CN109472181B - 选矿摇床组视频图像分析及接矿点优化调节控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种选矿摇床组视频图像分析装置，尤其是根据分析数据进行自动实时调节的接矿隔板装置。本发明采用的方法是安装在摇床上方的高清网络摄像机对摇床矿带分布情况进行图像采集，采集数据传输到分析计算机中进行图像处理与分析，并将数据指令发送给PLC系统，与PLC控制系统相连接的控制电机依据内部程序做出正反转动作并带动与电机相连的链轮旋转，配合使用的链条左右移动，带动开口直线滑块运动，与滑块相连接的可调式接矿隔板随之运动。通过上述方式，本发明能够实现接矿隔板实时调整，精准分矿，提高摇床工作效率，降低岗位工人劳动强度，提高整个选厂的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种选矿摇床组优化控制系统，尤其涉及一种同时识别多个选矿摇床表面矿物分布情况并自动对接矿点进行优化控制的控制系统。
背景技术
摇床选矿是细粒物料的主要重选方法之一，在重选流程中有着重要作用。在我国，它广泛用于选别钨、锡、铌、钽和其它稀有金属，贵金属矿石，也用于选别铁矿石的联合流程中。
摇床选矿的基本过程是：由给水槽给入的冲洗水，铺满横向倾斜的床面，并形成均匀的斜面薄层水流。当矿浆给入往复摇动的床面时，矿粒在重力、水流冲力、床面摇动产生的惯性力，以及摩擦力等综合作用下，按密度松散分层。同时，不同密度（或粒度）的矿粒以不同的速度，沿床面纵向和横向运动。因此它们的合速度偏离摇动方向的角度亦不同。最终，不同密度的矿粒在床面上呈扇形分布，从而达到分离作用。摇床选矿床面矿物分布清晰、易于操作、工作可靠、分选效率高。用于粗、扫选，作业回收率可达80%以上；有用矿物和脉石足够解离时，可一次获得最终精矿和尾矿。
目前，公知的摇床一般由床面、横向调坡机构、驱动床头、接矿溜槽、给矿给水槽、电气控制箱组成。摇床在生产过程中，需要岗位工人来回巡检，对床面矿物分布情况进行人工肉眼判断，并对接矿隔板进行相应的调整，这种调节方式不仅加大了岗位工人的工作强度，还会在对多个摇床即摇床组的巡检过程中发生调整不及时的情况，这样就会导致精矿的流失或者精矿中掺杂过多的中矿及尾矿，产品的品位受到影响，加大下一工序选别的困难。
发明内容
本发明为了克服现有的选矿摇床采用岗位工人对接矿隔板进行人工调节的不足。人工调节接矿隔板不能根据床面矿物分布情况实时调节，这会导致接矿定位不够精准、生产效率低下、金属回收率降低、岗位工人劳动强度增加。
为解决以上问题，本发明采用视频采集方式对床面矿物分布情况进行监视，将视频画面通过交换机传输到视频图像分析计算机中，在计算机中进行数据的处理和分析，监视设备能够准确实时定位接矿隔板的位置，并根据床面矿物分布情况采用步进电机带动链条对接矿隔板的位置进行调整，使接矿隔板位于最优位置，一台计算机可以同时对多台选矿摇床进行分析控制，这样可以达到实时准确接矿、提高生产效率、提高金属回收率、降低岗位工人劳动强度的效果。
本发明的系统结构框架：
在摇床一侧采用支架对高清网络摄像机进行固定；系统同时配备视频图像分析计算机和 PLC控制柜；在摇床接矿溜槽一侧安装步进电机，通过电机带动链条，链条与开口直线滑块轴承导轨中的滑块连接，滑块与接矿隔板相连接固定；摇床设备电控箱与PLC控制柜内模块进行连接；接矿隔板控制电机电控箱与PLC控制柜内模块进行连接；高清网络摄像机采集的信号和PLC控制器采集到设备信号使用网线传输到视频图像分析计算机中。
视频监视结构部分：
在摇床设备一侧采用高度、角度皆可调的支架对高清网络摄像机进行固定支撑，根据床面宽度和所要监视的视角范围调节支架。支架自带防水电缆槽。
接矿点优化调节部分：
步进电机固定在摇床附近支架上，通过电机正反转控制链条顺时针或逆时针运动，进而带动与链条连接的滑块左右直线运动，滑块带动接矿隔板做左右直线运动。链条传动机构及开口滑块传动机构均可在条件恶劣的环境下工作，且传动效率高，损坏后检修方便，适合选矿作业中使用。
电机控制部分：
