基于振动给料与成像识别的大颗粒物料分选系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于振动给料与成像识别的大颗粒物料分选系统，包括：用于将被选物料颗粒输送至光学检测装置的振动给料机；振动给料机包括料仓，料仓下端出口位于溜槽一端上方，溜槽一端安装于振动电机上，溜槽另一端的出料口与光学检测装置相对应；光学检测装置，包括线阵相机，线阵相机位于线光源的一侧固定不动，线光源发射的光线照射到被选物料颗粒上发生反射，线阵相机接收到包含被选物料颗粒的表面特征信息的反射光线，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机分析处理；物料分选装置，为与气源相连的高速气阀，用于将被选物料颗粒中的杂质颗粒吹离。本发明专利技术同时还公开了利用该系统的方法。

【技术实现步骤摘要】
基于振动给料与成像识别的大颗粒物料分选系统及方法
本专利技术涉及一种物料分选技术，具体涉及一种基于振动给料与成像识别的大颗粒物料分选系统及方法。
技术介绍
目前，针对物料粒度在25mm以上的矿石等大颗粒物料的分选，主要有湿选和干选两种方法。湿选方法是以水、重悬浮液或其它液态流体作为分选介质的一类分选方法。湿选存在工艺复杂、设备较多、耗费大量水资源、环境污染较大、投资运行成本较高等问题，而且在严重缺水的地区也限制了湿选方法的应用。相比于湿选，干选方法具有投资少，工艺简单，运行成本低的优点。传统的干选方法是人工干选，靠人眼根据被选物料颗粒中成品颗粒和杂质颗粒在颜色、纹理上的区别来进行识别，然后用手将杂质颗粒捡出，其生产效率较低。为了提高生产效率，现有的干选系统一般是利用风力摇床或空气重介质流化床来分选，需要使用大量的压缩空气使物料颗粒床层呈悬浮状态或使物料颗粒床层流化，这种方式能耗高且噪音和粉尘大，不符合节能环保要求。因此，高效节能环保的大颗粒物料干选技术的研制具有较好的应用价值，可提高我国分选技术水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，针对物料粒度在25mm以上的大颗粒物料，提供一种基于振动给料与成像识别的大颗粒物料分选系统及方法，其利用大颗粒物料不仅具有颜色信息而且具有较为丰富的纹理信息的特点来对大颗粒物料进行分选，具有分选提质、保证分选精度和效率、环保且耗能低的优点。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种基于振动给料与成像识别的大颗粒物料分选系统，包括：振动给料机，用于将被选物料颗粒输送至光学检测装置。振动给料机包括料仓，料仓下端出口位于溜槽一端上方，溜槽一端安装于振动电机上，溜槽另一端的出料口与光学检测装置相对应，振动电机中的偏心块旋转产生振动，使物料颗粒在溜槽上作抛掷运动，均匀有间隔地从出料口抛落至光学检测装置中去；光学检测装置，包括线阵相机，线阵相机位于线光源的一侧固定不动，线光源发射的光线照射到被选物料颗粒上发生反射，线阵相机接收到包含被选物料颗粒的表面特征信息的反射光线，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机分析处理；物料分选装置，为与气源相连的由一排高速气阀和喷嘴组成的阀岛，用于将被选物料颗粒中的杂质颗粒吹离。阀岛宽度与振动给料机出料口宽度一致。阀岛上的喷嘴间距根据入选物料粒度范围选择，其值应小于入选物料粒度范围的下限值。所述料仓下端出口处设有水平插入其中能够调节开口大小的闸板，闸板与手轮相连。与线光源发出的光线相对应的物料颗粒后部设有为成像采集系统提供均匀单色的背景画面的背景板。所述线光源、背景板以及线阵相机处均配备有用来吹除线光源表面、背景板表面以及线阵相机镜头表面积落的灰尘的自动除尘装置。所述自动除尘装置包括电磁阀和风刀，风刀与提供压缩空气的气源相连，电磁阀设置于风刀与气源相连的传输管道上，风刀上设有宽度0.05毫米的间隙；当电磁阀开启后，气源输出的压缩空气从传输管道进入风刀，通过宽度0.05毫米的间隙吹出，从而形成一个高速气流薄片；通过科恩达效应原理及风刀构造，此气流薄片将引流30到40倍的环境空气，形成高强度、大气流的冲击风幕。一种基于振动给料与成像识别的大颗粒物料分选系统的分选方法，包括以下步骤：1).被选物料颗粒输送，待分选的大颗粒物料通过进料口被送到振动给料机的料仓里，振动给料机利用振动电机中的偏心块旋转产生振动，使物料颗粒在溜槽上作抛掷运动且均匀地从出料口抛落至光学检测装置中去；2).