CN109297967B - 传送带多料种种类在线识别系统 - Google Patents

Abstract

一种传送带多料种种类在线识别系统，该系统包括拥有4根立柱的安装支架，工业相机、光源、降温吹灰设备被固定在安装支架上，光源是由4条边框组成得框形光带，该光源的4角被固定在安装支架的4个立柱上，且该光源位于工业相机的下方，工业相机的四周是降温吹灰设备喷头，综合电气控制箱被固定在安装支架的附近，安装支架位于用于输送多种物料的传送带的上方，工业相机的镜头朝向传送带上的物料，在安装支架的顶部及四周设有遮光板，所述安装支架通过吊架被固定在棚顶钢梁上，用于给相机、光源和降温吹灰设备供电的电源，以及负责控制相机、光源、降温吹灰设备的控制器和相机图像数据传输的网络设备被置于综合电气控制箱内。

Description

传送带多料种种类在线识别系统

技术领域

本发明属于钢厂设备技术领域，特别涉及一种传送带多料种种类在线识别系统。

背景技术

皮带输送散装物料是钢厂主要的运送物料方式，由于会存在焦炭、铁矿、烧结矿及球团等多种物料因工艺和设备原因经同一条皮带进行输送的情况，现有的方法需要靠人工方式进行判断，给物料的识别以及后续的生产计量系统带来困难。

发明内容

本发明提供一种传送带多料种种类在线识别系统，目的在于解决现有的物料输送方式无法自动识别不同的物料种类。

本发明实施例之一，一种传送带多料种种类在线识别系统，该系统包括上位机，上位机监控传送带的运行，并且获取图像数据，实时分析出物料种类。其特征在于，该系统包括拥有4根立柱的安装支架，工业相机、光源、降温吹灰设备被固定在安装支架上，光源是由4条边框组成得框形光带，该光源的4角被固定在安装支架的4个立柱上，且该光源位于工业相机的下方，工业相机的四周是降温吹灰设备，综合电气控制箱被固定在安装支架的附近。

安装支架位于用于输送多种物料的传送带的上方，工业相机的镜头朝向传送带上的物料，在安装支架的顶部及四周设有遮光板。所述安装支架通过吊架被固定在棚顶钢梁上。

用于给相机、光源和降温吹灰设备供电的电源，以及负责控制相机、光源、降温吹灰设备的控制器和相机图像数据传输的网络设备被置于综合电气控制箱内。

本发明实施例之一，一种传送带多料种种类在线识别系统，系统对于传送带上的物料识别过程包括：

通过工业相机采集传送带上换料起始、结束的图像；

上位机识别算法判断物料类型，同时取得系统时间作为该物料的换料时间；

将取得的换料时间上传到上位机物料计量软件模块，并且保存到上位机的数据库内。

上位机对于皮带秤的物料计量过程包括：

上位机根据物料类型和换料时间，结合皮带秤计量数据与物料计划进行对比校核后计算出该物料的重量；

上位机接收物料图像资料并且保存；

从上位机数据库中查询获取皮带秤的历史换料信息。

本发明的传送带多料种种类在线识别系统能够实现一条传送带多料种自动识别，为后续的计量环节提供准确、高效、科学的计量数据。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1本发明实施例中物料识别系统结构示意图。

图2本发明实施例中物料识别与计量方法流程示意图。

1——安装支架，2——综合电气控制箱，3——光源，4——工业相机，5——降温吹灰设备，6——棚顶钢梁，7——吊架，8——传送带，9——遮光板。

具体实施方式

根据一个或多个实施例，如图1所示，一种传送带多料种种类在线识别系统，该系统包括上位机，上位机监控传送带的运行，并且获取图像数据，实时分析出物料种类。其特征在于，该系统包括拥有4根立柱的安装支架，工业相机、光源、降温吹灰设备被固定在安装支架上，光源是由4条边框组成得框形光带，该光源的4角被固定在安装支架的4个立柱上，且该光源位于工业相机的下方，工业相机的四周是降温吹灰设备，综合电气控制箱被固定在安装支架的附近。

