一种炉料异物识别系统及方法与流程

1.本发明实施例涉及高炉槽炉料巡检技术领域，尤其涉及一种炉料异物识别系统及方法。


背景技术：

2.高槽下炉料运输皮带是高炉生产中运输原料的重要设备，特别是上料主皮带更是高炉上料的重要设备，主皮带是所有炉料进入高炉前的汇总皮带。在主皮带运输过程中，如果出现炉料表面异物在进入高炉前没有内检测筛选出来，不仅影响原料的运输，更容易导致皮带急停等故障，严重影响高炉生产顺利进行。
3.现有炉料异物检测通过人工视频实时检测，存在漏检问题，当皮带上存在异物时，需要人工现场去清理异物，劳动强度大，同时人工去清理耗时长，工作效率低，影响高炉上料进程。


技术实现要素：

4.本发明提供一种炉料异物识别系统及方法，实现避免异物进入高炉，提高了传动模块检测准确度和检测效率，降低劳动强度及运行成本。
5.第一方面，本发明实施例提供一种炉料异物识别系统，包括：图像采集模块、图像识别模块、控制模块、执行模块和传动模块；
6.所述图像采集模块用于采集所述传动模块上运输的炉料的图像信息；
7.所述图像识别模块与所述图像采集模块连接，所述图像识别模块用于基于标准图像和所述图像信息进行识别异物；
8.所述控制模块分别与所述图像识别模块和所述传动模块连接；所述控制模块用于当所述图像识别模块识别到所述异物时向所述传动模块发送停止信号，并确定所述异物随传动模块的运行距离；
9.所述执行模块与所述控制模块连接，所述执行模块用于根据所述运行距离确定所述异物的位置，并将所述异物转移。
10.可选的，所述控制模块包括计算单元、获取单元和控制单元；
11.所述控制单元与所述图像识别模块连接；所述控制单元用于当所述图像识别模块识别到所述异物时向所述传动模块发送停止信号；
12.所述获取单元与所述控制单元连接；所述获取单元用于实时获取所述传动模块的运行速度，并获取所述运行速度降为零时的运行时间；
13.所述计算单元与所述获取单元连接；所述计算单元用于根据所述运行速度和所述运行时间确定所述异物随传动模块的所述运行距离。
14.可选的，所述执行模块将所述异物转移完成后，所述控制模块还用于发送启动信号，所述传动模块根据所述启动信号运输所述炉料。
15.可选的，所述的炉料异物识别系统，还包括校标模块；所述校标模块与所述图像识
别模块连接；
16.所述校标模块用于根据所述异物的类型对所述异物的图像色彩参数、最大直径参数与表面积参数进行标定，生成所述标准图像。
17.可选的，所述图像识别模块包括预设图像信息单元和识别单元；
18.所述预设图像信息单元用于预存储所述标准图像；
19.所述识别单元与所述预设图像信息单元连接；所述识别单元用于调用所述标准图像，并根据所述图像信息与所述标准图像判断是否为所述异物。
20.第二方面，本发明实施例提供一种炉料异物识别方法，由本发明实施例任意项的炉料异物识别系统执行，包括
21.所述图像采集模块采集所述传动模块上运输的炉料的图像信息；
22.所述图像识别模块基于标准图像和所述图像信息进行识别异物；
23.所述控制模块当所述图像识别模块识别到所述异物时向所述传动模块发送停止信号，并确定所述异物随传动模块的运行距离；
24.所述执行模块根据所述运行距离确定所述异物的位置，并将所述异物转移。
25.可选的，所述控制模块包括计算单元、获取单元和控制单元；
26.所述控制单元当所述图像识别模块识别到所述异物时向所述传动模块发送停止信号；
27.所述获取单元实时获取所述传动模块的运行速度，并获取所述运行速度降为零时的运行时间；
28.所述计算单元根据所述运行速度和所述运行时间确定所述异物随传动模块的所述运行距离。
29.可选的，所述执行模块将所述异物转移完成后，所述控制模块发送启动信号，所述传动模块根据所述启动信号运输所述炉料。
30.可选的，所述料异物识别系统还包括校标模块；
31.所述校标模块根据所述异物的类型对所述异物的图像色彩参数、最大直径参数与表面积参数进行标定，生成所述标准图像。
