CN105067836B - 一种色选机物料自动识别测速算法 - Google Patents

一种色选机物料自动识别测速算法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种色选机物料自动识别测速算法，包括以下步骤：(1)确定拍摄周期，(2)确定拍摄区物理高度，(3)确定物料识别方法，(4)拍摄图像：同一物料在相邻两个周期内累计至少被完整拍摄两次，(5)测速，通过精准的识别算法，并配合设定合理的拍摄周期和拍摄区物理高度，来达到测定每颗物料的实时速度，然后根据此速度和其位置信息来设定喷阀动作的时间点和时长，如此能实现每颗物料精准剔除，大大提高色选机色选效果。

Description

一种色选机物料自动识别测速算法
技术领域
本发明涉及色选机领域，具体是一种色选机物料自动识别测速算法。
背景技术
传统色选机系统大都采用线阵CCD方案，由于线阵相机拍摄区物理高度很窄，比下落物料线度小很多，所以同一物料会拍摄多次，每次获得的图像均为物料的不同部分，每次都分析处理并发送执行指令，定时剔除目标缺陷物料，达到精选目标；为此，线阵CCD方案必须预设物料运动速度为定值，并据此设定喷阀动作的时间点和时长。
然而同一种物料，如谷物、塑料、玻璃等等，其比重都不相同，通过滑槽后获得的瞬时速度也千差万别，因此线阵CCD方案喷阀在定时剔除目标物料时剔不准或剔不到，导致色选机精选效果差。
可见问题是线阵CCD方案无法获得同一物料位移和其消耗时间信息，进而无法测算其实时速度，最终导喷阀剔不准或剔不到。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种色选机物料自动识别测速算法，很好地解决了由于物料比重都不相同，通过相机拍摄中心线的瞬时速度各不相同，导致喷阀在定时剔除目标物料时剔不准或剔不到的问题，大幅度改善了色选机性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种色选机物料自动识别测速算法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定拍摄周期：面阵CCD算法根据简化的色选机模型、同一物料在相邻两个周期内累计至少被完整拍摄两次的设定以及拍摄周期T与拍摄完物料下落到喷阀上端面所用时间相等原则来确定相机拍摄周期；
(2)确定拍摄区物理高度：面阵CCD算法拍摄区物理高度包括两个拍摄周期内物料下落高度和一个物料线度；
(3)确定物料识别方法：面阵CCD算法简化每颗物料形状和大小特征，在每颗物料图像上用最小矩形框将每颗物料框住，利用相邻两个周期内同一物料在图像上的矩形尺寸和倾斜度是否一样来识别是否为同一个物料；
(4)拍摄图像：根据上述参数并执行拍摄动作，以及可以实现每颗物料累计至少被完整拍摄两次的目标，拍摄时出现三种情况，分别为：
情况一：同一物料被拍摄到两个完整图像；
情况二：同一物料被拍摄到两个完整图像和一个不完整图像；
情况三：同一物料被拍摄到三个完整图像图中；
(5)测速：面阵CCD算法执行确定的拍摄周期、拍摄区物理高度以及物料识别方法，即可根据两个完整图像间的周期数量和同一物料的位置变化获取同一物料的时间和位移信息，进而计算出实时速度，实现了测速目标。
进一步的，物料在相机拍摄中心线瞬时速度根据拍摄周期T与拍摄完物料下落到喷阀上端面所用时间相等原则，则可列方程C-(2VT+L)/2＝VT，面阵CCD算法拍摄区物理高度W＝2VT+L，解方程得到面阵CCD拍摄周期T，其中B为滑槽下端面到拍摄中心线距离，C为拍摄中心线到喷阀上端面距离，F为滑槽总长度，L为物料线度。
本发明的有益效果是：
本发明解决喷阀在定时剔除目标物料时剔不准或剔不到问题，通过一种精准的识别算法，以及配合设定合理的拍摄周期和拍摄区物理高度，来达到测定每颗物料的实时速度，然后根据此速度和其位置信息来设定喷阀动作的时间点和时长，如此能实现每颗物料精准剔除，大大提高色选机色选效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明色选机图像拍摄区结构示意图。
图2是本发明面阵CCD算法简化物料特征示意图。
图3是本发明面阵CCD算法三种拍摄情况示意图。
图中，1-滑槽下端面，2-线阵CCD拍摄区物理高度，3-面阵CCD拍摄区物理高度，4-喷阀上端面，5-喷阀，6-相机拍摄中心线，7-物料，8-物料线度，9-滑槽，10-拍摄周期物料下落高度，11-倾斜度，12-矩形框尺寸，13-矩形框。
具体实施方式
