本發(fā)明涉及礦石分選技術領域，涉及一種基于圖像識別技術和機械手臂的礦石分選工藝，特別適用于煤炭等行業(yè)。

背景技術：

我國是一個能源大國，在礦石生產過程中會產生大量的無用礦物，比如矸石，為了不浪費的資源，常常需要對破碎后的大塊礦石進行撿矸分選。而現(xiàn)在的撿矸方式主要是人工操作，比如現(xiàn)行的煤炭手選工藝，就是通過人眼辨別，手工撿出的辦法。但是由于撿矸車間煙塵大、環(huán)境臟、噪聲大，對人體危害嚴重。撿矸車間是選煤廠職業(yè)病最主要的產生地之一，同時人工撿矸的勞動強度大，工作效率低下，投資大，所以這種工藝模式一直以來也飽受詬病。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于圖像識別技術和機械手臂的煤炭分選工藝，解決了目前選煤廠撿矸方式主要是人工檢矸的問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種技術方案：一種基于圖像識別技術和機械手臂的礦石分選工藝，包括以下步驟：

A: 礦石經過初篩后，一部分進入皮帶進行撿矸，圖像識別系統(tǒng)區(qū)分礦石中指定的一種或幾種礦物，并將信息傳遞給控制器；

B:控制器控制機械手臂執(zhí)行撿取動作，機械手臂根據(jù)識別結果將需要分離出的礦物撿出，并由設置在機械手臂外側的溜槽排出。

一種基于圖像識別技術和機械手臂的礦石分選工藝中應用的分揀設備，所述分揀設備包括帶圖像識別系統(tǒng)的機械手臂；

所述圖像識別系統(tǒng)包括相互關聯(lián)的圖像采集模塊、源圖像存儲模塊和信息傳遞模塊；

所述機械手臂與圖像識別系統(tǒng)分別與控制器連接，機械手臂設置在撿矸皮帶的上方，圖像識別系統(tǒng)的圖像采集模塊設置在撿矸皮帶的上方、機械手臂的前方。

所述機械手臂具體結構為：包括底座、萬向輪、立柱、工具箱、固定座、氣杠、推桿、轉軸、從動桿、主動桿、活動座、橫桿、滑軌、滑輪、支撐座、驅動電機、支架、連接座、支座、圖像采集器、圖像識別器、處理器、第一電機、第二電機、第一齒輪、第二齒輪、第一抓取指、第二抓取指和彈簧；

所述底座的下表面設有數(shù)個萬向輪；

所述底座的上表面上固定連接有一個立柱；

所述底座的上表面上還固定連接有一個工具箱；

所述立柱外表面的中端固定連接有一個固定座，所述固定座位于立柱的右側；

所述固定座上表面固定連接有一個氣杠；

所述氣杠上軸連接有一個推桿；

所述從動桿的一端通過轉軸與立柱的頂端相連接，所述從動桿的另一端通過轉軸與活動座的右側上端相連接；

所述主動桿的一端通過轉軸與推桿的頂端相連接，所述主動桿的另一端通過轉軸與活動座的右側下端相連接；

所述從動桿和主動桿相平行；

所述活動座的左端固定連接有一個橫桿；

所述橫桿的上、下表面均固定連接有一個滑軌；

所述支撐座的上、下端均活動連接有一個滑輪；

所述滑輪分別滑動連接在上、下兩個滑軌上；

所述支撐座上固定連接有一個驅動電機；

所述驅動電機的輸出軸同時通過皮帶與兩個滑輪的輸入軸相連接；

所述支撐座的側面上固定連接有一個支架；

所述支架的底面上固定連接有一個連接座；

所述連接座的底面上固定連接有一個支座；

所述橫桿的左端固定連接有一個圖像采集器；

所述圖像識別器和處理器均固定連接在支架上；

所述支架內部的左側固定連接有一個第一電機；

所述支架內部的右側固定連接有一個第二電機；

所述支座上分別活動連接有第一齒輪和第二齒輪；

所述第一電機的輸出軸通過皮帶與第一齒輪的輸入軸相連接；

所述第二電機的輸出軸通過皮帶與第二齒輪的輸入軸相連接；

所述第一齒輪上固定連接有一個第一抓取指；

所述第二齒輪上固定連接有一個第二抓取指；

所述第一抓取指和第二抓取指之間固定連接有一個彈簧；

所述圖像采集器通過線纜依次與圖像識別器和處理器的信號輸入端相連接；

所述處理器的信號輸出端通過線纜還與氣杠、驅動電機、第一電機和第二電機并行連接。

所述圖像識別系統(tǒng)外部設置有一機殼，并通過機架架裝在撿矸皮帶的上方；所述的源圖像存儲模塊和信息傳遞模塊安裝在機殼內部，所述的圖像采集模塊安裝在機殼底部。

