颗粒物料广泛存在于冶金、化工、建材、制药、食品等重要领域，具有介于固体和流体之间的特性，对产品质量和设备能耗具有重要影响。因此，对物料的状态进行检测是十分必要的。图像检测法具有硬件简单、图像处理算法丰富的优点，被广泛运用于生产实际。但是，由于物料通常处于高温、强粉尘、甚至旋转的大型封闭过程装备内，摄像头能获取的实际上仅是物料某一表层的图像，而图像检测法假设物料表层的状态与物料内部状态一致，并运用物料表层状态特征量来描述物料内部的状态，这一假设的可靠性还有待验证，也缺乏相应的理论和实验研究。目前，研究物料表层与内部状态差异的主要方法有速冻切割法、探头法，但这些方法具有侵入性、破坏性以及无法进行动态检测的缺陷。近年来随着高性能计算技术的不断发展，离散单元法（DEM）成为研究封闭式过程装备中物料系统的一种强有力的新手段，其优点在于可以模拟出物料每个颗粒的运动轨迹，从而获取物料的内部的大量状态信息。因此，本文根据国内外最新研究动态，采用DEM方法研究物料状态图像检测的可靠性问题，选题具有较高的理论价值和实际意义。论文完成的主要工作和结论有：（1）搭建了实验平台来模拟转筒型物料处理过程装备中物料的运动过程，给出了物料表层状态特征（混合时间及休止角）的图像检测算法，在此基础上进行了多组图像检测实验，获得不同操作参数下物料表层状态特征值。（2）在PFC3D软件和FISH语言环境中对上述物料运动过程进行了DEM建模与仿真，获得物料状态的微观信息（颗粒级），并利用实验数据对DEM仿真所得到的物料表层状态图像、休止角以及颗粒接触点数动态变化曲线进行了验证，证明了所建立的DEM模型的正确性。（3）基于该DEM模型，对多组实验条件下的物料运动过程进行了模拟，获得物料内部信息；通过比较物料表层与物料内部之间的图像差异、混合曲线差异、混合时间差异、休止角差异，分析了物料状态图像检测法的可靠性。（4）研究表明，在转筒低速旋转或物料运动稳定的条件下，图像检测法测量到的物料状态特征量较为可靠，基本上能反映物料内部的真实状态。但是当转筒的转速较高或物料混合过程处于动态变化时，图像检测法测量到的状态特征值与物料内部的真实状态存在较大差异（约20%）。根据以上分析结果，本文进而给出了提高物料状态图像检测法的一些思路，并对下一步的研究工作进行了展望。