基于机器视觉的黑钨矿石初选系统研究
发布时间：2020-12-03 01:21
钨矿石初选具有提高矿石富集效率、降低企业生产成本的特点,冶金企业广泛采用了初选工序,但采用人工初选黑钨矿石的方式提高了人工成本、增大了工人的劳动强度。随着机器视觉被广泛地研究和应用,工业生产与机器视觉相结合的方式被迅速地推广,使工业生产朝自动化和智能化的方向发展。因此,研究矿石自动化初选具有重要意义和实际应用价值。本课题以解决矿石初选问题为目标,结合机器视觉实现黑钨矿石的自动化初选。本课题首选分析了赣南地区黑钨矿石的生产现状,提出了当前矿石初选过程中存在的问题。然后针对矿石的初选工艺要求进行分析,在此基础上提出了利用机器视觉分选黑钨矿石,设计了基于机器视觉的黑钨矿石初选系统,并验证其可行性。最后确定了基于机器视觉的黑钨矿石初选系统的各个功能模块,并对功能模块进行分析和选型,建立了基于机器视觉的黑钨矿石初选系统。针对矿石分选工艺要求,采用了圆形标定板标定工业相机,并校正图像畸变现象,建立图像与矿石位置关系的数学模型,实现了矿石的定位与粒度测量,并保证了定位精度和测量精度。通过标定实验,验证了工业相机的标定精度。为了使气体喷射口可以精确地分选黑钨矿石,设计了黑钨矿石与气体喷射口的对应关系,...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MV-CA016-10UC工业相机
第二章黑钨矿石初选系统架构设计15的定焦镜头，因此，本课题选择沃乐斯WL1408-5MP的8MM定焦镜头，参数如表2.2所示，镜头如图2.7所示。表2.2工业镜头主要参数参数类型镜头参数焦距8mm接口C最大畸变率1.0%最大成像尺寸2/3光圈范围F1.4-F16视场角56.3mm×43.7mm×61.7mm图2.7WL1408-5MP工业镜头2.4.3照明光源机器视觉系统通过工业相机感知外界，但工业相机容易受到外界环境的干扰，尤其是环境光。为了克服干扰，通常采用打光的方式保证机器视觉系统具有稳定的工作环境。此外，选择合适的光源，保证工业相机工作环境的稳定与合理性有利于区分目标信息和背景，提高成像清晰度，从而降低后期图像处理的难度，提高视觉系统的识别、定位和测量精度。（1）光源类型光源可以分为直流光源、热辐射光源和气体放电光源等，以LED为代表直流光源具有使用寿命长，效率高，常亮照明，但成本较高；热辐射光源把耐高温、低挥发性的灯丝加热产生可见光，常见的产品有白炽灯、卤钨灯等，其工作制造成本低，但寿命低、效率低；气体放电光源利用气体放电发光，其寿命短、窄频谱，但具有能耗低的优点。
第二章黑钨矿石初选系统架构设计18被测物体工业相机光源图2.11同轴光照射本课题通过机器视觉识别矿石种类，并测量矿石的粒度大小，需要获取矿石边缘轮廓和矿石表面的颜色特征分布。因此，本课题以白色条形光源作为照明光源，以红色条形光源作为背景光源，按角度照射方式突出矿石特征信息。该照明方式可以清晰地拍摄矿石表面颜色特征和矿石轮廓，条形光源如图2.12所示。图2.12条形光源2.5自动化控制系统机器视觉成像系统将外界矿石信息转化为计算机可以处理的图像信息，自动化控制系统则将计算机处理后的图像信息转换为矿石的实际筛选动作。自动化控制系统硬件部分包括了STM32单片机控制模块、动作模块和继电器模块。STM32单片机控制模块为自动化控制系统的核心，负责接收图像处理系统发送的数据以及控制动作模块分选矿石。继电器模块连接控制模块和动作模块，放大控制模块的输出功率，使动作模块正常工作。2.5.1控制模块控制模块负责接收、处理上位机传输的信号，并根据上位机信号开启相应的电磁阀，使系统能自动完成对矿石的分选动作，是自动化控制系统的核心模块。由于矿石下落速度快，因此要求控制模块具有较快的处理速度和强鲁棒性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨在化工领域中的应用现状和发展前景[J]. 姜恒. 中国钨业. 2012(01)
[2]钨高速工具钢发展现状与应用进展[J]. 张文毓. 船舶物资与市场. 2008(03)
[3]摄像机标定方法综述[J]. 李鹏,王军宁. 山西电子技术. 2007(04)
博士论文
[1]基于多特征融合的钨矿石初选方法研究[D]. 胡发焕.南昌大学 2017
硕士论文
[1]理管机机器视觉光源关键技术研究[D]. 蒙春学.西安工程大学 2019
[2]基于机器视觉的电机零件二维尺寸测量研究[D]. 梅文豪.福建工程学院 2019
[3]机器视觉测量中的工件外轮廓提取方法[D]. 王艺璇.华中科技大学 2019
[4]基于单目视觉的运动物位姿测量及优化研究[D]. 周单.西华大学 2019
