一种面阵色选机物料测速方法和不合格物料踢出方法与流程

本发明属于色选机的
技术领域：
，具体为一种面阵色选机物料测速方法和不合格物料踢出方法。
背景技术：
：目前国内市场上，面阵色选机大多采用以下两种方式来确定物料进入相机视区的速度：一是将测得的平均速度作为物料的速度；二是将测得物料下滑后的最大速度作为物料的速度。物料进入相机视区的平均速度需要人工反复测试，耗时耗力，生产效率低下，且需要专门的工具辅助测试得到，给生产带来极大的不便。采用下滑后的最大速度作为物料进入相机视区的速度，通过改变气阀喷发时间宽度将次品物料踢出，显然次品带出会增加，这两种速度的测定方法效率低，误差大，且无法保证面阵色选机在剔除物料过程中百发百中，物料飞出去的角度不一致，甚至导致剔除的物料会被反弹出进料口。由于操作复杂，既耗费了大量的时间，又增加了操作者的工作强度，而且还容易出错，显然生产效率低下。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种面阵色选机物料测速方法，物料速度检测更加准确，不合格物料踢出时准确，带走的合格物料少，节约材料。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种面阵色选机物料测速方法，包括以下步骤：步骤一：利用安装在通道上方的高速相机捕获物料下落的图像；步骤二：将获取到的图像平均分成上下两部分，上部分的物料图像与下部分的物料图像的高均为16毫米；步骤三：将上部分的物料图像视为质子，建立图像的行-列坐标系，质子的对角坐标表示该质子的位置与大小，再利用下部分的物料的行坐标与对应该物料的喷嘴的列坐标，建立物料行-气阀列的坐标系，行-列坐标系包括112根行坐标线，960根列坐标线，物料行-气阀列包括112根行坐标线，64根列坐标线，则物料行-气阀列的坐标系中每15列对应一个气阀；步骤四：上部分的物料图像4毫秒捕获一次，将捕获到的物料图像建立坐标；步骤五：下部分的物料图像4毫秒捕获一次，将捕获到的物料图像建立坐标，若在下一次捕获的过程中，捕获到上一次捕获到的物料，则该物料标记为滞留物料，并且在计数的过程中，减去相应的滞留物料数；步骤六：根据物料在物料行-气阀列的坐标系中的坐标，读出物料速度。进一步的，在物料行-气阀列的坐标系中物料无法在行-列坐标系中找到相应的物料，该物料标记为无效物料。一种面阵色选机不合格物料踢出方法，根据物料速度和物料到喷阀的距离，计算出喷阀开启时间。进一步的，喷阀控制板上设有计数器。本发明的有益效果是：无需依靠人工频繁测定物料的速度，提高了生产效率，降低了人力的浪费，同时提高了机器的工作效率。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1为本发明中速度-跨越图像行数图。图2为本发明中图像行高-图像列号码示意图。图3为本发明中图像行高-图像列号码示意图。图4为本发明中图像行高-图像列号码示意图。图5为本发明中图像行高-图像列号码示意图。图6为本发明中图像行高-图像列号码示意图。图7为本发明中图像行高-图像列号码示意图。具体实施方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。一种面阵色选机物料测速方法，包括以下步骤：步骤一：利用安装在通道上方的高速相机捕获物料下落的图像；步骤二：将获取到的图像平均分成上下两部分，上部分的物料图像与下部分的物料图像的高均为16毫米；步骤三：将上部分的物料图像视为质子，建立图像的行-列坐标系，质子的对角坐标表示该质子的位置与大小，再利用下部分的物料的行坐标与对应该物料的喷嘴的列坐标，建立物料行-气阀列的坐标系，行-列坐标系包括112根行坐标线，960根列坐标线，物料行-气阀列包括112根行坐标线，64根列坐标线，则物料行-气阀列的坐标系中每15列对应一个气阀；步骤四：上部分的物料图像4毫秒捕获一次，将捕获到的物料图像建立坐标；步骤五：下部分的物料图像4毫秒捕获一次，将捕获到的物料图像建立坐标，若在下一次捕获的过程中，捕获到上一次捕获到的物料，则该物料标记为滞留物料，并且在计数的过程中，减去相应的滞留物料数；步骤六：根据物料在物料行-气阀列的坐标系中的坐标，读出物料速度。