一、方案概述

煉鐵生球強度AI檢測方案為城圖科技自研開發，融合運用了人工智能、智能傳感、機器人及智能制造等創新技術，為鋼鐵廠客戶構建了一套自動篩選合格尺寸生球并進行摔球強度綜合檢測的機械系統。該方案已經成功落地運行，助力集團用戶實現生球生產加工過程質檢的“少人化”、“無人化”升級，顯著提升工作效率，更好保障產品質量可靠性。

圖1-煉鐵生球強度AI檢測方案

系統檢測流程首先基于AI圖像對生球的粒徑進行識別篩選，從中每次分離出單個直徑在6-20mm的符合規格生球，自0.5米標準高度自由落體摔下并按流程需求反復多次后，通過專業攝像機結合AI算法對球體表面裂縫進行自動檢測。

該系統由機械手抓取模塊、生球轉運模塊、皮帶傳輸模塊、生球強度測試模塊和碎渣廢料收集模塊等5大部分組成。

二、機械手抓取模塊

機械手抓取模塊是由六軸機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器，以保護生球不被擠壓損壞，而導致影響生球檢測結果。

三、生球轉運模塊

生球轉運模塊是由防塵升降皮帶模組和旋轉接料料斗裝置組成。料斗裝置功能由旋轉氣缸實現，在上方與機械手抓取模塊對接，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、內部分料、到位檢測感應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現生球分離，置中裝置使得生球便于后續電吸鐵進行吸取作業。

五、生球強度測試模塊

生球強度測試模塊是由生球提升機構、視覺系統、落球盤和平移裝置等組成。提升機構上接皮帶傳輸模塊，把生球吸起來，落球盤給生球提供支撐和旋轉，以供相機拍照，平移機構用于生球吸取位、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，收集到一個膠框內。

七、核心AI算法

針對目標生球的形態特征，本方案創新性運用了基于深度學習語義分割算法以及基于標記的分水嶺算法相結合的狀態評估算法，實現了對生球形態的AI智能識別與精確檢測。

基本過程如下：

（1）使用改進的U-net語義分割網絡進行球團初步分割；

（2）對分割后的二值圖像進行形態學處理，去除雜質以及孔洞填充；

（3）進行距離變換，根據距離變換后的圖像找到圖像中的各個區域的標記圖，隨后再進行 基于標記的分水嶺分割，得到單球體分割圖；

（4）對單球進行圓形度擬合，評估分割單體與擬合圓的契合度，獲得破裂狀態。