一种基于机器视觉的固体分拣系统及分拣方法技术方案

一种基于机器视觉的固体分拣系统，包括给料装置、输送装置、控制系统、设置于输送装置上方的机器视觉传感器、设置于输送装置上用于动态检测通过设定区域固体检测物重量的称重装置及分拣装置，控制系统可通信连接机器视觉传感器及称重装置，并连接控制分拣装置。本发明专利技术将机器视觉技术与称重技术相结合，应用于建筑垃圾分拣领域，通过计算体积及检测重量可计算检测物密度，根据检测物密度进行分类，可实现建筑垃圾的精细分拣，具有结构简单、扩展灵活、成本低廉、操作维护方便、分拣精度高等优点。解决了目前固体分拣领域普遍采用国外分拣设备，成本高、维护难、效率低的问题，以及普通企业投资大、应用率低的问题。

A Solid Sorting System and Method Based on Machine Vision

A solid sorting system based on machine vision includes feeding device, conveying device, control system, machine vision sensor set on top of conveying device, weighing device and sorting device set on conveying device for dynamic detection by setting the weight of solid detector in the area, and the control system can communicate with connecting machine. The machine vision sensor and weighing device are connected with the control sorting device. The invention combines machine vision technology with weighing technology and applies it to the field of building waste sorting. The density of detected materials can be calculated by calculating volume and detecting weight, and classified according to the density of detected materials. It can realize fine sorting of building waste. It has simple structure, flexible expansion, low cost, convenient operation and maintenance. High sorting accuracy. At present, foreign sorting equipment is widely used in the field of solid sorting, which has the problems of high cost, difficult maintenance and low efficiency, as well as the problems of large investment and low application rate of ordinary enterprises.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的固体分拣系统及分拣方法
本专利技术涉及建筑材料固体分拣
，特别是一种基于机器视觉的固体分拣系统及分拣方法。
技术介绍
建筑垃圾是指人们在从事拆迁、建设、装修、修缮等建筑业的生产活动中产生的渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物的统称。在废弃民居建筑中，砖块、瓦力、混凝土块、渣土约占80％，其余为金属、木块、塑料等。随着城市化进程的不断加快，城市中建筑垃圾的产生和排出数量也在不断增长，建筑垃圾处理已形成严峻的环境问题。目前我国建筑垃圾资源利用化水平较低，对于垃圾再利用局限于简单处理，该行业的市场有待开发。欧美日等发达国家在生活和工业垃圾分拣技术方面已有长期经验和技术储备，通过颜色、红外光谱、电磁传感、风力甚至是机械臂等技术手段实现垃圾分拣。在光谱和飞行分拣领域，有德国的陶朗(TITECH)和美国的NRT公司；在风力分选领域，有荷兰的NIHOT公司；在机械臂分拣领域，有芬兰的ZenRobotics公司等。由于国内外建筑垃圾特点差别比较大，国外同类设备在分拣要求方面和国内有所不同，特别是处理效率和吞吐量往往无法达到国内要求，加上国外设备成本高、维护不易等方面因素，市场对于国产垃圾分拣设备的需求极为迫切。目前垃圾分拣的方式有风选、磁选、振动筛分选等，国产的建筑垃圾分拣设备存在分离不同材质物质难度大的问题。实现建筑垃圾的精细分拣比较困难且成本很高，不足以覆盖再生成品料的市场价值。如何控制相对合理的成本，实现不同材质固体废弃物的分拣成为该行业中的关键技术难点。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是克服现有技术的缺点，提供一种可实现建筑垃圾的精细分拣，结构简单、扩展灵活、成本低廉、操作维护方便、分拣精度高的基于机器视觉的固体分拣系统及分拣方法。本专利技术采用如下技术方案：一种基于机器视觉的固体分拣系统，包括有给料装置、输送装置及控制系统，还包括有设置于输送装置上方的机器视觉传感器、设置于输送装置上用于动态检测通过设定区域固体检测物重量的称重装置及分拣装置，控制系统可通信连接机器视觉传感器及称重装置，并连接控制分拣装置。进一步地，所述分拣装置包括有用于分类存放物料的若干分拣筐、推送机械手、用于连接并驱动推送机械手移动以将输送装置上的物料推送至对应分拣筐内的分拣驱动装置，控制系统连接并控制分拣驱动装置。进一步地，所述分拣装置包括有与若干分拣筐一一对应设置的若干推送机械手，每个推送机械手连接一分拣驱动装置，分拣驱动装置采用气缸或油缸。进一步地，所述分拣装置包括有一多自由度的推送机械手、用于连接并驱动推送机械手向不同方向运动以将输送装置上的物料推送至对应分拣筐内的分拣驱动装置及与若干分拣筐一一对应设置的若干溜道，推送机械手的多个自由度运动方向与若干溜道位置一一对应设置。进一步地，所述输送装置采用双速皮带输送机。进一步地，所述机器视觉传感器采用3D结构光工业相机。进一步地，所述称重装置为设置于输送装置下方的称重传感器。