CN112170260B - 一种移动式煤矸光电分选机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤炭分选技术领域，具体的说是一种移动式煤矸光电分选机器人；包括振动喂料模块、输送模块、双能X射线识别决策模块和煤矸分离模块；双能X射线源固定安装在安装盒内，且双能X射线源位于输送带正上方；X射线平板检测器安装在输送模块的空皮带的正下方，且X射线平板检测器与双能X射线源正对应；测控仪表与双能X射线源电信号连接；供电装置用于对测控仪表、双能X射线源和X射线平板检测器进行供电；基于双能X射线透射选煤的煤矸智能高效分选设备能够在井下实现对煤和矸石的实时智能分选，相比于井下跳汰机、重介旋流器等，优化了选煤工艺、提高了煤矸分选率、减少了硐室面积的占用，提高了煤的质量。

Description

一种移动式煤矸光电分选机器人
技术领域
本发明属于煤炭分选技术领域，具体的说是一种移动式煤矸光电分选机器人。
背景技术
目前煤矿的常见生产模式是将夹杂矸石与泥土的原煤从矿井下运到地面，然后在地面上进行相关筛分作业。使用动筛跳汰机或者重介质浅槽法将原煤进行筛分，筛除其中的碎煤与矸石杂质，最后可能还需要再将筛分出的矸石回填。因此很大程度上降低了矿井的实际产能，这种生产模式生产效率相对较低。
但是，目前的煤矸石分选工作，存在一系列问题，主要包括：
(1)湿法分选在过程中要消耗大量的水资源，存在环境污染等问题，且湿法分选技术存在工艺复杂、设备繁多、介质回收困难等问题；而干法分选的风选精度相对较低，使用地区和适用粒度都受到限制，无法满足分选需求；
(2)在现有的采煤工作面年产值千万吨的煤矿中，现有的煤炭分选技术大多将开采出的煤块和煤矸同步运输到矿井上面，然后通过分选设备对煤块和煤矸石进行分选，由于采煤工作面年产值达千万吨以上，现有的煤炭分选设备对煤块和煤矸石分选的效率跟不上采煤的进度，进而导致煤炭在分选时容易出现煤炭堆积，且采煤效率降低的现象。
(3)若把选煤生产转移到煤矿井下，实现井下煤炭的分选，将会取得较大的社会效益和经济效益；煤矸选择性破碎方法、重介质选煤法、动筛跳汰法等已经在井下取得初步应用，但是由于其工艺过程复杂、设备占地面积大等原因，没有得到较大推广。本发明将光电分选技术应用于井下，在设备满足防爆隔爆、防尘、防静电等技术要求下，以达到井下高效、高精度、智能化的工作要求。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种移动式煤矸光电分选机器人，本发明主要用于解决上述三个技术问题，实现分选过程中避免消耗大量的水资源，造成存在环境污染、工艺复杂、设备繁多、介质回收困难等问题，同时，使得本设备能够很好的应用于采煤工作面，且年产值千万吨的煤矿中，实现高效分选。
本发明解决的技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种移动式煤矸光电分选机器人，包括振动喂料模块、输送模块、双能X射线识别决策模块和煤矸分离模块；所述振动喂料模块、输送模块、双能X射线识别决策模块和煤矸分离模块均通过滚轮在煤矿巷道的轨道上移动；
所述振动喂料模块包括振动喂料机、输送振动筛网和电磁振动器；所述振动喂料机上转动设置有输送振动筛网，且输送振动筛网上安装有电磁振动器；所述输送振动筛网的端部连接有输送模块，且输送模块的端部安装有双能X射线识别决策模块；
所述双能X射线识别决策模块是由双能X射线源、X射线平板检测器、CCD摄像机、测控仪表和供电装置组成；所述双能X射线源固定安装在安装盒内，且双能X射线源位于输送带正上方；所述X射线平板检测器安装在输送模块的空皮带的正下方，且X射线平板检测器与双能X射线源正对应；所述CCD摄像机固定安装在安装的侧面；所述测控仪表与双能X射线源电信号连接；所述供电装置设置在安装盒内，且供电装置用于对测控仪表、双能X射线源和X射线平板检测器进行供电作业；