图像数据采集，物料颗粒的下落轨迹途经由线光源和线阵相机组成的光学检测装置，线阵相机位于线光源的一侧固定不动，线光源发射的光线照射到被选物料颗粒上发生反射，线阵相机接收到包含被选物料颗粒的表面特征信息的反射光线，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机分析处理；为保证线光源的透光效率、背景板的颜色以及线阵相机图像采集的清晰度不受灰尘积落的影响，分别为线光源、背景板以及线阵相机配备自动除尘装置，用来吹除线光源表面、背景板表面以及线阵相机镜头表面积落的灰尘；用户能够根据分选现场环境状况设置自动除尘装置的运行时间和启停间隔；3).物料颗粒分选，计算机分析被选物料颗粒的图像数据，通过提取成品颗粒和杂质颗粒在灰度、纹理方面的差异化特征，结合图像处理和模式识别理论，完成被选物料颗粒中的杂质颗粒的识别和定位，并将包含其位置坐标信息的高速气阀启动信号传送至高速气阀，杂质颗粒下落至高速气阀喷嘴的瞬间，高速气阀开启从而将被选物料颗粒中的杂质颗粒吹离；高速气阀正常工作时需要的压缩空气由气源系统供应。所述步骤1)中的振动给料机的振动主要是为了使物料颗粒在溜槽上作抛掷运动，并使物料颗粒均匀分布；不同种类的被选物料颗粒适宜的振动强度是不同的，振动强度由振幅和频率决定，调节振动电机偏心块的夹角即可改变振幅。通过调节料仓上的手轮可调节给料量。通过选择合适的振动强度和给料量可使物料颗粒在溜槽上呈单层均匀散布。所述步骤2)中的自动除尘装置由电磁阀和风刀组成，风刀正常工作需要的压缩空气由气源系统供应；电磁阀作为风刀和气源系统之间控制气流的执行元件，能充分保证控制的灵活性和精度；当电磁阀开启后，气源系统输出的压缩空气从传输管道进入风刀，通过宽度极小(如0.05毫米)的间隙吹出，从而形成一个高速气流薄片。通过科恩达效应原理及风刀特殊的构造，此薄片将引流30到40倍的环境空气，形成高强度、大气流的冲击风幕，从而快速准确地吹除线光源、背景板以及线阵相机表面积落的杂质灰尘。所述步骤3)中的气源包括压缩机、前置储气罐、前置过滤器、冷干机、后置过滤器和后置储气罐；压缩机产生的空气进入前置储气罐时撞击罐壁使罐内温度下降，掺杂其中的大量水蒸气液化，再经过前置过滤器，过滤掉部分液态水及一些微颗粒物；冷干机的主要作用是去除大部分水蒸气，使压缩空气中的含水量降到标准范围内，并将压缩空气中的油雾、油蒸气冷凝，然后通过冷干机中的气水分离器将其分离排出；从后置过滤器中出来的压缩空气已不含液态水及微颗粒物，有效避免高速气阀、自动除尘装置被异物堵塞；后置储气罐用来存储压缩空气同时作为缓冲来防止过滤器堵塞造成的气源系统气压不稳。所述步骤3)中：从计算机采集到杂质颗粒图像至输出高速气阀启动信号以吹离该杂质颗粒的时间等于该杂质颗粒从线阵相机扫描面下落至高速气阀的下落时间τ。因物料颗粒脱离溜槽后呈自由落体运动，物料颗粒从线阵相机扫描面下落至高速气阀的下落时间τ可根据物料颗粒脱离溜槽时的平均初速、出料口距离线阵相机扫描面的距离以及出料口距离高速气阀吹气平面的距离而求出。当振动给料机的振动电机的振动频率、振动电机偏心块夹角和溜槽的斜度等参数固定后，物料颗粒脱离溜槽时的平均初速是固定的，可根据振动给料机的振动电机的振动频率、振动电机偏心块夹角和溜槽的斜度等参数计算出。出料口距离线阵相机扫描面的距离以及出料口距离高速气阀吹气平面的距离可通过量具测量得到。当根据线阵相机扫描到的物料颗粒图像判断其为杂质颗粒后，延时τ后使高速气阀开启以喷出高速气流将其吹离，使其落到杂质品槽，而成品颗粒继续下落进入成品槽，从而完成物料的一次分选；为了提高分选精度，避免分选后杂质品中包含较多的误分选的成品，可对落入杂质品槽的物料进行二次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于振动给料与成像识别的大颗粒物料分选系统，其特征是，包括：振动给料机，用于将被选物料颗粒输送至光学检测装置；振动给料机包括料仓，料仓下端出口位于溜槽一端上方，溜槽一端安装于振动电机上，溜槽另一端的出料口与光学检测装置相对应，振动电机中的偏心块旋转产生振动，使物料颗粒在溜槽上作抛掷运动，均匀有间隔地从出料口抛落至光学检测装置中去；光学检测装置，包括线阵相机，线阵相机位于线光源的一侧固定不动，线光源发射的光线照射到被选物料颗粒上发生反射，线阵相机接收到包含被选物料颗粒的表面特征信息的反射光线，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机分析处理；物料分选装置，为与气源相连的高速气阀，用于将被选物料颗粒中的杂质颗粒吹离。

