一种基于视觉检测技术的磷石膏杂质去除方法及系统与流程

本发明涉及工业固废材料处理领域，具体涉及一种基于视觉检测技术的磷石膏杂质去除方法及系统。

背景技术：

1、磷石膏是使用硫酸分解磷矿、萃取磷酸过程中产生的工业废渣，其中的二水硫酸钙含量超过普通天然石膏。近年来，磷石膏这类工业废渣的数量越来越多，在生态环保理念的促进下，磷石膏逐渐被利用了起来，应用范围包括但并不限于水泥添加剂、筑路填充、制作石膏板、制作建筑石膏粉及砌块等方面。但由于磷石膏具有处理难度大、污染环境以及缺乏高效高附加值利用途径等特点，再加上矿产资源愈来愈匮乏等现状，磷石膏大多被用于构建公路路面基层。将磷石膏材料应用到路面基层中，再加入固化剂、水泥等材料，既能节约矿产资源，也能在一定程度上提升磷石膏混合料的综合性能，更好的满足公路路面基层功能需求和性能要求。

2、实际应用过程中，由于磷石膏中含有磷、氟、有机物等诸多有害杂质，这类有害杂质很容易吸水后结成团状物，导致水化过程受阻、凝固时间延长、水溶液ph值降低、混合料强度降低，极大的影响了磷石膏应用效果。目前，普遍采用水洗法先去除磷石膏的有机杂质，但水洗法去除效率低，且难以彻底的清除有害杂质，使磷石膏混合材料的性能得不到有效提升。

3、鉴于此，如何提供一种基于视觉检测技术，能快速、有效去除磷石膏中的有害杂质，提升磷石膏混合料性能的磷石膏杂质去除方法及系统是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于视觉检测技术的磷石膏杂质去除方法及系统，解决了目前磷石膏中有害杂质去除效率低、去除效果差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、方案一：一种基于视觉检测技术的磷石膏杂质去除方法，包括以下步骤：

4、构建基于深度神经网络模型框架和神经辐射场的抓取参数生成模型，并对所述抓取参数生成模型进行训练；

5、实时获取待处理磷石膏的图像信息；

6、将所述图像信息输入训练好的抓取参数生成模型中进行分析处理，得到目标杂质位置信息，并根据所述目标杂质位置信息生成抓取参数；其中，所述抓取参数包括预设抓取位置和目标杂质的抓取姿态信息；

7、根据所述抓取参数从待处理磷石膏中抓取目标杂质，得到去除目标杂质的磷石膏。

8、进一步的，对所述抓取参数生成模型进行训练，具体过程为：

9、对待处理磷石膏的图像信息进行预处理，得到杂质抓取样本数据集；

10、将所述杂质抓取样本数据集输入深度神经网络模型框架中，输出标注目标杂质位置的目标杂质图像，根据所述目标杂质图像和相关损失不断对所述深度神经网络模型框架进行迭代更新，直至满足第一预设模型训练结束条件；

11、将所述目标杂质图像输入神经辐射场中，得到初始神经辐射场；

12、在所述神经辐射场上构建用于学习所述目标杂质图像几何特征的初始变型子模型，并确定用于对所述初始神经辐射场进行训练的多个视角；

13、根据所述目标杂质图像以及各视角对应的投射区域，对所述初始神经辐射场进行训练，直至满足第二预设模型训练结束条件。

14、方案二：一种基于视觉检测技术的磷石膏杂质去除系统，包括：磷石膏处理结构、杂质抓取参数生成结构和杂质去除结构；

15、所述杂质抓取参数生成结构和所述杂质去除结构均设置在所述磷石膏处理结构附近；

16、所述杂质抓取参数生成结构与所述杂质去除结构连接；

17、其中，所述磷石膏处理结构，用于对输入的目标磷石膏材料进行筛分处理，得到包含目标杂质的待处理磷石膏，并对所述待处理磷石膏进行分散处理；

18、所述杂质抓取参数生成结构，用于实时获取分散后的待处理磷石膏的图像信息，并对所述图像信息进行分析处理，得到目标杂质位置信息，同时根据所述目标杂质位置信息生成抓取参数，并将所述抓取参数传输至所述杂质去除结构；其中，所述抓取参数包括预设抓取位置和目标杂质的抓取姿态信息；

19、所述杂质去除结构，用于根据所述抓取参数从所述待处理磷石膏中抓取目标杂质，得到去除目标杂质的磷石膏。

20、本发明通过杂质抓取参数生成结构实时获取待处理磷石膏的图像信息并对其进行分析处理，得到目标杂质位置信息，同时根据目标杂质位置信息生成抓取参数，并根据抓取参数控制分拣机器人从待处理磷石膏准确抓取出目标杂质。其中，抓取参数生成过程不受光照变化和图像获取信息的限制，能够更加精准地检测、识别和定位磷石膏中的目标杂质，有助于快速、精准地去除磷石膏中的有害杂质，提升磷石膏混合料的性能。