所述煤矸分离模块包括分选仓、PLC控制器、高压气源、高频电磁阀和气动喷嘴；所述分选仓固定安装到安装盒的侧面，且分选仓内转动设置有空皮带；所述PLC控制器安装在输送模块处，用于对振动喂料模块、输送模块、双能X射线识别决策模块和煤矸分离模块进行电信号控制；所述高压气源设置在分选仓内，且分选仓内设置有分料仓；所述分料仓的侧壁仓口与空皮带的端部对齐，且分料仓的内壁上排列设置有七个气动喷嘴；所述分料仓内设置有分离软板，且分离软板将分料仓分割成煤块仓和矸石仓；所述气动喷嘴分别通过高频电磁阀与高压气源连接，且气动喷嘴倾斜安装在煤块仓的侧壁上，且高压气源是由供电装置进行供电作业；
其中，双能X射线识别决策模块的识别决策原理：
X射线透射系统根据射线源能量的大小分类，分为单能和双能两种，单能系统是从宏观角度进行分辨的，在它所产生的少量图像基础上，根据物体的不同形状来识别。与之相比，双能系统则可以从微观角度来区分物体，在扫描物体时，它能够将物体原子序数及其他相关信息排列出来，根据原子的构成来分辨物体。与单能系统相同，双能系统也是按照射线源来分为真双能和伪双能。对于真双能系统，它所采用的X射线源能够形成两种分别被探测器检测到的大小不同的能量。而伪双能系统则是采用单一射线源和两组探测器来获得双能量值。
双能X射线的发生原理结构组成主要由两个光二极管、高低能闪烁体和一个铜片滤波片。其中低能闪烁体(CSL)位于高能闪烁体(陶瓷GOS)的前面，中间一组铜滤片用于将X射线的低能部分滤除。X射线束透射物体后，衰减的射线低能部分首先被低能检测器检测到并成像，接着射线经过铜滤片，低能信号被滤除，剩余高能X射线被高能探测器探测并成像，对这两个不同能量X射线透射后的图像处理即可。然而这种方法最终得到的结果是物质的属性R和等效原子序数Zeff，它们都与X射线的能量和物质的厚度有关，特别是物体的堆叠厚度，因此普通的双能检测技术在对于厚度不一的物体检测上仍具有一定的局限性。
双能X射线透射识别技术建立基础：
I＝I0e-μhρ
式中：
I0-入射前的射线强度；
I-透过被检测物体后的射线强度；
μ-质量吸收系数；
h-被检测物体厚度；
ρ-被检测物体密度；
e-自然常数，约为2.71828。
可以通过X射线探测器检测到X射线在未透射物体之前的高能X射线强度I0与低能X射线强度I0，以及X射线在透射物体后的高能X射线强度I与低能X射线强度I，
分别代入朗伯比尔定律公式得：
Figure GDA0003309596230000031
Figure GDA0003309596230000032
Figure GDA0003309596230000033
Figure GDA0003309596230000034
将方程式两边取对数：
Figure GDA0003309596230000035
Figure GDA0003309596230000036
由于I0高、I高、I0低、I低均已测得，所以上式可以简化得到：
Figure GDA0003309596230000041
可以设定一个数值C，当R＞C时，判定被测物体为矸石；当R＜C时，判定被测物体为煤，调整R值，可调整分选密度。
所述的R值即经由SVM离线训练后所得到的一个特征向量,R值的获取机理为：煤与矸石在等效原子序数(Zeff)上存在明显差异，煤中含有大量的碳元素其原子序数约为6；而矸石中含有大量的硅元素、钙元素及其氧化物，等效原子序数约为12。物质的属性R值与等效原子序数(Zeff)在低能和高能分别为70/140KeV时，他们之间存在有下列关系：
Zeff＝-6.596×105×e-9.815R+4.685×e-0.6783R
因此等效原子序数(Zeff)的不同直接导致的就是物质属性R值得不同，这里我们通过MATLAB结合LIBSVM工具箱对煤与矸石进行分类实验。
其中，图像数据采集：
采集是将视频或图像经过采样、量化后转换为数字图像并输入、存储到存储器的过程。图像信号的传输需要很高的传输速度，需要数据采集卡来进行高速采集。本设备采用的X-DAQ数据采集系统，包括探测卡(X-card)和数据采集板(X-DAQ)两部分，探测卡X-card采集透射过煤和矸石的X射线衰减光信号，将其转换为电信号，数据采集板X-DAQ对电信号进行放大滤波处理，最终转换为所需要的图像信号并传送给终端。本装置采用的数据采集卡的采集位数为8位。
