專利名稱：一種智能分選方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤炭分選方法及系統(tǒng)，具體涉及一種適用于煤矸石分選的智能分選方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
選煤是煤炭生產(chǎn)過程中必須進(jìn)行的工藝步驟，而排矸是選煤工藝的重要步驟之一。目前，我國(guó)大部分煤炭生產(chǎn)仍延續(xù)著人工排矸的落后方式，這種排矸方式不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、且生產(chǎn)效率低下，同時(shí)矸石揀選率也直接受排矸生產(chǎn)作業(yè)人員身體體能、人員素質(zhì)、當(dāng)班時(shí)的情緒、工作責(zé)任心和管理水平等多個(gè)人為因素的影響，使煤炭的生產(chǎn)質(zhì)量缺乏保障。 人工排矸生產(chǎn)方式之外還有傳統(tǒng)的重介分離等排矸方式，這些生產(chǎn)方式除要消耗大量的電能外，還會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵和大量難以處理的煤泥污染物，對(duì)空氣，對(duì)人和農(nóng)作物賴以生存的水源和耕地造成嚴(yán)重的破壞和污染，尤其是在我國(guó)主要產(chǎn)煤地區(qū)出現(xiàn)的開采煤炭資源與環(huán)境污染以及原本就十分匱乏的水資源間的矛盾日顯突出。已有不少煤炭生產(chǎn)加工企業(yè)不同程度地受到我國(guó)環(huán)境保護(hù)法的制約，造成設(shè)備閑置，產(chǎn)量下降，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。為了改變煤炭生產(chǎn)過程中這種落后的排矸生產(chǎn)方式，推動(dòng)煤炭生產(chǎn)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境和資源，急需一種節(jié)能降耗且環(huán)保的用于煤矸石分選的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種適用于煤矸石分選的智能分選方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)基于圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)煤矸石進(jìn)行智能分選。依據(jù)本發(fā)明提供的第一種技術(shù)方案，提供一種智能分選系統(tǒng)包括原料輸送機(jī)1、塊煤分篩裝置2、緩沖料倉(cāng)3、布料器4、工作平臺(tái)5、智能分選裝置6、執(zhí)行機(jī)構(gòu)7、矸石輸送機(jī) 8、塊煤輸送機(jī)9、清掃裝置10、除塵系統(tǒng)11、吸塵罩12和引風(fēng)機(jī)13，大塊物料由原料輸送機(jī) 1送入塊煤分篩裝置2，篩分后的物料按不同的粒度級(jí)進(jìn)入緩沖料倉(cāng)3，再經(jīng)由布料器4均勻布料后進(jìn)入工作平臺(tái)5 ；當(dāng)物料經(jīng)工作平臺(tái)5通過智能識(shí)別裝置6時(shí)，若智能識(shí)別裝置6 發(fā)現(xiàn)有矸石通過，則智能識(shí)別裝置通過PLC可編程邏輯控制器把信號(hào)傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)7，執(zhí)行機(jī)構(gòu)7通過電磁閥動(dòng)作使來自于氣泵的高壓氣體經(jīng)高壓軟管推動(dòng)氣缸動(dòng)作，氣缸帶動(dòng)與氣缸連接的機(jī)械手把煤矸石推到煤矸石輸送機(jī)上，大塊煤則繼續(xù)由工作平臺(tái)輸運(yùn)到塊煤輸送機(jī)；清掃裝置10的作用是吹掉物料粘著的灰塵顆粒，除塵系統(tǒng)11是將吸塵罩12內(nèi)的這些灰塵顆粒處理掉，再由引風(fēng)機(jī)13將潔凈空氣排出。所述智能分選系統(tǒng)適用于煤矸石分選。本發(fā)明的智能分選系統(tǒng)使用攝像機(jī)或攝像頭或CCD器件作為圖像信號(hào)采集裝置。優(yōu)選地，圖像信號(hào)采集裝置安裝在距離工作平臺(tái)正上方40厘米到60厘米之間。清掃裝置進(jìn)一步包含吹掃器，該吹掃器安裝在工作平臺(tái)的正上方。該吹掃器安裝在工作平臺(tái)的正上方40厘米處。此外，執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在工作平臺(tái)一側(cè)，執(zhí)行動(dòng)作部分氣缸應(yīng)該與工作平臺(tái)保持水平但不接觸。
