CN210138856U - 煤矸石分拣装置及煤矸石自动分拣系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矸石分拣装置及煤矸石自动分拣系统，该装置包括分拣机架、导流板和执行机构，其中：导流板，通过所述分拣机架设置在皮带运输机的皮带的正上方，将所述皮带划分为分拣通道和设备通道，并且能够将待测煤块导流至所述分拣通道，所述分拣通道上设置有排矸口；执行机构，设置在所述设备通道上，能够将所述分拣通道上识别出的煤矸石通过所述排矸口排出。实施本实用新型，通过导流板将皮带划分为分拣通道和设备通道，当识别出煤矸石之后，通过设置在设备通道上的执行机构将分拣通道上识别出的煤矸石通过排矸口排出，从而实现自动分拣煤矸石，无需人工分拣，提高工作效率，提高安全系数。

Description

煤矸石分拣装置及煤矸石自动分拣系统

技术领域

本实用新型涉及煤矿技术领域，尤其涉及一种煤矸石分拣装置及煤矸石自动分拣系统。

背景技术

煤矸石是在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石，其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物。

目前，现有的煤矸石主要通过以下几种方法进行识别：1、人工识别，通过人工肉眼识别出煤矸石，劳动强度大、作业环境恶劣、效率低下；2、图像识别方法，根据煤与煤矸石的颜色灰度进行识别，难以识别与煤相似的黑色煤矸石，准确度低；3、伽马射线识别方法，难以识别厚度大的煤矸石，并且伽马射线对人体和环境有潜在危害。同时，在识别出煤矸石之后，大多采用人工分拣识别出的煤矸石，增加作业人员的危险，效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的煤矸石分拣装置工作效率、准确度和安全系数低的不足，提供一种煤矸石分拣装置及煤矸石自动分拣系统。

本实用新型的技术方案提供一种煤矸石分拣装置，包括分拣机架、导流板和执行机构，其中：

导流板，通过所述分拣机架设置在皮带运输机的皮带的正上方，将所述皮带划分为分拣通道和设备通道，并且能够将待测煤块导流至所述分拣通道，所述分拣通道上设置有排矸口；

执行机构，设置在所述设备通道上，能够将所述分拣通道上识别出的煤矸石通过所述排矸口排出。

进一步的，所述执行机构包括弹击器、电磁阀和气源，所述电磁阀的一端与所述气源连接，所述电磁阀的另一端与所述弹击器连接，所述弹击器通过所述气源能够朝向所述排矸口方向弹出。

进一步的，所述弹击器包括气缸和推杆，所述推杆能够在所述气缸内朝向所述排矸口方向滑动。

进一步的，所述推杆靠近所述排矸口的一端设置有开口朝向所述排矸口的弧形的推手。

进一步的，所述执行机构还包括减压阀，所述减压阀的一端与所述气源连接，所述减压阀的另一端与所述电磁阀连接。

进一步的，所述导流板朝向所述分拣通道的侧壁上设置有用于控制所述待测煤块的速度的减速装置。

进一步的，所述减速装置包括伸缩杆和阻力板，所述伸缩杆的一端与所述导流板连接，所述伸缩杆的另一端与所述阻力板连接，所述伸缩杆能够带动所述阻力板沿所述伸缩杆的伸缩方向运动。

进一步的，所述伸缩杆包括光轴、轴承和弹性部件，所述轴承的一端与所述导流板连接，所述轴承的另一端与所述光轴的一端过盈配合，所述光轴的另一端与所述阻力板连接，所述弹性部件套接在所述光轴上。

本实用新型的技术方案提供一种煤矸石自动分拣系统，包括控制器、用于识别待测煤块的煤矸石识别装置、以及如前所述的煤矸石分拣装置，所述控制器的一端与所述煤矸石识别装置通信连接，所述控制器的另一端与所述煤矸石分拣装置通信连接，所述控制器能够获取所述煤矸石识别装置识别出的所述煤矸石的位置坐标、以及所述皮带运输机的运行速度，并根据所述位置坐标和所述运行速度控制所述煤矸石分拣装置将所述煤矸石排出。

