一、方案概述

煉鐵生球強(qiáng)度AI檢測方案為城圖科技自研開發(fā)，融合運(yùn)用了人工智能、智能傳感、機(jī)器人及智能制造等創(chuàng)新技術(shù)，為鋼鐵廠客戶構(gòu)建了一套自動(dòng)篩選合格尺寸生球并進(jìn)行摔球強(qiáng)度綜合檢測的機(jī)械系統(tǒng)。該方案已經(jīng)成功落地運(yùn)行，助力集團(tuán)用戶實(shí)現(xiàn)生球生產(chǎn)加工過程質(zhì)檢的“少人化”、“無人化”升級(jí)，顯著提升工作效率，更好保障產(chǎn)品質(zhì)量可靠性。

圖1-煉鐵生球強(qiáng)度AI檢測方案

系統(tǒng)檢測流程首先基于AI圖像對生球的粒徑進(jìn)行識(shí)別篩選，從中每次分離出單個(gè)直徑在6-20mm的符合規(guī)格生球，自0.5米標(biāo)準(zhǔn)高度自由落體摔下并按流程需求反復(fù)多次后，通過專業(yè)攝像機(jī)結(jié)合AI算法對球體表面裂縫進(jìn)行自動(dòng)檢測。

該系統(tǒng)由機(jī)械手抓取模塊、生球轉(zhuǎn)運(yùn)模塊、皮帶傳輸模塊、生球強(qiáng)度測試模塊和碎渣廢料收集模塊等5大部分組成。

二、機(jī)械手抓取模塊

機(jī)械手抓取模塊是由六軸機(jī)器人和電吸鐵吸料裝置組成。電吸鐵吸料裝置帶有到位檢測感應(yīng)器，以保護(hù)生球不被擠壓損壞，而導(dǎo)致影響生球檢測結(jié)果。

三、生球轉(zhuǎn)運(yùn)模塊

生球轉(zhuǎn)運(yùn)模塊是由防塵升降皮帶模組和旋轉(zhuǎn)接料料斗裝置組成。料斗裝置功能由旋轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)，在上方與機(jī)械手抓取模塊對接，在下方與皮帶傳輸模塊對接。

四、皮帶傳輸模塊

皮帶傳輸模塊是由兩條輸送皮帶、內(nèi)部分料、到位檢測感應(yīng)和碗形生球置中裝置等組成。兩條輸送皮帶利用差速和分料片來實(shí)現(xiàn)生球分離，置中裝置使得生球便于后續(xù)電吸鐵進(jìn)行吸取作業(yè)。

五、生球強(qiáng)度測試模塊

生球強(qiáng)度測試模塊是由生球提升機(jī)構(gòu)、視覺系統(tǒng)、落球盤和平移裝置等組成。提升機(jī)構(gòu)上接皮帶傳輸模塊，把生球吸起來，落球盤給生球提供支撐和旋轉(zhuǎn)，以供相機(jī)拍照，平移機(jī)構(gòu)用于生球吸取位、落球盤位置和排渣位置的切換。

六、碎渣廢料收集模塊

碎渣廢料收集模塊上接測試模塊，主要目的是把測試后的生球碎渣通過排渣槽，收集到一個(gè)膠框內(nèi)。

七、核心AI算法

針對目標(biāo)生球的形態(tài)特征，本方案創(chuàng)新性運(yùn)用了基于深度學(xué)習(xí)語義分割算法以及基于標(biāo)記的分水嶺算法相結(jié)合的狀態(tài)評(píng)估算法，實(shí)現(xiàn)了對生球形態(tài)的AI智能識(shí)別與精確檢測。

基本過程如下：

（1）使用改進(jìn)的U-net語義分割網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行球團(tuán)初步分割；

（2）對分割后的二值圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，去除雜質(zhì)以及孔洞填充；

（3）進(jìn)行距離變換，根據(jù)距離變換后的圖像找到圖像中的各個(gè)區(qū)域的標(biāo)記圖，隨后再進(jìn)行 基于標(biāo)記的分水嶺分割，得到單球體分割圖；

（4）對單球進(jìn)行圓形度擬合，評(píng)估分割單體與擬合圓的契合度，獲得破裂狀態(tài)。