一种基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统，检测步骤为：在矿石传送带上方安装高速、高清摄像机；通过摄像机拍摄两幅传送带上的破碎矿石普通图像和带结构光图像；将上述两幅图像信息传递给系统主机进行检测，分割出矿石颗粒并提取矿石粒度信息进行统计、分析，并输出至矿石破碎机的主控制器；主控制器根据生产工艺要求调整矿石破碎机各项控制参数并按新控制参数运行；运行新控制参数后的被破碎矿石重新出现在摄像机画面里，实现矿石破碎机的闭环控制。本发明专利技术可有效解决普通摄像机只能采集到二维图像信息的矿石粒度分析仪无法区分破损或有水渍的空空如也的传送带和散布着矿石的传送带导致的对矿石粒度信息检测分析不准确的问题。

An intelligent vision based vision detection system for high performance ore granularity

The invention relates to a high performance ore size visual detection system based on intelligent visual detection, which comprises the following steps: in the ore belt is installed above the high-speed, high-definition camera through camera; two pieces on the conveyor belt of ore crushing ordinary images and band structure light image shooting; transfer the two image information to the system host detection a statistical analysis, segmentation and extraction of ore particles of ore size information, main controller and output to the ore crusher; the main controller according to the requirements of the production process to adjust the ore control parameters and run according to the new control parameters of the crusher; running the new control parameters after broken ore re appear in the camera, to achieve closed-loop control ore crusher. The invention can effectively solve the problem of ordinary cameras only capture the 2D image information of ore particle size analyzer cannot distinguish the transmission damage or water stains with scattered and absolutely empty transport ore led to the ore particle size information detection and analysis of the problem of inaccurate.

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统
本专利技术涉及一种应用于矿石粒度检测领域的智能视觉技术，具体为一种基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统。
技术介绍
