煤矸分拣机器人设计与关键技术分析 被引量：23

1

作者 商德勇 章林 +1 位作者 牛艳奇 范迅 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期232-238,共7页

煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,煤矸在线分拣机器人可实现煤和矸石的自动识别与分拣,是实现煤矿智能化分选的重要装备。在总结国内外煤矸分拣机器人和煤矸图像识别技术的研究现状和成果基础上,针对煤矸自动分拣机... 煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,煤矸在线分拣机器人可实现煤和矸石的自动识别与分拣,是实现煤矿智能化分选的重要装备。在总结国内外煤矸分拣机器人和煤矸图像识别技术的研究现状和成果基础上,针对煤矸自动分拣机器人分拣速度低,智能化程度不高等问题,设计了一种基于图像识别的Delta型并联机器人应用于煤矸自动分拣领域。阐述了煤矸分拣机器人的工作原理和设计方案,针对煤矸分拣的特定工况场景,对工业相机、光源、镜头等图像识别系统的硬件进行了选型设计。提出了一种基于灰度和纹理特征融合的煤矸图像SVM识别算法,介绍了机器人控制系统的软件功能设计方法,最后搭建了试验平台并进行了多组煤矸在线识别分拣试验。结果表明,该并联机器人可有效对煤和矸石进行自动识别,并通过控制机器人气动机械手实现对6 kg以下的矸石抓取。针对设计及试验过程中遇到的问题,进一步提出了机器人刚柔耦合动力学模型和误差传递规律、基于深度学习和多特征融合的煤矸石识别算法、考虑外部负载干扰的并联机器人自适应稳定控制策略等关键技术,为进一步加快煤矸分拣并联机器人的推广应用,最终实现煤矿智能化、无人化分选提供一种新途径。 展开更多

关键词 煤矿智能化 智能分选 煤矸分拣 并联机器人 图像识别

下载PDF 职称材料

煤矸双能X射线图像多维度分析识别方法 被引量：21

2

作者 郭永存 何磊 +1 位作者 刘普壮 王希 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期300-309,共10页

环境适应能力强、识别精度高是有效分离煤和矸石的前提。采用双能X射线透视煤和矸石并成像,避免了粉尘、光照强度和物料表面等外界因素影响。但双能X射线探测器采集射线能量数据存在余晖效应、厚度效应和射束硬化效应等缺陷。为降低缺... 环境适应能力强、识别精度高是有效分离煤和矸石的前提。采用双能X射线透视煤和矸石并成像,避免了粉尘、光照强度和物料表面等外界因素影响。但双能X射线探测器采集射线能量数据存在余晖效应、厚度效应和射束硬化效应等缺陷。为降低缺陷影响,提高煤和矸石识别率,提出一种联合R值图像与高、低能图像特征对煤和矸石进行多维度分析的方法。首先基于双能X射线采集系统获取高、低能图像,并利用比值法得到R值图像;然后针对所获取的3种图像,研究煤和矸石密度及灰分含量等关键物性参数与图像特征关系,据此设计特征提取方案,共计提取8个特征参量,形成一种强特征组合;最后采用Relief算法度量每个特征参量的重要性,进而设计分类试验。以不同地区肥煤、焦煤、气煤和矸石为试验对象,观察剔除权重较低的特征后,分类模型准确率,发现以特征组合[R_(c),Gl_(c),G_(l),R_(a)]为输入,PSO-SVM分类模型对3种煤混合矸石识别效果最佳,识别率为99.4%。结合PSO-SVM分类模型和[R_(c),Gl_(c),G_(l),R_(a)]的特征组合对肥煤、焦煤和气煤分别混合矸石进行识别验证,结果表明:肥煤混合矸石识别率为98.89%,焦煤混合矸石识别率为100%,气煤混合矸石的识别率为99.44%。本方法通过联合多张图像的多个特征,进行多维度分析,发现R值图像特征和高能图像特征对煤和矸石的区分度最好,可有效降低双能X射线缺陷影响,能以较少的特征,实现对不同煤种的较高识别率,优于现有方法。此外,以灰分、密度为参照选取特征阈值,贴合实际需求,减少了工程应用中根据矿区煤质差异进行参数调整的频次,提高了识别模型的泛化能力。 展开更多

关键词 双能X射线 多维度分析 煤矸分选 物质属性R值 图像识别 特征选择

下载PDF 职称材料

基于余弦定理-PID的煤矸石分拣机器人动态目标稳准抓取算法 被引量：19

3

作者 王鹏 曹现刚 +2 位作者 马宏伟 吴旭东 夏晶 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期4240-4247,共8页