21、进一步的，所述磷石膏处理结构包括入料口、传输模块、筛分模块、摊平传输模块和出料口；

22、所述入料口、所述传输模块、所述筛分模块和所述摊平传输模块依次连接；

23、所述筛分模块与所述出料口连接；

24、其中，所述入料口，用于输入目标磷石膏材料；

25、所述传输模块，用于将所述目标磷石膏材料输送至所述筛分模块；

26、所述筛分模块，用于根据预设规则对所述目标磷石膏材料进行筛分，得到待处理磷石膏和无需处理磷石膏，将所述待处理磷石膏输送至所述摊平传输模块，将所述无需处理磷石膏输送至所述出料口；

27、所述摊平传输模块，用于对所述待处理磷石膏进行分散处理。

28、进一步的，所述杂质抓取参数生成结构包括第一控制模块、图像采集器、图像处理器、视觉检测模块及第一通信模块；

29、所述第一控制模块分别与所述图像采集器、所述图像处理器、所述视觉检测模块及所述第一通信模块连接；

30、所述图像采集器与所述图像处理器连接；

31、所述图像处理器与所述视觉检测模块连接；

32、所述第一通信模块分别与所述视觉检测模块及所述杂质去除结构连接；

33、其中，所述图像采集器，用于实时获取分散后的待处理磷石膏的图像信息，并将所述图像信息传输至所述图像处理器；

34、所述图像处理器，用于对接收到的所述图像信息进行预处理，得到预处理后的图像信息，并将其传输至所述视觉检测模块；

35、所述视觉检测模块，利用训练好的抓取参数生成模型对预处理后的图像信息进行分析处理，得到目标杂质位置信息，并根据所述目标杂质位置信息生成抓取参数；其中，所述抓取参数包括预设抓取位置和目标杂质的抓取姿态信息；

36、所述第一通信模块，用于将所述抓取参数传输至所述杂质去除结构；

37、所述第一控制模块，用于控制所述杂质抓取参数生成结构中各子模块的正常运行。

38、进一步的，所述杂质去除结构包括多个分拣机器人；

39、所述分拣机器人包括分拣模块、第二控制模块及第二通信模块；

40、所述第二控制模块分别与所述分拣模块、所述第二控制模块连接；

41、所述第二通信模块与所述第一通信模块连接；

42、其中，所述第二通信模块，用于将接收到的所述抓取参数传输至所述第二控制模块；

43、所述第二控制模块，用于根据所述抓取参数控制所述分拣模块从所述待处理磷石膏中抓取目标杂质。

44、进一步的，所述杂质去除结构还包括力传感器；

45、所述力传感器分别与所述分拣模块、所述第二控制模块连接；

46、所述力传感器，用于采集所述分拣模块的力信息，并将所述力信息传输至所述第二控制模块；所述第二控制模块对所述力信息进行判断处理，得到抓取结果，并将所述抓取结果通过所述第二通信模块传输至所述第一通信模块。

47、进一步的，所述杂质抓取参数生成结构还包括结果显示模块；

48、所述结果显示模块分别与所述第一控制模块、所述视觉检测模块及所述第一通信模块连接；

49、所述结果显示模块，用于显示所述抓取结果；所述视觉检测模块根据所述抓取结果和相关损失函数对所述抓取参数进行调整。

50、进一步的，还包括粉碎结构；

51、所述粉碎结构，安装在所述摊平传输模块与所述出料口之间，用于对所述去除目标杂质的磷石膏进行粉碎处理，并将粉碎后的磷石膏输送至所述出料口。

52、方案三：一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条程序代码，所述程序代码由计算机处理器加载并执行以实现如方案一所述的基于视觉检测技术的磷石膏杂质去除方法。

53、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下优势：

54、本发明通过磷石膏处理结构将输入的目标磷石膏材料进行筛选和分散处理，得到包含需要去除的有害杂质的部分磷石膏，利用杂质抓取参数生成结构对这些磷石膏中的有害杂质进行高精度检测，并自动生成抓取检测到的有害杂质的参数数据，以使杂质去除结构彻底去除磷石膏中的有害杂质，抓取参数生成模型不受制于光照变化和图像获取信息，能够更加精准地检测、识别、定位和抓取磷石膏中有害杂质，彻底分拣磷石膏中的有害杂质，提升磷石膏混合料性能，能充分满足用户对磷石膏的现实需求。此外，整个磷石膏杂质去除过程能够实现全自动化的处理，且抓取参数生成模型的数据处理效率较高，整个流程不需要耗费太长时间，能够实现对磷石膏中的有害杂质进行高效、准确的分拣。