[发明专利]基于视觉及力信息融合感知的多机械臂协同煤矸分拣系统

说明书

本发明公开了一种基于视觉及力信息融合感知的多机械臂协同煤矸分拣系统，包括识别定位子系统、主控子系统、多机械臂分拣子系统、带式输送机、带速检测装置和矸石回收胶带机。通过煤矸视觉检测得到矸石的识别结果、位置信息和体积参数，结合矸石标准密度计算矸石标准质量，对比力敏气动机械手夹持时刻的矸石检测质量，完成矸石的二次识别，同时规划机械臂对矸石目标任务的分拣轨迹，高效、准确地完成分拣任务，提高了煤矸识别率和系统拣矸率。

技术领域

本发明涉及煤矸识别分拣技术领域。

背景技术

根据中国煤炭加工利用协会的有关数据，每洗选1亿吨原煤，可排除灰分约1300万吨、硫分近35万吨，减少二氧化硫排放达49万吨，排除1800多万吨煤矸石，矸石比重较大。煤矸分离工作占整个煤炭生产的比例较重，现有的选矸方式主要有人工选矸、传统分选机选矸以及智能选矸等。人工选矸劳动强度大，效率低。传统分选装置主要有动筛跳汰式、粉碎式、力筒振动式、风力式、重介洗选式等，存在分选效果差、设备庞大复杂、浪费水资源等问题。智能选矸常见为多机器人分拣，主要有关节型，直角坐标型、异构型机器人。存在缺乏快速、准确、可靠的多任务分配方法的问题。

目前的煤矸识别主要包括γ射线识别危害人体健康，红外识别和图像识别存在识别效率低等问题。

综上，现有的煤矸分离技术中还没有适用于洗煤厂煤矸流带式输送机的煤矸分离系统，并且还未有针对多动态矸石目标的分离装置系统，煤矸识别均为一次识别方法，识别效率低、准确率低。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于视觉及力信息融合感知的多机械臂协同煤矸分拣系统。该系统基于视觉识别，针对多动态矸石目标分配任务并规划分拣轨迹，多机械臂协同、快速、准确地完成分拣工作，提高了拣矸率。

为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案

一种基于视觉及力信息融合感知的多机械臂协同煤矸分拣系统，其特征在于，包括识别定位子系统、主控子系统、多机械臂分拣子系统、带式输送机、带速检测装置和矸石回收胶带机；

所述识别定位子系统包括煤矸视觉检测单元、矸石体积检测单元、识别定位子系统接口和硬件装置；

所述硬件装置包括机架、固定座、光源、双目立体相机和线阵列线性激光传感器；

所述煤矸视觉检测单元：通过双目立体相机获取煤矸的图像信息，采用FCNN网络获取煤矸的识别结果,同时得到矸石位置信息；采用视差算法计算点云数据，得到矸石的几何信息；

所述矸石体积检测单元：通过线阵列线性激光传感器结合系统时间、带速检测装置获取的带速参数，得到矸石的几何参数；采用传感融合方法对矸石的几何信息和几何参数进行带权计算，得到校正后的矸石体积信息；

所述识别定位子系统接口：将所述煤矸视觉检测单元和矸石体积检测单元获取的矸石位置信息、煤矸的识别结果和矸石体积信息作为矸石信息标签，发送至主控子系统接口；

所述主控子系统包括主控子系统接口、分配策略单元、动态分拣轨迹规划单元和二次识别单元；

主控子系统接口接收识别定位子系统接口发送的矸石信息标签，向分配策略单元发送矸石信息标签和机械臂单元的机械臂位置信息和状态信息，以及向二次识别单元发送力敏气动机械手获得的矸石检测质量；并将机械臂分拣轨迹信息和二次识别结果发送至多机械臂分拣子系统接口；

所述分配策略单元：接收矸石信息标签、机械臂单元的机械臂位置信息和状态信息，实现机械臂对矸石目标任务分配；

所述动态分拣轨迹规划单元：根据机械臂对矸石目标任务分配结果，规划机械臂对矸石目标任务的分拣轨迹，发送至主控子系统接口；