一种视觉识别煤和煤矸石并用机械手进行分离的技术的制作方法

本实用新型涉及对原煤中的煤和煤矸石采用视觉识别并用机械手进行分离的技术。

背景技术：

近年随着采煤机械化程度的不断提高，矿井原煤产量大大增长，但是，由于井下工作面断层或夹矸大量混入原煤中，使原煤灰分较大，煤的质量下降；灰分主要集中在煤中所夹杂的煤矸石，如果能去除这些煤矸石，煤中的灰分就能大大降低，煤的质量就能得到很大提高。同时也避免了这部分煤矸石在生产运输等各个环节对设备运转带来卡链停机和过度磨损等危害。

目前广泛使用的煤矸分离技术和方式有四种：一是人工手选煤矸石的方式(效率低下且不安全)；二是用风力选煤的方式选出煤和煤矸石(分选效果差，煤矸石中带煤多，煤炭损失大)；三是用动筛跳汰机分选煤和煤矸石(设备庞大、造成水污染)；四是用重介浅槽分选机进行煤和煤矸石的分离(设备复杂运行费用高)。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种对煤和煤矸石采用视觉系统进行识别并用机器手进行分离的技术。

本实用新型采用的技术方案是：一种视觉识别煤和煤矸石并用机械手进行分离的技术，由原煤皮带机、滚轴筛、视觉系统、并联机械手、分选输送皮带机、煤矸石皮带机、合格煤皮带机和雾化风干系统组成，原煤皮带机的前方是滚轴筛，滚轴筛的下方是合格煤皮带机，滚轴筛的前方是分选输送皮带机，分选输送皮带机的上方依次分别是雾化风干系统、视觉系统、并联机械手；分选输送皮带机的一侧是煤矸石皮带机。

其中：

视觉系统包含视觉护罩、相机固定板、工业相机、相机支撑板、光源以及护罩。

雾化风干系统主要由高压雾化喷头以及风干机构成。

并联机械手包含其执行端所固定的抓取机构，抓取机构可适应不同大小的煤和煤矸石的抓取。

本实用新型的优点是：

1、采用视觉识别技术对煤和煤矸石进行高效识别，并用机器手将煤和煤矸石进行抓取分离。用视觉识别代替了用水和重介对煤和煤矸石进行分离的方式，避免了水和重介这些介质的消耗，从而避免造成环境的污染和水体的破坏。

2、和风力选煤的效果差、矸石中带煤多、煤炭损失大相比，具有分选识别率高，煤和煤矸石分离彻底，煤损失少的优点。

3、与动筛跳汰机、重介浅槽和风力选煤设备相比具有设备体积小，结构简单，安装使用方便，易于维护，运行费用低等优点。

4、用机械手将识别的煤和矸石进行分离，替代了人工手选矸石的方式，既高效又安全。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图轴侧图；

图2为本实用新型结构示意图轴侧图；

图3为本实用新型结构示意图主视图；

图4为本实用新型结构示意图俯视图；

图5为本实用新型视觉系统结构示意图；

图6为本实用新型工作流程示意图；

图7雾化风干系统示意图。

其中，1.原煤皮带机 2.滚轴筛 3.视觉系统 4.并联机械手 5.分选输送皮带机 6.煤矸石皮带机 7.合格煤皮带机 8.雾化风干系统 3-1.视觉护罩 3-2.相机固定板 3-3.工业相机 3-4.相机支撑板 3-5.光源 3-6.护罩 4-1.抓取机构 8-1.高压雾化喷头 8-2.风干机

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本技术方案进行详细说明

如图所示，一种视觉识别煤和煤矸石并用机械手进行分离的技术，由原煤皮带机1、滚轴筛2、视觉系统3、并联机械手4、分选输送皮带机5、煤矸石皮带机6、合格煤皮带机7和雾化风干系统8组成，原煤皮带机1的前方是滚轴筛2，滚轴筛2的下方是合格煤皮带机7，滚轴筛2的前方是分选输送皮带机5，分选输送皮带机5的上方依次分别是雾化风干系统8、视觉系统3、并联机械手4；分选输送皮带机5的一侧是煤矸石皮带机6。

