CN103495566A - 基于视觉识别技术的矿石在线分选机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于视觉识别技术的矿石在线分选机，包括供料系统与视觉识别系统电信号连接，视觉识别系统与剔除分离系统电信号连接，控制系统分别与各系统电信号连接。供料系统由供料输送机和滑板组成，供料输送机的末端对准滑板的上端；视觉识别系统由检测相机、信号处理单元、光源组件、带有玻璃的密闭箱体以及清扫装置组成，对物料进行图像采集及对图像处理运算；剔除分离系统由剔除执行机构、气阀、驱动电路板、分气管路和收集箱组成；控制系统由触摸屏和主控电路板组成，实现对各系统的控制、协调各系统的动作。本发明能够实现矿石在线分选分离的快速智能化、操作方便，能够分选外形尺寸为5～200mm的矿石。
Description
技术领域
本发明属于一种矿石在线分选机，具体涉及一种应用于矿场开采后的选矿过程、通过在线检测矿石中物质的光谱特性，将矿石和脉石分离或按照矿石品位分级的基于视觉识别技术的矿石在线分选机。
背景技术
我国是一个矿产资源生产和消费的大国，一般手段开采出来矿石中都或多或少的夹杂着脉石，选矿是矿产品生产中的重要环节。现有技术的选矿方法有磁选、浮选、重选等，是根据矿石的密度和磁性等物理特性，采用机械手段分选。当矿石与杂质的特性相近时，机械手段则无法分选。有的矿石还采用人工分选，其效率低下、劳动强度大、质量也难得到保障。
随着我国采矿业的发展，不可再生的矿产资源在不断的减少，为了更有效的利用矿产资源，选矿行业需要一种全新的矿石分选设备。
发明内容
本发明是为了克服现有技术存在的缺点而提出的，其目的在于提供一种基于视觉识别技术的矿石在线分选机。
本发明的技术方案是：一种基于视觉识别技术的矿石在线分选机，包括供料系统、视觉识别系统、剔除分离系统和控制系统。供料系统与视觉识别系统电信号连接，视觉识别系统与剔除分离系统电信号连接，控制系统分别与供料系统、视觉识别系统、剔除分离系统电信号连接。
所述的供料系统由能够接收矿石生产线连续供料的供料输送机和滑板组成；所述的视觉识别系统由多个检测相机、具有对检测相机采集到的图像信号进行数字图像处理并能给出剔除信号的信号处理单元、光源组件和带有玻璃的密闭箱体以及清扫装置组成。
所述的剔除分离系统由剔除执行机构、气阀、驱动电路板、分气管路和收集箱组成；所述的控制系统由触摸屏和主控电路板组成，实现对各系统的控制、协调各系统动作；在收集箱的下方分别设置有成品输送机和脉石输送机。所述的供料输送机的末端对准滑板的上端，滑板相对于水平面成40°～80°的向下倾斜角，滑板由底层滑板、表层滑板以及侧挡板组成。
所述的多个检测相机成组设置，每组检测相机从滑板的前后两个方向、不同角度观测同一检测区域，其检测区域位于滑板下方的一定宽度范围内，多个检测相机组并排排列，覆盖滑板的全部宽度范围。
每个检测相机组由至少两个检测相机组成，多个检测相机组并排排列，其检测区域位于供料系统中滑板下方，多个检测相机从滑板的前后两个方向、不同角度观测同一检测区域，覆盖滑板的全部宽度范围。
所述的剔除执行机构是喷嘴结构或者挡杆结构，喷嘴结构形式由多个喷嘴组成，单喷嘴宽度为5～100mm，多个喷嘴阵列排布；挡杆结构由多个气缸和挡杆组成，单个挡杆宽度为10～100mm，多个气缸和挡杆并排呈直线排列。
所述的收集箱位于剔除执行机构的下方，箱内设置有挡板和缓冲板，垂直的挡板将收集箱分为两部分，水平的缓冲板位于收集箱下端，多块缓冲板上下错落排布。
本发明能够实现矿石在线分选分离的快速智能化、且操作方便、易维修，能够分选外形尺寸在5～200mm范围内的矿石。
附图说明
图1 是本发明基于视觉识别技术的矿石在线分选机原理框图；
图2 是本发明基于视觉识别技术的矿石在线分选机结构示意图。
其中：
1 供料系统 2 视觉识别系统
3 剔除分离系统 4 控制系统
5 供料输送机 6 滑板
7 底层滑板 8 表层滑板
9 侧挡板 10 软帘
11 检测相机 12 信号处理单元
13 光源组件 14 带有玻璃的密闭箱体
15 清扫装置 16 剔除执行机构
17 气阀 18 分气管路
19 驱动电路板 20 收集箱
21 挡板 22缓冲板
23 成品输送机 24 脉石输送机
25 除尘口 26 触摸屏
27 主控电路板。
具体实施方式
