一种利用X射线对废散纸进行杂质识别的装置的制作方法

一种利用x射线对废散纸进行杂质识别的装置
技术领域
1.本发明涉及废散纸识别技术领域，具体是一种利用x射线对废散纸进行杂质识别的装置。


背景技术：

2.目前，企业在打包废纸检验过程中需要对散开后的废纸由人工进行杂质比例判定再按规定进行折算扣点。人工检验过程中受纸包的散纸分散程度和每个人对纸包内杂质比例的判断经验差异影响，也会存在个人对检验标准的理解差异和执行力度不一致的情况，可能出现判断结果存在一定差异的情况。如果出现对同一客户的来纸杂质扣点出现比较明显的差异，那么客户就会对公司的检验标准出现疑惑和不理解，损害公司形象。从职业道德角度看，也不排除会出现检验人员与供应商或者相关从业者有暗地联系、受贿等损害公司利益的违法行为。基于以上不足，本发明提出一种利用x射线对废散纸进行杂质识别的装置。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种利用x射线对废散纸进行杂质识别的装置，利用x射线的穿透能力实现对原料废纸进行快速检查，对混入的金属、陶瓷、玻璃、石块等杂质进行识别并对其占有比例、面积进行测算；设备运行安全可靠，可以替代目前人工的现场通过观察检验，消除了检验作业的人车未分离安全隐患，大大降低了人工操作强度。
4.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种利用x射线对废散纸进行杂质识别的装置，包括x射线光源、探测器、图像分析模块、状态监测模块以及运算评估模块；
5.所述x射线光源设置在输送皮带机上方，用于发出x射线，在有被检物品经过时触发光电传感器来控制x射线光源启动；x射线经过准直器后形成非常窄的扇形射线束，穿透传送带上的被检物品落到探测器上；
6.所述探测器用于自动运行连续拍照，具体表现为：探测器将接收到的x射线转变为电信号，经信号放电电路放大后量化，通过串行总线传送到图像分析模块；所述图像分析模块将接收到的电信号经过复杂的运算和成像处理后得到高质量的图像，并计算出该图像内的杂质类别和所占比例；
7.所述状态监测模块与图像分析模块相连接，用于监测运算处理过程中图像分析模块的状态参数并进行运算偏离值评估，若运算偏离值yp大于预设偏离阈值，则表示此时图像分析模块的运算处理能力低下，生成偏离预警信号；以提醒管理人员更换新的工业计算机进行运算处理；
8.所述状态监测模块还用于将图像分析模块的运算处理时长以及运算偏离值yp进行统合，形成图像分析模块的运算处理记录并打上时间戳存储至云平台；所述运算评估模
块用于根据云平台内存储的带有时间戳的运算处理记录对图像分析模块的运算估值进行评估，并将图像分析模块的运算估值gy传输至显示器实时显示。
9.进一步地，所述状态监测模块的具体监测过程为：
10.当监测到图像分析模块对电信号进行运算处理时，每间隔r2时间采集图像分析模块的状态参数，所述状态参数包括访问节点连接数、cpu负载率、带宽负载率和实时网络速率；
11.将访问节点连接数、cpu负载率、带宽负载率和实时网络速率依次标记为w1、w2、w3、w4；利用公式ys＝(w1
×
b1+w4
×
b4)/(w2
×
b2+w3
×
b3)计算得到图像分析模块的运算系数ys，其中b1、b2、b3、b4为系数因子；
12.建立运算系数ys随时间变化的曲线图；将运算系数ys与预设运算阈值相比较；若ys≤预设运算阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并进行标注，记为偏离曲线段；
13.将图像分析模块的运算处理时长标记为yt；统计偏离曲线段的数量为偏离频次p1，将偏离曲线段中对应ys与预设运算阈值的差值对时间进行积分得到偏离参考面积m1；利用公式yp＝(p1
×
a1+m1
×
a2)/(yt
×
a3)计算得到运算偏离值yp，其中a1、a2、a3均为系数因子。
14.进一步地，所述运算评估模块的具体评估步骤为：
15.根据时间戳，获取预设时间内图像分析模块所有的运算处理记录；
16.统计图像分析模块的运算处理总次数为运算频次n1；将每个运算处理记录中的运算处理时长标记为nti，运算偏离值标记为ypi，利用公式npi＝nti
×
a4+ypi
×
a5计算得到运算单值npi，其中a4、a5均为系数因子；
17.将运算单值npi与设定值相比较；统计npi大于设定值的次数占比为zb；当npi大于设定值时，获取npi与设定值的差值并求和得到运算超值zy；利用公式nf＝zb
×
g1+zy
×
g2计算得到超运系数nf，其中g1、g2为系数因子；利用公式计算得到图像分析模块的运算估值gy，其中g3、g4为系数因子。
18.进一步地，所述光电传感器由发光二极管和光电开关组成，所述发光二极管和光电开关对称设置在传送带的两侧；具体工作步骤为：