工作时，首先打开双能X射线源的控制电源，通过控制终端调节发射源的电压和电流，使双能X射线源发出X射线，并通过控制终端内部软件控制和数据采集卡，采集X射线透射过空皮带的图像；原煤经过振动筛分后，送入振动喂料机，由振动喂料机喂料，同时振动喂料机将煤与矸石进行平摊。煤与矸石从输送振动筛网末端卸料，形成一个卸料的弧面，然后通过输送模块的空皮带输送到双能X射线识别决策模块内，随即穿过双能X射线源和X射线平板检测器构成的交叉X型通道；此时X射线平板检测器将接收到的X射线感应信号经过光电转换器转换为电信号，再经过数据采集卡将电信号放大、整形后传送给信号处理传输模块，模块内部的A/D转换器将模拟信号转换为数字信号并经过计算机的终端软件即可采集多幅通过双能X射线源下方的煤或矸石的透射图像，与此同时，侧面的CCD摄像机将会采集通过双能X射线源区域并且运动到该采集图像区域的煤或矸石的侧面图像；将采集到的X射线透射图像经过放大、滤波、切割等一系列的预处理后，按照定的算法提取出煤和矸石在X射线照射下的不同特征，同时对采集的煤或矸石的侧面图像进行滤波、相减和边缘提取等预处理，按照一定的方法提取出煤或矸石的厚度信息；最后将煤和矸石在X射线照射下的不同特征和其厚度信息相结合，以此为依据来对煤和矸石进行识别。当系统终端软件判断为矸石时，则会经过仪表设定的延时时间，经过一定时段延迟后，对PLC控制器发出控制信号，打开高频电磁阀，高压气流冲出气动喷嘴并击中抛落过程中的矸石，使其偏离原来的抛落轨迹，落入矸石仓，在通过导料板将矸石落入到矿井内；如果终端软件判断为煤，则不会发出任何控制信号，此时高压气阀处于关闭状态，煤块将按原轨迹自然落入煤块仓，再通过输送带将分选的煤块运输到矿井地面。由于整个分选识别过程是非接触、实时的，不影响正常物料传送；现有的煤矸分选设备大多是铺设安装到矿井上方，采煤机将开采出来的煤块和矸石直接通过转载机和输送带输送到矿井上方，然后通过煤矸分选设备对煤块和矸石进行筛选，最后可能还需要再将筛分出的矸石回填；使得矸石和煤块同步运输到矿井上之后，在回填到矿井中，因此很大程度上降低了矿井的实际产能，这种生产模式生产效率相对较低；本发明提供一种移动式煤矸光电分选机器人，该移动式煤矸光电分选机器人可以跟随采煤机在矿井中同步移动，使得采煤机开采的煤块和矸石能够通过移动式煤矸光电分选机器人将煤块和矸石在矿下进行分选作业，分选出的煤块通过输送带输送到地面上，矸石直接在井下进行回填，不仅提高了矿井的实际产能，同时降低了每块开采的所消耗的资源。
优选的，所述分离软板通过转动柱转动设置在分选仓内，且分离软板首尾相互连接，且首尾连接的分离软板的截面为钝角三角形结构；所述分离软板采用网孔状橡胶材料制成；截面为钝角三角形结构的所述分离软板的钝角所对应的斜面与矸石仓连接，且分离软板的底端设置有成料箱；工作时，当高压气流冲出气动喷嘴并击中抛落过程中的矸石，击出的矸石会落入到首尾相互连接且截面为钝角三角形结构的分离软板的斜面上，分离软板通过转动柱的转动会将矸石带入到矸石仓内，进而便于通过气动喷嘴击落的矸石能够准确的落入到矸石仓内；同时当矸石落入到分离软板的斜面上时，矸石外壁粘结的煤粉在撞击力下会从矸石上脱离，进而通过具有网孔的分离软板落入到成料仓内，进而对矸石上粘结的煤粉进行收集作业，进而提高了矸石与煤的高效分离效果；防止现有的煤矸分选设备将分选后的矸石直接回填到矿井内，导致矸石上粘结的煤粉产生回填浪费的现象。