[5]基于四旋翼无人机的PM2.5浓度实时监测系统开发[D]. 苏春艳.中国计量大学 2018
[6]车牌定位及畸变矫正技术的研究[D]. 童威.天津大学 2017
[7]基于OpenCV的心电图数据提取研究[D]. 王稳.天津工业大学 2016
[8]基于机器视觉的黑钨初选系统关键技术及工艺研究[D]. 黄之慧.江西理工大学 2015
[9]基于机器视觉的钨矿初选算法研究[D]. 赵秀鸟.江西理工大学 2010
[10]机器视觉照明光源关键技术研究[D]. 李俊.天津理工大学 2007
本文编号：2895754
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MV-CA016-10UC工业相机
第二章黑钨矿石初选系统架构设计15的定焦镜头，因此，本课题选择沃乐斯WL1408-5MP的8MM定焦镜头，参数如表2.2所示，镜头如图2.7所示。表2.2工业镜头主要参数参数类型镜头参数焦距8mm接口C最大畸变率1.0%最大成像尺寸2/3光圈范围F1.4-F16视场角56.3mm×43.7mm×61.7mm图2.7WL1408-5MP工业镜头2.4.3照明光源机器视觉系统通过工业相机感知外界，但工业相机容易受到外界环境的干扰，尤其是环境光。为了克服干扰，通常采用打光的方式保证机器视觉系统具有稳定的工作环境。此外，选择合适的光源，保证工业相机工作环境的稳定与合理性有利于区分目标信息和背景，提高成像清晰度，从而降低后期图像处理的难度，提高视觉系统的识别、定位和测量精度。（1）光源类型光源可以分为直流光源、热辐射光源和气体放电光源等，以LED为代表直流光源具有使用寿命长，效率高，常亮照明，但成本较高；热辐射光源把耐高温、低挥发性的灯丝加热产生可见光，常见的产品有白炽灯、卤钨灯等，其工作制造成本低，但寿命低、效率低；气体放电光源利用气体放电发光，其寿命短、窄频谱，但具有能耗低的优点。
第二章黑钨矿石初选系统架构设计18被测物体工业相机光源图2.11同轴光照射本课题通过机器视觉识别矿石种类，并测量矿石的粒度大小，需要获取矿石边缘轮廓和矿石表面的颜色特征分布。因此，本课题以白色条形光源作为照明光源，以红色条形光源作为背景光源，按角度照射方式突出矿石特征信息。该照明方式可以清晰地拍摄矿石表面颜色特征和矿石轮廓，条形光源如图2.12所示。图2.12条形光源2.5自动化控制系统机器视觉成像系统将外界矿石信息转化为计算机可以处理的图像信息，自动化控制系统则将计算机处理后的图像信息转换为矿石的实际筛选动作。自动化控制系统硬件部分包括了STM32单片机控制模块、动作模块和继电器模块。STM32单片机控制模块为自动化控制系统的核心，负责接收图像处理系统发送的数据以及控制动作模块分选矿石。继电器模块连接控制模块和动作模块，放大控制模块的输出功率，使动作模块正常工作。2.5.1控制模块控制模块负责接收、处理上位机传输的信号，并根据上位机信号开启相应的电磁阀，使系统能自动完成对矿石的分选动作，是自动化控制系统的核心模块。由于矿石下落速度快，因此要求控制模块具有较快的处理速度和强鲁棒性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨在化工领域中的应用现状和发展前景[J]. 姜恒. 中国钨业. 2012(01)
[2]钨高速工具钢发展现状与应用进展[J]. 张文毓. 船舶物资与市场. 2008(03)
[3]摄像机标定方法综述[J]. 李鹏,王军宁. 山西电子技术. 2007(04)
博士论文
[1]基于多特征融合的钨矿石初选方法研究[D]. 胡发焕.南昌大学 2017
硕士论文
[1]理管机机器视觉光源关键技术研究[D]. 蒙春学.西安工程大学 2019
[2]基于机器视觉的电机零件二维尺寸测量研究[D]. 梅文豪.福建工程学院 2019
[3]机器视觉测量中的工件外轮廓提取方法[D]. 王艺璇.华中科技大学 2019
[4]基于单目视觉的运动物位姿测量及优化研究[D]. 周单.西华大学 2019
[5]基于四旋翼无人机的PM2.5浓度实时监测系统开发[D]. 苏春艳.中国计量大学 2018
[6]车牌定位及畸变矫正技术的研究[D]. 童威.天津大学 2017
[7]基于OpenCV的心电图数据提取研究[D]. 王稳.天津工业大学 2016
[8]基于机器视觉的黑钨初选系统关键技术及工艺研究[D]. 黄之慧.江西理工大学 2015
[9]基于机器视觉的钨矿初选算法研究[D]. 赵秀鸟.江西理工大学 2010
[10]机器视觉照明光源关键技术研究[D]. 李俊.天津理工大学 2007
本文编号：2895754
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