19.被检物品通过传送带传送，当被检物品经过光电传感器时，发光二极管发出的光被遮挡，光电开关处于断开状态；
20.所述光电传感器接收光电开关的开关量信号，并将开关量信号传输至控制器，由控制器触发x射线光源发射x射线。
21.进一步地，所述图像分析模块的具体运算处理过程为：
22.首先使用探测器采集无杂质散纸的图像信息，生成标准图像数据；其中标准图像数据是由多张无杂质散纸的图像信息采用统计平均法合成；
23.获取探测器采集的被检物品的电信号信息，对采集的电信号信息进行滤波、锐化、数学形态变换、二值化、边缘提取以及轮廓提取，获取被检物品的图像数据，将其标记为待测图像数据；
24.基于surf算法，将待测图像数据和标准图像数据进行图像匹配，分析计算出该图像内的杂质类别和所占比例；
25.图像分析模块用于将待测图像数据以及分析计算出的图像内的杂质类别和所占比例传输至显示器实时显示，并将相关数据存储在服务器。
26.进一步地，基于surf算法，将待测图像数据和标准图像数据进行图像匹配，具体包括：
27.在标准图像数据中选定一区域作为模板，采用基于颜色不变量的surf算法，利用图像彩色信息计算得到的颜色不变量来提取图像的特征点；
28.提取特征点后，结合图像的灰度信息为特征点生成特征描述子；
29.采用欧式距离进行相似性度量，提取两幅图像数据间匹配的特征点，找到匹配点后，以其为基准，完成待检测图像数据和标准图像的配准并进行数据对比，分析计算出该图像内的杂质类别和所占比例。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
31.1、本发明中
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明的系统框图。
34.图2为本发明中利用x射线进行杂质识别的工作原理图。
具体实施方式
35.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
36.如图1至图2所示，一种利用x射线对废散纸进行杂质识别的装置，包括x射线光源、光电传感器、控制器、探测器、图像分析模块、显示器、状态监测模块、报警模块、云平台以及运算评估模块；
37.x射线光源设置在废纸输送皮带机上方，用于发出x射线，在有散纸经过时触发光电开关来控制x射线光源启动；
38.光电传感器由发光二极管和光电开关组成，发光二极管和光电开关对称设置在传送带的两侧；具体工作步骤为：
39.被检物品通过传送带传送，当被检物品经过光电传感器时，发光二极管发出的光被遮挡，光电开关处于断开状态；
40.光电传感器接收光电开关的开关量信号，并将开关量信号传输至控制器，由控制器触发x射线光源发射x射线；
41.x射线经过准直器后形成非常窄的扇形射线束，穿透传送带上的被检物品落到探测器上；探测器用于自动运行连续拍照，拍照区域设置一个半封闭的空间，留出废散纸进出
口；具体表现为：探测器将接收到的x射线转变为电信号，经信号放电电路放大后量化，通过串行总线传送到图像分析模块做进一步处理；其中图像分析模块为工业计算机；
42.图像分析模块将接收到的电信号经过复杂的运算和成像处理后得到高质量的图像，并计算出该图像内的杂质类别和所占比例；具体为：
43.首先使用探测器采集无杂质散纸的图像信息，生成标准图像数据；其中标准图像数据是由多张无杂质散纸的图像信息采用统计平均法合成；
44.获取探测器采集的被检物品的电信号信息，对采集的电信号信息进行滤波、锐化、数学形态变换、二值化、边缘提取以及轮廓提取，获取被检物品的图像数据，将其标记为待测图像数据；
45.基于surf算法，将待测图像数据和标准图像数据进行图像匹配，具体步骤为：
46.在标准图像数据中选定一区域作为模板，采用基于颜色不变量的surf算法，利用图像彩色信息计算得到的颜色不变量来提取图像的特征点；
47.提取特征点后，结合图像的灰度信息为特征点生成特征描述子；
48.采用欧式距离进行相似性度量，提取两幅图像数据间匹配的特征点，找到匹配点后，以其为基准，完成待检测图像数据和标准图像的配准并进行数据对比，分析计算出该图像内的杂质类别和所占比例；
49.图像分析模块用于将待测图像数据以及分析计算出的图像内的杂质类别和所占比例传输至显示器实时显示，并将相关数据存储在服务器；相关数据为待测图像数据以及分析计算出的图像内的杂质类别和所占比例；
50.在本实施例中，该识别装置由x射线拍照部分以及算力计算部分组成，x射线拍照部分可以自动运行连续拍照，然后算力计算部分识别输出结果，并将相关数据存储在服务器，设备运行安全可靠，可以替代目前人工的现场通过观察检验，消除了检验作业的人车未分离安全隐患，大大降低了人工操作强度；