安装支架位于用于输送多种物料的传送带的上方，工业相机的镜头朝向传送带上的物料，在安装支架的顶部及四周设有遮光板。所述安装支架通过吊架被固定在棚顶钢梁上。

用于给相机、光源和降温吹灰设备供电的电源，以及负责控制相机、光源、降温吹灰设备的控制器和相机图像数据传输的网络设备被置于综合电气控制箱内。

根据一个或多个实施例，物料识别系统可以安装在露天环境中，并且需要24小时工作。为了减少外界环境(灰尘、光照、天气)对图像分析的影响，并且能够做到无人值守工作，在料识别部分设计防雷装置、电源控制装置、除尘装置、散热装置、照明光源，系统设备主要由高速彩色工业相机、镜头、光源、工控机、电源(给气阀、相机、光源供电)、电源控制器、支架及防尘罩等设备组成。其中，

相机采集到物料的图像通过光纤发送给计算机。光源为定制正白光光源，用于照亮物料的表面，使物料的表面特征更明显。遮光板用于遮挡外部环境干扰光线，使定制光源发挥最大的作用。综合电气控制箱内有防雷防浪涌模块，保证供电的稳定性。

综合电气控制箱内有PLC来控制相机、光源的电源及降温吹灰系统喷气，PLC控制的设备根据生产线状态进行工作，如果生产线就绪，打开相机的光源及降温吹灰系统电磁阀。

降温吹灰系统中共有五个防尘喷头：一个相机防护罩玻璃防尘喷头、一个相机散热喷头、两个光源防尘喷头、一个是视口防尘喷头。计算机可以给PLC发送停产指令，停产指令发出后PLC关闭相机风扇和喷气设备。计算机可以给PLC发出启动命令，启动命令发出后启动所有设备。

根据一个或多个实施例，在皮带传送物料过程中，识别物料种类，本实施例采用先进且成熟的工业级机器视觉技术(机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断)，研发了散装物料识别系统，根据皮带上传送不同的物料的图像特征，识别出皮带上不同的物料种类，并将识别的结果通过网线或光纤传输给后续的计量系统，便于生产计量系统对物料的精确计量计价。

传送带的最大宽度：1.47米，皮带最大速度：2m/s，物料种类包括焦炭(四米三焦、六米焦、高坑焦、景德镇南焦、平顶山焦、上塘焦)、井岗山矿、云浮矿、南非矿、烧结铁矿、纽曼粉、球团(良山球、泰利球、泰富球、铜陵球、智利球)、莹石等类别。

本多料种种类在线识别方法主要分为两个步骤，即学习以及识别步骤。该识别方法对于物料进行特征提取，以保证算法能进行有效的识别。对于每一种物料而言，相机所拍摄的图片包含多种特征，这些特征体现了物料的之间的区别。本算法主要提取了颜色、纹理特质、几何形状、打光后光的强度等特征。这些特征体现了各物料的主要差别，如焦炭颜色偏蓝黑，井冈山矿颜色偏红，烧结表面不平整，球团主要为圆形等。因此它们能被用来有效地识别物料。

在学习步骤中，本系统实时在传送带上采集不同种物料的图片，并存入不同的文件夹内作为本算法的学习样本。本算法读取每个学习文件夹下的图片并生成它们对应的标签。接着对每张图片进行特征的提取如：颜色特征，纹理特质，几何形状，打光后光的强度等。由于这些提取到的特征并不能直接用于识别类别，所以需要对这些特征进行处理使得不同种类的物料的区分度更加明显。然后计算每类样本的样本中心作为这一类别的判断依据。

在识别步骤中，首先对工业相机在传送带上所采集的图片进行特征提取，然后对这些特征进行和学习部分相同的处理以保证学习部分所得到的样本中心能有效的识别所采集的图片，最后依据学习部分所得到了每种物料的样本中心来判断所识别的物料的种类。由于单次的识别并不能保证百分百的识别率，因此使用分步式投票来保证对传送带上一批次的物料的识别结果能达到百分百的准确率，即先以多次识别结果投票来产生多个初级识别结果，然后对初级识别结果加权投票来产生最终的识别结果。最后所识别的结果被用作判断换料时间，生成整批物料重量的依据。

