基于视频解析的煤矸分选系统及方法
技术领域
本发明涉及矿山机械技术领域，特别涉及基于视频解析的煤矸分选系统及方法。
背景技术
煤矸分选即采用一种方法自动将煤与矸石进行识别，并通过机器进行分选的过程。随着煤矿开采强度的增强，经常需要大量的人力进行煤与矸石的分选。煤矸分选系统可广泛应用于选煤厂原煤选矸等生产环节，有效的减轻了工人劳动强度、改善了作业环境，对选煤过程的安全高效生产具有重要意义。
煤矸分选的核心技术为煤岩识别技术，已有的煤岩识别方式较多，如雷达探测、振动检测法、电磁波探测法等。但是各种识别方式均较易收到外界环境的干扰，并且结构复杂、操作口难、难于部署、装置适应性差。
需要一种新的改善甚至解决现有技术中存在的问题的煤岩识别方法或装置。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了基于视频解析的煤矸分选系统及方法，近红外光源不易收到外界环境干扰，光源稳定，视频解析的方法提高了煤岩识别选的精准性、安全性，自动化煤矸分拣系统降低了煤矸分选过程中对人力及物力的消耗。
为了实现上述目的，本发明提出了基于视频解析的煤矸分选系统，所述煤矸分选系统，所述系统主要包括中央处理单元、摄像机、近红外线光源、摄像机及分拣控制单元。
所述中央处理单元包括控制模块、近红外光源控制模块、预测模块、视频处理模块、通讯模块；
所述控制模块控制连接所述近红外线光源控制模块，用于控制近红外光源调节光源扇面夹角；
所述控制模块控制连接摄像机，用于触发摄像机采集样本视频的信号；
所述控制模块连接控制视频处理模块，用于控制将摄像机采集的样本视频输送到视频处理模块进行区块划分及坐标定位；
所述控制模块连接控制预测模块，用于控制预测模块在视频处理模块调取样本视频进行预测识别，并将识别结果通过通讯模块传输至分拣控制单元。
所述分拣控制单元包括气吹装置及机械手臂；所述分拣控制单元连接所述通讯模块，用于将识别结果传输至机械手臂及气吹装置，对煤矸进行分拣。
进一步地，根据本发明所述煤矸分选系统，所述中央处理单元位于第一金属壳内，安装于皮带输送机正上方机械手臂旁，所述近红外光源及摄像机位于第二金属壳内，安装于皮带输送机正上方出料口后侧，所述第二金属壳面向煤矸对象的一面正中心有大小为10×20cm的透视窗，摄像机光轴对准透视窗正中心。
进一步地，根据本发明所述煤矸分选系统，所述近红外光源为单一光源置于摄像机旁，椎体光源底面垂直于摄像机光轴，光源扇面夹角由处理单元控制，为样本提供合适的光源夹角。
进一步地，根据本发明所述煤矸分选系统，所述分拣控制单元位于第三金属壳内，连接控制机械手臂及气吹装置，所述机械手臂及气吹装置位于煤矸输送线之前，预测模块将预测结果传输至期初及分拣控制单元，对识别出的煤矸进行分选。
进一步地，根据本发明所述煤矸分选系统，所述预测模块采用的是DSP芯片。
本发明达到的有益效果：
所述煤矸分选系统结构简单、识别率高、适应性强，可以实现实时识别及信息传递，保证了煤矸分选的时效性及准确性，提高了煤矸分选效率，保障了人员的安全并有效节约了成本。
附图说明
图1是本发明提供的基于视频解析的煤矸分选系统的结构示意图；
图2是本发明提供的中央处理单元各模块及其他单元结构示意图；
图3是本发明提供的近红外光源及摄像机的结构示意图。
图4是本发明提供的基于视频解析的煤矸分选系统工作过程图；
说明书附图中的附图标记包括：