在物料行-气阀列的坐标系中物料无法在行-列坐标系中找到相应的物料，该物料标记为无效物料，无效物料不被踢出。不同的物料从米道中飞出的速度不同，现对物料进行一般分析如下：1、物料在开米道上的运动分析：色选机的米道和水平面的夹角为60度，跑道长度为1米,物料的质量为m，下滑力为0.866mg,由于米道提供给物料的支持力为0.5mg，磨擦系数总是小于1的，假定米道磨擦系数为0.1<u<0.5,则：①物料下滑的最大加速为：a_MAX＝(F下滑力-F最小摩擦力)/m＝(0.866mg-0.1*0.5mg)/m＝0.816g②物料下滑的最小加速为:a_MIN＝(F下滑力-F最大摩擦力)/m＝(0.866mg-0.5*0.5mg)/m＝0.616g物料离开米道时刻速度范围为：由于摩擦力的存在，物料下滑后，速度是不可能一致的，这就需要测速。2、物料离开米道后的运动分析：在图像平面上，做初速度为V0,加速度大小为0.866g的加速直线运动。在垂直图像平面的方向上，做初速度为0,加速度大小为0.5g的加速直线运动。在图像平面上的位移：S图像＝V0*t+0.5a像面*t*t＝V0*0.004+0.5a像面*0.004*0.004＝V0*0.004+0.000006928(米)＝4V0+0.006928mm＝4V0(毫米)所以我们可以近似认为4ms时间内的平均速度等于物料离开米道时的速度。根据S图像＝V0*t+0.5a像面*t*t公式计算，得到表1：时间(ms)初始速度(m/s)位移(mm)43.999116.00332883.999132.020512123.999148.05155243.474713.90572883.474727.825312123.474741.7587522、图像尺寸规划：假定我们图像的上半部分设置为16mm高的视野范围，而图像的下半部分也设置为16mm高的视野范围,图像的分界线划分为“图像的上半部分”管理，图像的下边界划分为“图像的下半部分”管理，这样一个物料经过相机视野范围，肯定会被捕获到。假定图像传感器放大系数为gain，确定图像的高度：H图像取gain＝16/112＝0.142857毫米/行,则：H图像＝(16+16)/16/112＝224行速度-时间-跨越图像行数表，(表2)：根据上表和附图1，我们可以得出结论，在8ms内，每个物料至少可以被拍摄到3次，所以每间隔4ms拍摄一次图像，捕获来自米道的物料是完全可能的。3、建立图像坐标系分析：在附图2所示，倾斜的平行四边形范围为物料的活动区域，由(0,0)，(0,W),(W,H)和(0,H)四点围城的区域为图像视区，在实际应用中，图像和物料的运动范围不是重合的，因为相机安装无法满足图像是竖直的，它总会有一个很小的角度，这里指的是a，斜率用k表示，k＝tga，分k是否大于0去分析物料的运动情况，由于物料在下落过程中，其几何中心的运动轨迹是不会改变的，而且是竖直向下的，根据一次函数关系式，得到图像的运动轨迹函数：y＝(x-x0)*tga+y0。Ⅰ、有关计算的数据定义：①图像中的每行实际距离定义为：gain；②物料从上半张图到下半张图经过的行数定义为：S1，单位：行；③物料在图像下边沿的速度定义为：V1，单位：米/秒；④物料从图像下边沿运动到气嘴的位移定义为：S2，单位：米；⑤像偏移竖直位置的角a；Ⅱ、计算公式：①物料离开米道时的实际速度(m/s),V0＝0.25*S1*gain/cosa+0.002*a；②物料实际加速度(m/s^2),a＝0.866g；③物料像加速度(行/s^2),ag＝1000a/gain；④物料在下半图像中运动到图像下边沿的时间(ms)：t1＝[sqrt(2a*gain*Y0/1000/cosa+V0*V0*gain*gain/1000000)-V0*gain/1000]*1000/a；⑤物料在图像下边沿的速度(m/s)：V1＝V0+a*t1/1000；⑥物料从图像下边沿运动到气嘴的时间(ms)：t2＝[sqrt(2a*S2+V1*V1)-V1]*1000/a；⑦物料被计算出速度时到气嘴的时间t＝t1+t2；⑧物料从坐标(x0,y0)，运动到坐标(x,y)处，满足下面的关系式:y＝(x-x0)*tga+y0；⑨假定气阀的总数量为VNUM,则每个气阀所占的列数量为Cper：Cper＝(W-H*tga)*cosa/VNUM；⑩如果物料坐标为(x,y),则该物料会受到气阀号码为Vx:当tga<0时，Vx＝[x+(H-y)*tga]*(W-H*tga)*cosa*cosa/VNUM当tga>＝0时，Vx＝(x-y*tga)*(W-H*tga)*cosa*cosa/VNUM当a＝90度时，Vx＝x*W/VNUM4、物料映射分析：物料在下落过程中，有可能会围绕其中心产生自转现象，但其几何中心的运动轨迹是不会改变的，在图像的上半视区，我们将物料看作质点对象去分析，只是在图像的下半视区，才去按“面”的特征进行分析。在图像上半视区中，我们将物料看作质点，所以定义其几何中心坐标为(x0,y0)，滞留次数CNTup。CNTup＝1表示坐标为有效物料，CNTup＝0表示该坐标为无效物料。在图像下半视区中，我们用物料所在的长方形框中的对角线坐标去表示一个面，实现了物料的大小，长方形的中心看作是物料的几何中心，所以定义长方形对角线坐标为(Xmin,Ymin),(Xmax,Ymax),几何中心坐标为(x,y)，滞留次数CNTdown。CNTdown＝1表示坐标为有效物料，CNTdown＝0表示该坐标为无效物料，CNTdown＝2表示该坐标为无效物料，在该视区中第2次被发现。①一一映射分析：在附图3中，A物料的在4ms后所在位置为A’，B物料的在4ms后所在位置为B’。②多对一映射分析：A和B运动后，也可能变成为一个物料，这时两者的速度相同，A变成失去映射图像了，A.CNTup＝0,设置为无效物料。在附图4中，A物料和B物料在4ms后成了一个质点，A变成失去映射图像了，所以A.CNTup＝0,设置为无效物料。③滞留物料分析：根据附图5，由于C滞留物料的存在，B’是B的映射图像，可以推知A物料在上半图像中发生滞留，在下半图像中C,D和E被标记为滞留物料。④无效物料分析：根据附图6异物是在图像下半视区中，物料被标记为滞留一次，但没有源物料与之映射，我们称之为无效物料，物料从下往上跳，在图像下半部分成了像，就是这种情况，异物是在图像下半视区中，直接将其CNTdown＝0，不处理其速度和时间，有像无源的情况偶尔会有，它会给测速带来干扰。5、物料搜索分析：根据附图7，搜索原则，先在当前图像的下半视区搜索“像物料”，得到其坐标(X0,Y0)，然后在上一张图像的上半视区搜索“源物料”，已知“像物料”坐标(X0,Y0),根据运动轨迹公式：y＝(x-X0)*tga+Y0，计算Y1＝0.5*H时的X1值。Ⅰ、下半图像搜索方法：①如果tga<0,第1次搜索第1列,令col＝0,row＝0,col列的起始点坐标(x0＝col-0.5*H*cosa,y0＝0),判断该点是否是成像物料，如果不是，则将row++,y＝row,代入y＝(x-x0)*tga+y0,求得col列的下一点坐标(x,y),判断该点是否是“像物料”。直到y＝0.5*H-1。如果搜索到“像物料”，则记录“像物料”坐标(X0,Y0),(COL,ROW)。COL＝col,ROW＝Y0。第n次搜索第1列,令col＝COL,row＝ROW。第1次搜索第2列,令col++,row＝0,col列的起始点坐标(x0＝col-0.5*H*cosa,y0＝0),判断该点是否是“像物料”。