针对煤矿生产中煤矸石分拣问题,提出机器人分拣方案,并对机器人在跟踪和分拣煤矸石时出现延时、抖动、冲击、分拣速度低等现象进行了分析和讨论。通过分析发现,出现这些现象的主要原因是煤矸石属于大质量、快速移动分拣对象,同时决定了... 针对煤矿生产中煤矸石分拣问题,提出机器人分拣方案,并对机器人在跟踪和分拣煤矸石时出现延时、抖动、冲击、分拣速度低等现象进行了分析和讨论。通过分析发现,出现这些现象的主要原因是煤矸石属于大质量、快速移动分拣对象,同时决定了机器人机械本体具有较大的惯性负载,传统的跟踪算法由于较大的数据量不适于机器人对大质量、动态目标的快速跟踪与稳定抓取。针对该问题,结合实际工况以及不同追踪方法的优点,提出了基于余弦定理-PID的动态目标抓取算法。首先,利用梯形速度运动规律进行了轨迹规划,并建立了带有圆弧过渡的门字型轨迹;然后,对动态环境下的大质量、动态目标抓取问题建立了数学模型,并针对该数学模型提出了基于余弦定理-PID的动态目标抓取算法。该算法首先通过余弦定理计算出机器人理论抓取点,控制机器人快速到达理论抓取点后,再通过位置-速度双环PID算法控制机械臂末端与煤矸石进行同步。算法测试结果表明:该算法通过余弦定理计算出理论抓取点,能在很大程度上减小机械臂跟踪煤矸石时间,并使得机器人末端快速逼近目标,提高跟踪效率,并通过位置-速度双环PID算法控制机械臂末端与煤矸石进行同步,以保证机械手对煤矸石进行稳准抓取,有效解决了机器人在抓取过程中出现的延迟、抖动和冲击问题。样机实验结果表明:利用该算法能使煤矸石分拣机器人以最优时间进行大质量、动态目标的稳准抓取,单机器人抓取速度可达25次/min,验证了算法的准确性、高效性与稳定性。 展开更多

关键词 煤矸石分拣 动态抓取 余弦定理 PID追踪 轨迹规划

下载PDF 职称材料

基于改进YOLOv3的煤矸识别方法研究 被引量：15

4

作者 雷世威 肖兴美 张明 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第3期50-55,共6页

煤矸识别技术对实现煤和矸石自动分选具有重要意义,而现有的图像识别算法在实用性、准确率方面无法满足实际需求。基于图像处理技术和深度学习技术,提出一种基于改进YOLOv3的煤矸识别方法,针对煤矸识别目标小、辨识度低等问题,对原始YOL... 煤矸识别技术对实现煤和矸石自动分选具有重要意义,而现有的图像识别算法在实用性、准确率方面无法满足实际需求。基于图像处理技术和深度学习技术,提出一种基于改进YOLOv3的煤矸识别方法,针对煤矸识别目标小、辨识度低等问题,对原始YOLOv3的网络结构及损失函数进行了改进,用训练生成的模型在测试集上进行识别测试。测试结果表明:改进的YOLOv3-M在小样本上,可在短时间内使模型快速收敛,单张图像识别时间为21.6 ms,识别准确率为95.4%,能适应不同环境下的煤矸样本,可实现实时检测识别。 展开更多

关键词 煤矸分选 煤矸识别 机器视觉 图像识别 卷积神经网络 深度学习

下载PDF 职称材料

煤矸分拣机器人动态拣取避障路径规划 被引量：15

5

作者 夏晶 张昊 +3 位作者 周世宁 朱蓉军 马宏伟 王鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期570-577,共8页