进一步的，所述煤矸石识别装置包括用于获取皮带输送机上的待测煤块的图像信息的图像采集单元、用于将所述待测煤块的图像信息中的待测RGB颜色值转换成对应的待测HSV值的图像转换单元、以及用于当所述待测HSV值符合预设的煤矸石的HSV阈值时，确定所述待测煤块为煤矸石的煤矸石识别单元，所述图像采集单元与所述图像转换单元的一端通信连接，所述图像转换单元的另一端与所述煤矸石识别单元的一端通信连接，所述煤矸石识别单元的另一端与所述控制器通信连接。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：通过导流板将皮带划分为分拣通道和设备通道，当识别出煤矸石之后，通过设置在设备通道上的执行机构将分拣通道上识别出的煤矸石通过排矸口排出，从而实现自动分拣煤矸石，无需人工分拣，提高工作效率，提高安全系数。

附图说明

参见附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是本实用新型实施例一提供的一种煤矸石分拣装置的结构示意图；

图2是图1所示的执行机构的结构示意图；

图3是图1所示的减速装置的结构示意图。

附图标记对照表：

51-分拣机架；52-导流板；521-减速装置；5211-伸缩杆；52111-光轴；52112-轴承；52113-弹性部件；5212-阻力板；53-执行机构；531-弹击器；5311-气缸；5312-推杆；53121-推手；532-电磁阀；533-气源；534-减压阀；535-继电器；6-皮带；61-分拣通道；611-排矸口；62-设备通道；63-计速器。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或视为对实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

实施例一

如图1-图3所示，图1是本实用新型实施例一提供的一种煤矸石分拣装置的结构示意图，图2是图1所示的执行机构的结构示意图，图3是图1所示的减速装置的结构示意图。该煤矸石分拣装置包括分拣机架51、导流板52和执行机构53，导流板52通过分拣机架51设置在皮带运输机的皮带6的正上方，将皮带6划分为分拣通道61和设备通道62，并且能够将待测煤块导流至分拣通道61，分拣通道61上设置有排矸口611；执行机构53，设置在设备通道62上，能够将分拣通道61上识别出的煤矸石通过排矸口611排出。

分拣机架51设置在皮带运输机的皮带6的四周，用于固定导流板52和执行机构53，使导流板52不与皮带6接触，避免影响皮带6正常运行。

导流板52为长条形，导流板52的长度沿皮带6的长度方向延伸。待测煤块包括煤矸石和煤炭。

优选地，为了更好地导流待测煤块，导流板52与皮带6的距离为5毫米-15毫米。

执行机构53可以通过控制器控制自动启动，也可以通过其他方式启动，本实用优选控制器。控制器可以是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)执行，也可以是由内置控制芯片的服务器执行，本实用新型优选为PLC。当识别出煤矸石之后，控制器控制执行机构53启动，通过执行机构53将分拣通道61上识别出的煤矸石通过排矸口611排出。

本实用新型提供的煤矸石分拣装置，通过导流板将皮带划分为分拣通道和设备通道，当识别出煤矸石之后，通过设置在设备通道上的执行机构将分拣通道上识别出的煤矸石通过排矸口排出，从而实现自动分拣煤矸石，无需人工分拣，提高工作效率，提高安全系数。

可选地，如图2所示，执行机构53包括弹击器531、电磁阀532和气源533，电磁阀532的一端与气源533连接，电磁阀532的另一端与弹击器531连接，弹击器531通过气源533能够朝向排矸口611方向弹出。

弹击器531用于将识别出的煤矸石朝向排矸口611排出，电磁阀532用于连通气源533和弹击器531，电磁阀532通过管路分别与弹击器531和气源连接。当识别出煤矸石之后，控制电磁阀532开启，使气源533提供的高压气体进入弹击器531中，通过气源533提供的高压气体从而使弹击器531将识别出的煤矸石朝向排矸口611排出。

优选地，如图2所示，弹击器531包括气缸5311和推杆5312，推杆5312能够在气缸5311内朝向排矸口611方向滑动。

当识别出煤矸石之后，PLC控制电磁阀532开启，使气源533提供的高压气体进入气缸5311中，然后推动推杆5312朝向排矸口611方向滑动，从而使识别出的煤矸石朝向排矸口611排出。

