[發明專利]一種基于圖像識別的選煤機器人及選煤方法

在審

• 申請號: 202210650094.1
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號: CN115007474A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 韓彥峰;蔣俊豪;肖科
• 申請（專利權）人: 千眼云（重慶）科技有限公司
• 主分類號: B07C5/02
• 分類號: B07C5/02;B07C5/34;B07C5/36;G06N3/04;G06N3/08;G06T5/30;G06T5/40;G06T7/00;G06T7/12;G06T7/13;G06T7/136;G06V10/764
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

本發明公開了煤礦分揀領域內的一種基于圖像識別的選煤機器人及選煤方法，包括光學圖像采集模塊，用于對輸送帶上的煤矸石進行光學圖像采集；上位機，對光學圖像進行識別并處理后輸出坐標數據；PLC工控機，根據坐標數據輸出動作信號；機械臂，根據動作信號對識別的煤矸石進行抓取選出。本發明采用圖像識別、人工智能與機械選矸的組合形式，獲得較高的選矸效率，良好的識別正確率和分揀系統適應各種不同工況的能力。通過反選邊緣提取法設計，提高了圖像識別和定位的高魯棒性。利用灰度共生矩陣特征值模型，揭示不同礦石紋理特征之間的關系，為神經網絡的輸入、分類以及優化提供理論指導。

技術領域

本發明涉及煤礦分揀領域，具體涉及一種基于圖像識別的選煤機器人及選煤方法。

背景技術

目前大多數選煤廠都采用人工選煤的方式，這樣的選煤方式會造成環境的污染，而且選煤效率低下需要有一定的工作經驗才能勝任，并且工人的工作條件十分惡劣。人工選煤的方式具有很大的局限性，在經濟條件迅速發展的時代機械選矸是必然的趨勢。現有的機械選矸技術多采用動態跳篩分選，重介質分選法，X激光射線檢測法等，這些煤矸分離技術可以在一定程度上減少人工的使用，但是由于操作方式比較復雜且機械性能不夠穩定，并加大了工業排放，進一步惡化工業環境，無法完全的替代人工選煤的工作形式。在機械選矸的基礎上發展了配合圖像識別進行煤矸石篩選的技術，現有的圖像識別選煤技術集中在利用多傳感器融合的方式輔助執行，對形狀、重量和礦石種類有一定的限制，無法滿足對大多數選煤廠都通用的技術，需要針對性的設計，也無法滿足選煤機器人設計簡單且穩定性高的特點。

發明內容

本發明意在提供一種基于圖像識別的選煤機器人，針對人工選矸和機械選矸的缺點，利用圖像識別和機械臂選矸結合，提高識別準確性，提高撿矸的效率提高經濟效益，進一步保障工人的工作環境減少污染排放，滿足實時礦石分類，機械抓取的工程需要。

為達到上述目的，本發明的基礎技術方案如下：一種基于圖像識別的選煤機器人，包括：

光學圖像采集模塊，用于對輸送帶上的煤矸石進行光學圖像采集形成光學圖像；

上位機，對光學圖像進行識別并處理后輸出坐標數據；

PLC工控機，根據坐標數據輸出動作信號；

機械臂，根據動作信號對識別的煤矸石進行抓取選出；

交換機，接收光學圖像采集模塊采集的圖像信息并反饋給上位機，接收上位機輸出的坐標數據并反饋給PLC工控機。

本方案的原理及優點是：實際應用時，通過對輸送帶進行光學圖像采集后進行圖像識別，用上位機對圖像范圍內的煤矸石位置進行確定，并通過PLC工控機控制機械臂對識別的煤矸石進行準確選取，利用圖像識別和機械臂選矸結合，一方面提高撿矸的效率，提高經濟效益，另一方面進一步保障工人的工作環境，減少污染排放，滿足實時礦石分類、機械抓取的工程需要。

進一步，光學圖像采集模塊包括光源和相機，光源在相機外側軸向均布有多個。作為優選這樣對輸送帶上輸送的煤料進行圖像采集時可保障充足的光線，確保圖像采集清晰，有利于后續對圖像中煤矸石的準確可靠識別。

一種基于圖像識別的選煤方法，采用上述一種基于圖像識別的選煤機器人，其中上位機采用反選邊緣的方式對光學圖像中的煤矸石圖像進行識別分割。這樣針對輸送帶上前景與背景相似的特點，利用紋理特征進行圖像分割，能夠更好的從黑色的輸送帶圖像中提取處灰度相似的礦石，提高了分揀的魯棒性。

進一步，上位機采用MLP多層感知器對識別的光學圖像進行數據處理后輸出坐標數據。作為優選用MLP多層感知器作為機器學習框架模型，具有結構簡單、易于移植、精度高且即時性強的特點。另一方面對框架里面的超參數的調節比較具有較強的可審查性，對于評價選矸正確率有更好的幫助。