针对煤矸分拣机器人在矸石拣取的过程中无法实时地避开大块障碍物、效率低且抓取目标矸石时会产生振动与冲击的问题,分析了煤矸分拣机器人现有拣矸方法的局限性以及动态路径规划算法对于煤矸分拣机器人的适用性,提出了一种适用于煤矸分... 针对煤矸分拣机器人在矸石拣取的过程中无法实时地避开大块障碍物、效率低且抓取目标矸石时会产生振动与冲击的问题,分析了煤矸分拣机器人现有拣矸方法的局限性以及动态路径规划算法对于煤矸分拣机器人的适用性,提出了一种适用于煤矸分拣机器人的动态拣取避障路径规划算法。首先在传统人工势场法的基础上将机器人与煤矸石的相对速度和相对加速度引入势场函数,势场产生的力驱使机器人到达目标矸石位置,且趋向于与矸石的运动保持一致,使煤矸分拣机器人具备动态环境下的实时避障能力以及对输送带变速运送的适应能力;其次,针对带式输送机对煤矸分拣机器人的末端位置约束,将高度约束引入势场函数,该势场力驱使煤矸分拣机器人在避障路径规划过程中避开带式输送机,保证机器人运动的合理性和安全性;最后,进行仿真和机器人试验,结果表明该算法能够实现煤矸分拣机器人的动态避障拣取,满足带式输送机对机器人的位置约束条件,且在到达矸石位置时机器人与矸石的相对速度、相对加速度为零,即机器人与目标矸石具有相同的运动趋势,在对目标矸石进行拣取时不会产生振动与冲击;与传统人工势场法进行对比试验,验证了所述算法在煤矸分拣机器人上的适用性和优越性。 展开更多

关键词 煤矸分拣 机器人 动态环境 路径规划 人工势场

下载PDF 职称材料

基于G-RRT^(*)算法的煤矸石分拣机器人路径规划 被引量：11

6

作者 朱子祺 李创业 代伟 《工矿自动化》 北大核心 2022年第3期55-62,共8页

由于煤矸石分拣环境复杂,为了避免机器人与障碍物发生碰撞,提高分拣效率,对机器人进行路径规划十分必要。分析了煤矸石分拣系统原理,将煤矸石分拣机器人路径规划问题归结为在障碍物环境下规划出一条从给定起点到目标点的无碰撞路径,且... 由于煤矸石分拣环境复杂,为了避免机器人与障碍物发生碰撞,提高分拣效率,对机器人进行路径规划十分必要。分析了煤矸石分拣系统原理,将煤矸石分拣机器人路径规划问题归结为在障碍物环境下规划出一条从给定起点到目标点的无碰撞路径,且需同时满足速度快、避免与障碍物碰撞2个约束条件。结合笛卡尔空间和关节空间的优点,提出一种在关节空间进行路径规划、在笛卡尔空间进行碰撞检测的煤矸石分拣机器人路径规划方案,该方案不需要对机器人进行运动学求逆,且可避免在关节空间中描述障碍物。针对RRT^(*)路径规划算法存在盲目性的问题,提出一种变概率的目标偏置策略,并将其引入RRT^(*)算法,得到G-RRT^(*)算法。变概率的目标偏置策略在无障碍物区域增大目标偏置概率值,以增强算法的目标导向性;而在障碍物区域减小目标偏置概率值,以保证算法的避障能力。G-RRT^(*)算法将变概率的目标偏置策略与RRT^(*)算法相结合,既保留了RRT^(*)算法路径长度渐进最优的特点,也提高了算法的目标导向性,可极大地提高路径规划效率。实验结果表明,与加入固定概率目标偏置策略的RRT-Connect算法和RRT算法相比,采用G-RRT^(*)算法得到的路径长度平均值最小,说明G-RRT^(*)算法更适用于煤矸石分拣机器人路径规划。 展开更多

关键词 煤矸石分拣 机器人 路径规划 快速扩展随机树 变概率的目标偏置策略 G-RRT^(*)算法

下载PDF 职称材料

基于强化学习的煤矸石分拣机械臂智能控制算法研究 被引量：10

7

作者 张永超 于智伟 丁丽林 《工矿自动化》 北大核心 2021年第1期36-42,共7页

针对传统煤矸石分拣机械臂控制算法如抓取函数法、基于费拉里法的动态目标抓取算法等依赖于精确的环境模型、且控制过程缺乏自适应性,传统深度确定性策略梯度(DDPG)等智能控制算法存在输出动作过大及稀疏奖励容易被淹没等问题,对传统DDP... 针对传统煤矸石分拣机械臂控制算法如抓取函数法、基于费拉里法的动态目标抓取算法等依赖于精确的环境模型、且控制过程缺乏自适应性,传统深度确定性策略梯度(DDPG)等智能控制算法存在输出动作过大及稀疏奖励容易被淹没等问题,对传统DDPG算法中的神经网络结构和奖励函数进行了改进,提出了一种适合处理六自由度煤矸石分拣机械臂的基于强化学习的改进DDPG算法。煤矸石进入机械臂工作空间后,改进DDPG算法可根据相应传感器返回的煤矸石位置及机械臂状态进行决策,并向相应运动控制器输出一组关节角状态控制量,根据煤矸石位置及关节角状态控制量控制机械臂运动,使机械臂运动到煤矸石附近,实现煤矸石分拣。仿真实验结果表明:改进DDPG算法相较于传统DDPG算法具有无模型通用性强及在与环境交互中可自适应学习抓取姿态的优势,可率先收敛于探索过程中所遇的最大奖励值,利用改进DDPG算法控制的机械臂所学策略泛化性更好、输出的关节角状态控制量更小、煤矸石分拣效率更高。 展开更多