依據(jù)本發(fā)明提供的第二技術(shù)方案，提供一種智能分選方法，包括以下步驟第一步，確定標(biāo)準(zhǔn)閥值在待選塊煤產(chǎn)品中挑選出有代表性的樣品，分別通過人工辨別確認(rèn)矸石與煤；然后將矸石樣品與煤樣品分別置于系統(tǒng)攝像頭下進(jìn)行比對(duì)；調(diào)整閥值參數(shù)直至合適數(shù)值分出矸石信號(hào)與煤信號(hào)為止；第二步，系統(tǒng)逆煤流啟動(dòng)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)閥值后，產(chǎn)品輸送機(jī)啟動(dòng)(矸石輸送機(jī)，塊煤輸送機(jī))一除塵系統(tǒng)啟動(dòng) (引風(fēng)機(jī)、反吹風(fēng)機(jī)、反吹回轉(zhuǎn)、卸料器)一執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)一工作輸送機(jī)啟動(dòng)一清掃裝置啟動(dòng)一布料器器啟動(dòng)一塊煤分篩裝置啟動(dòng)一原料輸送機(jī)啟動(dòng)，子系統(tǒng)啟動(dòng)完成，等待待選產(chǎn)品入料。第三步，啟動(dòng)圖像處理系統(tǒng)，對(duì)工作平臺(tái)上的含有煤矸石的塊煤實(shí)施分選系統(tǒng)在初始化之后，由圖像采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)提取原始圖像，圖像采集的控制由主控計(jì)算機(jī)完成，采集到的原始圖像信息送入圖像處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)選用DSP系統(tǒng)完成，對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)、濾波、分割和特征提取。將處理結(jié)果傳送到主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將特征信息送入識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別系統(tǒng)將識(shí)別結(jié)果傳送到主控計(jì)算機(jī)上，主控計(jì)算機(jī)按照識(shí)別出來的類型調(diào)用相應(yīng)的模型，比較、計(jì)算、送出不同的信號(hào)給執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)行。在智能分選方法中利用以下的步驟(1)-(3)進(jìn)行圖象處理，以獲得處理后的圖像識(shí)別信號(hào)來傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)(1)使用高斯平滑處理對(duì)圖像進(jìn)行去噪處理；(2)煤矸石的對(duì)比度增強(qiáng)處理；(3)圖像二值化處理。本發(fā)明所述的智能系列分選系統(tǒng)集成應(yīng)用影像、計(jì)算機(jī)、PLC等技術(shù)，完成了全新的煤矸石在線實(shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別分選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在節(jié)約了成本同時(shí)，有效地提高了煤矸石分選的識(shí)別可靠性。附圖簡(jiǎn)要說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明的智能分選系統(tǒng)的示意圖；圖2為依據(jù)本發(fā)明的智能分選系統(tǒng)的工作流程示意圖；圖3為除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為清掃裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為智能分選系統(tǒng)的識(shí)別用的硬件構(gòu)成示意圖；圖7-10為依據(jù)本發(fā)明的智能分選系統(tǒng)的電氣控制示意圖。
具體實(shí)施例方式在下面給出的依據(jù)本發(fā)明理念的示例，為本發(fā)明的最佳工藝，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，不應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明限制至下述的具體實(shí)施方式