所述機械手臂的主體安裝在撿矸皮帶的外側，機械手臂與主體之間為鉸接關系，機械手臂主體和圖像識別系統(tǒng)分別與控制器連接。

每條撿矸皮帶上至少設置一套帶圖像識別系統(tǒng)的機械手臂。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明結構簡單、靈活性高，能將礦石中大小不同的矸石選出，提供符合工業(yè)需求的有用礦物。其中機械手臂具有多個自由度，可以有效取代人工檢矸。使用時，通過圖像采集器和圖像識別器對物品進行識別，并通過處理器對氣杠、驅動電機、第一電機和第二電機進行控制，實現(xiàn)自動識別矸石和木塊，提高了生產效率，降低了勞動量，可靠性能好。所用分揀設備結構簡單，操作方便，精準度高，工作效率高。針對排矸車間的特定環(huán)境和技術要求，將圖像識別與機械手臂進行結合實現(xiàn)全自動化分選，打破傳統(tǒng)人工選矸工藝的缺陷，節(jié)省大量人力物力財力，適合各規(guī)模選礦廠投產使用。機械手臂應用到礦石手選過程中，既可以減少人工，又能提高礦石分選的效率和準確度，可大大推動礦石行業(yè)的技術進步，改善員工工作環(huán)境，提高資源的回收率和利用率。

附圖說明：

為了易于說明，本發(fā)明由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。

圖1為本發(fā)明具有圖像識別功能的機械手臂具體結構示意圖。

圖2為本發(fā)明中分揀設備的整體結構示意圖。

1-底座；2-萬向輪；3-立柱；4-工具箱；5-固定座；6-氣杠；7-推桿；8-轉軸；9-從動桿；10-主動桿；11-活動座；12-橫桿；13-滑軌；14-滑輪；15-支撐座；16-驅動電機；17-支架；18-連接座；19-支座；20-圖像采集器；21-圖像識別器；22-處理器；23-第一電機；24-第二電機；25-第一齒輪；26-第二齒輪；27-第一抓取指；28-第二抓取指；29-彈簧；30-圖像識別系統(tǒng)；31-控制器；32-機械主體；33-溜槽；34-機械手臂；35-撿矸皮帶。

具體實施方式：

如圖1所示，本具體實施方式采用以下技術方案：一種基于圖像識別技術和機械手臂的礦石分選工藝，包括以下步驟：各種礦石經過初篩后，一部分進入皮帶進行撿矸，圖像識別系統(tǒng)將撿矸皮帶中矸石或有價礦石區(qū)分，將信息傳遞給控制器?？刂破骺刂茩C械手臂執(zhí)行撿取動作，機械手臂根據(jù)識別結果將需要分離出的矸石或有價礦石撿出，并由設置在機械手臂外側的溜槽排出。

具有圖像識別功能的機械手臂具體結構為：包括底座1、萬向輪2、立柱3、工具箱4、固定座5、氣杠6、推桿7、轉軸8、從動桿9、主動桿10、活動座11、橫桿12、滑軌13、滑輪14、支撐座15、驅動電機16、支架17、連接座18、支座19、圖像采集器20、圖像識別器21、處理器22、第一電機23、第二電機24、第一齒輪25、第二齒輪26、第一抓取指27、第二抓取指28和彈簧29；所述底座1的下表面設有數(shù)個萬向輪2；所述底座1的上表面上固定連接有一個立柱3；所述底座1的上表面上還固定連接有一個工具箱4；所述立柱3外表面的中端固定連接有一個固定座5，所述固定座5位于立柱3的右側；所述固定座5上表面固定連接有一個氣杠6；所述氣杠6上軸連接有一個推桿7；所述從動桿9的一端通過轉軸8與立柱3的頂端相連接，所述從動桿9的另一端通過轉軸8與活動座11的右側上端相連接；所述主動桿10的一端通過轉軸8與推桿7的頂端相連接，所述主動桿10的另一端通過轉軸8與活動座11的右側下端相連接；所述從動桿9和主動桿10相平行；所述活動座11的左端固定連接有一個橫桿12；所述橫桿12的上、下表面均固定連接有一個滑軌13；所述支撐座15的上、下端均活動連接有一個滑輪14；所述滑輪14分別滑動連接在上、下兩個滑軌13上；所述支撐座15上固定連接有一個驅動電機16；所述驅動電機16的輸出軸同時通過皮帶與兩個滑輪14的輸入軸相連接；所述支撐座15的側面上固定連接有一個支架17；所述支架17的底面上固定連接有一個連接座18；所述連接座18的底面上固定連接有一個支座19；所述橫桿12的左端固定連接有一個圖像采集器20；所述圖像識別器21和處理器22均固定連接在支架17上；所述支架17內部的左側固定連接有一個第一電機23；所述支架17內部的右側固定連接有一個第二電機24；所述支座19上分別活動連接有第一齒輪25和第二齒輪26；所述第一電機23的輸出軸通過皮帶與第一齒輪25的輸入軸相連接；所述第二電機24的輸出軸通過皮帶與第二齒輪26的輸入軸相連接；所述第一齒輪25上固定連接有一個第一抓取指27；所述第二齒輪26上固定連接有一個第二抓取指28；所述第一抓取指27和第二抓取指28之間固定連接有一個彈簧29；所述圖像采集器20通過線纜依次與圖像識別器21和處理器22的信號輸入端相連接；所述處理器22的信號輸出端通過線纜還與氣杠6、驅動電機16、第一電機23和第二電機24并行連接。