关键词 选煤 煤矸石分拣 分拣机器人 机械臂 关节角状态控制 强化学习 奖励函数 DDPG算法

下载PDF 职称材料

双臂并联煤矸石分拣机器人及其轨迹规划研究 被引量：11

8

作者 赵明辉 《工矿自动化》 北大核心 2020年第9期57-63,共7页

目前的煤矸石自动分拣系统大多采用串联机械臂,只能分拣出粒度较小的矸石,且分拣速度较慢,分拣效果不理想。针对该问题,设计了一种双臂并联煤矸石分拣机器人。该机器人采用推动而非抓取的分拣方式,能够针对粒度为300~600 mm的矸石进行分... 目前的煤矸石自动分拣系统大多采用串联机械臂,只能分拣出粒度较小的矸石,且分拣速度较慢,分拣效果不理想。针对该问题,设计了一种双臂并联煤矸石分拣机器人。该机器人采用推动而非抓取的分拣方式,能够针对粒度为300~600 mm的矸石进行分拣,且大大降低了机械臂的力矩需求,提高了分拣速度。为了避免频繁启停给电动机造成刚性冲击,延长电动机使用寿命,在关节空间下分别采用抛物线过渡的插值函数、三次多项式及五次多项式插值函数进行轨迹规划,仿真和对比分析结果表明,采用五次多项式插值函数进行轨迹规划时,角加速度曲线过渡平滑,不仅能满足机器人轨迹起始点和终止点的角度、角速度约束,还能满足其角加速度约束,使分拣机器人的运动轨迹更加平稳。实验结果表明:对于粒度为300~600 mm的煤矸石,双臂并联煤矸石分拣机器人矸石识别率和分拣率分别为91.14%和86.29%,分拣准确率和稳定性较高;完成单次完整的分拣动作只需1.2 s,与人工分拣相比大大缩短了分拣周期;通过在关节空间的轨迹规划,降低了分拣过程中电动机受到的刚性冲击,可保证机器人长时间稳定工作。 展开更多

关键词 煤矸石分拣 双臂并联机器人 轨迹规划 多项式插值

下载PDF 职称材料

煤矸石智能分拣机器人研究进展与关键技术 被引量：7

9

作者 张烨 马宏伟 +3 位作者 王鹏 曹现刚 魏小荣 周文剑 《工矿自动化》 北大核心 2022年第12期42-48,56,共8页

煤矿井下矸石被煤泥包裹,煤矸石识别难、分拣难;井下工作空间狭小,设备布局难、煤矸石分流难,因此,需要研发高性能、高可靠的煤矸石智能分拣机器人。分析了煤矸石智能分拣机器人中煤矸石识别、机器人轨迹规划、多动态目标多机器人协同... 煤矿井下矸石被煤泥包裹,煤矸石识别难、分拣难;井下工作空间狭小,设备布局难、煤矸石分流难,因此,需要研发高性能、高可靠的煤矸石智能分拣机器人。分析了煤矸石智能分拣机器人中煤矸石识别、机器人轨迹规划、多动态目标多机器人协同控制技术的研究现状。指出煤矸石分拣工作环境复杂,其质量和形状不规则且呈随机分布,因此,复杂环境下煤矸石识别与抓取特征提取、非结构环境下煤矸石稳定可靠抓取、多目标任务多机器人智能协同分拣是煤矸石分拣智能机器人的3大关键技术,提出要实现机器人智能分拣煤矸石,还应在适应于井下的煤矸石识别与抓取特征提取、动态目标精确定位和同步跟踪、机械臂在线轨迹规划和多机械臂智能协同控制等方法上进行深入研究。通过对上述3大关键技术的梳理,总结得出:煤矸石数据集构建与扩增、煤矸石识别与抓取特征提取是实现煤矸石高效识别的关键技术;动态煤矸石精准跟踪、机械臂同步跟踪动态目标轨迹规划和快速大质量目标稳定抓取是实现机械臂稳定抓取煤矸石的关键技术;多任务高效分配、防碰撞路径规划和智能协同控制是实现多机械臂高效智能协同分拣的关键技术。针对目前存在的共性问题,提出了解决方案:在识别方面,研究基于多模态深度学习的煤矸石识别与抓取特征提取方法,实现井下煤矸石快速识别;在轨迹规划方面,研究动态煤矸石精准定位和实时跟踪方法,实现机器人对动态煤矸石的自适应稳定抓取;在协同分拣方面,构建多层多机械臂协同控制模型,实现多机械臂复杂环境下高效智能协同分拣。 展开更多