下面，参照附图和实施例对本发明基于视觉识别技术的矿石在线分选机进行详细说明：
如图1所示，一种基于视觉识别技术的矿石在线分选机，包括供料系统1、视觉识别系统2、剔除分离系统3和控制系统4，供料系统1与视觉识别系统2电信号连接，视觉识别系统2与剔除分离系统3电信号连接，控制系统4分别与供料系统1、视觉识别系统2、剔除分离系统3电信号连接。
如图2所示，供料系统1由供料输送机5和滑板6组成，供料输送机5可以为皮带输送机或者振动给料机，供料输送机5的末端对准滑板6的上端。滑板6相对于水平面成40°～80°的向下倾斜角、由底层滑板7、表层滑板8以及侧挡板9组成，滑板6的表面还覆盖有防迸溅的软帘10。表层滑板8由耐磨材料制成，在长时间使用磨损后可以更换，供料输送机5和滑板6可以为一组也可以为多组并列。滑板6的总宽度为100～6000mm。
视觉识别系统2由多个检测相机11、信号处理单元12、光源组件13、带有玻璃的密闭箱体14以及清扫装置15组成。
其中，检测相机11可以更换不同型号的传感器，可以分别对红外、可见光、紫外以及X射线进行检测和分光。多个检测相机11成组设置，每组检测相机从滑板6的前后两个方向、不同角度观测同一检测区域，其检测区域位于滑板6下方的一定宽度范围内，多个检测相机组并排排列，覆盖滑板6的全部宽度范围。
信号处理单元12设置在检测相机11末端，对检测相机11采集到的矿石图像信号进行计算和处理。信号处理单元12借助DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）及FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）等高性能的图像处理元器件，进行矿石轮廓信息提取，矿石重心位置计算，以及图像处理运算等，最终可根据计算结果判断出于矿石中的脉石，并给出剔除信号。
光源组件13设置在检测相机11组的两侧，可以照射到检测区域，为检测相机11提供光源，光源包括红外、可见光、紫外和X射线光源。检测相机11和光源组件13分别放置在带有玻璃的密闭箱体14内，箱体上装有普通玻璃或者石英玻璃，检测相机11和光源组件13透过玻璃工作。在玻璃外侧还设置有清扫装置15，清扫装置15类似于汽车迎面玻璃上的雨刷，对玻璃表面进行清扫和擦拭。多个密闭箱体14间设置了足够大的空间，能够保证最大尺寸为300mm的矿石通过视觉识别系统时，不碰触到各箱体。
剔除分离系统3由剔除执行机构16、气阀17、驱动电路板18、分气管路19和收集箱20组成，剔除执行机构16剔除执行机构可以是喷嘴或者挡杆两种结构形式，通过改变矿石运动轨迹的方法实现矿石分离。喷嘴结构形式由多个喷嘴组成，单喷嘴宽度为5～100mm，多个喷嘴阵列排布，具体排列方式为多排喷嘴，每一排有多个喷嘴并排呈直线排列，共同组成一个喷嘴阵列。喷嘴可释放压缩空气射流，射流直接作用在下落的矿石上，改变其运动轨迹。挡杆结构由多个气缸和挡杆组成，单个挡杆宽度为10～100mm，多个气缸和挡杆并排呈直线排列。气缸带动挡杆阻挡下落的矿石，改变其运动轨迹。
气阀17的一端与剔除执行机构16中喷嘴的进气端连通、另一端与分气管路18的一端连通，实现压缩空气的释放与关闭。分气管路18另一端与压缩空气源连通，可以调整压缩气体压力，并将压缩空气分配给气阀17。驱动电路板19接受视觉识别系统2中的信号处理单元12的剔除动作信息、并通过其内部的FPGA转换模块、光电隔离模块和MOS管驱动电路驱动和控制气阀17。
收集箱20位于滑板6末端的下方，箱内设置有挡板21和缓冲板22，垂直的挡板21将收集箱20分为两部分，分选和分级后的矿石和脉石由于运动轨迹的不同，分别落入收集箱20的两部分，矿石导入成品输送机23、脉石导入脉石输送机24。水平的缓冲板22位于收集箱20下端，多块缓冲板22上下错落排布，下落的矿石和脉石均下落到缓冲板上，再从两缓冲板22间的空隙落下，而不会直接落到下方的输送机中。缓冲板22上可以堆积少量矿石和脉石，后下落的矿石和脉石将冲击先前下落的矿石和脉石，而不会直接冲击缓冲板，从而减小对缓冲板的磨损。在收集箱20一侧下部设置有除尘口25，尘口25与除尘风机连通，去除矿石在分选时产生的粉尘。