对比直流电机、步进电机、减速电机的优缺点，选择步进电机对接矿隔板进行控制。步进电机具备的优点有：由数字信号进行控制，不需要进行数/模转换；采用脉冲驱动，转动的方向和速度都是可控的；电机的旋转角度正比于脉冲数，精度高且无误差累计，具有较好的位置精度和运动重复性；快速启停的转换精度高，正反转控制灵活；不需要使用传感器就能精确定位。
摇床驱动电机电控箱设置本地/远程控制选择开关，设置触摸屏用以显示设备状态、系统状态，同时可以通过触摸屏对设备进行控制操作。
控制接矿隔板的步进电机与PLC相连接，视频图像分析计算机通过对视频图像进行分析，确定矿物表面分布情况、矿物流出摇床的准确位置和接矿隔板的当前位置，若接矿隔板位置与矿物流出摇床的位置不一致，计算机则向PLC发出指令，由PLC输出脉冲信号控制步进电机正转或者反转及转动角度，从而带动接矿隔板运动至最佳接矿点。一台视频图像分析计算机可同时接入多个摇床图像，根据图像分析结果同时调整各个摇床的接矿点。
图4是卷积神经网络采用的结构图。在视频图像分析的过程中，采用了基于卷积神经网络的深度学习技术。通过充足的样本对卷积神经网络进行训练，使系统能根据图像对影响摇床选别效果的因素给矿浓度和摇床倾角进行判断，并指示提醒人工进行调节。由于摇床倾角不需要实时调节，故采用人工调整方式以减少系统投资成本。
有益效果
本发明的有益效果是：
可以通过视频实时采集床面矿物分布变化的情况，根据矿物分布的变化对接矿隔板进行实时的调节，提高分矿的准确性、高效性、提高金属回收率。
采用高清网络摄像机和专用的分析控制软件，实现对选矿摇床床面矿物分布情况的准确分析。
一套控制系统可以同时控制多台摇床，可大幅度减少岗位工人的劳动强度，适用于大规模使用选矿摇床的选矿厂。
系统具有丰富的接口，可以与全流程控制系统、先进控制系统或专家系统进行数据交互。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明框架拓扑图。
图2是本发明视频监控部分结构图。
图3是调节装置结构图
图4是用于图像识别的卷积神经网络结构
图中1.PLC控制系统 ，2. 视频图像分析计算机，3.数据交换机 ，4.摇床驱动电机操作箱，5.可调节摄像机支架，6.高清网络摄像机，7.调节电机支架 ，8.调节电机，9.链轮，10.链条，11.开口直线滑块传动机构，12.导轨支架，13.钢架滑块，14.防水挡板，15.接矿隔板，16.导轨支架。
具体实施方式
请参阅图1 、图2和图3，本发明实施例包括：
实施例1：
在图1中，视频图像分析计算机（2）与交换机（3）采用以太网线相连接，实现数据交换。PLC控制系统（1）中的控制器采用网线与交换机（3）相连接，实现数据显示、程序编写与控制。高清网络摄像机（6）与视频图像分析计算机（2）采用以太网线经交换机相连接，实现床面矿物分布图像采集与分析，并可在计算机上显示。摇床驱动电机（4）和调节电机（8）分别采用硬接线方式接入到PLC控制系统中，实现远程控制。
在图2中，高清网络摄像机支架采用底座（1）加支杆（2）（3）的形式，支杆（2）与（4）之间采用活动螺丝（3）进行固定，方便调节支架的高度。高清网络摄像机横梁固定在支杆（4）上，根据实际情况可做360°旋转。整个支架内部含有防水电缆槽（5）。
在图3中，选用步进电机（8）对接矿隔板进行拖动调节。
在图3中，采用电机固定支架（7）对电机和链轮（9）进行支撑固定，方便调节电机的高度及接矿隔板的高度；链轮与电机轴承相连接，实现电机转动同时带动链轮转动；链条（10）与链轮相配合，链轮转动的同时带动链条移动；开口直线滑块传动机构（11）采用（12）（16）两个支架进行固定，保证滑块在链条带动下能顺畅进行滑动；在链条中选择一点与开口直线滑块轴承导轨上的钢架滑块进行固定连接，保证在链条进行运动时带动滑块在直线导轨中进行运动；接矿隔板（15）与滑块的另一侧进行固定，滑块运动带动接矿隔板运动；在滑块与接矿隔板之间安装防溅水挡板（14）保证电机与开口直线滑块轴承导轨工作环境的清洁与干爽。
接矿隔板（15）角度可沿连接杆轴线进行360度旋转，接矿隔板与摇床床面距离可沿摇床纵向轴线进行手动调节，并在确定后进行螺丝固定锁紧。