关键词 煤矸石分拣 分拣机器人 煤矸石识别 机器人轨迹规划 智能协同分拣 稳定抓取

下载PDF 职称材料

一种改进的tiny YOLO v3煤矸石快速识别模型 被引量：5

10

作者 郑道能 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第4期113-119,共7页

传统的煤矸石分选方法效率低下、安全隐患较大、应用范围受限,现有的基于机器视觉的煤矸石图像识别方法在模型识别速度与精度上难以平衡,未综合考虑输入图像尺寸不一、重要通道权重较低及卷积参数量大对模型精度的影响。针对上述问题,在... 传统的煤矸石分选方法效率低下、安全隐患较大、应用范围受限,现有的基于机器视觉的煤矸石图像识别方法在模型识别速度与精度上难以平衡,未综合考虑输入图像尺寸不一、重要通道权重较低及卷积参数量大对模型精度的影响。针对上述问题,在tiny YOLO v3模型的基础上,提出了一种改进的tiny YOLO v3煤矸石快速识别模型。首先,在tiny YOLO v3模型引入多卷积核组合池化的特征金字塔池化(SPP)网络,确保输入特征图可被处理为固定尺寸再输出;其次,引入RGB通道权重可调节的压缩激励(SE)模块,用于增强前几层特征图各通道之间的联系,强调感兴趣通道的特征值和不同目标特征之间的差异性,确保关键信息的捕捉和网络灵敏度;最后,引入包含0权值点的空洞卷积替代tiny YOLO v3模型中部分卷积层,在不增加模型参数的前提下,可捕获多尺度上下文信息进而扩大感受野,提高模型计算速度。将该模型分别与tiny YOLO v3模型、Faster RCNN模型、YOLO v5系列模型进行对比,结果表明:(1)与tiny YOLO v3相比,改进的tiny YOLO v3煤矸石快速识别模型的识别准确性和快速性都有显著提升。(2)与Faster RCNN相比,改进的tiny YOLO v3煤矸石快速识别模型训练时间减少了65.72%,识别精度增幅为11.83%,识别召回率增幅为0.5%,模型平均精度均值(m AP)增幅为3.02%。(3)与YOLO系列模型相比,改进的tiny YOLO v3煤矸石快速识别模型在保持识别精度优势的情况下识别速度有大幅增长。消融实验结果表明:改进的tiny YOLO v3煤矸石快速识别模型的识别准确率为99.4%,较加入SPP网络的tiny YOLO v3模型的识别准确率提高了4.9%;测试每张图片耗时12.5 ms,较加入SPP网络的tiny YOLO v3模型耗时减少了1 ms。 展开更多

关键词 煤矸石分选 煤矸石图像识别 特征金字塔池化 压缩激励模块 空洞卷积 tiny YOLO v3

下载PDF 职称材料

基于机器视觉的煤矸石检测研究 被引量：10

11

作者 张永超 于智伟 丁丽林 《煤矿机械》 2021年第4期32-34,共3页

针对传统煤矸石分拣机器人对输送带上不同位置煤矸石感知能力不足的问题,提出使用单激发多盒探测器(SSD)机器视觉算法对煤矸石进行检测的方法,提高分拣机器人的感知与分拣性能。实验结果表明,基于SSD的煤矸石检测算法实时性优于Faster-R... 针对传统煤矸石分拣机器人对输送带上不同位置煤矸石感知能力不足的问题,提出使用单激发多盒探测器(SSD)机器视觉算法对煤矸石进行检测的方法,提高分拣机器人的感知与分拣性能。实验结果表明,基于SSD的煤矸石检测算法实时性优于Faster-RCNN检测算法,且具有更高的准确性,进一步促进了煤矸石分拣机器人的智能化。 展开更多

关键词 煤矸石 SSD 目标检测 分拣机器人

下载PDF 职称材料

煤矸石集料路面基层材料应用研究 被引量：10

12

作者 闫广宇 周明凯 +3 位作者 陈潇 于刚 刘补良 康壮 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2021年第3期568-573,共6页