优选的，首尾连接且截面为钝角三角形结构的所述分离软板的钝角所相邻的竖直斜面内侧壁设置有弹性密封板，且弹性密封板上下两端与转动柱的内壁转动接触；所述弹性挤压杆的内壁交叉固定有多个弹性挤压杆，且交叉设置的弹性挤压杆的端部分别与分离软板的斜面或水平面接触；当转动柱带动分离软板转动时，分离软板的竖直斜面内壁上设置的弹性密封板可以对落入到煤块仓内煤料进行隔离，且煤块仓位于分离软板的竖直斜面的底端，有效防止由于煤块自由落入到煤块仓内时，煤块撞击到分离软板上使煤块产生破碎，破碎的煤块通过分离软板的网孔落入到成料箱内的现象，进而影响煤块仓对煤块的高效收集作业；同时当转动柱转动时，会使得弹性密封板产生上下滑动，然后弹性密封板会带动交叉设置的弹性挤压杆对截面为钝角三角形结构的分离软板的斜面和水平面产生振打作业，弹性挤压杆对分离软板的斜面进行振打不仅可以使得斜面上的矸石快速的落入到矸石仓内，即可以将矸石上的煤粉通过振打的方式进行击落，又可以使分离软板上聚集的煤粉快速的落入到分离软板的水平面上，同时水平面上的煤粉在弹性挤压杆的挤压力下能够快速的落入到成料箱内，进而对矸石上散落的煤粉进行快速收集作业。
优选的，所述分料仓内设置有粉尘收集装置，且粉尘收集装置包括收集箱、固定柱、集尘管和抽气泵；所述收集箱通过固定柱设置在分选仓内，且收集箱的侧壁固定有多个集尘管；多个所述集尘管分别位于首尾连接且截面为钝角三角形结构的所述分离软板的斜面上方；工作时，当煤和矸石进入到分料仓内时，PLC控制器发出信号，使得抽气泵打开，抽气泵的吸附力会通过集尘管将分料仓内在高压气流冲击下产生的煤矿粉尘吸入到收集箱内，进而对煤矸分离模块分离后产生的粉尘进行快速收集作业，同时集尘管设置在截面为钝角三角形结构的所述分离软板的斜面上方，便于对矸石在撞击落入到分离软板上产生的粉尘进行收集作业，同时集尘管的吸附力可以加速矸石与煤块的快速分离效果。
优选的，所述矸石仓位于分料仓的外部，且矸石仓内设置有截面为锐角三角形结构的弹性导向板，且弹性导向板通过支撑柱安装在分选仓的侧壁上；所述分选仓两侧开设有落料仓，且落料仓的仓口与导向板的两端对齐；工作时，当矸石通过转动的分离软板输送到分离仓的外部时，矸石会落入到截面为锐角三角形结构的弹性导向板，进而弹性导向板可以将矸石输送到分选仓的两侧开设的落料仓内，使得矸石通过分选仓两侧开设的落料仓的仓口落入到巷道的轨道两侧，防止由于煤矸分离模块分离后矸石未设置分流装置，导致矸石落入到巷道的轨道匝道上，进而影响移动式煤矸光电分选机器人的稳定高效运行；同时通过分选仓两侧设置的落料仓便于对矸石进行收集作业，同时防止矸石产生堵塞的现象。
优选的，所述落料仓内活动安装有顺料板，且顺料板的上端部与弹性导板的侧壁挤压接触；所述弹性导板的底端通过滑动杆与分离软板的外壁弹性接触，且滑动杆滑动设置在矸石仓的仓口处；工作时，当分离软板转动时，会使得滑动杆在矸石仓的仓口滑动，滑动杆的滑动会挤压弹性导向板，进而使得弹性导向板产生振动，弹性导向板的振动会使得矸石快速的沿着顺料板滑动，进而便于将分料仓内分离后的矸石快速的排出分选仓内，进而提高矸石和煤的快速分选效果。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过设置双能X射线识别决策模块，(1)识别精度高：煤矸识别过程由X射线照射完成，识别精度高，准确识别原煤中的矸石与精煤，夹矸的颗粒煤也能精准识别。(2)智能化程度高：运动过程由运动控制器完成，与高速高精度X射线识别系统和高效的煤矸分离系统配合，智能高效。(3)排矸降灰、不受水分影响：设备靠X射线识别矸石成分，无需水、悬浮液、有机无机重介等额外介质。(4)节能环保：采用井下矸石直接充填采空区的方式，不仅可以降低运输成本，还可以有效控制地表沉陷和环境污染。
2.本发明由于X射线分选的高效性、精准性和分选工艺的精简性，以及设备的智能化、模块化、小型化，使得设备体积远小于传统湿法选煤系统的体积，可在井下硐室内实现煤矸分选的整个作业流程。基于双能X射线透射选煤的煤矸智能高效分选设备能够在井下实现对煤和矸石的实时智能分选，相比于井下跳汰机、重介旋流器等，优化了选煤工艺、提高了煤矸分选率、减少了硐室面积的占用，提高了煤的质量。同时实现矸石不出矿井、直接回填的分选新模式。该系统所使用的X射线成像与检测设备具有较好的稳定性，可满足快速、精准识别煤与矸石的生产需求。