采矿是国民经济重要基础产业之一，我国目前拥有近万座金属矿山，在矿产资源探查、挖掘和选矿生产的过程中普遍存在粗放开发、资源浪费、综合利用率低、安全环境等突出问题，同时矿业增长主要依靠要素投入，采选矿整体技术水平提升缓慢。解决这些问题的唯一途径就是实现矿业生产和管理的智能化，只有选择信息化与自动化融合发展的路径，促进采选矿自动化，提升传统矿业的信息化水平，才能保障高效采选与生产安全，实现跨越式发展。矿山机械制造是指用于各种固体矿物及石料的开采和洗选的机械设备及其配套设备制造，包括建井设备、采掘凿岩设备、矿山提升设备、矿物破碎粉末设备、矿物筛分洗选设备的制造。矿山机械设备主要用于煤矿、金属矿及非金属矿等矿石的开采和浮选等作业。矿山机械设备在交通、铁道、建筑、水利、电力和国防等基本建设中也有大量应用。矿山机械在经济建设、科技进步和社会发展中占有十分重要的地位和作用，矿山机械制造业是国家建立独立工业体系的基础，也是衡量一个国家工业实力的重要标志，属于国民经济的支柱行业。矿山机械设备直接关系到我国金属、非金属和煤炭资源的开发利用，其先进性和现代化，在一定程度上反映了一个国家的工业化水平，也决定了矿山资源科学开发和综合利用的水平，对国民经济的发展期重要作用。按选矿流程可分为破碎机械、粉磨机械、筛分设备机械、分选机械和脱水机械等。选矿是在所采集的矿物原料中，根据各种矿物物理性质、物理化学性质和化学性质的差异，选出有用矿物的过程。破碎机械常用的有颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机和反击式破碎机等；粉磨机械中使用最广的是筒式磨机，包括棒磨机、球磨机、砾磨机和自磨机等；筛分机械中常用的有惯性振动筛和共振筛；水力分级机和机械分级机是湿式分级作业中广泛使用的分级机械。智能生产首先采集生产过程人、机器、物料相应的实时状态信息，使整个生产过程相关因素智能化。从上世纪末期，美国、加拿大、南非等国的研究机构就开始尝试利用智能视觉技术对矿石粒度进行检测分析；近年来，国内一些高校、科研院所等研究机构也开始进行矿石粒度视觉检测分析的研究，但目前国内成功应用的案例很少，而且检测分析的数据准确性普遍不好，与矿山生产设备破碎机相连形成闭环控制的技术尚未见报道。采用普通摄像机作为传感器的矿石粒度检测仪无法解决矿石粒度信息检测分析不准确的问题：⑴、矿石破碎过程中洒水工艺在矿石表面形成水斑导致了二维图像灰度值产生巨大变化，很多时候系统会将一块矿石检测确定为多块矿石；⑵、传送带上的一块矿石因为形状、姿态、光照等不同导致了二维图像灰度值产生巨大变化，很多时候系统会将一块矿石检测确定为两块会多块矿石；⑶、传送带上的两块或多块矿石因为紧密接触或色度相近导致了二维图像灰度值变化不大，很多时候系统会将它们检测确定为一块矿石。另外，现有矿石粒度检测分析研究也是一种概率性分析技术或产品，不能同时给出矿石多少的数量信息。
技术实现思路
针对现有技术中矿石粒度检测设备准确性不高、与矿山生产设备破碎机没有相连形成闭环控制以及不能同时给出矿石多少的数量信息等不足，本专利技术要解决的问题是提供一种精确、全面的一种基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术一种基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统，检测步骤如下：在矿石传送带上方安装高速、高清摄像机；通过摄像机拍摄两幅传送带上的破碎矿石图像，其中第一幅为普通图像，第二幅为带结构光图像；将上述两幅图像信息传递给系统主机进行检测，分割出矿石颗粒并提取矿石粒度信息进行统计、分析，并输出至矿石破碎机的主控制器；矿石破碎机的主控制器根据生产工艺要求调整矿石破碎机各项控制参数并按新的控制参数运行；运行新控制参数后的被破碎矿石重新出现在摄像机画面里，实现矿石破碎机的闭环控制。分割出矿石颗粒并提取矿石粒度信息包括以下步骤：利用智能视觉技术对第一幅图像的二维图像数据进行处理及矿石颗粒分割；利用智能视觉技术对第二幅图像即结构光图像进行边缘提取，在系统预先标定的情况下，根据传送带速度及图像处理的边缘拟合技术进行两幅图像的配准；用结构光图像判断传送带是否为空；用结构光图像修正水斑干扰；用结构光图像修正多分矿石；用结构光图像修正少分矿石；用结构光图像测量矿石数量；提取所有矿石粒度信息。用结构光图像判断传送带是否为空，具体为：如果带结构光的第二幅矿石图像的各条结构光曲线与事先定义的空传送带的各条结构光曲线重合，则判定为空传送带，否则判定为散布着矿石的传送带。用结构光图像修正水斑干扰，具体为：采用第二幅带结构光的矿石图像对第一幅矿石图像分割结果进行修正，即两幅图像配准后，对疑似水斑的两块或多块矿石进行校验，用该矿石区域图像中结构光的线性度进行分析；如果结构光在该区域是一条直线或多段连续的折线，则可将这些洒水的一块的矿石检测确定为一块矿石。用结构光图像修正少分矿石，具体为：采用第二幅带结构光的矿石图像对第一幅矿石图像分割结果进行修正，即两幅图像配准后，对疑似多块矿石的矿石进行校验，用该矿石区域图像中结构光的线性度进行分析，如果结构光在该区域为多段断续的折线，则确定为两块或多块矿石。