优选地，为了能够更加准确地将识别出的煤矸石排出，提高弹击成功率，如图2所示，推杆5312靠近排矸口611的一端设置有开口朝向排矸口611的弧形的推手53121。

优选地，如图2所示，推手53121朝向排矸口611的一侧设置有缓冲垫(图中未示)。

优选地，如图2所示，执行机构53还包括减压阀534，减压阀534的一端与气源533连接，减压阀534的另一端与电磁阀532连接。

减压阀534用于控制气源533提供的高压气体匀速进入弹击器531中，使弹击器531能够更加稳定地弹出，减少高压气体对弹击器531的快速冲击而损坏，提高弹击器531的使用寿命，降低成本。

优选地，如图2所示，执行机构53还包括与电磁阀532连接的继电器535，继电器535用于控制电磁阀532的开启或者关闭，从而实现全自动化，提高工作效率。

优选地，如图3所示，导流板52朝向分拣通道61的侧壁上设置有用于控制待测煤块的速度的减速装置521。

减速装置521用于控制待测煤块的在皮带6上的运行速度，使前后的待测煤块产生一定距离，便于煤矸石分拣。

优选地，为了简化结构，降低成本，减速装置521设置在导流板52的入口处。

优选地，如图3所示，减速装置521包括伸缩杆5211和阻力板5212，伸缩杆5211的一端与导流板52连接，伸缩杆5211的另一端与阻力板5212连接，伸缩杆5211能够带动阻力板5212伸缩杆5211的伸缩方向运动。

待测煤块经过减速装置521时，由于受到阻力板5212的阻力，使得通过减速装置521后与前面的待测煤块产生距离，便于煤矸石分拣。

优选地，为了更好地控制待测煤块的速度，左右两侧的导流板52均设置有伸缩杆5211和阻力板5212，使待测煤块受到左右两侧阻力板5212的阻力，进一步便于煤矸石分拣。

优选地，如图3所示，伸缩杆5211包括光轴52111、轴承52112和弹性部件52113，轴承52112的一端与导流板52连接，轴承52112的另一端与光轴52111的一端过盈配合，光轴52111的另一端与阻力板5212连接，弹性部件52113套接在光轴52111上。

光轴52111和轴承53112保证减速装置521前后移动时减小阻力。优选地，为了更好地控制阻力板5212，提高稳固性，通过三组光轴52111和轴承53112与阻力板5212连接。

弹性部件52113为弹簧，用于在待测煤块经过减速装置521时受到压力收缩后可以自动复位。

优选地，如图1所示，煤矸石分拣装置还包括设置在皮带6上的计速器63。

计速器63用于获取皮带6的运行速度，并发送至PLC，PLC根据计速器63获取的运行速度和识别出的煤矸石的位置坐标，控制弹击器531将煤矸石朝向排矸口611排出。计速器63可以是贴在皮带6上的计速标记，也可以是其他形式的计速设备。

实施例二

在实施例一的基础上，实施例二为实施例一的煤矸石自动分拣系统结构，因此与实施例一相同的部分不再赘述。该煤矸石自动分拣系统包括控制器、用于识别待测煤块的煤矸石识别装置、以及如前所述的煤矸石分拣装置，控制器的一端与煤矸石识别装置通信连接，控制器的另一端与煤矸石分拣装置通信连接，控制器能够获取煤矸石识别装置识别出的煤矸石的位置坐标、以及皮带运输机的运行速度，并根据位置坐标和运行速度控制煤矸石分拣装置将煤矸石排出。

控制器可以是PLC执行，也可以是由内置控制芯片的服务器执行，本实用新型优选为PLC。

当煤矸石识别装置识别出煤矸石之后，控制器获取识别出的煤矸石的位置坐标和皮带运输机的运行速度，并根据煤矸石的位置坐标与煤矸石分拣装置的位置坐标的对应关系控制煤矸石分拣装置排出煤矸石，实现自动分拣煤矸石，无需人工分拣识别出的煤矸石，从而提高分拣工作效率，降低安全系数。