一种基于机器视觉的固体分拣方法，包括以下步骤：①通过机器视觉传感器对输送装置上运行至设定位置的固体检测物进行图像采集，并将数据传输至控制系统；②控制系统根据视觉传感器采集的图像通过线结构光三维测量算法重建三维模型并计算体积；③通过称重装置对通过设定区域的固体检测物重量进行动态称量，并将数据传输至控制系统；④控制系统通过固体检测物的体积和重量数据计算获得固体检测物的密度，并根据密度对固体检测物进行分类，同时对分拣装置输出相应的控制信号；⑤固体检测物继续向前输送至分拣位置，分拣装置根据控制系统的输出信号动作，将固体检测物推送入相应的分拣筐内，完成分拣任务。进一步地，所述线结构光三维测量算法依次包括摄像装置标定、结构光测量、目标与背景分割、三维目标重构及体积计算六个算法步骤。进一步地，所述机器视觉传感器包括有结构光光源及相机，机器视觉传感器对输送装置上运行至设定位置的固体检测物进行图像采集的方法为：通过结构光光源投射线激光到被测固体检测物上，同时控制相机采集图像，获取固体检测物上结构光扫描影像。由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：将机器视觉技术与称重技术相结合，应用于建筑垃圾分拣领域，通过计算体积及检测重量可计算得出检测物密度，根据检测物密度进行分类，可实现建筑垃圾的精细分拣，具有结构简单、扩展灵活、成本低廉、操作维护方便、分拣精度高等优点。解决了目前固体分拣领域普遍采用国外分拣设备，成本高、维护难、效率低的问题，以及普通企业投资大、应用率低的问题。附图说明图1是本专利技术实施例一的基于机器视觉的固体分拣系统的整体结构示意图；图2是本专利技术具体实施方式的基于机器视觉的固体分拣系统的控制原理框图。图中：1.均匀给料器，2.双速皮带输送机，3.机器视觉传感器，4.称重传感器，5.控制系统，6.推送机械手，7.分拣驱动装置。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的描述。实施例一参照图1和图2，本专利技术的一种基于机器视觉的固体分拣系统，包括有均匀给料器1、双速皮带输送机2、设置于双速皮带输送机2的输送带上方的机器视觉传感器3、设置于双速皮带输送机2的输送带下方用于动态检测通过设定区域固体检测物重量的称重传感器4、分拣装置、控制系统5及用于为整个固体分拣系统供电的电源系统，控制系统5可通信连接机器视觉传感器3及称重传感器4，并连接控制均匀给料器1、双速皮带输送机2及分拣装置。机器视觉传感器3采用3D结构光工业相机。控制系统5安装于工控机内，通过工控机或触摸屏，实现人机交互。分拣装置包括有用于分类存放物料的若干分拣筐、与若干分拣筐一一对应设置的若干推送机械手6、用于连接并驱动推送机械手6移动以将双速皮带输送机2上的物料推送至对应分拣筐内的分拣驱动装置7，每个推送机械手6连接一分拣驱动装置7，控制系统5连接并控制分拣驱动装置7。分拣驱动装置7采用气缸或油缸。若干推送机械手6垂直于双速皮带输送机2的输送带传输方向且相互平行设置，推送机械手6与分拣筐一一对应分设于双速皮带输送机2两侧。参照图1和图2，一种基于机器视觉的固体分拣方法，包括以下步骤：①通过均匀给料器1实现均匀供料，使得固体检测物在双速皮带输送机2的输送带上呈单行队列状排列；通过双速皮带输送机2使固体检测物之间拉开一定的间隔，便于系统识别；②通过机器视觉传感器3对双速皮带输送机2上运行至设定位置的固体检测物进行图像采集，并将数据传输至控制系统5；机器视觉传感器3包括有结构光光源及相机，机器视觉传感器3对双速皮带输送机2上运行至设定位置的固体检测物进行图像采集的方法为：通过结构光光源投射线激光到被测固体检测物上，同时控制相机采集图像，获取固体检测物上结构光扫描影像；③控制系统5根据视觉传感器3采集的图像通过线结构光三维测量算法重建三维模型并计算体积；线结构光三维测量算法依次包括摄像装置标定、结构光测量、目标与背景分割、三维目标重构及体积计算六个算法步骤；④通过称重传感器4对通过设定区域的固体检测物重量进行动态称量，并将数据传输至控制系统5；⑤控制系统5通过固体检测物的体积和重量数据计算获得固体检测物的密度，并根据密度对固体检测物进行分类，同时对分拣装置输出相应的控制信号；⑥固体检测物继续向前输送至分拣位置，根据控制系统5的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的固体分拣系统，包括有给料装置、输送装置及控制系统，其特征在于：还包括有设置于输送装置上方的机器视觉传感器、设置于输送装置上用于动态检测通过设定区域固体检测物重量的称重装置及分拣装置，控制系统可通信连接机器视觉传感器及称重装置，并连接控制分拣装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的固体分拣系统，包括有给料装置、输送装置及控制系统，其特征在于：还包括有设置于输送装置上方的机器视觉传感器、设置于输送装置上用于动态检测通过设定区域固体检测物重量的称重装置及分拣装置，控制系统可通信连接机器视觉传感器及称重装置，并连接控制分拣装置。2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的固体分拣系统，其特征在于：所述分拣装置包括有用于分类存放物料的若干分拣筐、推送机械手、用于连接并驱动推送机械手移动以将输送装置上的物料推送至对应分拣筐内的分拣驱动装置，控制系统连接并控制分拣驱动装置。3.如权利要求2所述的一种基于机器视觉的固体分拣系统，其特征在于：所述分拣装置包括有与若干分拣筐一一对应设置的若干推送机械手，每个推送机械手连接一分拣驱动装置，分拣驱动装置采用气缸或油缸。4.如权利要求2所述的一种基于机器视觉的固体分拣系统，其特征在于：所述分拣装置包括有一多自由度的推送机械手、用于连接并驱动推送机械手向不同方向运动以将输送装置上的物料推送至对应分拣筐内的分拣驱动装置及与若干分拣筐一一对应设置的若干溜道，推送机械手的多个自由度运动方向与若干溜道位置一一对应设置。5.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的固体分拣系统，其特征在于：所述输送装置采用双速皮带输送机。6.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的固体分拣系统，其特征在于：所述机器视觉传感器采用3D结构光工业相机。...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭思明，粘铮源，林杰斌，林敬靖，
申请(专利权)人：福建南方路面机械有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35