煤矸石成分复杂,用于路面基层中存在压碎值偏高、施工易压碎、基层混合料强度偏低等问题.文中采用选择性破碎分选工艺制备煤矸石集料,研究了配合比、稳定类型对煤矸石集料路面基层材料的抗击碎性能、力学性能的影响规律.试验表明:选择... 煤矸石成分复杂,用于路面基层中存在压碎值偏高、施工易压碎、基层混合料强度偏低等问题.文中采用选择性破碎分选工艺制备煤矸石集料,研究了配合比、稳定类型对煤矸石集料路面基层材料的抗击碎性能、力学性能的影响规律.试验表明:选择性破碎分选工艺能显著降低煤矸石集料压碎值及热值指标,制备出高品质的煤矸石集料.虽然与天然碎石相比,煤矸石集料制备的路面基层材料强度偏低,不过10%粉煤灰掺入后,在基层混合料中起到了缓冲作用,使得煤矸石基层混合料击实后的级配变化率降低41.8%,显著改善煤矸石集料路面基层材料的抗击碎性;同时,7 d无侧限抗压强度提高30.9%,达3.52 MPa,28 d抗劈裂性能提高64.3%,达0.46 MPa,90 d抗压回弹模量提高11%,达1383 MPa,显著提高煤矸石集料路面基层材料的力学性能. 展开更多

关键词 煤矸石 选择性破碎分选 压碎值 工程集料 水泥粉煤灰稳定

下载PDF 职称材料

煤矸光电分选系统及抗干扰技术研究 被引量：8

13

作者 卢熠昌 于中山 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2020年第1期144-147,共4页

针对煤矸石井下分选的需求,介绍了一种基于X射线扫描下的煤矸光电分选系统及其抗干扰技术的研究。首先对物料进行破碎,更加有利于X射线扫描,然后通过X射线扫描得到不同的光谱,再利用微处理器S3C6410进行煤和矸石的识别,最后通过高速光... 针对煤矸石井下分选的需求,介绍了一种基于X射线扫描下的煤矸光电分选系统及其抗干扰技术的研究。首先对物料进行破碎,更加有利于X射线扫描,然后通过X射线扫描得到不同的光谱,再利用微处理器S3C6410进行煤和矸石的识别,最后通过高速光耦合器HCPL0631分选控制系统驱动喷射装置分选出煤和矸石。由于所设计的系统多采用电子设备,存在电磁辐射干扰,其中主要是电源干扰,通过设计一种抗干扰电源电路来消除电源干扰。最后利用Multisim 12.0软件仿真验证光电分选驱动系统及抗干扰电源系统。验证结果表明,基本实现了光电在线分选煤矸,并降低了系统干扰,使系统更加高效稳定。 展开更多

关键词 煤矸 光电分选 系统设计 抗干扰

原文传递

煤矸石井下原位智能分选充填技术研究进展 被引量：2

14

作者 梁卫国 郭凤岐 +2 位作者 于永军 张泽寒 闫俊才 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期12-27,共16页

传统井下煤矸石需运输至地面处理,不仅占用地面国土空间、自燃或雨水淋滤造成大气与环境污染,而且长距离无效运输造成的能源消耗问题已成为制约煤矿低碳发展的关键瓶颈。为实现煤矿矸石不出井,从煤炭生产源头减少碳排放与单位产出能源... 传统井下煤矸石需运输至地面处理,不仅占用地面国土空间、自燃或雨水淋滤造成大气与环境污染,而且长距离无效运输造成的能源消耗问题已成为制约煤矿低碳发展的关键瓶颈。为实现煤矿矸石不出井,从煤炭生产源头减少碳排放与单位产出能源资源消耗,实现煤炭的绿色低碳智能开采,回顾了煤矸石井下分选充填技术现状及智能化进展,并在此基础上展望煤矸石井下分选充填技术发展趋势,提出了煤矸石井下原位绿色智能分选、充填新方法,详细阐述了煤矸智能分选机及新型充填液压支架的结构及原理,以最大化缩短矸石无效运输距离。为处理采煤工作面矸石,预防煤岩动力灾害,提出了包含少矸化智能开采系统、原位智能分选系统、工作面矿压反演系统、精准科学充填系统四大子系统的煤矿井下采选充智能一体化系统,并探讨了各子系统间的新环逻辑关系,以形成采煤利于分选、分选利于充填、充填利于采煤的良性循环。为处理掘进工作面矸石,提出了包含智能快掘系统、智能分选系统、煤矸分运系统、智能充填系统四大子系统的煤矿井下掘选充智能一体化系统,并对各子系统所负责工作及智能化实现进行了阐述。所提出的新工艺有望实现煤矿矸石不出井,并为煤矸石原位智能分选充填方法及采选充一体化系统的研究提供新思路。 展开更多