。參考圖1，其中圖1為智能分選系統(tǒng)的示意圖。其智能分選系統(tǒng)包括原料輸送機(jī) 1、塊煤分篩裝置2、緩沖料倉(cāng)3、布料器4、工作平臺(tái)5、智能分選裝置6、執(zhí)行機(jī)構(gòu)7、矸石輸送機(jī)8、塊煤輸送機(jī)9、清掃裝置10、除塵系統(tǒng)11、吸塵罩12和引風(fēng)機(jī)13，大塊物料由原料輸送機(jī)1送入塊煤分篩裝置，篩分后的物料按不同的粒度級(jí)進(jìn)入緩沖料倉(cāng)，再經(jīng)由布料器均勻布料后進(jìn)入工作平臺(tái)，當(dāng)物料經(jīng)過工作平臺(tái)通過智能識(shí)別裝置時(shí)，若發(fā)現(xiàn)有矸石通過，則智能識(shí)別裝置快速做出反映，PLC(可編程邏輯控制器)把信號(hào)傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)(執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖詳見附圖5)，通過電磁閥動(dòng)作，來自于氣泵的高壓氣體經(jīng)高壓軟管推動(dòng)氣缸動(dòng)作， 把矸石推到矸石輸送機(jī)運(yùn)走，大塊煤則由工作平臺(tái)拉到塊煤輸送機(jī)上運(yùn)走。清掃裝置(清掃裝置結(jié)構(gòu)示意圖詳見附圖4)的作用是吹掉物料粘著的灰塵顆粒，除塵系統(tǒng)(除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖詳見附圖3)是將吸塵罩內(nèi)的這些灰塵顆粒處理掉，再由引風(fēng)機(jī)將潔凈空氣排出。圖3-5中所示的部件分別如下所示a反吹風(fēng)機(jī)、b反吹回轉(zhuǎn)、c卸料器、13引風(fēng)機(jī)、 5工作平臺(tái)、hi氣泵、h2高壓軟管、h3吹掃器、5工作平臺(tái)、fl電磁閥、f2氣缸。在智能分選系統(tǒng)中使用攝像機(jī)或攝像頭或CCD器件作為圖像信號(hào)采集裝置，圖像信號(hào)采集裝置安裝位置安裝的好壞直接影響分選效果。攝像頭安裝位置根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該安裝在距離工作平臺(tái)正上方40厘米到60厘米之間，要求圖像盡量的清晰即可。清掃裝置的吹掃器安裝應(yīng)該在不接觸塊煤的高度，優(yōu)選安裝在工作平臺(tái)的正上方，即離被處理產(chǎn)品近但不接觸的位置；一般安裝在工作平臺(tái)的正上方40厘米處。執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝要求在工作平臺(tái)一側(cè)，執(zhí)行動(dòng)作部分氣缸應(yīng)該與工作平臺(tái)保持水平但不接觸。由于整個(gè)識(shí)別與分選工作過程是非接觸，實(shí)時(shí)的，因此不會(huì)影響正常的物料傳輸。 皮帶上可設(shè)有若干個(gè)物料排隊(duì)通道，每一通道獨(dú)立的配置智能識(shí)別裝置。參考圖6所示的智能分選系統(tǒng)的識(shí)別用的硬件構(gòu)成示意圖。識(shí)別用的硬件包括研華610L工控機(jī)61、三星19 寸顯示器62、視頻采集卡63、紅外攝像頭64、白熾燈65、歐姆龍PLC 66和執(zhí)行機(jī)構(gòu)7。具體地，研華610L工控機(jī)作為主控計(jì)算機(jī)，硬件配置250GB硬盤，Inter (R)E7400i2. 8GHz CPU, IG的內(nèi)存作為系統(tǒng)的計(jì)算核心；紅外攝像頭、普通白熾燈組成圖形信息的采集部分；自動(dòng)控制執(zhí)行命令部分為OMRON系列CPlH高計(jì)算處理器的PLC，通過鏈接工控機(jī)，將不同信號(hào)通過程序控制輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，構(gòu)成執(zhí)行系統(tǒng)；采集視頻信號(hào)的視頻采集卡選用的是天敏 VC8000。智能分選系統(tǒng)的分選工作流程包括以下步驟第一步確定標(biāo)準(zhǔn)閥值。在待選塊煤產(chǎn)品中挑選出有代表性的樣品，分別通過人工辨別確認(rèn)矸石與煤。然后將矸石樣品與煤樣品分別置于系統(tǒng)攝像頭下進(jìn)行比對(duì)。調(diào)整閥值參數(shù)直至合適數(shù)值分出矸石信號(hào)與煤信號(hào)為止。第二步系統(tǒng)逆煤流啟動(dòng)。確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)閥值后，產(chǎn)品輸送機(jī)啟動(dòng)(矸石輸送機(jī)，塊煤輸送機(jī))一除塵系統(tǒng)啟動(dòng) (引風(fēng)機(jī)、反吹風(fēng)機(jī)、反吹回轉(zhuǎn)、卸料器)一執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)一工作輸送機(jī)啟動(dòng)一清掃裝置啟動(dòng)一布料器器啟動(dòng)一塊煤分篩裝置啟動(dòng)一原料輸送機(jī)啟動(dòng)，子系統(tǒng)啟動(dòng)完成，等待待選產(chǎn)品入料。(參考圖2)。第三步，啟動(dòng)圖像處理系統(tǒng)，對(duì)工作平臺(tái)上的含有煤矸石的塊煤實(shí)施分選。在本發(fā)明的智能分選方法及系統(tǒng)中，使用圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行視頻、監(jiān)控、存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)并行處理視頻信號(hào)，并且該圖像處理系統(tǒng)具有多通道實(shí)時(shí)性、無同步丟失現(xiàn)象、占用內(nèi)存空間少等系統(tǒng)特性。