(4340East-WestHwy，Suite400，Bethesda,Maryland,USA)和MatroxElectronicSystemsLtd.(1055St.RegisBlvd.,Dorval，QuebecH9P2T4，Canada)的成像軟件。照相機透鏡在樣本陽極糊劑上方大致15英寸。閃光燈在樣本陽極糊劑上方大致20英寸并且大致分開15英寸。閃光燈在水平線下面以大致70度的角度朝向視場中心傾斜。視場為大致3英寸乘大致2.5英寸。九十三個陽極糊劑的圖像得以收集。對于每一個圖像完成斑點分析以定位顆粒并且然后近似在糊劑中的顆粒的尺寸、形狀和光亮度。具體地，斑點被定義為1.強度范圍是線性的從而min=0(黑色)，并且max=255(白色)。2.可選可以使用小核空間濾波器，例如3x3像素中值或者高斯濾波器對圖像進行光滑處理。3.或者固定地(例如，在128處)，或者基于圖像動態(tài)地(例如，中值(強度))選擇閥值T。4.應用T以將圖像二元化，即，將其轉(zhuǎn)換成簡單的黑色和白色具有〈T的灰度值的每一個像素變成黑色(0)，并且每一個其它像素變成白色(255)。5.斑點被識別為成組的相鄰白色像素，其中相鄰被定義為在國際象棋中王的單次移動。6.具有在圖像邊界上的像素的斑點被排除。7.略去具有少于k個像素的所有的斑點，其中"k"是與圖像中的噪音有關(guān)的閥值。8.最終結(jié)果為，典型陽極糊劑圖像(具有106個像素)將具有很多斑點數(shù)十個、數(shù)百個，或者甚至幾千個。對于每一個斑點，確定基于表格1的斑點特征的圖像特征數(shù)據(jù)?；趫D像特征數(shù)據(jù)計算統(tǒng)計概要，統(tǒng)計量包括平均值、中值(即，2nd四分位數(shù)-5oy。四分位數(shù)，超過所有數(shù)值中的50%的數(shù)值)、標準偏差、范圍、變異系數(shù)(標準偏差/平均值)、l"四分位數(shù)(即，25%四分位數(shù)，超過所有數(shù)值中的25。/。的數(shù)值)和3rd四分位數(shù)(即，75%四分位數(shù))。三種經(jīng)驗方法(分割、逐步回歸和響應表面建模)被用于識別能夠被用于以95%置信度在+/-0.5%內(nèi)預測瀝青百分比變化(Apitch)的預測模型。分割和逐步回歸被用于幫助將因素列表減少為在預測瀝青在糊劑中的百分比或者預測瀝青在糊劑中的百分比變化時最有效(成組)的那些因素。然后對于其余因素與逐步回歸一起地使用響應-表面建^f莫以確定線性效果以及平方(即，二次)項的效果和在因素間的相互作用。所得線性模型以相加方式利用每一個估計出的系數(shù)和表格2中的項的乘積以經(jīng)由以下專門預測公式獲得瀝青在糊劑中的估計百分比瀝青在糊劑中的預測重量-aO+(-419.2292"平均值(FeretY)+(-30.04526)*平均值(FeretElongation)+(-61.28954)*平均值(AspectRatio)+(83.442555"平均值(Roughness)+(24.207813)*中值(AspectRatio)+(2063.1436)*四分位數(shù)25(MaxRadius)。表格2:被用于基于來自實例1的圖像統(tǒng)計量估計瀝青在糊劑中的百分比的統(tǒng)計因素。項估計系數(shù)標準誤差t比率Prob>|t|平均值(FeretY)-419.229271.48105-5.86<.0001平均值(FeretElcmgation)-30.0452610.21568-2.940.0044平均值(AspectRatio)-61.2895413.95474-4.39<.0001平均值(Roughness)83.44255515.71395.31<0001中值(AspectRatio)24.2078137.869073.080.0030四分位數(shù)25(MaxRadius)2063.1436479.40164.30<■000121在估計值上的正(+)符號指示當統(tǒng)計因素增加時瀝青百分比估計值也增加；例如，當添加瀝青時，顆粒平均起來變得更加粗糙。在估計值上的負(-)符號指示當統(tǒng)計因素增加時瀝青百分比估計值降低。圖5示出基于以上模型中的圖像統(tǒng)計量在實際百分比瀝青對預測的百分比瀝青之間的關(guān)系。經(jīng)由到糊劑的進給材料的物理測量而在線地估計瀝青在陽極糊劑中的實際百分比。結(jié)果示出在R2為0.78、P<0.0001并且RMSE-0.282時所述關(guān)聯(lián)具有良好擬合。百分比瀝青測量的敏感度±0.5%。結(jié)果示出敏感度高于用于偏移預防的±1.0%的百分比瀝青的準則。圖6示出關(guān)于93次運行的實際百分比瀝青(用正方形示出)和預測的百分比瀝青(用x示出)。雖然已經(jīng)關(guān)于碳糊評估而大體上描述了本發(fā)明，在這里提供的教示還可以#_應用于碳電極生產(chǎn)的其它方面。例如，可以如在這里所提供的那樣獲得和分析進給材料、壓制電極和/或烘焙電極的圖像以便控制碳電極生產(chǎn)的一個或者多個方面。進而，還可以在其它多相液體生產(chǎn)系統(tǒng)中，例如在其它糊劑類型生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這些成像和分析技術(shù)。而且，雖然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的各種實施例，但是明顯的是，本領域4支術(shù)人員可以想到對于那些實施例的4務改和改編。然而，應該清楚地理解，這種修改和改編是在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的。權(quán)利要求1.