一種基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別裝置及其識別方法與流程

2023-05-29 10:31:36

本發明涉及礦石機器視覺識別技術領域，具體為一種基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別裝置及其識別方法。

背景技術：

目前我國礦業領域，在礦石辨別依然採用傳統的人工肉眼識別方法，其存在的弊端是顯而易見。利用機器視覺技術的強大優越性：速度快、信息量大、功能多、效率高。如果將機器視覺技術應用於礦石識別檢測，將具有人工檢測所無法比擬的優勢。有效礦元素在礦石中的紋理分布和顏色獨特的重要特徵，利用機器視覺進行檢測不僅可以排除人的主觀因素的幹擾，而且還能夠對這些指標進行定量描述，避免了因人而異的識別結果，減小礦石識別誤差，提高識別效率和精度。機器視覺建立在客觀分析和推理的基礎之上，有效避免了人工檢測的主觀性和個體差異性，提高了檢測精度。機器視覺系統使用攝相機和圖像處理來完成類似人工的監測。機器視覺研究的目的就是根據人類的視覺特性使機器更好的替代人來工作或者完成人類不能完成的工作，減少勞動強度，不斷提高產品生產質量和勞動生產效率。與傳統檢測方式相比，機器視覺檢測具有顯著優勢與巨大的經濟價值，且檢測效率高，檢測具有連續性和可重複性。

然而，機器視覺技術用於礦石識別，與人工肉眼礦物識別具有同樣的缺陷，即：只能對礦石定性和半定量。定性：根據礦石表面的顏色、紋理、光澤特性等對礦石進行分類；半定量：根據礦石表面顏色、紋理的分布特性，對礦石有效元素的含量進行近似估算。機器視覺技術檢測原理源於人類視覺系統，無論方法如何優化，也只能做到對礦石含量半定量，可以無限接近礦石含量真實值，但無法做到礦石含量全定量。目前，對礦石含量判別除化學檢驗方法可以做到近似全定量之外，無論x射線技術，還是機器視覺技術均只能做到半定量分析。為此，我們提出了一種基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別裝置及其識別方法投入使用，以解決上述問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別裝置，包括機體，所述機體的頂部開有礦石進料口，所述機體的內腔頂部左右對稱安裝有兩組結構相同的光電傳感器，所述機體的內腔左右兩側壁對稱設有安裝板，所述安裝板的頂部通過安裝支架連接有光源組件，所述安裝板的底部通過安裝支架與高速相機連接，所述機體的左側壁安裝有控制器，所述機體的右側壁安裝有氣缸組件，所述氣缸組件的頂部設有支撐板，所述支撐板的頂部連接有撥料板，且撥料板的側壁與氣缸組件的輸出端連接，所述機體的底部開有兩組不同級別的礦石出料口，所述控制器分別與光電傳感器、光源組件、高速相機和氣缸組件電性連接。

優選的，所述控制器為pc計算機或嵌入式控制器。

優選的，所述光源組件的光源為白光或紅外線，且光源組件和高速相機均通過轉軸與安裝支架轉動連接。

優選的，所述支撐板的頂端通過銷軸與撥料板活動連接。

優選的，一種基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別方法，該基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別方法的具體步驟如下：

s1：調節高速相機、光源組件與被識別礦石之間的採圖角度，並根據不同礦石調節光源組件的光源功率；

s2：高速相機對被識別礦石進行圖像採集，並傳輸至控制器中；

s3：控制器通過其內置的軟體對採集的礦石圖像進行綜合分析，判定被識別礦石的礦種，並對其品位進行預估。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明用於工業生產中的礦石識別及分選，具有速度快、信息量大、功能多、效率高的特點，有效避免了人工檢測的主觀性和個體差異性，可更好的替代人來工作或者完成人類不能完成的工作，減少勞動強度，提高產品生產質量和勞動生產效率。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

圖中：1機體、2礦石進料口、3光電傳感器、4安裝板、5光源組件、6高速相機、7控制器、8氣缸組件、9支撐板、10撥料板、11礦石出料口。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參閱圖1，本發明提供一種技術方案：一種基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別裝置，包括機體1，所述機體1的頂部開有礦石進料口2，所述機體1的內腔頂部左右對稱安裝有兩組結構相同的光電傳感器3，所述機體1的內腔左右兩側壁對稱設有安裝板4，所述安裝板4的頂部通過安裝支架連接有光源組件5，所述安裝板4的底部通過安裝支架與高速相機6連接，所述機體1的左側壁安裝有控制器7，所述機體1的右側壁安裝有氣缸組件8，所述氣缸組件8的頂部設有支撐板9，所述支撐板9的頂部連接有撥料板10，且撥料板10的側壁與氣缸組件8的輸出端連接，所述機體1的底部開有兩組不同級別的礦石出料口11，所述控制器7分別與光電傳感器3、光源組件5、高速相機6和氣缸組件8電性連接。

其中，所述控制器7為pc計算機或嵌入式控制器，所述光源組件5的光源為白光或紅外線，且光源組件5和高速相機6均通過轉軸與安裝支架轉動連接，所述支撐板9的頂端通過銷軸與撥料板10活動連接。

本發明還提供了一種基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別方法，該基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別方法的具體步驟如下：

s1：調節高速相機6、光源組件5與被識別礦石之間的採圖角度，並根據不同礦石調節光源組件5的光源功率；

s2：高速相機6對被識別礦石進行圖像採集，並傳輸至控制器7中；

s3：控制器7通過其內置的軟體對採集的礦石圖像進行綜合分析，判定被識別礦石的礦種，並對其品位進行預估。

光源組件5的光源為白光或紅外線，並將光源組件5固定在安裝支架上為高速相機6拍攝礦石，提供持續、穩定的照明；高速相機6固定在安裝支架上，對被識別礦石進行攝像或拍照，為礦石識別提供原始圖像分析數據；控制器7為pc計算機或者嵌入式控制計算器，並對礦石圖像進行計算分析，確定礦石的種類和相應礦石元素預估算，即定性半定量分析，實現礦石的識別辨析；安裝支架，用於安裝固定光源組件5和高速相機6，且角度可調節，為光源照明給高速相機6提供最佳角度。

通過礦石進料口2放入待識別礦石，礦石進入光電傳感器3傳感區域，同時光源組件5照亮礦石表面，光電傳感器3觸發高速相機6對礦石表面進行拍照，拍下礦石表面成像圖像，然後傳輸至控制器7進行圖像分析預測，輸出礦石識別結果，通過氣缸組件8外接高壓氣體，實現使撥料板10實現撥料的動作，將不同品種的礦石分別撥入不同的礦石出料口11中，本發明提供的基於可見光或紅外線的礦石機器視覺識別裝置，可用於礦石識別教學與研究，也可拓展為多套光源、相機、傳感器等，用於工業礦石識別生產，具有識別精度高、效率高的特點，有效避免了人工礦石分辨的主觀性和個體差異性，可更好的替代人來工作或者完成人類不能完成的工作，減少勞動強度，提高礦石識別生產質量和勞動生產效率。本發明中高速相機6使用25幀/秒的200萬像素以上的彩色型號，光源組件5的光源採用6500k～7000k色溫的可見光光源，功率可調節，紅外光源選擇功率在30w以上的光源，防止由於光源色溫影響使採樣圖像引入噪聲，光源功率可根據不同礦石元素對光照的吸收與反射程度進行調節。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。