系統(tǒng)在初始化之后，由圖像采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)提取原始圖像，圖像采集的控制由主控計(jì)算機(jī)完成，采集到的原始圖像信息送入圖像處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)選用DSP系統(tǒng)完成，對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)、濾波、分割和特征提取。將處理結(jié)果傳送到主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將特征信息送入識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別系統(tǒng)將識(shí)別結(jié)果傳送到主控計(jì)算機(jī)上，主控計(jì)算機(jī)按照識(shí)別出來的類型調(diào)用相應(yīng)的模型，比較、計(jì)算、送出不同的信號(hào)給執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)行。在本發(fā)明的智能分選工藝中主要利用以下的步驟(1)-(3)進(jìn)行圖象處理，也可以使用形態(tài)學(xué)濾波方法來取代二值化處理的技術(shù)來進(jìn)行圖像處理。(1)使用高斯平滑處理對(duì)圖像進(jìn)行去噪處理。在圖像采集過程中，由于各種因素的影響圖像往往會(huì)出現(xiàn)一些不規(guī)則的噪聲，原始圖像在傳輸、存儲(chǔ)等都有可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)的丟失，從而影響圖像的質(zhì)量，處理噪聲過程稱為平滑。平滑可以降低圖像的視覺噪聲，同時(shí)除去圖像中的高頻部分，然后那些本來不明顯的低頻成分更容易識(shí)別，平滑可以通過卷積來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過卷積平滑后的水平投影后，二值化提供了較好的圖像效果。(2)煤矸石的對(duì)比度增強(qiáng)處理。對(duì)比度增強(qiáng)，就是對(duì)圖像的進(jìn)一步處理，將對(duì)比度進(jìn)一步拉開，它針對(duì)原始圖像的每一個(gè)像素直接對(duì)其灰度進(jìn)行處理，其處理過程主要是通過增強(qiáng)函數(shù)對(duì)像素的灰度級(jí)進(jìn)行運(yùn)算并將運(yùn)算結(jié)果作為該像素的新灰度值來實(shí)現(xiàn)的。采用直接從代表每種灰度的像素?cái)?shù)目的直方圖來觀察。通過改變選用的增強(qiáng)函數(shù)的表達(dá)式就可以得到不同的處理效果。(3)圖像二值化處理二值化處理的目的是將采集獲得的多層次灰度圖像處理成二值圖像，以便與分析理解和識(shí)別并減少計(jì)算量。二值化就是通過一些算法，通過一個(gè)閾值改變圖像中的像素顏色，令整幅圖像畫面內(nèi)僅有黑白二值，該圖像一般由黑色區(qū)域和白色區(qū)域組成，可以用一個(gè)比特表示一個(gè)像素，例如“1”表示黑色“0”表示白色，這便于我們對(duì)特征的提取，該設(shè)計(jì)中采用組內(nèi)方差和組外方差來實(shí)現(xiàn)二值化。假設(shè)m為二值化之閥值，例如設(shè)定影像灰度分劃
值m為m = ±/X·^，力在此f:輸入之影像η:所有像素之?dāng)?shù)目f(x，y)像素坐標(biāo)(x，y)的 1=1
灰度值凡是影像的灰度值低于分劃值m的令為0，影像的灰度值高于分劃值m的令為1，這種技巧稱之為二值閥值擷取。(4)形態(tài)學(xué)濾波或采用形態(tài)學(xué)濾波技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行處理。本發(fā)明的智能分選工藝也可以采用形態(tài)學(xué)濾波技術(shù)進(jìn)行圖像。其中，圖像函數(shù)f (x，y)的開操作和閉操作具有簡(jiǎn)單的幾何解釋。假設(shè)使用球形結(jié)構(gòu)元素b對(duì)f進(jìn)行開操作，將這個(gè)結(jié)構(gòu)元素視為“滾動(dòng)的”球。用b對(duì)f進(jìn)行開操作的原理可以在幾何上解釋為推動(dòng)球沿著曲面的下側(cè)面滾動(dòng)，以便球體能在曲面的整體下側(cè)面來回移動(dòng)。當(dāng)球體滾過f的整個(gè)下側(cè)面時(shí)，由球體的任何部分接觸到的曲面的最高點(diǎn)就構(gòu)成了開操作的曲面。所有比球體直徑窄的波峰在幅度和尖銳程度上都減少。