[发明专利]一种基于温度与面积建模的煤矸分拣方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭行业中的煤矸分拣方法及其装置，特别涉及基于热成像数据的温度和面积建模对煤矸进行分拣的方法及其装置。

背景技术

目前煤炭企业多数采用人工分拣的方式进行煤矸分拣。采用人工煤矸分拣方式时，需要在煤炭传送带两边分散安排10人左右，依赖分拣工人肉眼和经验识别混杂在煤堆中的煤矸，然后使用金属抓勾等方式将煤矸从煤堆中勾出。分拣工人需要四班三运转的方式，工作压力巨大，同时在这样的工作环境中，粉尘较大对分拣工人的健康影响也比较大，容易引发职业病的发生。另外由于需要较多工人，在工资、补贴、福利、餐费及劳保方面，企业都需要付出大量人工成本。

开采出来的煤碳中经常会含有一种称为夹矸的半煤半矸物质。不同的煤质对这类夹矸的处理方式不同。如果客户需要较低的煤质，则在分拣时需要保留这类夹矸作为煤留在煤堆中；如果客户需要较高的煤质，则需要将这类夹矸分拣出去。然而在采用人工分拣时，由于依赖具体的分拣工人具体操作，难以有效控制夹矸的分拣比率，导致无法精确的保证提供给客户的煤质。

发明内容

本发明的目的就是针对上述的不足，研究新型的煤矸分拣方法，采用对煤和煤矸的混合物进行极短时间加热使其整体温度上升不超过1摄氏度，然后通过具备测温功能的热成像摄像机采集煤和煤矸的温度及图像信息，机器视觉控制器基于煤和煤矸的温度上升幅度与比热容、面积的关系，采用算法建模的方式区分煤与煤矸，从而快速分拣出煤矸。

本发明采用的技术方案如下：

本发明主要由机器视觉控制器、热成像摄像机、黑体、加热装置、传送带组成；

所述机器视觉控制器可以基于热成像摄像机的温度数据与图像数据自动学习功能来判断煤与煤矸的二维特征，并自动设定两者的分界标准，从而实现高效的煤矸分拣；

所述热成像摄像机是一台具有高精度、高灵敏度、高图像帧率、高温度数据帧率的摄像机，用于测量温度；

所述黑体在热成像摄像机下方，并呈现在热成像画面中，用于对热成像摄像机输出的温度数据在算法中进行二次校正，从而保证了极高的测温精度；

所述加热装置，主要作用是对包含煤和煤矸的混合物进行极小程度的加热，使其与室温提高不超过1摄氏度；

所述传送带主要作用是传送煤和煤矸的混合物。

本发明采用的方法具体如下：

加热装置对煤和煤矸的混合物进行极短时间加热使其整体温度上升不超过1摄氏度，然后通过具备测温功能的热成像摄像机采集煤和煤矸的温度及图像信息，机器视觉控制器基于煤和煤矸的温度上升幅度与比热容、面积的关系，采用算法建模的方式区分煤与煤矸，从而快速分拣出煤矸。

本发明的有益效果在于：可以解决常规煤矸分拣的人力成本高、效率低、无法精确控制煤质等问题，同时具备高度的安全性和灵活性，工作过程中几乎不需要人为干预，具备较高的自动化和智能化，能确保煤矸的大批量高效率稳定分拣。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的个别实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为在热成像画面中黑体、煤或煤矸的相对位置图。

图3为煤与煤矸的分界区域示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图及实施例，对本发明进行详细的说明。

图1为本发明的总体结构示意图；图2为在热成像画面中黑体、煤或煤矸的相对位置图；图3为煤与煤矸的分界区域示意图。

如图1所示，本发明装置主要由机器视觉控制器1、热成像摄像机2、黑体3、加热装置4、传送带5组成；

所述机器视觉控制器1可以基于热成像摄像机的温度数据与图像数据自动学习功能来判断煤与煤矸的二维特征，并自动设定两者的分界标准，从而实现高效的煤矸分拣；

所述热成像摄像机2是一台具有高精度、高灵敏度、高图像帧率、高温度数据帧率的摄像机，用于测量温度；

所述黑体3在热成像摄像机下方，并呈现在热成像画面中，用于对热成像摄像机输出的温度数据在算法中进行二次校正，从而保证了极高的测温精度；

所述加热装置4主要作用是对包含煤和煤矸的混合物6进行极小程度的加热，使其与室温提高不超过1摄氏度；

所述传送带5主要作用是传送包含煤和煤矸的混合物6。