51.状态监测模块与图像分析模块相连接，用于监测运算处理过程中图像分析模块的状态参数并进行运算偏离值评估，具体监测过程为：
52.当监测到图像分析模块对电信号进行运算处理时，每间隔r2时间采集图像分析模块的状态参数，状态参数包括访问节点连接数、cpu负载率、带宽负载率和实时网络速率；
53.将访问节点连接数、cpu负载率、带宽负载率和实时网络速率依次标记为w1、w2、w3、w4；利用公式ys＝(w1
×
b1+w4
×
b4)/(w2
×
b2+w3
×
b3)计算得到图像分析模块的运算系数ys，其中b1、b2、b3、b4为系数因子；
54.建立运算系数ys随时间变化的曲线图；将运算系数ys与预设运算阈值相比较；若ys≤预设运算阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并进行标注，记为偏离曲线段；
55.将图像分析模块的运算处理时长标记为yt；统计偏离曲线段的数量为偏离频次p1，将偏离曲线段中对应ys与预设运算阈值的差值对时间进行积分得到偏离参考面积m1；将运算处理时长、偏离频次以及偏离参考面积进行归一化处理并取其数值，利用公式yp＝(p1
×
a1+m1
×
a2)/(yt
×
a3)计算得到运算偏离值yp，其中a1、a2、a3均为系数因子；
56.将运算偏离值yp与预设偏离阈值相比较，若yp大于预设偏离阈值，则表示此时图像分析模块的运算处理能力低下，生成偏离预警信号；
57.状态监测模块用于将偏离预警信号传输至控制器；控制器接收到偏离预警信号后
控制报警模块发出警报，以提醒管理人员更换新的工业计算机进行运算处理，提高杂质识别精度和效率；
58.状态监测模块还用于将图像分析模块的运算处理时长以及运算偏离值yp进行统合，形成图像分析模块的运算处理记录并打上时间戳存储至云平台；
59.运算评估模块与云平台相连接，用于根据云平台内存储的带有时间戳的运算处理记录对图像分析模块的运算估值进行评估，便于管理人员对图像分析模块的运算处理情况有一个直观了解，从而选择合适的图像分析模块进行运算处理，进一步提高杂质识别精度和效率；
60.其中，运算评估模块的具体评估步骤为：
61.根据时间戳，获取预设时间内图像分析模块所有的运算处理记录；
62.统计图像分析模块的运算处理总次数为运算频次n1；将每个运算处理记录中的运算处理时长标记为nti，运算偏离值标记为ypi，利用公式npi＝nti
×
a4+ypi
×
a5计算得到运算单值npi，其中a4、a5均为系数因子；其中运算单值npi越大，则表明图像分析模块的运算负荷越大；
63.将运算单值npi与设定值相比较；统计npi大于设定值的次数占比为zb；当npi大于设定值时，获取npi与设定值的差值并求和得到运算超值zy；利用公式nf＝zb
×
g1+zy
×
g2计算得到超运系数nf，其中g1、g2为系数因子；
64.将运算频次、超运系数进行归一化处理并取其数值，利用公式计算得到图像分析模块的运算估值gy，其中g3、g4为系数因子；运算评估模块用于将图像分析模块的运算估值gy传输至显示器实时显示。
65.上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
66.本发明的工作原理：
67.一种利用x射线对废散纸进行杂质识别的装置，在工作时，被检物品通过传送带传送，当被检物品经过光电传感器时，触发光电开关来控制x射线光源启动；x射线经过准直器后形成非常窄的扇形射线束，穿透传送带上的被检物品落到探测器上；探测器将接收到的x射线转变为电信号，经信号放电电路放大后量化，通过串行总线传送到图像分析模块；图像分析模块将接收到的电信号经过复杂的运算和成像处理后得到高质量的图像，并计算出该图像内的杂质类别和所占比例；该装置运行安全可靠，可以替代目前人工的现场通过观察检验，消除了检验作业的人车未分离安全隐患，大大降低了人工操作强度；
68.状态监测模块用于监测运算处理过程中图像分析模块的状态参数；首先结合访问节点连接数、cpu负载率、带宽负载率和实时网络速率计算得到运算系数ys，根据运算系数ys的时空变化情况对运算偏离值进行评估；若运算偏离值yp大于预设偏离阈值，则生成偏离预警信号；以提醒管理人员更换新的工业计算机进行运算处理，提高杂质识别精度和效率；运算评估模块用于根据运算处理记录对图像分析模块的运算估值进行评估，便于管理人员对图像分析模块的运算处理能力有一个直观了解，从而选择合适的图像分析模块进行运算处理，进一步提高杂质识别精度和效率。
69.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
70.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。