同理，球體在曲面的上表面滑動(dòng)，當(dāng)球體滾過f的整個(gè)上側(cè)面時(shí)，由球體的任何部分接觸到的曲面的最低點(diǎn)構(gòu)成閉操作的曲面。從形態(tài)學(xué)基本原理可知，形態(tài)學(xué)的開運(yùn)算會(huì)去掉圖像上與結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)不相吻合的相對(duì)亮的分布結(jié)構(gòu)，同時(shí)保留那些相吻合的部分；而閉運(yùn)算則會(huì)填充那些圖像上與結(jié)構(gòu)元素不相吻合的相對(duì)暗的分布結(jié)構(gòu)，同時(shí)保留那些相吻合的部分。因此他們都可以用來有效的提取特征和平滑像。值得注意地是，采用形態(tài)濾波器時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的目的選擇具有不同形狀、大小和方向特性的結(jié)構(gòu)元素。此外，形態(tài)學(xué)開、閉運(yùn)算都具有冪等性， 這意味著一次濾波就已將所有特定于結(jié)構(gòu)元素的噪聲濾除千凈，再次重復(fù)不會(huì)產(chǎn)生新的結(jié)果。這是一個(gè)經(jīng)典方法(如線性卷積濾波、中值濾波)所不具備的性質(zhì)。由于形態(tài)學(xué)運(yùn)算是從圖像的幾何形態(tài)觀點(diǎn)來進(jìn)行圖像處理的，因此這種優(yōu)良的非線性濾波器能在濾波的同時(shí)，保持圖像結(jié)構(gòu)不被鈍化。 本發(fā)明的智能分選方法及系統(tǒng)中的電氣控制參見圖7-10所示，具體采用PLC自動(dòng)操作系統(tǒng)，便于集中監(jiān)視狀態(tài)、控制運(yùn)行。具體控制如下系統(tǒng)動(dòng)力電源為交流380伏，控制電源為交流220伏。系統(tǒng)工作之前首先將動(dòng)力電源開關(guān)SFl送電，同時(shí)將各個(gè)回路斷路器 QF1-7閉合，保險(xiǎn)FUl保護(hù)控制回路電源，空氣開關(guān)PQF閉合，自動(dòng)控制PLC系統(tǒng)帶電。至此系統(tǒng)配電準(zhǔn)備工作完畢，等待啟動(dòng)運(yùn)行。PLC反饋信號(hào)X000-X011檢測(cè)各對(duì)應(yīng)回路接觸器 KM1-KM7吸合、斷開狀態(tài)和熱繼電器FR1-7保護(hù)各回路是否過載的狀態(tài)反饋。根據(jù)反饋信號(hào)X000-X011的狀態(tài)，自動(dòng)控制連鎖系統(tǒng)中各部分之間的狀態(tài)，通過繼電器K1-7自動(dòng)控制對(duì)應(yīng)回路啟停。例如附圖8執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制回路手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，SB3為停止按鈕，SB4是啟動(dòng)按鈕，當(dāng)按下SB4啟動(dòng)按鈕時(shí)，KM2接觸器線圈得電，其常開點(diǎn)自鎖保持回路通電，執(zhí)行機(jī)構(gòu)得電運(yùn)行，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路過載時(shí)，熱繼電器FR2斷開控制回路，執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷電停止運(yùn)行。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)根據(jù)工藝編寫程序固化在PLC中，在條件滿足的情況下，PLC輸出，對(duì)應(yīng)繼電器K2 線圈得電，控制回路中K2常開點(diǎn)閉合，執(zhí)行機(jī)構(gòu)得電運(yùn)行。在條件不滿足的情況下，PLC停止輸出，K2繼電器線圈斷電，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制回路中的K2點(diǎn)斷開，回路斷電停止運(yùn)行。同理其他回路一樣控制。系統(tǒng)啟停順序詳見前面第一點(diǎn)所述逆煤流啟動(dòng)。本發(fā)明的智能分選方法及系統(tǒng)中的產(chǎn)量設(shè)計(jì)智能識(shí)別分選機(jī)皮帶速度0. 8m/s ；煤塊和奸石粒度150 300mm ；煤塊和矸石均勻、較緊密按線排列；在0. 8m長(zhǎng)度的皮帶上分布粒度為150mm (300mm)的煤塊或矸石5塊O. 5塊)，并假設(shè)為球狀，則1小時(shí)內(nèi)處理的煤塊或矸石的體積為V150 = 4/3X π XR3X5(|fe) X3600(秒)=4/3Χ π Χ0. 0753Χ5Χ3600 = 31. 80Μ3V300 = 4/3Χ π XR3X2. 5(塊)Χ3600(秒)=4/3Χ π Χ0· 153Χ2· 5X3600 = 127. 17Μ3煤的比重按照1. 2 1. 4考慮，則小時(shí)處理能力為S150 = 31. 