关键词 低碳开采 智能化 煤矸识别 原位分选充填 采选充一体化

下载PDF 职称材料

考虑含矸率时变性的多臂协同策略优化方法 被引量：4

15

作者 曹现刚 乔欢乐 +2 位作者 吴旭东 王鹏 范智海 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第11期1887-1894,共8页

针对煤炭生产过程中,原煤含矸率时变性引起分拣效率低的问题,本文综合考虑矸石质量、矸石识别置信度、机械臂分拣时间等因素,通过一种多因素融合效益矩阵的方法,优化时变含矸率条件下的多机械臂煤矸分拣策略。提出了一种基于效益矩阵的... 针对煤炭生产过程中,原煤含矸率时变性引起分拣效率低的问题,本文综合考虑矸石质量、矸石识别置信度、机械臂分拣时间等因素,通过一种多因素融合效益矩阵的方法,优化时变含矸率条件下的多机械臂煤矸分拣策略。提出了一种基于效益矩阵的多机械臂协同策略模型,以分拣效益和拣矸率共同作为策略的评价标准。通过采用相似性原理,构建小样本矸石流模型;利用熵权法量化效益矩阵的元素参量;最后,采用FCFS策略方法及本文策略方法进行多组对比实验,实验结果表明,通过效益矩阵优化的多臂协同策略能够有效解决过矸量大时的矸石任务分配问题,相对FCFS策略方法,提高拣矸率的同时,有效提高了选煤质量。 展开更多

关键词 煤矸分选 多机械臂协同 多任务分配 效益矩阵

下载PDF 职称材料

选矸机器人高速并联机构伺服驱动选型研究

16

作者 李振坤 黄金凤 李奇松 《选煤技术》 CAS 2024年第1期73-78,共6页

为了实现煤矸的高效分选,基于选矸机器人结构及工作原理,在建立并联机构位移、速度、加速度、转矩、等效转动惯量数学模型和选矸运动轨迹规划的基础上,提出了一种用于煤矸分选的三自由度串并混联机器人的伺服电机选型方法:计算分析了选... 为了实现煤矸的高效分选,基于选矸机器人结构及工作原理,在建立并联机构位移、速度、加速度、转矩、等效转动惯量数学模型和选矸运动轨迹规划的基础上,提出了一种用于煤矸分选的三自由度串并混联机器人的伺服电机选型方法:计算分析了选矸过程中机器人主动关节速度、转矩、等效转动惯量和功率的变化分布;针对速度、转矩、等效转动惯量随机构位形改变连续变化的问题,提出根据最大瞬时功率初步选取伺服电机,然后参考关节最大转速和电机允许最大转速选取减速器减速比,结合电机转矩特性曲线进行功能校验的伺服电机选型方法;指出在设计过程中应尽量选取大速比减速器,以减小电机负载惯量比,降低惯量波动干扰,提高系统控制响应速度和运行稳定性。测试和应用结果表明:设计开发的选矸机器人作业周期为1s,横向选矸推力达25kg。该机器人发挥并联机构可实现高速、高刚度的结构特性,结合串联机构工作空间大、结构简单的优势,适于高效煤矸分选,且已成功应用于多条选煤生产线的中、大块矸石分选,长期连续工作运行稳定。研究为机器人伺服驱动系统设计提供了有益的参考。 展开更多

关键词 煤矸分选 选矸机器人 伺服电机 最大瞬时功率 负载惯量 横向选矸推力

下载PDF 职称材料

济三矿煤矸井下原位智能分选系统及技术研究

17

作者 武振 商和福 宗宪生 《煤炭科技》 2024年第4期186-191,196,共7页

针对济三煤矿井下矸石处理困难问题,通过对比分析现有井下煤矸分选技术的适应条件及优缺点,优选了井下智能分选技术的煤矸分选措施,基于济三矿井下系统布置,选择在西区胶带巷与西部胶带巷交叉附近建立了井下煤矸分选系统,并设计了济三... 针对济三煤矿井下矸石处理困难问题,通过对比分析现有井下煤矸分选技术的适应条件及优缺点,优选了井下智能分选技术的煤矸分选措施,基于济三矿井下系统布置,选择在西区胶带巷与西部胶带巷交叉附近建立了井下煤矸分选系统,并设计了济三矿井下智能分选系统布置方案。工程应用表明,该系统增加了主井有效提升能力,有效提升了矿井效益,每年可增加收入1.2亿元。 展开更多