3.本发明通过设置的分离软板，分离软板通过转动柱的转动会将矸石带入到矸石仓内，进而便于通过气动喷嘴击落的矸石能够准确的落入到矸石仓内；同时当矸石落入到分离软板的斜面上时，矸石外壁粘结的煤粉在撞击力下会从矸石上脱离，进而通过具有网孔的分离软板落入到成料仓内，进而对矸石上粘结的煤粉进行收集作业，进而提高了矸石与煤的高效分离效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的分选仓的主剖图；
图3是本发明的分选仓的侧面剖视图；
图4是本发明的井下煤矸X射线分选机结构组成图；
图5是本发明的双能X射线源的原理图；
图6是本发明的双能X射线源识别结构图；
图中：振动喂料模块1、振动喂料机11、输送振动筛网12、电磁振动器13、输送模块2、空皮带21、双能X射线识别决策模块3、安装盒31、双能X射线源32、X射线平板检测器33、CCD摄像机34、测控仪表35、供电装置36、煤矸分离模块4、分选仓41、PLC控制器42、高压气源43、高频电磁阀44、气动喷嘴45、分料仓5、煤块仓51、矸石仓52、分离软板6、成料箱7、粉尘收集装置8、收集箱81、固定柱82、集尘管83、转动柱84、弹性导向板20、支撑柱30、顺料板40、滑动杆50。
具体实施方式
如图1-图6所示，本发明所述的一种移动式煤矸光电分选机器人，包括振动喂料模块1、输送模块2、双能X射线识别决策模块3和煤矸分离模块4；所述振动喂料模块1、输送模块2、双能X射线识别决策模块3和煤矸分离模块4均通过滚轮在煤矿巷道的轨道上移动；
所述振动喂料模块1包括振动喂料机11、输送振动筛网12和电磁振动器13；所述振动喂料机11上转动设置有输送振动筛网12，且输送振动筛网12上安装有电磁振动器13；所述输送振动筛网12的端部连接有输送模块2，且输送模块2的端部安装有双能X射线识别决策模块3；
所述双能X射线识别决策模块3是由双能X射线源32、X射线平板检测器33、CCD摄像机34、测控仪表35和供电装置36组成；所述双能X射线源32固定安装在安装盒31内，且双能X射线源32位于输送带正上方；所述X射线平板检测器33安装在输送模块2的空皮带21的正下方，且X射线平板检测器33与双能X射线源32正对应；所述CCD摄像机34固定安装在安装的侧面；所述测控仪表35与双能X射线源32电信号连接；所述供电装置36设置在安装盒31内，且供电装置36用于对测控仪表35、双能X射线源32和X射线平板检测器33进行供电作业；
所述煤矸分离模块4包括分选仓41、PLC控制器42、高压气源43、高频电磁阀44和气动喷嘴45；所述分选仓41固定安装到安装盒31的侧面，且分选仓41内转动设置有空皮带21；所述PLC控制器42安装在输送模块2处，用于对振动喂料模块1、输送模块2、双能X射线识别决策模块3和煤矸分离模块4进行电信号控制；所述高压气源43设置在分选仓41内，且分选仓41内设置有分料仓5；所述分料仓5的侧壁仓口与空皮带21的端部对齐，且分料仓5的内壁上排列设置有七个气动喷嘴45；所述分料仓5内设置有分离软板6，且分离软板6将分料仓5分割成煤块仓51和矸石仓52；所述气动喷嘴45分别通过高频电磁阀44与高压气源43连接，且气动喷嘴45倾斜安装在煤块仓51的侧壁上，且高压气源43是由供电装置36进行供电作业；
工作时，首先打开双能X射线源32的控制电源，通过控制终端调节发射源的电压和电流，使双能X射线源32发出X射线，并通过控制终端内部软件控制和数据采集卡，采集X射线透射过空皮带21的图像；原煤经过振动筛分后，送入振动喂料机11，由振动喂料机11喂料，同时振动喂料机11将煤与矸石进行平摊。煤与矸石从输送振动筛网12末端卸料，形成一个卸料的弧面，然后通过输送模块2的空皮带21输送到双能X射线识别决策模块3内，随即穿过双能X射线源32和X射线平板检测器33构成的交叉X型通道；此时X射线平板检测器33将接收到的X射线感应信号经过光电转换器转换为电信号，再经过数据采集卡将电信号放大、整形后传送给信号处理传输模块，模块内部的A/D转换器将模拟信号转换为数字信号并经过计算机的终端软件即可采集多幅通过双能X射线源32下方的煤或矸石的透射图像，与此同时，侧面的CCD摄像机将会采集通过双能X射线源32区域并且运动到该采集图像区域的煤或矸石的侧面图像；将采集到的X射线透射图像经过放大、滤波、切割等一系列的预处理后，按照定的算法提取出煤和矸石在X射线照射下的不同特征，同时对采集的煤或矸石的侧面图像进行滤波、相减和边缘提取等预处理，按照一定的方法提取出煤或矸石的厚度信息；最后将煤和矸石在X射线照射下的不同特征和其厚度信息相结合，以此为依据来对煤和矸石进行识别。