80 X (1. 2 1. 4) = 38. 16 44. 52TS300 = 127. 17 X (1. 2 1. 4) = 152. 60 178. 04T實(shí)際的計(jì)算條件與以上的計(jì)算條件一定存在著差異，例如實(shí)際的煤塊或矸石不會(huì)是球狀的，其體積比按球狀計(jì)算的體積要?。幻簤K或矸石間的距離也不會(huì)都很小，考慮到上述原因，保守的設(shè)置0. 5的折扣參數(shù)，則基于DSP圖像處理裝置處理圖像信息的小時(shí)處理能力可達(dá)到S150 = 19 22T/ 小時(shí) S· = 76 89T/ 小時(shí)再考慮到專用基于DSP圖像處理裝置在處理圖像信息的同時(shí)，還要處理控制信號(hào)，如皮帶速度信號(hào)、計(jì)算煤塊或矸石到翻板處的時(shí)間、給出翻板控制裝置動(dòng)作信號(hào)等，處理這些控制信號(hào)也需占用基于DSP圖像處理裝置的時(shí)間資源，在上述計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上再設(shè)置0.8的系數(shù)，則基于DSP圖像處理裝置的實(shí)際矸石分選小時(shí)處理能力為
S150 = 15. 2 17. 6T/ 小時(shí) S300 = 60. 8 71. 3T/ 小時(shí)(2)若皮帶的寬度彡800mm,且橫向比較平整的條件下，可設(shè)置2個(gè)通道或多通道， 每個(gè)通道分別設(shè)置一個(gè)圖像處理裝置和自動(dòng)翻板裝置(共用一臺(tái)攝像機(jī))，可使系統(tǒng)的處理能力提高近1倍。本發(fā)明的智能系列分選系統(tǒng)集成應(yīng)用影像、計(jì)算機(jī)、PLC等技術(shù)，完成了全新的煤矸石在線實(shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別分選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在節(jié)約了成本同時(shí)，有效地提高了煤矸石分選的識(shí)別可靠性。如上述，已經(jīng)清楚詳細(xì)地描述了本發(fā)明提出的智能系列分選系統(tǒng)及方法。盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述并解釋了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員可以理解，在不背離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)中做出多種修改。
權(quán)利要求
1.一種智能分選系統(tǒng)包括原料輸送機(jī)(1)、塊煤分篩裝置(2)、緩沖料倉(cāng)(3)、布料器 (4)、工作平臺(tái)(5)、智能分選裝置(6)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)、矸石輸送機(jī)(8)、塊煤輸送機(jī)(9)、清掃裝置(10)、除塵系統(tǒng)(11)、吸塵罩(12)和引風(fēng)機(jī)(13)，大塊物料由原料輸送機(jī)(1)送入塊煤分篩裝置(2)，篩分后的物料按不同的粒度級(jí)進(jìn)入緩沖料倉(cāng)(3)，再經(jīng)由布料器(4)均勻布料后進(jìn)入工作平臺(tái)(5)；當(dāng)物料經(jīng)工作平臺(tái)(5)通過智能識(shí)別裝置(6)時(shí)，若智能識(shí)別裝置(6)發(fā)現(xiàn)有矸石通過，則智能識(shí)別裝置通過PLC (可編程邏輯控制器)把信號(hào)傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)通過電磁閥動(dòng)作使來自于氣泵的高壓氣體經(jīng)高壓軟管推動(dòng)氣缸動(dòng)作， 氣缸帶動(dòng)與氣缸連接的機(jī)械手把煤矸石推到煤矸石輸送機(jī)上，大塊煤則繼續(xù)由工作平臺(tái)輸運(yùn)到塊煤輸送機(jī)；清掃裝置(10)的作用是吹掉物料粘著的灰塵顆粒，除塵系統(tǒng)(11)是將吸塵罩(12)內(nèi)的這些灰塵顆粒處理掉，再由引風(fēng)機(jī)(13)將潔凈空氣排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的智能分選系統(tǒng)，其適用于煤矸石分選。