[发明专利]基于视觉分析的矿石物料在线分拣系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉分析的矿石物料在线分拣系统及其方法，方法包括：首先，利用视觉图像分析，对传送带上的矿石物料图像进行分割和识别出不合格的物料；其次，利用双目视觉测量原理，对不合格的矿石物料进行三维定位；最后，通过全局转换，得到不合格的矿石物料在智能抓取机械手臂坐标系下的三维坐标，实现分拣和清理；系统包括：图像智能识别子系统和智能分拣子系统，图像智能识别子系统包括双目立体视觉测量装置，智能分拣子系统包括智能抓取机械手臂。本发明大幅度提高了矿石物料分拣的工作效率和矿石生产的自动化程度，对节约企业生产成本、提高企业工作效率以及矿业生产系统的安全施工具有重要意义。

技术领域

本发明属于机器视觉技术，尤其涉及一种基于视觉分析的矿石物料在线分拣系统及其方法。

背景技术

矿业是国家发展的传统基础工业，是国家经济建设和发展的关键物质基础，并且关系到国家经济安全和国民生活水平的提高。矿石电解质阳极的破碎和分拣工作，是矿业生产领域中一个重要环节。国内有关企业在铝电解以及阳极破碎和分拣工作中，还停留在传统的半自动化、半人工监督的方式上，机械化、智能化效果不强，需要现场工作人员配合对设备运转情况进行监测，影响了操作系统的工作效率。目前的铝电解以及有关阳极破碎及分拣系统，在实际生产应用中还存在诸多不足。机器视觉以其效率高、信息量大、可重复性高以及可靠性强等优点，适用于铝电解有关过程的在线监测以及电解质阳极的智能分拣等工作。

近些年来，由于电解铝生产能力的迅猛发展，受各种因素的影响，在电解过程中铝电解质阳极质量参差不齐，影响电解铝的整体生产质量。在阳极组装过程中，需要采用先进的监测设备，对电解铝阳极块质量进行在线监控，并及时分拣和清理出不彻底的电解质阳极。增加这一过程，是提高阳极块质量的一项重要措施。

矿石电解质破碎现场环境复杂，噪音、粉尘等污染严重，对现场作业人员存在严重安全隐患，因此，研究一种基于视觉分析技术的矿石电解质阳极在线分拣系统及其方法，替代现场人工作业方式，对矿业生产系统的安全施工、效率提高具有重要意义。

发明内容

发明目的：针对现有技术中矿石电解质阳极破碎以及在线分拣工作方面存在的不足，本发明公开了一种基于视觉分析的矿石物料在线分拣系统及其方法，将机器视觉的高效性、可重复性、智能性技术引入矿石物料的识别和分拣领域，提出一种矿石物料的在线分拣方法，解决了矿石质量好坏的在线识别和分拣问题，取代了现场人工低效率的识别和分拣工作方式，对节约企业生产成本和提高企业工作效率具有重要意义。

技术方案：本发明采用如下技术方案：一种基于视觉分析的矿石物料在线分拣方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A、图像分割与识别

采集不同角度的矿石物料图像，利用最大类间方差法分别对图像进行分割，得到图像背景区域和图像目标区域，目标区域即不合格的矿石物料；

步骤B、特征点提取与匹配

将分割后的图像目标区域作为感兴趣区域，对感兴趣区域进行SURF特征点提取，应用Brute Force匹配方法在所述步骤A中采集的不同图像中实现特征点的精确匹配；

步骤C、三维重建

定义世界坐标系，根据匹配的特征点在不同图像中的坐标，利用立体视觉测量原理得到特征点在世界坐标系中的三维坐标，实现图像目标区域在世界坐标系中的三维定位；

步骤D、全局坐标系转换

对世界坐标系和机械装置坐标系进行全局标定，实现世界坐标系和机械装置坐标系之间的坐标转换，得到目标区域在机械装置坐标系下的三维坐标，完成机械装置对不合格的矿石物料的智能分拣工作。

优选的，所述合格的矿石物料与不合格的矿石物料的颜色不同。

优选的，所述步骤A中，假设采集的图像I(x，y)大小为M×N，包括以下步骤：