32.可选的，所述图像识别模块包括预设图像信息单元和识别单元；
33.所述预设图像信息单元预存储所述标准图像；
34.所述识别单元调用所述标准图像，并根据所述图像信息与所述标准图像判断是否为所述异物。
35.本发明实施例提供的技术方案，通过图像采集模块实时采集传动模块上的炉料的图像信息，图像识别模块将采集的图像信息和标准图像进行识别对比，当采集的图像信息中存在异物时，控制模块输出停止信号，并确定异物的运行距离。因此，执行模块根据运行距离从而可以定位异物所在位置，从而进行抓取转移，避免异物进入高炉，影响设备安全运行，提高了传动模块检测准确度和检测效率，降低劳动强度及运行成本。
附图说明
36.图1为本发明实施例提供的一种炉料异物识别系统的结构示意图。
37.图2为本发明实施例提供的一种炉料异物识别系统的装置结构示意图。
38.图3为本发明实施例提供的一种控制模块的结构示意图。
39.图4为本发明实施例提供的又一种炉料异物识别系统的结构示意图。
40.图5为本发明实施例提供一种炉料异物识别方法的流程示意图。
41.图6为本发明实施例提供又一种炉料异物识别方法的流程示意图。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.图1为本发明实施例提供的一种炉料异物识别系统的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种炉料异物识别系统的装置结构示意图，参见图1和图2，包括：图像采集模块110、图像识别模块120、控制模块130、执行模块140和传动模块150；
44.图像采集模块110用于采集传动模块150上运输的炉料的图像信息；
45.图像识别模块120与图像采集模块110连接，图像识别模块120用于基于标准图像和图像信息进行识别异物；
46.控制模块130分别与图像识别模块120和传动模块150连接；控制模块130用于当图像识别模块120识别到异物时向传动模块150发送停止信号，并确定异物随传动模块150的运行距离；
47.执行模块140与控制模块130连接，执行模块140用于根据运行距离确定异物的位置，并将异物转移。
48.具体的，图像采集模块110利用相机或摄像机设备实时采集传动模块150上运输的炉料图像信息，示例性的，传动模块150可以为皮带传动，利用皮带将炉料运输到指定高炉槽进料口。在传动方向上，图像采集模块110可以设置在距离传动模块150的炉料上料的位置一定距离处，也就是说，炉料上料到传动模块150上开始传输，炉料到达图像采集模块110的检测区域111需要一定的运行时间，由于不同的炉料体积、重量，所以炉料到达检测点的时间不同，因此根据不同的到达时间，控制模块130还可以判断炉料的种类。从而无需人工判断炉料种类品种是否正常，增强了高炉用炉料的精确度。
49.图像采集模块110记录炉料的图像信息，图像采集模块110设置在传动模块一定高度处，利用图像采集模块110的采集视场角的覆盖范围，可以采集到传动模块150一定传输距离内的炉料，例如，将图像采集模块110设置在距离传动模块150高度2-3米的位置，可以采集的传动模块150的皮带区域长度控制在4-6米，需要说明的是本实施例提供的高度及长度数据仅做示例，具体的高度及长度数据可以根据图像采集模块110的相机或摄像机的设备参数进行调节。
50.图像识别模块120内预设标准图像，其中，标准图像为不同异物类型的图像信息，图像识别模块120根据采集的图像信息，与标准图像进行对比识别，从而进行判断炉料中是否存在异物。示例性的，异物为塑料、木棍、钢材等异物时，标准图像的图像信息对应的色彩信息和尺寸信息等具有差异，因此根据异物类型可以获得不同的标准图像，将采集的图像信息与标准图像的图像信息进行对比比较，当采集的图像信息与标准的图像信息相符时，