其中，所述彈簧29為碟形彈簧；所述萬向輪2上設有防滑裝置；所述第一電機23和第二電機24均為變頻電機。

本發(fā)明具有圖像識別功能的機械手臂的使用狀態(tài)為：使用時，通過萬向輪2的移動，將橫桿12移動到傳送帶的上方，圖像采集器20和圖像識別器21對物品進行識別，當檢測到矸石和木塊時，處理器對氣杠6、驅動電機16、第一電機23和第二電機24發(fā)出指令，此時，氣杠6、驅動電機16、第一電機23和第二電機24協(xié)同工作，氣杠6控制整個機械手的高低運動，驅動電機16控制機械手的左右移動，第一電機23和第二電機24控制第一抓取指27和第二抓取指28，實現(xiàn)抓取。

本發(fā)明所公開的是一種礦石分選工藝，本實施例以煤炭分選為例進行說明，這種分選工藝是一種基于圖像識別技術和機械手臂的煤炭和矸石區(qū)別分揀的方法，運用到的主要設備為帶圖像識別系統(tǒng)的機械手臂。將圖像識別與機械手臂進行結合實現(xiàn)全自動化分選，打破傳統(tǒng)人工選矸工藝技術思路。這種分選工藝基于分揀裝置，該分揀裝置包括圖像識別系統(tǒng)和機械手臂，主要包括圖像識別系統(tǒng)1，控制器2，機械主體3，溜槽4，機械手臂5，撿矸皮帶6。機械手臂與圖像識別系統(tǒng)分別與控制器連接，機械手臂設置在撿矸皮帶的上方，圖像識別系統(tǒng)的圖像采集模塊設置在撿矸皮帶的上方、機械手臂的前方。機械手臂的主體安裝在撿矸皮帶的外側，機械手臂與主體之間為鉸接關系，機械手臂主體和圖像識別系統(tǒng)分別與控制器連接。

每條撿矸皮帶上至少設置一套帶圖像識別系統(tǒng)的機械手臂。

圖像識別系統(tǒng)包括相互關聯(lián)的圖像采集模塊、源圖像存儲模塊和信息傳遞模塊。圖像識別系統(tǒng)外部設置有一機殼，并通過機架架裝在撿矸皮帶的上方。源圖像存儲模塊和信息傳遞模塊安裝在機殼內部，圖像采集模塊安裝在機殼底部。源圖像存儲模塊中分別存儲有煤炭和矸石的圖像，根據(jù)實際需要選定源圖像存儲模塊的類別。

根據(jù)撿矸皮帶中物料的質量情況，若矸石數(shù)量較多，則向外分揀煤炭，若煤炭數(shù)量較多，則向外分揀矸石。舉例說明：向外分揀矸石時，在源圖像存儲模塊中選定矸石圖像，并將矸石的圖像信息傳遞給圖像采集模塊，圖像采集模塊根據(jù)接收到的圖像信息對經過的物料進行圖像采集，識別與其所接收到的圖像信息相近的矸石并將其標定，然后通過信息傳遞模塊將標定的圖像信息傳遞給控制器，控制器接到信息后，啟動機械手臂主體，主體控制機械手臂水平轉動，到達指定位置后，對標定矸石實施撿取動作，然后再轉至溜槽所在位置，將矸石落入溜槽排出，撿取動作完成后，圖像采集模塊的識別標定矸石消失，自動恢復最初的圖像采集識別狀態(tài)。

采用上述分揀設備實施分揀的工藝步驟為：原煤經過初篩后，一部分進入皮帶進行撿矸，圖像識別系統(tǒng)將撿矸皮帶中矸石或煤炭區(qū)分，將信息傳遞給控制器，控制器控制機械手臂執(zhí)行撿取動作，機械手臂根據(jù)識別結果將需要分離出的矸石或煤炭撿出，并由設置在機械手臂外側的溜槽排出。