本发明公开一种色选机物料自动识别测速算法，包括以下步骤：
a、设定同一物料必须在相邻两个周期内累计至少被拍摄两次，以此来获取时间和位移信息；
b、判断两次拍摄的图像是否完整，假设拍摄的是不完整图像，那么理论上可以通过识别物料部分纹路特征来识别物料身份，进行瞬时速度的测算；然而识别物料纹路特征的信息量非常大，运算工作量巨大，系统运行成本太高，实用价值太低，不可取；
c、识别完整图像可以通过物料的纹路、形状和大小等方法实现，显然纹路识别不能用，选择靠物料形状和大小来识别也不可取，由于同一种物料的不同个体，其形状和大小绝大多数都不同，跟纹路识别一样，理论上可行，实际应用成本太高，不可取。
d、面阵CCD算法仍然采用两次拍摄完整图像方案，但是简化每颗物料形状和大小特征，在每颗物料图像上用最小矩形框13将每颗物料框住，利用相邻两个周期内同一物料在图像上的矩形框尺寸12和倾斜度11是否一样来识别是否为同一个物料,如图2所示；
e、根据简化的色选机模型、同一物料在相邻两个周期内累计至少被完整拍摄两次的设定以及拍摄周期与拍摄完物料下落到喷阀上端面所用时间相等原则来确定相机拍摄周期T，进而确定拍摄区物理高度W。如图1所示，将物料7看成从滑槽9整个长度方向做自由落体运动，则物料在相机拍摄中心线6瞬时速度B为滑槽下端面1到相机拍摄中心线6距离，F表示滑槽9总长度，取此值为设计值；根据实际测量物料线度L的统计结果,选取最大值8mm为设计值；根据机械结构需要设定：滑槽下端面1到相机拍摄中心线6之间距离B为30mm，相机拍摄中心线6到喷阀上端面4之间距离C为20mm；于是根据拍摄周期T与拍摄完物料下落到喷阀上端面4所用时间尽量相等原则，可列方程：C-(2VT+L)/2＝VT，解得面阵CCD拍摄周期T＝1.74ms；于是面阵CCD算法拍摄区物理高度W＝2VT+L＝2×4.6×1.74+8＝24mm。
f、根据上述确定的拍摄周期、拍摄区物理高度可以设想出如图3所示三种情况，拍摄区物理高度3包括两个拍摄周期内物料下落高度10和一个物料线度7，而且恰巧两者数值相等，其拍摄时的三种情况如下：
情况一：同一物料会被拍摄到两个完整图像(图中A2、A3)；
情况二：介于情况一和情况三之间，同一物料会别拍摄到两个完整图像(图中B2、B3)和一个不完整图像(图中B1)。
情况三：同一物料会被拍摄到三个完整图像图中(C1、C2、C3)；
如此即可实现累计至少被完整拍摄两次的目标。
g、到此，面阵CCD算法只要执行确定的拍摄周期、拍摄区物理高度以及物料识别方法，即可根据两个完整图像间的周期数量和同一物料的位置变化获取同一物料的时间和位移信息，进而计算出实时速度，实现了测速目标。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种色选机物料自动识别测速算法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定拍摄周期：面阵CCD算法根据简化的色选机模型、同一物料在相邻两个周期内累计至少被完整拍摄两次的设定以及拍摄周期T与拍摄完物料下落到喷阀上端面所用时间相等原则来确定相机拍摄周期；
(2)确定拍摄区物理高度：面阵CCD算法拍摄区物理高度包括两个拍摄周期内物料下落高度和一个物料线度；
(3)确定物料识别方法：面阵CCD算法简化每颗物料形状和大小特征，在每颗物料图像上用最小矩形框将每颗物料框住，利用相邻两个周期内同一物料在图像上的矩形尺寸和倾斜度是否一样来识别是否为同一个物料；
(4)拍摄图像：根据上述参数并执行拍摄动作，以及可以实现每颗物料累计至少被完整拍摄两次的目标；拍摄时出现三种情况，分别为：
情况一：同一物料被拍摄到两个完整图像；
情况二：同一物料被拍摄到两个完整图像和一个不完整图像；
情况三：同一物料被拍摄到三个完整图像图中；
(5)测速：面阵CCD算法执行确定的拍摄周期、拍摄区物理高度以及物料识别方法，根据两个完整图像间的周期数量和同一物料的位置变化获取同一物料的时间和位移信息，计算出实时速度，实现测速目标。
2.如权利要求1所述一种色选机物料自动识别测速算法，其特征在于：物料在相机拍摄中心线瞬时速度根据拍摄周期T与拍摄完物料下落到喷阀上端面所用时间相等原则，则列方程C-(2VT+L)/2＝VT，面阵CCD算法拍摄区物理高度W＝2VT+L，解方程得到面阵CCD拍摄周期T，其中，B为滑槽下端面到拍摄中心线距离，C为拍摄中心线到喷阀上端面距离，F为滑槽总长度，L为物料线度。
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