1-给料槽，2-整列装置，3-第二金属壳，4-第一金属壳，5-第三金属壳，6-机械手臂，7-气吹装置，8-运煤槽，9-运矸槽，10-皮带输送机，11-近红外线光源，12-摄像机，13-散热器，14-接线头，15-透视窗。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“上端”、“下端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“一”、二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图4所示，本发明提供了基于视频解析的煤矸分选系统，提高了煤矸分选的安全性、准确性以及稳定性。
如图1所示，所述基于视频解析的煤矸分选系统，包括给料槽1，给料槽1连接整列装置2，布置于皮带输送机10一端，用于将物料进行整列，避免物料出现重叠现象，皮带输送机10自左至右依次设置第二金属壳3，第一金属壳4，第三金属壳5，机械手臂6，气吹装置7，运煤槽8，运矸槽9。
如图1所示，所述基于视频解析的煤矸分选系统，包括中央处理单元、摄像机12、近红外线光源11及分拣控制单元，所述中央处理单元设置于第一金属壳内，安装于分拣控制单元旁。
如图2所示，近红外光源及摄像机布置于第二金属壳内，安装于皮带输送机正上方出料口后侧，所述第二金属壳面向煤矸对象的一面正中心有大小为10×20cm的透视窗，摄像机光轴对准透视窗正中心。第二金属壳上设置有散热器13、接线头14、透视窗15。
所述近红外光源为单一光源置于摄像机旁，椎体光源底面垂直于摄像机光轴，光源扇面夹角由处理单元控制，为样本提供合适的光源夹角，为摄像机提供良好的光源环境，使视频更加清晰。
所述摄像机采用CMOS成像传感器，具有自动曝光控制、伽马校正、背景补偿、自动增益控制等功能，用于采集煤矸视频图像。
如图3所示，所述中央处理单元位于第一金属壳内，包括控制模块、近红外光源控制模块、视频处理模块、预测模块、通讯模块；
所述控制模块采用中央处理器为Cortex-R5核的RAM处理器，输出端控制连接近红外光源控制模块、摄像机、视频处理模块以及煤岩识别模块用于控制整个煤岩识别装置的运行；
所述控制模块采用控制连接所述近红外线光源控制模块，用于控制近红外光源调节光源扇面夹角；
所述控制模块控制连接摄像机，用于触发摄像机采集样本视频的信号，与摄像机成像传感器的控制输入端相连的通信端口用I2C总线端口实现；
所述控制模块连接控制视频处理模块，用于控制将摄像机采集的样本视频输送到视频处理模块进行区块划分及坐标定位，数据输入端连接所述摄像机数据输出端口，所述存视频处理模块数据输出端口连接所述预测模块数据输入端口，用于控制将摄像机采集的样本视频输送到视频处理模块进行区块划分及坐标定位，与摄像机成像传感器数据输出端相连的通信端口用MIPI端口实现；
所述控制模块连接控制预测模块，用于控制预测模块在视频处理模块调取样本视频进行预测识别，并将识别结果通过通讯模块传输至分拣控制单元,预测模块采用的是TI公司的TMS320C6000系列DSP芯片，信号输入端连接视频处理模块输出端连接通讯模块；
所述通讯模块输出端连接分拣控制单元，所述预测模块处理后的预测结果通过通讯模块传输至所述分拣控制单元。分拣控制单元连接控制气吹装置及机械手臂。
所述分拣控制单元用于根据传来的预测结果，调节控制气吹装置及机械手臂，用于对煤矸进行分拣。
基于视频解析的煤矸分选方法如图4所示：
1.装置的启动，给料装置将物料运送到皮带输送机，经整列装置进行整列和平铺，防止出现物料的堆叠；同时启动煤矸分选系统，初始化摄像机及近红外光源参数。
2.视频处理模块连接控制摄像机对煤矸样本进行拍摄，用于控制将摄像机采集的样本视频输送到视频处理模块进行区块划分及坐标定位。
3.视频处理模块将视频传输至预测模块对视频进行处理及识别，得出预测结果。
4.预测结果由通讯模块传输至分拣控制单元，机械手臂及气吹装置根据预测结果对煤矸进行分拣，提高分拣效率，节约人工成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