当系统终端软件判断为矸石时，则会经过仪表设定的延时时间，经过一定时段延迟后，对PLC控制器42发出控制信号，打开高频电磁阀44，高压气流冲出气动喷嘴45并击中抛落过程中的矸石，使其偏离原来的抛落轨迹，落入矸石仓52；如果终端软件判断为煤，则不会发出任何控制信号，此时高压气阀处于关闭状态，煤块将按原轨迹自然落入煤块仓51。由于整个分选识别过程是非接触、实时的，不影响正常物料传送；而现有的煤矸分选设备大多是铺设安装到矿井上方，采煤机将开采出来的煤块和矸石直接通过转载机和输送带输送到矿井上方，然后通过煤矸分选设备对煤块和矸石进行筛选，最后可能还需要再将筛分出的矸石回填；使得矸石和煤块同步运输到矿井上之后，在回填到矿井中，因此很大程度上降低了矿井的实际产能，这种生产模式生产效率相对较低；本发明提供一种移动式煤矸光电分选机器人，该移动式煤矸光电分选机器人可以跟随采煤机在矿井中同步移动，使得采煤机开采的煤块和矸石能够通过移动式煤矸光电分选机器人将煤块和矸石在矿下进行分选作业，分选出的煤块通过输送带输送到地面上，矸石直接在井下进行回填，不仅提高了矿井的实际产能，同时降低了每块开采的所消耗的资源。
作为本发明的一种实施方式，所述分离软板6通过转动柱84转动设置在分选仓41内，且分离软板6首尾相互连接，且首尾连接的分离软板6的截面为钝角三角形结构；所述分离软板6采用网孔状橡胶材料制成；截面为钝角三角形结构的所述分离软板6的钝角所对应的斜面与矸石仓52连接，且分离软板6的底端设置有成料箱7；工作时，当高压气流冲出气动喷嘴45并击中抛落过程中的矸石，击出的矸石会落入到首尾相互连接且截面为钝角三角形结构的分离软板6的斜面上，分离软板6通过转动柱84的转动会将矸石带入到矸石仓52内，进而便于通过气动喷嘴45击落的矸石能够准确的落入到矸石仓52内；同时当矸石落入到分离软板6的斜面上时，矸石外壁粘结的煤粉在撞击力下会从矸石上脱离，进而通过具有网孔的分离软板6落入到成料仓内，进而对矸石上粘结的煤粉进行收集作业，进而提高了矸石与煤的高效分离效果。
作为本发明的一种实施方式，首尾连接且截面为钝角三角形结构的所述分离软板6的钝角所相邻的竖直斜面内侧壁设置有弹性密封板，且弹性密封板上下两端与转动柱84的内壁转动接触；所述弹性密封板的内壁交叉固定有多个弹性挤压杆，且交叉设置的弹性挤压杆的端部分别与分离软板6的斜面或水平面接触；当转动柱84带动分离软板6转动时，分离软板6的竖直斜面内壁上设置的弹性密封板可以对落入到煤块仓51内煤料进行隔离，且煤块仓51位于分离软板6的竖直斜面的底端，有效防止由于煤块自由落入到煤块仓51内时，煤块撞击到分离软板6上使煤块产生破碎，破碎的煤块通过分离软板6的网孔落入到成料箱7内的现象，进而影响煤块仓51对煤块的高效收集作业；同时当转动柱84转动时，会使得弹性密封板产生上下滑动，然后弹性密封板会带动交叉设置的弹性挤压杆对截面为钝角三角形结构的分离软板6的斜面和水平面产生振打作业，弹性挤压杆对分离软板6的斜面进行振打不仅可以使得斜面上的矸石快速的落入到矸石仓52内，即可以将矸石上的煤粉通过振打的方式进行击落，又可以使分离软板6上聚集的煤粉快速的落入到分离软板6的水平面上，同时水平面上的煤粉在弹性挤压杆的挤压力下能够快速的落入到成料箱7内，进而对矸石上散落的煤粉进行快速收集作业。