本实施例采用高速高清彩色面阵相机对皮带物料实时采集，根据皮带上物料种类不同，对表现出的形状、颜色等图像特征进行统计分析，利用机器视觉可实现非接触物料识别。

在皮带的中心垂直上方位置安装工业相机，对皮带运动过程进行实时图像采集分析。皮带的运行过程中相机分析皮带上料的变化(无料也被认为是一种料)的状态信息发送给上位机，由上位机分析记录相机上报状态信息和图像信息，并在物料计量软件中自动与计划匹配。整体处理流程如图2所示。

根据一个或者多个实施例，由使用单位首先制定计划，列出计划供料的料种顺序，供料信息需包括物料大类(如球团，铁矿，焦炭等)及其详细品名(如泰利球，良球等)。物料在皮带秤上运输时，由物料识别系统识别各时间段物料运输情况，按顺序自动匹配有效供料计划。若识别出的大类与计划大类相符，表示该计划已完成，并取出计划中的详细品名生成完整的物料传输信息(包括时间段，料种等信息)，发布在网页上。双方单位确认，无误则提交确认信息，如有误则修改信息。在物料信息获得确认后，由司磅人员核对计量信息，生成完整报表并对外发布供外单位核对。物料识别系统与计量系统采取TCP双工通讯方式，可用remoting等技术实现，保证通讯双方的有效通讯，实时向对方发送数据。

值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (1)

1.一种传送带多料种种类在线识别系统，该系统包括上位机，上位机监控传送带的运行，并且获取图像数据，实时分析出物料种类；其特征在于，该系统包括拥有4根立柱的安装支架，工业相机、光源、降温吹灰设备被固定在安装支架上，光源是由4条边框组成得框形光带，该光源的4角被固定在安装支架的4个立柱上，且该光源位于工业相机的下方，工业相机的四周是降温吹灰设备，综合电气控制箱被固定在安装支架的附近，

安装支架位于用于输送多种物料的传送带的上方，工业相机的镜头朝向传送带上的物料；

在安装支架的顶部及四周设有遮光板；

所述安装支架通过吊架被固定在棚顶钢梁上；

用于给相机、光源和降温吹灰设备供电的电源，以及负责控制相机、光源、降温吹灰设备的控制器和相机图像数据传输的网络设备被置于综合电气控制箱内，

降温吹灰设备包括5个防尘喷头：1个相机防护罩玻璃防尘喷头、1个相机散热喷头、2个光源防尘喷头、1个是视口防尘喷头，

所述的传送带多料种种类在线识别系统，通过工业相机采集到传送带上的物料图像数据通过网络设备实时传送至上位机，并通过上位机的物料种类识别算法判断物料种类；识别结果将实时发送给生产计量管理系统，

所述的传送带多料种种类在线识别系统，对于传送带上的物料识别过程包括：

通过工业相机采集传送带上换料起始、结束的图像；

获取物料图像并判断物料种类，同时取得上位机的系统时间作为该物料的换料时间，

物料种类包括焦炭、井岗山矿、云浮矿、南非矿、烧结铁矿、纽曼粉、球团、莹石类别；

物料种类在线识别方法包括两个步骤，即学习以及识别步骤，

识别方法包括对于物料进行特征提取，对于每一种物料，相机所拍摄的图片包含多种特征，包括颜色、纹理特质、几何形状、打光后光的强度特征，这些特征体现了各物料的主要差别，

在学习步骤中，实时在传送带上采集不同种物料的图片，作为学习样本；读取图片并生成对应的标签，对每张图片进行特征的提取包括颜色特征、纹理特质、几何形状、打光后光的强度，计算每类样本的样本中心作为这一物料类别的判断依据，

在识别步骤中，首先对工业相机在传送带上所采集的图片进行特征提取，然后对这些特征进行和学习部分相同的处理以保证学习部分所得到的样本中心能有效的识别所采集的图片，最后依据学习部分所得到了每种物料的样本中心来判断所识别的物料的种类，

使用分步式投票来保证对传送带上一批次的物料的识别结果能达到百分百的准确率，即先以多次识别结果投票来产生多个初级识别结果，然后对初级识别结果加权投票来产生最终的识别结果，最后所识别的结果被用作判断换料时间，生成整批物料重量的依据，

将取得的换料时间及物料种类上传到生产计量系统，并且将数据保存到上位机的数据库内，

所述的传送带多料种种类在线识别系统，对外提供识别信息检索及物料图像或视频资料下载服务。