则说明炉料中存在异物。当炉料中存在异物时，控制模块130向传动模块150发送停止信号，使传动模块150减速暂停运行。为了避免传动模块150上炉料在启动和刹车停止时发生滑动，传动模块150减速过程非即刹即停，需要一个刹车过程进行缓冲。因此，当传动模块150接收到停止信号后，需要运行一段距离才能停止，因此异物随传动模块150进行运行一定的距离。示例性的，控制模块130根据传动模块150的停止时间、运行过程中的速度等参数，可以获得传动模块150在接受到停止信号后继续运行的运行距离，即异物在图像采集模块110的检测区域111，被检测到后，随传动模块150运行的距离。需要说明的是，默认异物经过图像采集装置，则图像识别装置则完成识别，忽略了识别过程的耗时，若需要考虑识别过程的耗时，导致异物运行距离的偏移，则根据得到的传动模块150停止的运行距离加上识别过程中异物运行的距离偏移，即为异物随传动模块150运行的距离。
51.执行模块140可以为机械手臂，机械手臂可以任意移动到传动模块150的指定位置，执行模块140根据自身的位置以及运行距离可以确定异物所在的位置，机械手臂可以伸缩抓取传动模块150上的炉料及杂物。示例性的，机械手臂采用双齿夹取的结构，便于异物的抓取转移。控制模块130根据采集的图像信息可以获得异物的最大长度、宽度等尺寸信息，机械手臂运行至异物的位置后，手臂伸出，手臂按照长度、宽度等尺寸信息抓取异物，抓取异物后，机械手臂将异物运送至异物回收平台。
52.本发明实施例提供的技术方案，通过图像采集模块实时采集传动模块上的炉料的图像信息，图像识别模块将采集的图像信息和标准图像进行识别对比，当采集的图像信息中存在异物时，控制模块输出停止信号，并确定异物的运行距离。因此，执行模块根据运行距离从而可以定位异物所在位置，从而进行抓取转移，避免异物进入高炉，影响设备安全运行，提高了传动模块检测准确度和检测效率，降低劳动强度及运行成本。
53.图3为本发明实施例提供的一种控制模块的结构示意图，参见图3，控制模块130包括计算单元131、获取单元132和控制单元133；
54.控制单元133与图像识别模块120连接；控制单元133用于当图像识别模块120识别到异物时向传动模块150发送停止信号；
55.获取单元132与控制单元133连接；获取单元132用于实时获取传动模块150的运行速度，并获取运行速度降为零时的运行时间；
56.计算单元131与获取单元132连接；计算单元131用于根据运行速度和运行时间确定异物随传动模块150的运行距离。
57.具体的，控制模块130向传动模块150发送停止信号，传动模块150接收到停止信号后，开始减速直至运行速度为零。获取模块实时获取传动模块150的运行速度，以及运行速度降至为零的运行时间，根据运行速度和运行时间可以计算得到传动模块150的运行距离。示例性的，传动模块150的减速过程为匀减速过程，根据运行速度的变化和运行时间可以计算运行距离，即异物随传动模块150运行的距离。需要说明的是，默认异物经过图像采集装置，则图像识别装置则完成识别，忽略了识别过程的耗时，若需要考虑识别过程的耗时导致异物运行距离的偏移，则根据得到的传动模块150停止的运行距离加上识别过程中异物运行的距离偏移，即为异物随传动模块150运行的距离。
58.可选的，执行模块140将异物转移完成后，控制模块130还用于发送启动信号，传动模块150根据启动信号运输炉料。
59.具体的，若图像识别模块120识别存在多个异物，则执行模块140重复抓取动作，直到抓取频次与异物频次吻合，机械手臂将异物运送至异物回收平台，抓取完成，控制模块130发送启动信号，传动模块150重新启动运输炉料。
60.图4为本发明实施例提供的又一种炉料异物识别系统的结构示意图，参见图4，炉料异物识别系统，还包括校标模块410；校标模块410与图像识别模块120连接；
61.校标模块410用于根据异物的类型对异物的图像色彩参数、最大直径参数与表面积参数进行标定，生成标准图像。