作为本发明的一种实施方式，所述分料仓5内设置有粉尘收集装置8，且粉尘收集装置8包括收集箱81、固定柱82、集尘管83和抽气泵；所述收集箱81通过固定柱82设置在分选仓41内，且收集箱81的侧壁固定有多个集尘管83；多个所述集尘管83分别位于首尾连接且截面为钝角三角形结构的所述分离软板6的斜面上方；工作时，当煤和矸石进入到分料仓5内时，PLC控制器42发出信号，使得抽气泵打开，抽气泵的吸附力会通过集尘管83将分料仓5内在高压气流冲击下产生的煤矿粉尘吸入到收集箱81内，进而对煤矸分离模块4分离后产生的粉尘进行快速收集作业，同时集尘管83设置在截面为钝角三角形结构的所述分离软板6的斜面上方，便于对矸石在撞击落入到分离软板6上产生的粉尘进行收集作业，同时集尘管83的吸附力可以加速矸石与煤块的快速分离效果。
作为本发明的一种实施方式，所述矸石仓52位于分料仓5的外部，且矸石仓52内设置有截面为锐角三角形结构的弹性导向板20，且弹性导向板20通过支撑柱30安装在分选仓41的侧壁上；所述分选仓41两侧开设有落料仓，且落料仓的仓口与导向板的两端对齐；工作时，当矸石通过转动的分离软板6输送到分离仓的外部时，矸石会落入到截面为锐角三角形结构的弹性导向板20，进而弹性导向板20可以将矸石输送到分选仓41的两侧开设的落料仓内，使得矸石通过分选仓41两侧开设的落料仓的仓口落入到巷道的轨道两侧，防止由于煤矸分离模块4分离后矸石未设置分流装置，导致矸石落入到巷道的轨道匝道上，进而影响移动式煤矸光电分选机器人的稳定高效运行；同时通过分选仓41两侧设置的落料仓便于对矸石进行收集作业，同时防止矸石产生堵塞的现象。
作为本发明的一种实施方式，所述落料仓内活动安装有顺料板40，且顺料板40的上端部与弹性导向板20的侧壁挤压接触；所述弹性导向板20的底端通过滑动杆50与分离软板6的外壁弹性接触，且滑动杆50滑动设置在矸石仓52的仓口处；工作时，当分离软板6转动时，会使得滑动杆50在矸石仓52的仓口滑动，滑动杆50的滑动会挤压弹性导向板20，进而使得弹性导向板20产生振动，弹性导向板20的振动会使得矸石快速的沿着顺料板40滑动，进而便于将分料仓5内分离后的矸石快速的排出分选仓41内，进而提高矸石和煤的快速分选效果。
具体工作流程如下：
工作时，首先打开双能X射线源32的控制电源，通过控制终端调节发射源的电压和电流，使双能X射线源32发出X射线，并通过控制终端内部软件控制和数据采集卡，采集X射线透射过空皮带21的图像；原煤经过振动筛分后，送入振动喂料机11，由振动喂料机11喂料，同时振动喂料机11将煤与矸石进行平摊。煤与矸石从输送振动筛网12末端卸料，形成一个卸料的弧面，然后通过输送模块2的空皮带21输送到双能X射线识别决策模块3内，随即穿过双能X射线源32和X射线平板检测器33构成的交叉X型通道：此时X射线平板检测器33将接收到的X射线感应信号经过光电转换器转换为电信号，再经过数据采集卡将电信号放大、整形后传送给信号处理传输模块，模块内部的A/D转换器将模拟信号转换为数字信号并经过计算机的终端软件即可采集多幅通过双能X射线源32下方的煤或矸石的透射图像，与此同时，侧面的CCD摄像机将会采集通过双能X射线源32区域并且运动到该采集图像区域的煤或矸石的侧面图像；将采集到的X射线透射图像经过放大、滤波、切割等一系列的预处理后，按照定的算法提取出煤和矸石在X射线照射下的不同特征，同时对采集的煤或矸石的侧面图像进行滤波、相减和边缘提取等预处理，按照一定的方法提取出煤或矸石的厚度信息；最后将煤和矸石在X射线照射下的不同特征和其厚度信息相结合，以此为依据来对煤和矸石进行识别。当系统终端软件判断为矸石时，则会经过仪表设定的延时时间，经过一定时段延迟后，对PLC控制器42发出控制信号，打开高频电磁阀44，高压气流冲出气动喷嘴45并击中抛落过程中的矸石，使其偏离原来的抛落轨迹，落入矸石仓52；如果终端软件判断为煤，则不会发出任何控制信号，此时高压气阀处于关闭状态，煤块将按原轨迹自然落入煤块仓51。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (2)

1.一种移动式煤矸光电分选机器人，其特征在于：包括振动喂料模块(1)、输送模块(2)、双能X射线识别决策模块(3)和煤矸分离模块(4)；所述振动喂料模块(1)、输送模块(2)、双能X射线识别决策模块(3)和煤矸分离模块(4)均通过滚轮在煤矿巷道的轨道上移动；
