在煤炭、金屬礦山及冶金、建材等工業(yè)領域，輸送帶作為物料運輸?shù)?大動脈"，其安全性和效率直接影響生產(chǎn)鏈的穩(wěn)定性。然而，輸送帶上的異物（如鐵件、木塊、封桶布、塑料制品、礦用工具殘留等）可能導致設備卡死、皮帶撕裂甚至引發(fā)火災等嚴重事故。傳統(tǒng)人工巡檢模式存在效率低、誤判率高、安全隱患大等問題。隨著工業(yè)智能化技術(shù)的突破，基于AI視覺識別與機器人協(xié)同的異物排除系統(tǒng)正在重塑礦山巷道物料分揀的作業(yè)模式。
一、系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)與核心原理
異物排除機器人系統(tǒng)由感知層、決策層、執(zhí)行層三級架構(gòu)組成，形成閉環(huán)控制：
感知層（視覺系統(tǒng)）：通過采集模塊與識別模塊相結(jié)合。
采集模塊：采用高精度3D工業(yè)相機（結(jié)構(gòu)光模式）與組合光源，實時采集輸送帶表面3D點云數(shù)據(jù)與高清圖像（如木頭與礦石對比圖，識別精度達像素級）。AI算法通過遷移學習技術(shù)構(gòu)建涵蓋300+類異物的特征庫，對鐵器（磁鐵礦干擾場景下識別精度>99.2%）、木質(zhì)、橡膠制品等實現(xiàn)厘米級識別。
識別模塊：搭載自研CRM-CNN算法，依托名德光電積累的礦石異物大數(shù)據(jù)庫進行深度學習，精準定位異物三維坐標（深度、方向、位姿），對長度>50cm異物的識別排除率≥95%。
決策層（預警系統(tǒng)）：邊緣計算單元實時分析異物信息，在2ms內(nèi)完成異物分類與坐標定位，結(jié)合物料流速動態(tài)規(guī)劃抓取路徑。自主研發(fā)的軌跡預測算法可補償輸送帶振動帶來的坐標偏移（誤差<±3mm）。根據(jù)異物尺寸、重量，動態(tài)選擇抓取模式（自動抓取、預警停機+遠程操作、人工介入）。
執(zhí)行層（機械臂系統(tǒng)）：模塊化設計的六軸協(xié)作機器人配備電磁-真空雙模末端執(zhí)行器，鐵質(zhì)異物采用磁吸裝置，非金屬異物切換至真空吸盤。執(zhí)行單元平均響應時間<0.8秒，單次抓取周期<2.5秒，異物移送至回收裝置，無需停機。預警模式下，通過IO信號控制輸送帶停機，聲光報警提示人工介入。
二、典型工業(yè)場景應用實踐
1. 煤電行業(yè)（輸煤系統(tǒng)）
痛點：雷管殘留、錨桿碎片等金屬物易引發(fā)破碎機卡死，木質(zhì)雜物導致皮帶摩擦系數(shù)異常
解決方案：在碎煤機前部署雙工位機器人系統(tǒng)，配備檢測模塊，可識別在煤流中的金屬件。在某2×1000MW電廠數(shù)據(jù)顯示，年危險物2175件，若通過系統(tǒng)攔截設備故障率可下降73%。
2. 氧化鋁廠（礦石預處理）
挑戰(zhàn)：赤泥中混雜的鋼制過濾網(wǎng)碎片（尺寸5-30cm）易造成高壓隔膜泵損壞
創(chuàng)新應用：在振動篩出口部署異物分揀機器人，配合檢測技術(shù)，對非磁性不銹鋼碎片的捕獲。年產(chǎn)80萬噸氧化鋁項目，備件更換成本可降低200余萬元/年。
3. 水泥行業(yè)（生料輸送）
特殊需求：需區(qū)分正常結(jié)塊熟料（允許通過）與外來異物
技術(shù)突破：開發(fā)基于結(jié)塊熟料與外來異物特征識別的分類模型，通過物料表面特征判斷結(jié)塊屬性。誤抓率可從15%降至1.8%。
4. 鐵礦、銅礦、鉛鋅礦（巷道輸送）
復合場景：金屬與非金屬異物混雜，鐵件易被礦石干擾、高粉塵環(huán)境下作業(yè)
工程實踐：機械臂加裝防塵罩，視覺系統(tǒng)集成氣幕清潔模塊。對設備進行隔離防護，異物識別率≥92%，年攔截鐵件4000+件，皮帶撕裂事故減少70%。
三、技術(shù)經(jīng)濟性分析
以某千萬噸級煤礦應用為例：
收益測算：
避免皮帶撕裂事故：年節(jié)約維修費80-150萬元
降低人工成本：替代6個巡檢崗位，年節(jié)省人力支出60萬元
四、安全與環(huán)保保障
設備安全性：
多重報警機制（自檢、異常停機），故障率≤1%；
機械臂運動軌跡動態(tài)避障，防止誤操作。
安全管理體系：
操作員崗前培訓，強化風險源識別與應急處置能力；
專職安全員定期巡查，形成閉環(huán)管理體系。
環(huán)保性：
全流程零污染排放（無廢水、廢氣、廢渣）；
設備材料符合RoHS標準，綠色制造。
名德光電異物排除機器人系統(tǒng)通過AI+機器人深度融合的推廣應用，推動礦山分揀從“被動處置”向“主動防控”轉(zhuǎn)型。其技術(shù)方案可完美適用煤電、冶金、建材等多行業(yè)，兼具高效性與經(jīng)濟性。隨著5G+TSN（時間敏感網(wǎng)絡）技術(shù)的普及，未來系統(tǒng)響應延遲有望壓縮至毫秒級，構(gòu)建覆蓋礦石開采、加工、運輸全流程的智能防護網(wǎng)絡。這種技術(shù)革新不僅帶來顯著的經(jīng)濟效益，更在本質(zhì)安全層面為流程工業(yè)樹立了新標桿。
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