控制系统4由触摸屏26和主控电路板27组成，触摸屏26通过信号线与主控电路板27连接，作为人机交互界面，可以接收操作人员输入的指令和参数、可以通过主控电路板27对各个系统下达命令、可以存储不同参数以便快速切换，还可以将分选机各系统的参数和状态显示出来，以便观察。触摸屏26可选用ST-3301WS型或者MT8121型或者性能类似的彩色触摸屏。主控电路板27由单片机构成，分别与供料系统1、视觉识别系统2、剔除分离系统3电信号连接，可以发送和接收各系统的指令和参数，进行数字信号和模拟信号的转化，实现各系统的控制功能，协调各系统的动作，实现分选方式更改、分选级别控制、光源控制、清扫控制、外部设备控制以及系统测试等功能。主控电路板27可选用89C52微处理器或者性能类似的单片机。
本发明的工作过程是：
矿石生产中产生的矿石和脉石经供料输送机送入滑板，矿石和脉石由滑板自由下落至光学检测区，视觉识别系统的检测相机对矿石和脉石进行图像采集，并将采集到的图像信号发送到信号处理单元。信号处理单元对图像信号进行处理运算，判断出矿石图像信号和脉石图像信号的差异，再根据控制系统设定的参数决定被剔除的脉石。
由于信号处理单元拥有高性能的图像处理元器件，处理运算的过程是在瞬间完成的，此时脉石尚未下落到剔除分离系统。经过预先设定好的一段延时，待脉石下落至剔除分离系统的剔除执行机构前方，信号处理单元则向剔除分离系统的驱动板下达剔除命令。得到剔除命令的驱动板控制气阀瞬间打开，释放出压缩气体，压缩气体进入剔除执行机构，通过喷嘴直接作用或气缸驱动挡杆作用在脉石和脉石上，改变脉石和脉石下落的轨迹，矿石和脉石分别落入收集箱的不同位置，再被导入不同的成品输送机和脉石输送机，最终达到分选的目的。
操作人员可通过控制系统控制各个系统的运行、停止和速度，视觉识别系统还会向控制系统发送反馈，操作人员根据反馈信息和分选效果设定分选参数，调节分选强度和灵敏度，同时控制系统还可以预先存储多套设置参数，方便操作人员在分选时快速切换。
本发明能够实现矿石在线分选分离的快速智能化、且操作方便、易维修，能够分选外形尺寸在5～200mm范围内的矿石。
Claims (5)
1.一种基于视觉识别技术的矿石在线分选机，其特征在于：包括供料系统（1）、视觉识别系统（2）、剔除分离系统（3）和控制系统（4），供料系统（1）与视觉识别系统（2）电信号连接，视觉识别系统（2）与剔除分离系统（3）电信号连接，控制系统（4）分别与供料系统（1）、视觉识别系统（2）、剔除分离系统（3）电信号连接；所述的供料系统（1）包括能够接收矿石生产线连续供料的供料输送机（5）和滑板（6）；所述的视觉识别系统（2）包括多个检测相机（11）、具有对检测相机采集到的图像信号进行数字图像处理并能给出剔除信号的信号处理单元（12）、光源组件（13）和带有玻璃的密闭箱体（14）以及清扫装置（15）；所述的剔除分离系统（3）包括剔除执行机构（16）、气阀（17）、驱动电路板（18）、分气管路（19）和收集箱（20）；所述的控制系统（4）包括触摸屏（26）和主控电路板（27）、实现对各系统的控制、协调各系统动作，在收集箱（20）的下方分别设置有成品输送机（23）和脉石输送机（24）。
2.根据权利要求1所述的基于视觉识别技术的矿石在线分选机，其特征在于：所述的供料输送机（5）的末端对准滑板（6）的上端，滑板（6）相对于水平面成40°～80°的向下倾斜角，滑板（6）包括底层滑板（7）、表层滑板（8）以及侧挡板（9）。
3.根据权利要求1所述的基于视觉识别技术的矿石在线分选机，其特征在于：所述的多个检测相机（11）成组设置，每组检测相机从滑板（6）的前后两个方向、不同角度观测同一检测区域，其检测区域位于滑板（6）下方的一定宽度范围内，多个检测相机组并排排列，覆盖滑板（6）的全部宽度范围。
4.根据权利要求1所述的基于视觉识别技术的矿石在线分选机，其特征在于：所述的剔除执行机构（16）是喷嘴结构或者挡杆结构，喷嘴结构形式由多个喷嘴组成，单喷嘴宽度为5～100mm，多个喷嘴阵列排布；挡杆结构由多个气缸和挡杆组成，单个挡杆宽度为10～100mm，多个气缸和挡杆并排呈直线排列。
5.根据权利要求1所述的基于视觉识别技术的矿石在线分选机，其特征在于：所述的收集箱（20）位于剔除执行机构（16）的下方，箱内设置有挡板（21）和缓冲板（22），垂直的挡板（21）将收集箱（20）分为两部分，水平的缓冲板（22）位于收集箱（20）下端，多块缓冲板（22）上下错落排布。
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