煤矸石识别装置可以采用现有的煤矸石识别装置，具体结构形式不受限制，只要能够识别出煤矸石即可。

本实用新型提供的煤矸石自动分拣装置，通过获取识别出的煤矸石的位置坐标和皮带运输机的运行速度，控制煤矸石分拣装置将识别出的煤矸石排出，实现自动分拣煤矸石，无需人工分拣，提高工作效率，提高安全系数。

可选地，为了提高煤矸石识别的准确度，煤矸石识别装置包括用于获取皮带输送机上的待测煤块的图像信息的图像采集单元、用于将待测煤块的图像信息中的待测RGB颜色值转换成对应的待测HSV值的图像转换单元、以及用于当待测HSV值符合预设的煤矸石的HSV阈值时，确定待测煤块为煤矸石的煤矸石识别单元，图像采集单元与图像转换单元的一端通信连接，图像转换单元的另一端与煤矸石识别单元的一端通信连接，煤矸石识别单元的另一端与控制器通信连接。

图像采集单元设置在煤矸石分拣装置的分拣机架上，图像采集单元可以为摄像头，实时采集皮带输送机上的待测煤块的图像信息。

RGB是指代表红、绿、蓝三个通道的颜色，HSV也称六角锥体模型，是指色调(Hue，H)，饱和度(Saturation，S)，明度(Value，V)。

图像采集单元将获取到的皮带输送机上的待测煤块的图像信息发送至图像转换单元，图像转换单元将待测煤块的图像信息的RGB颜色值转换成待测HSV值，煤矸石识别单元将待测HSV值与预设的煤矸石的HSV阈值进行比较，当待测HSV值符合预设的煤矸石的HSV阈值时，确定待测煤块为煤矸石，否则为煤炭。

预设的煤矸石的HSV阈值可以根据每个煤矿区域的煤矸石的HSV值来设定，为了进一步提高准确度，HSV阈值可以是每个分量H、S、V的取值范围。

优选地，煤矸石识别装置采用的煤矸石识别方法步骤如下：

步骤S101：获取历史煤矸石的图像信息中的历史RGB颜色值；

步骤S102：将所述历史RGB颜色值转换成对应的历史HSV值，生成所述预设的煤矸石的HSV阈值。

具体来说，历史煤矸石为煤矿区域的已经识别出的煤矸石，如通过人工肉眼识别出的煤矸石，不同煤矿区域的煤矸石的RGB颜色值不会，因此会导致预设的煤矸石的HSV阈值不同。通过根据历史煤矸石的RGB颜色值生成预设的煤矸石的HSV阈值可以进一步提高煤矸石识别的准确度。

步骤S103：获取皮带输送机上的待测煤块的图像信息；

步骤S104：将所述待测煤块的图像信息中的待测RGB颜色值转换成对应的待测HSV值；

步骤S105：将所述待测HSV值与所述预设的煤矸石的HSV阈值进行比较；

步骤S106：当所述待测HSV值符合预设的煤矸石的HSV阈值时，确定所述待测煤块为煤矸石。

优选地，控制器可以采用以下方法实现自动分拣煤矸石：

步骤S201：当煤矸石识别装置识别出煤矸石时，控制器将待测煤块的图像信息转换成二值图像信息；

步骤S202：对二值图像信息进行除噪处理，并连通二值图像信息的连通域，生成煤矸石图像信息；

步骤S203：计算煤矸石图像信息的质心；

步骤S204：根据煤矸石图像信息的质心获取煤矸石的位置坐标；

步骤S205：获取皮带运输机的运行速度；

步骤S206：根据位置坐标和运行速度控制煤矸石分拣装置排出煤矸石。

具体来说，当煤矸石识别装置识别出煤矸石时，PLC执行步骤S201将符合预设的煤矸石的HSV阈值的待测煤块的图像信息的像素值设置为255，否则设置为0，即将煤矸石的图像以白色显示，煤炭的图像以黑色显示，从而生成二值图像信息；然后执行步骤S202删除二值图像信息中的零零星星的噪点，并连通二值图像信息的连通域，即删除一些待测煤块的白色的洞，从而生成煤矸石图像信息；并且执行步骤S203计算煤矸石图像信息的质心；以及执行步骤S204根据煤矸石图像信息的质心获取煤矸石的位置坐标，提高获取煤矸石的位置坐标的准确度，提高煤矸石自动分拣的准确度；最后执行步骤S205和步骤S206获取煤矸石的位置坐标和皮带运输机的运行速度，并根据煤矸石的位置坐标与煤矸石分拣装置的位置坐标的对应关系控制煤矸石分拣装置排出煤矸石。

