一、方案概述

炼铁生球强度AI检测方案为威廉希尔科技自研开发，融合运用了人工智能、智能传感、机器人及智能制造等创新技术，为钢铁厂客户构建了一套自动筛选合格尺寸生球并进行摔球强度综合检测的机械系统。该方案已经成功落地运行，助力集团用户实现生球生产加工过程质检的“少人化”、“无人化”升级，显著提升工作效率，更好保障产品质量可靠性。

系统检测流程首先基于AI图像对生球的粒径进行识别筛选，从中每次分离出单个直径在6-20mm的符合规格生球，自0.5米标准高度自由落体摔下并按流程需求反复多次后，通过专业摄像机结合AI算法对球体表面裂缝进行自动检测。

该系统由机械手抓取模块、生球转运模块、皮带传输模块、生球强度测试模块和碎渣废料收集模块等5大部分组成，如下图所示：

图1-系统整体示意图

图2-检测系统全流程示意图

二、机械手抓取模块

机械手抓取模块是由六轴机器人和电吸铁吸料装置组成。电吸铁吸料装置带有到位检测感应器，以保护生球不被挤压损坏，而导致影响生球检测结果。

图3-机械抓手示意图

三、生球转运模块

生球转运模块是由防尘升降皮带模组和旋转接料料斗装置组成。料斗装置功能由旋转气缸实现，在上方与机械手抓取模块对接，在下方与皮带传输模块对接。

图4-生球运转示意图

四、皮带传输模块

皮带传输模块是由两条输送皮带、内部分料、到位检测感应和碗形生球置中装置等组成。两条输送皮带利用差速和分料片来实现生球分离，置中装置使得生球便于后续电吸铁进行吸取作业。

图5-皮带传输系统

五、生球强度测试模块

生球强度测试模块是由生球提升机构、视觉系统、落球盘和平移装置等组成。提升机构上接皮带传输模块，把生球吸起来，落球盘给生球提供支撑和旋转，以供相机拍照，平移机构用于生球吸取位、落球盘位置和排渣位置的切换。

图6-生球传输模块

六、碎渣废料收集模块

碎渣废料收集模块上接测试模块，主要目的是把测试后的生球碎渣通过排渣槽，收集到一个胶框内。

图7-废料收集模块

七、核心AI算法

针对目标生球的形态特征，本方案创新性运用了基于深度学习语义分割算法以及基于标记的分水岭算法相结合的状态评估算法，实现了对生球形态的AI智能识别与精确检测。

基本过程如下：

（1）使用改进的U-net语义分割网络进行球团初步分割；

（2）对分割后的二值图像进行形态学处理，去除杂质以及孔洞填充；

（3）进行距离变换，根据距离变换后的图像找到图像中的各个区域的标记图，随后再进行 基于标记的分水岭分割，得到单球体分割图；

（4）对单球进行圆形度拟合，评估分割单体与拟合圆的契合度，获得破裂状态。

图8-生球破裂状态评估流程图