【技术特征摘要】
1.一种基于振动给料与成像识别的大颗粒物料分选系统的分选方法，其特征是，包括以下步骤：1).被选物料输送，待分选的大颗粒物料通过进料口被送到振动给料机的料仓里，振动给料机利用振动电机中的偏心块旋转产生振动，使物料颗粒在溜槽上作抛掷运动且均匀地从出料口抛落至光学检测装置中去；2).图像数据采集，物料颗粒的下落轨迹途经由线光源和线阵相机组成的光学检测装置，线阵相机位于线光源的一侧固定不动，线光源发射的光线照射到被选物料颗粒上发生反射，线阵相机接收到包含被选物料颗粒的表面特征信息的反射光线，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机分析处理；为保证线光源的透光效率、背景板的颜色以及线阵相机图像采集的清晰度不受灰尘积落的影响，分别为线光源、背景板以及线阵相机配备自动除尘装置，用来吹除线光源表面、背景板表面以及线阵相机镜头表面积落的灰尘；用户能够根据分选现场环境状况设置自动除尘装置的运行时间和启停间隔；3).物料分选，计算机分析被选物料颗粒的图像数据，通过提取成品颗粒和杂质颗粒在灰度、纹理方面的差异化特征，结合图像处理和模式识别理论，完成被选物料颗粒中的杂质颗粒的识别和定位，并将包含其位置坐标信息的高速气阀启动信号传送至高速气阀，杂质颗粒下落至高速气阀喷嘴的瞬间，高速气阀开启从而将被选物料颗粒中的杂质颗粒吹离；高速气阀正常工作时需要的压缩空气由气源供应。2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤1)中的振动给料机的振动主要是为了使物料颗粒在溜槽上作抛掷运动，并使物料颗粒均匀分布；不同种类的被选物料颗粒适宜的振动强度是不同的，振动强度由振幅和频率决定，调节振动电机偏心块的夹角即能改变振幅。3.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤2)中的自动除尘装置由电磁阀和风刀组成，风刀正常工作需要的压缩空气由气源系统供应；电磁阀作为风刀和气源系统之间控制气流的执行元件，能充分保证控制的灵活性和精度；当电磁阀开启后，气源系统输出的压缩空气从传输管道进入风刀，通过宽度极小的间隙吹出，从而形成一个高速气流薄片，通过科恩达效应原理及风刀特殊的构造，此薄片将引流30到40倍的环境空气，形成高强度、大气流的冲击风幕，从而快速准确地吹除线光源、背景板以及线阵相机表面积落的杂质灰尘。4.如权利要求3所述的方法，其特征是，宽度极小的间隙的宽度为0.05毫米。5.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤3)中的气源包括压缩机、前置储气罐、前置过滤器、冷干机、后置过滤器和后置储气罐；压缩机产生的空气进入前置储气罐时撞击罐壁使罐内温度下降，掺杂其中的大量水蒸气液化，再经过前置过滤器，过滤掉部分液态水及一些微颗粒物；冷干机的主要作用是去除大部分水蒸气，使压缩空气中的含水量降到标准范围内，并将压缩空气中的油雾、油蒸气冷凝，然后通过冷干机中的气水分离器将其分离排出；从后置过滤器中出来的压缩空气已不含液态水及微颗粒物，有效避免高速气阀、自动除尘装置被异物堵塞；后置储气罐用来存储压缩空气同时作为缓冲来防止过滤器堵塞造成的气源系统气压不稳。6.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤3)中：从计算机采集到杂质颗粒图像至输出高速气阀启动信号以吹离该杂质颗粒的时间等于该杂质颗粒从线阵相机扫描面下落至高速气阀的下落时间τ；因物料颗粒脱离溜槽后呈自由落体运动，物料颗粒从线阵相机扫描面下落至高速气阀的下落时间τ可根据物料颗粒脱离溜槽时的平均初速、出料口距离线阵相机扫描面的距离以及出料口距离高速气阀吹气平面的距离而求出；当振动给料机的振动电机的振动频率、振动电机偏心块夹角和溜槽的斜度参数固定后，物料颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振华，徐胜男，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37