62.具体的，将高炉槽使用的炉料进行校标，示例性的，在传动方向上，图像采集模块110可以设置在距离传动模块150的炉料上料的位置一定距离处，也就是说当炉料上料到传动模块150上开始传输，当炉料到达图像采集模块110的检测点需要一定的运行时间，由于不同的炉料体积、重量，所以炉料到达检测点的时间不同，因此根据不同的到达时间，可以对炉料的种类进行校标，例如，记录烧结矿品种从料仓称量斗阀门打开排放烧结矿至图像采集模块110的检测位置的时间信号，当检测到相同的时间信号，则可以确定此时的炉料为烧结矿。
63.通过图像采集模块110对同类异物的炉料进行预设组数的图像采集，校标模块410对传动模块150上预设组数的异物的色彩范围进行标定，通过在同等级像素下进行处理，得到异物的标准色彩图像。继续对异物的粒度范围进行标定，计算预设组数内的异物的最大颗粒直径及表面积，计算预设组中的异物最大直径的平均值，以及最大直径的平均值对应的表面积，从而生成异物的标准图像。其中，标准图像可以2d平面图形，也可以为3d立体图像。相似的，根据需求还可以通过图像采集模块110对无异物的炉料进行预设组数的炉料标定，从而得到炉料类型的标准图像。校标模块410在没有运输物料时，图像采集模块110次啊金传动模块150的空运时的标准图像，当传动模块150的皮带破裂、皮带上存在水时，通过色彩对比，还可以精确判断皮带的异常信息。
64.可选的，图像识别模块120包括预设图像信息单元和识别单元；
65.预设图像信息单元用于预存储标准图像；
66.识别单元与预设图像信息单元连接；识别单元用于调用标准图像，并根据图像信息与标准图像判断是否为异物。
67.具体的，预设图像信息单元预存储异物的标准图像和炉料的标准图像，识别单元调用异物的标准图像，将采集图像信息与异物的标准图像进行判断，例如，当采集的图像信息的图像色彩信号与异物的标准信号吻合，并且最大直径信号与表面积信号超过最大直径的平均值，以及最大直径的平均值的50％时，皮带停止运行，后续机械手臂启动清理。当最大直径信号超标小于50％，色彩信号与表面积信号未超标，图像识别模块120则判断无异常，控制模块130控制传动模块150继续运行，不执行停机清理操作。
68.识别单元还可以调用炉料的标准图像，当炉料的最大直径信号与表面积信号尺寸超标，易导致高炉炉顶的设备被卡阻，出现设备异常，因此，在无异常炉料中，当炉料的尺寸异常大时，也执行停机清理操作。其中，根据图像色彩信号判断是否异常，可以便于判断炉料中是否混杂其他种类物料，从而可以判断是否为单品种炉料上料。
69.图5为本发明实施例提供一种炉料异物识别方法的流程示意图，本实施例可适用于炉料异物识别的情况，该方法可以由炉料异物识别系统来执行，该装置可采用硬件和/或
软件的方式来实现。该方法具体包括如下步骤：
70.s110、图像采集模块采集传动模块上运输的炉料的图像信息；
71.具体的，图像采集模块110利用相机或摄像机设备实时采集传动模块150上运输的炉料图像信息，示例性的，传动模块150可以为皮带传动，利用皮带将炉料运输到指定高炉槽进料口。在传动方向上，图像采集模块110可以设置在距离传动模块150的炉料上料的位置一定距离处，也就是说当炉料上料到传动模块150上开始传输，当炉料到达图像采集模块110的检测点需要一定的运行时间，由于不同的炉料体积、重量，所以炉料到达检测点的时间不同，因此根据不同的到达时间，控制模块130还可以判断炉料的种类。从而无需人工判断炉料种类品种是否正常，增强了高炉用炉料的精确度。
72.s120、图像识别模块基于标准图像和图像信息进行识别异物；
73.具体的，图像采集模块110可以记录炉料的图像信息。图像采集模块110设置在炉料落点位置一定高度，利用图像采集模块110的采集视场角的覆盖范围，可以采集到传动模块150一定传输距离内的炉料，例如，将图像采集模块110设置在距离传动模块150高度2-3米的位置，可以采集的传动模块150的皮带区域长度控制在4-6米，需要说明的是本实施例提供的高度及长度数据仅做示例，具体的高度及长度数据可以根据图像采集模块110的相机或摄像机的设备参数进行调节。