综上所述，本实用新型提供的煤矸石分拣装置及煤矸石自动分拣系统，通过导流板将皮带划分为分拣通道和设备通道，当识别出煤矸石之后，通过设置在设备通道上的执行机构将分拣通道上识别出的煤矸石通过排矸口排出，从而实现自动分拣煤矸石，无需人工分拣，提高工作效率，提高安全系数。并且通过控制器获取识别出的煤矸石的位置坐标和皮带运输机的运行速度，控制煤矸石分拣装置将识别出的煤矸石排出，实现全自动化，进一步提高工作效率。

以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤矸石分拣装置，其特征在于，包括分拣机架、导流板和执行机构，其中：

导流板，通过所述分拣机架设置在皮带运输机的皮带的正上方，将所述皮带划分为分拣通道和设备通道，并且能够将待测煤块导流至所述分拣通道，所述分拣通道上设置有排矸口；

执行机构，设置在所述设备通道上，能够将所述分拣通道上识别出的煤矸石通过所述排矸口排出。

2.如权利要求1所述的煤矸石分拣装置，其特征在于，所述执行机构包括弹击器、电磁阀和气源，所述电磁阀的一端与所述气源连接，所述电磁阀的另一端与所述弹击器连接，所述弹击器通过所述气源能够朝向所述排矸口方向弹出。

3.如权利要求2所述的煤矸石分拣装置，其特征在于，所述弹击器包括气缸和推杆，所述推杆能够在所述气缸内朝向所述排矸口方向滑动。

4.如权利要求3所述的煤矸石分拣装置，其特征在于，所述推杆靠近所述排矸口的一端设置有开口朝向所述排矸口的弧形的推手。

5.如权利要求2所述的煤矸石分拣装置，其特征在于，所述执行机构还包括减压阀，所述减压阀的一端与所述气源连接，所述减压阀的另一端与所述电磁阀连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的煤矸石分拣装置，其特征在于，所述导流板朝向所述分拣通道的侧壁上设置有用于控制所述待测煤块的速度的减速装置。

7.如权利要求6所述的煤矸石分拣装置，其特征在于，所述减速装置包括伸缩杆和阻力板，所述伸缩杆的一端与所述导流板连接，所述伸缩杆的另一端与所述阻力板连接，所述伸缩杆能够带动所述阻力板沿所述伸缩杆的伸缩方向运动。

8.如权利要求7所述的煤矸石分拣装置，其特征在于，所述伸缩杆包括光轴、轴承和弹性部件，所述轴承的一端与所述导流板连接，所述轴承的另一端与所述光轴的一端过盈配合，所述光轴的另一端与所述阻力板连接，所述弹性部件套接在所述光轴上。

9.一种煤矸石自动分拣系统，其特征在于，包括控制器、用于识别待测煤块的煤矸石识别装置、以及如权利要求1-8任一项所述的煤矸石分拣装置，所述控制器的一端与所述煤矸石识别装置通信连接，所述控制器的另一端与所述煤矸石分拣装置通信连接，所述控制器能够获取所述煤矸石识别装置识别出的所述煤矸石的位置坐标、以及所述皮带运输机的运行速度，并根据所述位置坐标和所述运行速度控制所述煤矸石分拣装置将所述煤矸石排出。

10.如权利要求9所述的煤矸石自动分拣系统，其特征在于，所述煤矸石识别装置包括用于获取皮带输送机上的待测煤块的图像信息的图像采集单元、用于将所述待测煤块的图像信息中的待测RGB颜色值转换成对应的待测HSV值的图像转换单元、以及用于当所述待测HSV值符合预设的煤矸石的HSV阈值时，确定所述待测煤块为煤矸石的煤矸石识别单元，所述图像采集单元与所述图像转换单元的一端通信连接，所述图像转换单元的另一端与所述煤矸石识别单元的一端通信连接，所述煤矸石识别单元的另一端与所述控制器通信连接。

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