用结构光图像修正多分矿石，具体为：采用第二幅带结构光的矿石图像对第一幅矿石图像分割结果进行修正，即两幅图像配准后，对疑似为一块矿石的两块或多块矿石进行校验，用该矿石区域图像中结构光的线性度进行分析，如果结构光在该区域是一条直线或多段连续的折线，则确定为一块矿石。用结构光图像测量矿石数量，具体为：直接利用第二幅带结构光的矿石图像检测出传送带上矿石的三维信息，计算出传送带上经过矿石的体积值，并按比重换算成重量。疑似水斑的两块或多块矿石为：一块小矿石形心在另一块大矿石形状内的两块或多块矿石。疑似一块矿石的两块或多块矿石为：边界相邻部分重合的两块或多块矿石。疑似多块矿石为：矿石图像区域内有弱边缘线的矿石；弱边缘线是指在图像非边缘线部分，差分图像值大于等于设定阈值M的N％且小于M，定义为弱边缘，经过噪声处理滤除孤立弱边缘点后，可连接在一起的弱边缘点构成弱边缘线。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术方法采用高速、高清摄像机加结构光作为传感器，可以有效解决采用普通摄像机作为传感器只能采集到二维图像信息的矿石粒度分析仪无法区分破损或有水渍的空空如也的传送带和散布着矿石的传送带导致的对矿石粒度信息检测分析不准确的问题。2.本专利技术方法采用高速、高清摄像机加结构光作为传感器，可以有效解决采用普通摄像机作为传感器的矿石粒度检测仪无法解决的矿石粒度信息检测分析不准确的问题，采用二维半的图像处理技术可以精确检测确定：(1)表面有水斑的一块矿石仍是一块矿石；(2)形状、姿态以及光照不同的一块矿石仍是一块矿石；(3)接触紧密或色度相近的两块或多块矿石仍是两块或多块矿石，因此本专利技术有效提升了矿石粒度分析仪的检测、分析准确性。3.本专利技术方法采用高速、高清摄像机加结构光作为传感器，可以有效解决采用普通摄像机作为传感器只能采集到二维图像信息的矿石粒度分析仪无法计量传送带上的矿石数量(体积或重量)问题。4.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统，其特征在于检测步骤如下：在矿石传送带上方安装高速、高清摄像机；通过摄像机拍摄两幅传送带上的破碎矿石图像，其中第一幅为普通图像，第二幅为带结构光图像；将上述两幅图像信息传递给系统主机进行检测，分割出矿石颗粒并提取矿石粒度信息进行统计、分析，并输出至矿石破碎机的主控制器；矿石破碎机的主控制器根据生产工艺要求调整矿石破碎机各项控制参数并按新的控制参数运行；运行新控制参数后的被破碎矿石重新出现在摄像机画面里，实现矿石破碎机的闭环控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统，其特征在于检测步骤如下：在矿石传送带上方安装高速、高清摄像机；通过摄像机拍摄两幅传送带上的破碎矿石图像，其中第一幅为普通图像，第二幅为带结构光图像；将上述两幅图像信息传递给系统主机进行检测，分割出矿石颗粒并提取矿石粒度信息进行统计、分析，并输出至矿石破碎机的主控制器；矿石破碎机的主控制器根据生产工艺要求调整矿石破碎机各项控制参数并按新的控制参数运行；运行新控制参数后的被破碎矿石重新出现在摄像机画面里，实现矿石破碎机的闭环控制。2.按权利要求1所述的基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统，其特征在于分割出矿石颗粒并提取矿石粒度信息包括以下步骤：利用智能视觉技术对第一幅图像的二维图像数据进行处理及矿石颗粒分割；利用智能视觉技术对第二幅图像即结构光图像进行边缘提取，在系统预先标定的情况下，根据传送带速度及图像处理的边缘拟合技术进行两幅图像的配准；用结构光图像判断传送带是否为空；用结构光图像修正水斑干扰；用结构光图像修正多分矿石；用结构光图像修正少分矿石；用结构光图像测量矿石数量；提取所有矿石粒度信息。3.按权利要求2所述的基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统，其特征在于用结构光图像判断传送带是否为空，具体为：如果带结构光的第二幅矿石图像的各条结构光曲线与事先定义的空传送带的各条结构光曲线重合，则判定为空传送带，否则判定为散布着矿石的传送带。4.按权利要求2所述的基于智能视觉的高性能矿石粒度视觉检测系统，其特征在于用结构光图像修正水斑干扰，具体为：采用第二幅带结构光的矿石图像对第一幅矿石图像分割结果进行修正，即两幅图像配准后，对疑似水斑的两块或多块矿石进行校验，用该矿石区域图像中结构光的线性度进行分析；如果结构光在该区域是一条直线或多段连...

【专利技术属性】
技术研发人员：董铁军，赵全邦，张雷，肖峰，孙立涛，王玉周，付存伟，
申请(专利权)人：沈阳聚德视频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21