74.图像识别模块120内预设标准图像，其中，标准图像为不同异物类型的图像信息，图像识别模块120根据采集的图像信息，与标准图像进行对比识别，从而进行判断炉料中是否存在异物。示例性的，异物为塑料、木棍、钢材等异物时，标准图像的图像信息对应的色彩信息和尺寸信息等具有差异，因此根据异物类型可以获得不同的标准图像，将采集的图像信息与标准图像的图像信息进行对比比较，当采集的图像信息与标准的图像信息相符时，则说明炉料中存在异物。
75.s130、控制模块当图像识别模块识别到异物时，向传动模块发送停止信号，并确定异物随传动模块的运行距离；
76.具体的，当炉料中存在异物时，控制模块130向传动模块150发送停止信号，使传动模块150减速暂停运行。为了避免传动模块150上炉料在启动和刹车停止时发生滑动，传动模块150减速过程非即刹即停，需要一个刹车过程进行缓冲。因此，当传动模块150接收到停止信号后，需要运行一段距离才能停止，因此异物随传动模块150进行运行一定的距离。示例性的，控制模块130根据传动模块150的停止时间、运行过程中的速度等参数，可以获得传动模块150在接受到停止信号后继续运行的运行距离，即异物在图像采集模块110的检测点，被检测到后，随传动模块150运行的距离。需要说明的是，默认异物经过图像采集装置，则图像识别装置则完成识别，忽略了识别过程的耗时，若需要考虑识别过程的耗时导致异物运行距离的偏移，则根据得到的传动模块150停止的运行距离加上识别过程中异物运行的距离偏移，即为异物随传动模块150运行的距离。
77.s140、执行模块根据运行距离确定异物的位置，并将异物转移。
78.具体的，执行模块140可以为机械手臂，机械手臂可以任意移动到传动模块150的指定位置，执行模块140根据自身的位置以及运行距离可以确定异物所在的位置，机械手臂可以伸缩抓取传动模块150上的炉料及杂物。示例性的，机械手臂采用双齿夹取的结构，便于异物的抓取转移。控制模块130根据采集的图像信息可以获得异物的最大长度、宽度等尺
寸信息，机械手臂运行至异物的位置后，手臂伸出，手臂按照长度、宽度等尺寸信息抓取异物，抓取异物后，机械手臂将异物运送至异物回收平台。
79.本发明实施例提供的技术方案，通过图像采集模块实时采集传动模块上的炉料的图像信息，图像识别模块将采集的图像信息和标准图像进行识别对比，当采集的图像信息中存在异物时，控制模块输出停止信号，并确定异物的运行距离。因此，执行模块根据运行距离从而可以定位异物所在位置，从而进行抓取转移，避免异物进入高炉，影响设备安全运行，提高了传动模块检测准确度和检测效率，降低劳动强度及运行成本。
80.可选的，控制模块130包括计算单元131、获取单元132和控制单元133；
81.方法包括：
82.控制单元当图像识别模块识别到异物时向传动模块发送停止信号；
83.获取单元实时获取传动模块的运行速度，并获取运行速度降为零时的运行时间；
84.计算单元根据运行速度和运行时间确定异物随传动模块的运行距离。
85.具体的，控制模块130向传动模块150发送停止信号，传动模块150接收到停止信号后，开始减速直至运行速度为零。获取模块实时获取传动模块150的运行速度，以及运行速度降至为零的运行时间，根据运行速度和运行时间可以计算得到传动模块150的运行距离。示例性的，传动模块150的减速过程为匀减速过程，根据运行速度的变化和运行时间可以计算运行距离，即异物随传动模块150运行的距离。需要说明的是，默认异物经过图像采集装置，则图像识别装置则完成识别，忽略了识别过程的耗时，若需要考虑识别过程的耗时导致异物运行距离的偏移，则根据得到的传动模块150停止的运行距离加上识别过程中异物运行的距离偏移，即为异物随传动模块150运行的距离。
86.可选的，执行模块140将异物转移完成后，控制模块130发送启动信号，传动模块150根据启动信号运输炉料。