一種用于分析碳膏的方法，所述方法包括以下步驟混合顆粒碳質(zhì)材料與碳質(zhì)粘結(jié)劑，由此產(chǎn)生碳糊；獲得所述碳糊的圖像；基于所述圖像產(chǎn)生圖像特征數(shù)據(jù)；和分析所述圖像特征數(shù)據(jù)，由此確定所述碳膏的特征。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括調(diào)節(jié)與所述碳糊的生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的操作參數(shù)，所述操作參數(shù)包括顆粒材料進給速率、粘結(jié)劑進給速率和粒子尺寸分布中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任何一項所述的方法，其中所述圖像特征數(shù)據(jù)包括與糊劑粒子尺寸和糊劑粒子形狀中的至少一個有關(guān)的數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項所述的方法，其中所述獲得步驟包括利用成像裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述成像裝置是數(shù)字照相裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項所述的方法，其中所述生產(chǎn)步驟包括自動地分析所述圖像并且輸出所述圖像特征數(shù)據(jù)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述分析步驟包括比較所述圖像特征數(shù)據(jù)與歷史操作數(shù)據(jù)。8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，進一步包括響應于所述比較步驟調(diào)節(jié)與所述碳糊的生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的操作參數(shù)。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項所述的方法，進一步包括與所述獲得圖像的步驟相伴隨地朝向所述碳糊引導光。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述光包括從大約280nm到大約1,000nm的波長。11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任何一項所述的方法，其中所述分析步驟包括至少部分地基于所述圖像特征數(shù)據(jù)推導糊劑預測模型；和利用所述糊劑預測模型輸出至少一個所預測的糊劑參數(shù)。12.根據(jù)權(quán)利要求l-ll中任何一項所述的方法，其中所述碳質(zhì)粘結(jié)劑包括瀝青。13.—種用于制造在生產(chǎn)碳質(zhì)電極中使用的碳糊的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于容納碳糊的混合罐；和糊劑控制系統(tǒng)，包括能夠被操作用于獲得所述碳糊的圖像的成像裝置；能夠被操作用于處理所述圖像并且輸出圖像特征數(shù)據(jù)的圖像處理器；能夠與所述圖像處理器相互電連接并且能夠被操作用于分析所述圖像特征數(shù)據(jù)和輸出所預測到的糊劑參數(shù)的數(shù)據(jù)分析器；和用于指示是否基于所述糊劑預測參數(shù)和圖像特征數(shù)據(jù)中的至少一個調(diào)節(jié)糊劑生產(chǎn)條件的指示器。14.根據(jù)權(quán)利要求13的所述系統(tǒng)，其中所述預測糊劑參數(shù)是瀝青在所述碳糊中的預測百分比。15.根據(jù)權(quán)利要求13-14中任何一項所述的系統(tǒng)，其中所述圖像是二進制格式。16.根據(jù)權(quán)利要求13-15中任何一項所述的系統(tǒng)，其中所述成像裝置包括數(shù)字照相裝置。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字照相裝置包括所述圖像處理器。18.根據(jù)權(quán)利要求13-17中任何一項所述的系統(tǒng)，其中所述糊劑控制系統(tǒng)包括適于朝向所述碳糊引導光的光源。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述光包括從大約280nm到大約l，OOOnm的波長。20.根據(jù)權(quán)利要求13-19中任何一項所述的系統(tǒng)，其中所述預測糊劑參數(shù)包括與糊劑粒子尺寸和糊劑粒子形狀中的至少一個有關(guān)的數(shù)據(jù)。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于生產(chǎn)在碳電極生產(chǎn)中使用的碳糊的系統(tǒng)和方法。提供了用于生產(chǎn)碳糊的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法可以包括獲得碳糊(32)的圖像并且確定與糊劑生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的操作參數(shù)是否要求調(diào)節(jié)(310)的糊劑控制系統(tǒng)(1)?？梢曰谒@得的圖像調(diào)節(jié)一個或者多個操作變量以便生產(chǎn)碳糊，該碳糊可以被用于形成碳基電極。文檔編號G01N15/02GK101636650SQ200880008575公開日2010年1月27日申請日期2008年3月11日優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日發(fā)明者A·亞當,D·科勒曼,J·N·布魯格曼,R·A·小布雷克申請人:美鋁公司