其中：

视觉系统3包含视觉护罩3-1，相机固定板3-2，工业相机3-3，相机支撑板3-4，光源3-5以及护罩3-6，

护罩3-6固定在分选输送皮带机5上，其上方布置有光源3-5，工业相机3-3固定在相机固定板3-2上，相机固定板3-2固定在相机支撑板3-4上，相机支撑板3-4固定在护罩3-6上，视觉护罩3-1位于工业相机3-3上，对相机起保护作用。护罩3-6为四面封闭的罩体以保证光源3-5产生的光不扩散到外面，工业相机3-3位于光源3-5上方。

雾化风干系统8主要由高压雾化喷头8-1以及风干机8-2构成，高压雾化喷头8-1的作用是对煤和煤矸石的表面污渍进行清洗；风干机8-2的作用是对湿润的煤和煤矸石的表面进行迅速风干，从而有利于视觉系统的识别。

并联机械手4包含其执行端所固定的抓取机构4-1，抓取机构4-1可适应不同大小的煤和煤矸石的抓取。

本实用新型的工作原理是：

一、原煤通过原煤皮带机1进入滚轴筛2(因原煤中掺杂的煤矸石外形尺寸多在30mm以上，各矿不一；因此一般将筛孔尺寸调整到30mm至100mm之间)，通过滚轴筛2的筛选，小于筛孔的原煤(筛下物)进入合格煤皮带机7。

二、大于筛孔的原煤(筛上物)进入分选输送皮带机5，(为了与灰黑色的煤和煤矸石产生明显的对比，分选输送皮带机的传送带选为绿色或者红色)。经雾化风干系统8(由于煤和煤矸石的表面不清洁，为下一步便于视觉系统识别，雾化风干系统的高压雾化喷头首先对煤和煤矸石的表面进行清洗；然后风干机对表面湿润的煤和煤矸石进行迅速风干。)清洁风干后，再经过视觉系统3的下方；通过光源3-5照亮后，视觉系统3(工业相机工作在外触发模式下，由PLC提供固定频率的外触发信号)中的工业相机3-3对煤和煤矸石进行照射，并捕获到煤与煤矸石的图像，然后将拍摄到的影像传递给计算机，系统对拍摄的图像，利用背景识别算法等定位算法，快速定位待分煤和煤矸石的图像区域。利用以下3个特征对煤和煤矸石进行识别：

1、煤与矸石的颜色不同。煤为黑色，煤矸石为浅灰色、灰色和深灰色之间；

2、煤与矸石亮度不同。煤在自然光下有金属光泽，通过Led光源照亮后，煤有明显的反光性，而矸石不具有这种特征；

3、煤与矸石在结构上有很大不同，煤具有复杂的表面结构，纹理较多，而矸石表面比较平滑，纹理较少；

煤的特征为黑色，有金属光泽，表面结构复杂、纹理较多；而矸石的特征为浅灰色、灰色和深灰色，无金属光泽，表面比较平滑、纹理较少。利用以上特征，即可完成对煤与煤矸石的识别和区分。

三、完成煤与煤矸石的图像识别、定位后，视觉系统3将矸石的位置信息反馈给机械手，机械手4执行端所固定的抓取机构4-1会将煤矸石抓取至煤矸石皮带机6上；剩余的煤输送到合格煤皮带机7上。

各个矿井煤矸石含量和外形尺寸不一；因此根据现场的工况可设置一组或两组及以上机械手(既：并联机械手)。在并联的机械手中，可分别设计成抓取不同外形尺寸大小的，以提高抓取效率。

同时要根据煤和煤矸石在原煤中占的比例不同再确定哪个为抓取对象。比如原煤中煤矸石占的比例小就把煤矸石确定为抓取对象，这样可以减少抓取量，从而提高效率。反之亦然，当原煤中煤占的比例小就把煤确定为抓取对象。

容易理解，该实施例仅仅是本实用新型的一部分，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，以及进行的未脱离本实用新型精神和范围的各种改动和变型，都应当属于本实用新型的保护范围之内。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。