87.具体的，若图像识别模块120识别存在多个异物，则执行模块140重复抓取动作，直到抓取频次与异物频次吻合，机械手臂将异物运送至异物回收平台，抓取完成，控制模块130发送启动信号，传动模块150重新启动运输炉料。
88.图6为本发明实施例提供又一种炉料异物识别方法的流程示意图，参见图6，料异物识别系统还包括校标模块；
89.s210、校标模块根据异物的类型对异物的图像色彩参数、最大直径参数与表面积参数进行标定，生成标准图像。
90.具体的，将高炉槽使用的炉料进行校标，示例性的，在传动方向上，图像采集模块110可以设置在距离传动模块150的炉料上料的位置一定距离处，也就是说当炉料上料到传动模块150上开始传输，当炉料到达图像采集模块110的检测点需要一定的运行时间，由于不同的炉料体积、重量，所以炉料到达检测点的时间不同，因此根据不同的到达时间，可以对炉料的种类进行校标，例如，记录烧结矿品种从料仓称量斗阀门打开排放烧结矿至图像采集模块110的检测位置的时间信号，当检测到相同的时间信号，则可以确定此时的炉料为烧结矿。
91.通过图像采集模块110对同类异物的炉料进行预设组数的图像采集，校标模块对传动模块150上预设组数的异物的色彩范围进行标定，通过在同等级像素下进行处理，得到异物的标准色彩图像。继续对异物的粒度范围进行标定，计算预设组数内的异物的最大颗
粒直径及表面积，计算预设组中的异物最大直径的平均值，以及最大直径的平均值对应的表面积，从而生成异物的标准图像。其中，标准图像可以2d平面图形，也可以为3d立体图像。相似的，根据需求还可以通过图像采集模块110对无异物的炉料进行预设组数的炉料标定，从而得到炉料类型的标准图像。校标模块在没有运输物料时，图像采集模块110次啊金传动模块150的空运时的标准图像，当传动模块150的皮带破裂、皮带上存在水时，通过色彩对比，还可以精确判断皮带的异常信息。
92.s220、图像采集模块采集传动模块上运输的炉料的图像信息；
93.s230、图像识别模块基于标准图像和图像信息进行识别异物；
94.s240、控制模块当图像识别模块识别到异物时，向传动模块发送停止信号，并获得传动模块停止的运行距离；
95.s250、执行模块根据运行距离确定异物的位置，并将异物转移。
96.可选的，图像识别模块120包括预设图像信息单元和识别单元；
97.预设图像信息单元预存储标准图像；
98.识别单元调用标准图像，并根据图像信息与标准图像判断是否为异物。
99.具体的，将高炉槽使用的炉料进行校标，示例性的，在传动方向上，图像采集模块110可以设置在距离传动模块150的炉料上料的位置一定距离处，也就是说当炉料上料到传动模块150上开始传输，当炉料到达图像采集模块110的检测点需要一定的运行时间，由于不同的炉料体积、重量，所以炉料到达检测点的时间不同，因此根据不同的到达时间，可以对炉料的种类进行校标，例如，记录烧结矿品种从料仓称量斗阀门打开排放烧结矿至图像采集模块110的检测位置的时间信号，当检测到相同的时间信号，则可以确定此时的炉料为烧结矿。
100.通过图像采集模块110对同类异物的炉料进行预设组数的图像采集，校标模块对传动模块150上预设组数的异物的色彩范围进行标定，通过在同等级像素下进行处理，得到异物的标准色彩图像。继续对异物的粒度范围进行标定，计算预设组数内的异物的最大颗粒直径及表面积，计算预设组中的异物最大直径的平均值，以及最大直径的平均值对应的表面积，从而生成异物的标准图像。其中，标准图像可以2d平面图形，也可以为3d立体图像。相似的，根据需求还可以通过图像采集模块110对无异物的炉料进行预设组数的炉料标定，从而得到炉料类型的标准图像。校标模块在没有运输物料时，图像采集模块110次啊金传动模块150的空运时的标准图像，当传动模块150的皮带破裂、皮带上存在水时，通过色彩对比，还可以精确判断皮带的异常信息。
101.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。