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的智能分選系統(tǒng)，其使用攝像機(jī)或攝像頭或CCD器件作為圖像信號(hào)采集裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的智能分選系統(tǒng)，其中圖像信號(hào)采集裝置安裝在距離工作平臺(tái)正上方40厘米到60厘米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的智能分選系統(tǒng)，其中清掃裝置進(jìn)一步包含吹掃器，該吹掃器安裝在工作平臺(tái)的正上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的智能分選系統(tǒng)，其中該吹掃器安裝在工作平臺(tái)的正上方40 厘米處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的智能分選系統(tǒng)，其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在工作平臺(tái)一側(cè)，執(zhí)行動(dòng)作部分氣缸應(yīng)該與工作平臺(tái)保持水平但不接觸。
8.一種使用權(quán)利要求1中所述智能分選系統(tǒng)的智能分選方法，包括以下步驟第一步，確定標(biāo)準(zhǔn)閥值在待選塊煤產(chǎn)品中挑選出有代表性的樣品，分別通過人工辨別確認(rèn)矸石與煤；然后將矸石樣品與煤樣品分別置于系統(tǒng)攝像頭下進(jìn)行比對(duì)；調(diào)整閥值參數(shù)直至合適數(shù)值分出矸石信號(hào)與煤信號(hào)為止；第二步，系統(tǒng)逆煤流啟動(dòng)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)閥值后，產(chǎn)品輸送機(jī)啟動(dòng)(產(chǎn)品輸送機(jī)即矸石輸送機(jī)和塊煤輸送機(jī))一除塵系統(tǒng)啟動(dòng)一執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)一工作輸送機(jī)啟動(dòng)一清掃裝置啟動(dòng)一布料器器啟動(dòng)塊煤分篩裝置啟動(dòng)一原料輸送機(jī)啟動(dòng)，子系統(tǒng)啟動(dòng)完成，等待待選產(chǎn)品入料；第三步，啟動(dòng)圖像處理系統(tǒng)，對(duì)工作平臺(tái)上的含有煤矸石的塊煤實(shí)施分選系統(tǒng)在初始化之后，由圖像采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)提取原始圖像，圖像采集的控制由主控計(jì)算機(jī)完成，采集到的原始圖像信息送入圖像處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)選用DSP系統(tǒng)完成，對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)、濾波、分割和特征提取。將處理結(jié)果傳送到主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將特征信息送入識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別系統(tǒng)將識(shí)別結(jié)果傳送到主控計(jì)算機(jī)上，主控計(jì)算機(jī)按照識(shí)別出來的類型調(diào)用相應(yīng)的模型，比較、計(jì)算、送出不同的信號(hào)給執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的智能分選方法，在其中利用以下的步驟(1)-(3)進(jìn)行圖象處理，以獲得處理后的圖像識(shí)別信號(hào)來傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)(1)使用高斯平滑處理對(duì)圖像進(jìn)行去噪處理；(2)煤矸石的對(duì)比度增強(qiáng)處理；(3)圖像二值化處理。
全文摘要
提供一種智能分選方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括原料輸送機(jī)、塊煤分篩裝置、緩沖料倉(cāng)、布料器、工作平臺(tái)、智能分選裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、矸石輸送機(jī)、塊煤輸送機(jī)、清掃裝置、除塵系統(tǒng)、吸塵罩和引風(fēng)機(jī)。該智能系列分選方法及系統(tǒng)集成應(yīng)用影像、計(jì)算機(jī)、PLC等技術(shù)，完成了全新的煤矸石在線實(shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別分選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在節(jié)約了成本同時(shí)，有效地提高了煤矸石分選的識(shí)別可靠性。
文檔編號(hào)B07B15/00GK102489450SQ20111045088
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者劉陽(yáng), 宋祥武, 李功民, 李濤, 楊寶祥, 梁大偉, 王汝輝 申請(qǐng)人:唐山市神州機(jī)械有限公司