如果不是，则将row++,y＝row,代入y＝(x-x0)*tga+y0,求得col列的下一点坐标(x,y),判断该点是否是“像物料”。直到y＝0.5*H-1。如果搜索到“像物料”，则记录“像物料”坐标(X0,Y0),(COL,ROW)。COL＝col,ROW＝Y0。第n次搜索第1列,令col＝COL,row＝ROW。等等，直到col＝W-1。②如果tga>0，第1次搜索第1列,令col＝0,row＝0,col列的起始点坐标(x0＝col+0.5*H*cosa,y0＝row),判断该点是否是“像物料”。如果不是，则将row++,y＝row,代入y＝(x-x0)*tga+y0,求得col列的下一点坐标(x,y),判断该点是否是“像物料”。直到y＝0.5*H-1。如果搜索到“像物料”，则记录“像物料”坐标(X0,Y0),(COL,ROW)。COL＝col,ROW＝Y0。第n次搜索第1列,令col＝COL,row＝ROW。第1次搜索第2列,令col＝1,row＝0,col列的起始点坐标(x0＝col+0.5*H*cosa,y0＝row),判断该点是否是“像物料”。如果不是，则将row++,y＝row,代入y＝(x-x0)*tga+y0,求得col列的下一点坐标(x,y),判断该点是否是“像物料”。直到y＝0.5*H-1。如果搜索到“像物料”，则记录“像物料”坐标(X0,Y0),(COL,ROW)。COL＝col,ROW＝Y0。第n次搜索第1列,令col＝COL,row＝ROW。等等，直到col＝W-1。③如果a＝90,第1次搜索第1列,令令col＝0,row＝0,col列的起始点坐标(col,row),判断该点是否是“像物料”。如果不是，则将row++,y＝row，搜索col列的下一点坐标(x,y),判断该点是否是“像物料”。直到y＝0.5*H-1。如果搜索到“像物料”，则记录成像物料坐标(X0,Y0),(COL,ROW)。COL＝col,ROW＝Y0。第n次搜索第1列,令col＝COL,row＝ROW。第1次搜索搜索第2列,令col＝1,y0＝0，col列的起始点坐标(col,row),判断该点是否是“像物料”。如果不是，则将row++,y＝row，搜索col列的下一点坐标(x,y),判断该点是否是“像物料”。直到y＝0.5*H-1，如果搜索到“像物料”，则记录“像物料”坐标(X0,Y0),(COL,ROW)。COL＝col,ROW＝Y0。第n次搜索第1列,令col＝COL,row＝ROW。等等，直到col＝W-1。Ⅱ、上半图像搜索方法：如果tga<0,搜索第1行row＝0.5*H令y1＝row代入y＝(x-X0)*tga+Y0求得x1，如果搜索到源像物料，则记录“源物料”坐标(X1,Y1)。如果没有搜索到“源物料”，则将y1++,直到y1＝H-1。②如果tga>＝0,搜索第1行row＝0.5*H令y1＝row代入y＝(x-X0)*tga+Y0求得x1，如果搜索到“源物料”，则记录“源物料”坐标(X1,Y1)，如果没有搜索到“源物料”，则将y1++,直到y1＝H-1。④如果a＝90,搜索第1行row＝0.5*H，y1＝row，x1＝X0,判断(x1,y1),如果搜索到“源物料”，则记录“源物料”坐标(X1,Y1)。搜索第2行,y1++，y1＝row，x1＝X0,判断(x1,y1),如果搜索到“源物料”，则记录“源物料”坐标(X1,Y1)。直到y1＝H-1,搜索完整列。再执行从当前图像的下半视区开始搜索。以上方式都是从下往上搜索“像物料”和“源物料”。如果两者映射，则计算速度，气阀号码和等待剔除时间。如果是无源物料，则丢弃该物料，设置为非物料。如果是滞留物料，则根据速度，设置其滞留次数，便于下次识别。一种面阵色选机不合格物料踢出方法，根据物料速度和物料到喷阀的距离，计算出喷阀开启时间，喷阀控制板上设有计数器。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。当前第1页1 2 3