所述振动喂料模块(1)包括振动喂料机(11)、输送振动筛网(12)和电磁振动器(13)；所述振动喂料机(11)上转动设置有输送振动筛网(12)，且输送振动筛网(12)上安装有电磁振动器(13)；所述输送振动筛网(12)的端部连接有输送模块(2)，且输送模块(2)的端部安装有双能X射线识别决策模块(3)；
所述双能X射线识别决策模块(3)是由双能X射线源(32)、X射线平板检测器(33)、CCD摄像机(34)、测控仪表(35)和供电装置(36)组成；所述双能X射线源(32)固定安装在安装盒(31)内，且双能X射线源(32)位于输送带正上方；所述X射线平板检测器(33)安装在输送模块(2)的空皮带(21)的正下方，且X射线平板检测器(33)与双能X射线源(32)正对应；所述CCD摄像机(34)固定安装在安装盒的侧面；所述测控仪表(35)与双能X射线源(32)电信号连接；所述供电装置(36)设置在安装盒(31)内，且供电装置(36)用于对测控仪表(35)、双能X射线源(32)和X射线平板检测器(33)进行供电作业；
所述煤矸分离模块(4)包括分选仓(41)、PLC控制器(42)、高压气源(43)、高频电磁阀(44)和气动喷嘴(45)；所述分选仓(41)固定安装到安装盒(31)的侧面，且分选仓(41)内转动设置有空皮带(21)；所述PLC控制器(42)安装在输送模块(2)处，用于对振动喂料模块(1)、输送模块(2)、双能X射线识别决策模块(3)和煤矸分离模块(4)进行电信号控制；所述高压气源(43)设置在分选仓(41)内，且分选仓(41)内设置有分料仓(5)；所述分料仓(5)的侧壁仓口与空皮带(21)的端部对齐，且分料仓(5)的内壁上排列设置有七个气动喷嘴(45)；所述分料仓(5)内设置有分离软板(6)，且分离软板(6)将分料仓(5)分割成煤块仓(51)和矸石仓(52)；所述气动喷嘴(45)分别通过高频电磁阀(44)与高压气源(43)连接，且气动喷嘴(45)倾斜安装在煤块仓(51)的侧壁上，且高压气源(43)是由供电装置(36)进行供电作业；
所述分离软板(6)通过转动柱(84)转动设置在分选仓(41)内，且分离软板(6)首尾相互连接，且首尾连接的分离软板(6)的截面为钝角三角形结构；所述分离软板(6)采用网孔状橡胶材料制成；截面为钝角三角形结构的所述分离软板(6)的钝角所对应的斜面与矸石仓(52)连接，且分离软板(6)的底端设置有成料箱(7)；
首尾连接且截面为钝角三角形结构的所述分离软板(6)的钝角所相邻的竖直斜面内侧壁设置有弹性密封板，且弹性密封板上下两端与转动柱(84)的内壁转动接触；所述弹性密封板的内壁交叉固定有多个弹性挤压杆，且交叉设置的弹性挤压杆的端部分别与分离软板(6)的斜面或水平面接触；
所述矸石仓(52)位于分料仓(5)的外部，且矸石仓(52)内设置有截面为锐角三角形结构的弹性导向板(20)，且弹性导向板(20)通过支撑柱(30)安装在分选仓(41)的侧壁上；所述分选仓(41)两侧开设有落料仓，且落料仓的仓口与导向板的两端对齐；
所述落料仓内活动安装有顺料板(40)，且顺料板(40)的上端部与弹性导向板(20)的侧壁挤压接触；所述弹性导向板(20)的底端通过滑动杆(50)与分离软板(6)的外壁弹性接触，且滑动杆(50)滑动设置在矸石仓(52)的仓口处。
2.根据权利要求1所述的一种移动式煤矸光电分选机器人，其特征在于：所述分料仓(5)内设置有粉尘收集装置(8)，且粉尘收集装置(8)包括收集箱(81)、固定柱(82)、集尘管(83)和抽气泵；所述收集箱(81)通过固定柱(82)设置在分选仓(41)内，且收集箱(81)的侧壁固定有多个集尘管(83)；多个所述集尘管(83)分别位于首尾连接且截面为钝角三角形结构的所述分离软板(6)的斜面上方。
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