关键词 煤矸分选 矸石处理 智能分选系统

下载PDF 职称材料

基于故障树的柔索驱动拣矸机器人系统分拣可靠性研究 被引量：3

18

作者 乔心州 武琛琛 +2 位作者 刘鹏 樊红卫 毛清华 《工矿自动化》 北大核心 2022年第8期107-113,共7页

拣矸机器人的分拣可靠性与煤的品质及分拣效率息息相关,对拣矸机器人系统分拣可靠性进行研究十分必要。现有机器人系统可靠性研究主要是针对其结构可靠性进行研究,而没有对其工作任务可靠性即分拣可靠性进行研究。针对该问题,以柔索驱... 拣矸机器人的分拣可靠性与煤的品质及分拣效率息息相关,对拣矸机器人系统分拣可靠性进行研究十分必要。现有机器人系统可靠性研究主要是针对其结构可靠性进行研究,而没有对其工作任务可靠性即分拣可靠性进行研究。针对该问题,以柔索驱动拣矸机器人系统为研究对象,采用故障树分析法对其分拣可靠性进行研究。首先,从拣矸机器人系统的结构出发,分析了拣矸机器人系统分拣故障的原因,采用演绎法构建拣矸机器人系统的分拣故障树;然后,将故障树底事件发生概率考虑为区间变量,根据区间性质、运算法则和顶事件的概率表达式得到分拣故障树顶事件概率区间参数,结合设计要求计算出反映拣矸机器人系统分拣可靠性的非概率可靠性指标;最后,基于非概率可靠性指标公式及模糊重要度定义,提出了一种区间重要度指标,对分拣故障树底事件的区间重要度进行求解并排序,结果表明分拣可靠性满足拣矸机器人可靠分拣要求,煤矸石流瞬时含矸率增大和工业相机故障是影响其分拣可靠性的重要因素。根据非概率可靠性指标计算结果和区间重要度排序找出了拣矸机器人系统的薄弱环节,并针对薄弱环节提出了3个改进措施:在分拣前对煤矸石流振荡混合;根据识别的矸石信息,智能控制带式输送机带速;在拣矸机器人系统中增加备用工业相机。 展开更多

关键词 柔索驱动拣矸机器人 煤矸分拣 拣矸机器人系统 分拣可靠性 故障树 非概率可靠性 区间重要度

下载PDF 职称材料

基于X射线和结构光相机的煤矸石分拣方法研究 被引量：7

19

作者 王锐 桂志国 +1 位作者 刘祎 张鹏程 《中北大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第2期123-128,134,共7页

为了提高煤炭产量,减少污染物排放,在煤矿生产中必须进行煤矸石分离.常用的双能R值方法受物料厚度影响较大,无法满足大范围厚度的煤矸石分选需求.针对该问题,提出了一种联合R值曲线拟合和物料厚度信息的煤矸石识别方法.建立煤和矸石的... 为了提高煤炭产量,减少污染物排放,在煤矿生产中必须进行煤矸石分离.常用的双能R值方法受物料厚度影响较大,无法满足大范围厚度的煤矸石分选需求.针对该问题,提出了一种联合R值曲线拟合和物料厚度信息的煤矸石识别方法.建立煤和矸石的低能透射信号值和R值的关系散点图,探究R值算法的适用范围和极限厚度.首先利用R值算法进行初步识别,再通过结构光相机获取R值相对应的厚度信息,与极限厚度比较后进一步识别煤矸石.最后计算识别为煤的部分占整个物体的比率,通过所求占比实现煤矸石的分选.实验结果证明,该方法可以识别50 mm~300 mm范围的煤矸石,煤的最低识别率大于80%,矸石的最高识别率低于10%,整体识别准确率高于96%. 展开更多

关键词 双能X射线 物质识别 煤矸石分选 结构光相机

下载PDF 职称材料

ART智能干选系统在蒋庄煤矿选煤厂的应用实践 被引量：1

20

作者 刘贵霞 王慎军 高文宇 《煤炭加工与综合利用》 CAS 2023年第8期30-33,共4页

介绍了新型ART大块煤矸智能分选系统的结构、工作原理及系统特点。在蒋庄煤矿选煤厂投入运行后的统计结果表明,设备分选精度高、分选粒级范围宽、应用效果良好,可以完全替代人工检查性手选,并具有显著的经济与社会效益。

关键词 选煤厂 智能干选机 煤矸石 分选精度 带煤率

下载PDF 职称材料