实施例2：
在图1中，视频图像分析计算机（2）与交换机（3）采用以太网线相连接，实现数据交换。PLC控制系统（1）中的控制器采用网线与交换机（3）相连接，实现数据显示、程序编写与控制。高清网络摄像机（6）与视频图像分析计算机（2）采用以太网线经交换机相连接，实现床面矿物分布图像采集与分析，并可在计算机上显示。摇床驱动电机（4）和调节电机（8）分别采用硬接线方式接入到PLC控制系统中，实现远程控制。
在图2中，高清网络摄像机支架采用底座（1）加支杆（2）（3）的形式，支杆（2）与（4）之间采用活动螺丝（3）进行固定，方便调节支架的高度。高清网络摄像机横梁固定在支杆（4）上，根据实际情况可做360°旋转。整个支架内部含有防水电缆槽（5）。
在图3中，选用伺服电机（8）对接矿隔板进行拖动调节。在精准控制接矿隔板位置的同时，伺服电机依据负载状态来控制电流，所以效率高、电机发热程度低。
在图3中，采用电机固定支架（7）对电机和链轮（9）进行支撑固定，方便调节电机的高度及接矿隔板的高度；链轮与电机轴承相连接，实现电机转动同时带动链轮转动；链条（10）与链轮相配合，链轮转动的同时带动链条移动；两组平行开口直线滑块传动机构（11）采用（12）（16）两个支架进行固定，保证滑块在链条带动下能顺畅进行滑动的同时，还能够大大增加滑动机构的稳定性；在链条中选择一点与开口直线滑块轴承导轨上的钢架滑块进行固定连接，保证在链条进行运动时带动滑块在直线导轨中进行运动；接矿隔板（15）与滑块的另一侧进行固定，滑块运动带动接矿隔板运动；在滑块与接矿隔板之间安装防溅水挡板（14）保证电机与开口直线滑块轴承导轨工作环境的清洁与干爽。
接矿隔板（15）角度可沿连接杆轴线进行360度旋转，接矿隔板与摇床床面距离可沿摇床纵向轴线进行手动调节，并在确定后进行螺丝固定锁紧。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种选矿摇床组视频图像分析及接矿点优化调节控制系统，其特征在于包括有视频图像分析计算机，床面矿物分布识别高清网络摄像机，摄像机支架，支架中防水电缆槽，PLC控制柜，驱动步进电机，步进电机支架，通过联轴器与电机相连接的链轮，与链轮配合使用的链条，开口直线滑块轴承、圆柱光轴导轨及托架，开口直线滑块轴承上安装可更换接矿隔板；
系统中配置视频图像分析计算机，计算机上安装此系统专用软件，根据摇床表面的实时图像，通过图像识别方法得出矿物流出摇床的精确位置，软件同时从图像中识别接矿隔板的位置并进行调节；软件通过基于卷积神经网络的深度学习技术，对给矿浓度和摇床倾角进行分类判断；视频图像分析计算机同时接入多个摇床图像，根据图像分析的结果同时调整各个摇床的接矿点；
系统中配置PLC控制柜，对摇床设备及接矿隔板驱动电机进行控制，通过扩展来控制多组选矿摇床。
2.根据权利要求1所述的选矿摇床组视频图像分析及接矿点优化调节控制系统，其特征是：系统中配置触摸屏，显示摇床设备状态、系统状态、同时控制摇床设备。
3.根据权利要求1所述的选矿摇床组视频图像分析及接矿点优化调节控制系统，其特征是：还包括有高清网络摄像机对床面矿物的实时分布进行监视及图像采集。
4.根据权利要求1所述的选矿摇床组视频图像分析及接矿点优化调节控制系统，其特征是：还包括开口直线滑块轴承、圆柱光轴导轨及托架。
5.根据权利要求1所述的选矿摇床组视频图像分析及接矿点优化调节控制系统，其特征是：包括通过联轴器与电机相连接的链轮，与链轮配合使用的链条。
6.根据权利要求1所述的选矿摇床组视频图像分析及接矿点优化调节控制系统，其特征是：包括角度和位置可调接矿隔板机构。
7.根据权利要求1所述的选矿摇床组视频图像分析及接矿点优化调节控制系统，其特征是：整套系统采用以太网和硬接线进行数据连接传输。
8.根据权利要求1所述的选矿摇床组视频图像分析及接矿点优化调节控制系统，其特征是：具有高度可调角度可调的高清网络摄像机支架。
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