一种桶装垃圾自动分类推杆投放和监测系统的制作方法

(一)技术领域：

本发明涉及一种桶装垃圾自动分类推杆投放和监测系统，每个住户放置不同垃圾分类标准颜色的家庭垃圾桶，所述家庭垃圾桶装有无源rfid电子标签，由住户手提住宅垃圾桶放入社区集中投放屋轨道入口处的引导框任一空框格中。集中投放屋内放置垃圾储运桶，安装引导轨道和投放轨道及其步进电机丝杆螺母，通过引导框、投放框和推拉式电磁铁、滑动轴、连杆投放机构等等部件，在主控制器控制下完成垃圾自动分类投放程序。

(二)

背景技术：
：

最广泛的垃圾来源是家居,家居集中的地方是社区。当前垃圾分类收集技术都是从垃圾集中投放点的人工垃圾投放入手，采取专职垃圾投放监督员的方法管理社区垃圾分类。

市场上相关的垃圾分类产品是各种智能垃圾收集箱,主要功能有：人脸识别或手机扫码、垃圾塑料薄膜袋的扫码投放、温度感应、防火、满载报警、居民卡刷卡打印和按设备提示操作等等。设备造价昂贵，不适合文化程度低的人使用，不能解决根本问题。

(三)

技术实现要素：
：

家居是生活垃圾的最广泛来源，垃圾在家居生成时的当即处理是生活垃圾分类的最重要环节，一旦垃圾混装就很难处理。例如碎玻璃、塑料碎片、厨余垃圾、家居扫地灰尘垃圾等等一经混装，不管是机器还是人工都很难将其分离，采用专人分离很粗糙和不彻底。

当前是用杂乱无章的普通塑料薄膜袋作为垃圾袋装投垃圾，由于所述垃圾袋没有明显的标准垃圾分类标识，如果有亲朋好友、同事、同学和邻居来家里，其垃圾投放可能因为不熟悉他人投放习惯需要主人提醒，特别当所述垃圾袋中垃圾很少时会出现乱投放现象。

本发明在垃圾生成当时到集中投放的整个过程，减少垃圾投放收集过程的人为选择，在社区容易乱投放的路边及集中投放屋内设置监控探头，当发现路边乱投垃圾或集中投放屋中垃圾分类异常时，依据监控得到的时间和图像信息，结合高速微控制器、图像识别技术和集中投放屋的读写器读取的投放信息，分析垃圾分类异常来源。系统结构简单造价低便于推广普及，垃圾分类投放系统的性价比高。

在一个社区中每户住宅放置多个重复使用的带有彩色标识的住宅垃圾桶，每个住宅垃圾桶投放一种类型的垃圾，社区中设置一个或多个集中投放屋，当住宅垃圾桶中垃圾收集满后，由住户手提一个或多个住宅垃圾桶放入所述集中投放屋的垃圾桶运载轨道入口处的引导框中任一空的框格中，由集中投放屋中的主控制器、电器装置和连杆自动投放机构实现住宅垃圾桶的自动分类推杆投放和监测。

家居采用重复使用的统一专用的彩色塑料垃圾桶收集垃圾，其垃圾桶颜色按国家标准中对垃圾容器的垃圾分类彩色标识规定确定，使居民充分熟悉专用垃圾桶，容易养成垃圾分类投放习惯，避免混装后难于分类。同时，采用重复使用的彩色塑料垃圾桶无需麻烦的破袋过程，采用集中投放点的自动分类投放，解决了老人、小孩投放困难和一些人随意乱投放问题。

家庭以3至5口人为一个垃圾管理单元，与之适合的各垃圾类型住宅垃圾桶的大小统一标准。住宅垃圾桶为矩形，其宽度均相同并与集中投放屋的垃圾桶运载轨道上的引导框宽度相适应。

引导框被隔板隔成4个相同长度的框格，每个框格可以放置不同垃圾类型的住宅垃圾桶。框格内长度取15cm左右。框格内宽度取18cm左右，框格内高度取20cm左右。

采用单桶分装垃圾的住宅垃圾桶，可及时提走不同垃圾类型的住宅垃圾桶，避免停留时间太长发生厨余垃圾腐败。

社区垃圾投放屋的位置设置要满足住户不走太远的要求。社区垃圾主要是厨余垃圾其次是其它垃圾，住户一般一次仅提1～2个住宅垃圾桶，可放入任一个框格中，因此4个框格即可满足住户同时间放置住宅垃圾桶的要求，如果框格放满可暂时放置其它处，再由管理人员定时代投，或者增加或减少引导框中分隔的框格数量以满足各种不同需求。

所述住宅垃圾桶在住宅中不同区域摆放相应不同的标准颜色住宅垃圾桶，例如厨房放置家庭使用的厨余垃圾桶，堂厅放置厨余垃圾桶和其它垃圾桶，书房放置可回收垃圾桶，卫生间放置其它垃圾桶。

约定集中投放屋涉及位置描述的设备和构件，包括住宅垃圾桶都是以其处于集中投放屋的设置状态的位置，其方向描述都是以集中投放屋的正前面看时的方向。

每个住宅垃圾桶具有放置于所述框格中的定位结构，所述定位结构是在每个住宅垃圾桶的两侧外壁各有一条垂直半圆凹槽，半圆凹槽中心线离垃圾桶的右侧面的距离均相同。所述住宅垃圾桶放入社区垃圾集中投放屋的运载轨道入口的引导框的框格中时，与框格的两侧垂直半圆筋对应，用于定位。投放框、引导框的每个框格位置的前侧壁顶部边和住宅垃圾桶前侧壁顶部边，离该边右端点30mm处为中心开一个宽5mm高5mm的口，与桶推拉式电磁铁配合，用于防止住宅垃圾桶脱落。

在每个住宅垃圾桶两侧面的上中部各钻一个小孔用于穿系提带，便于手提住宅垃圾桶。

住宅垃圾桶置于所述轨道上时，在与轨道平行的两个侧面中约定的其中一侧的外壁中心位置埋设无源rfid芯片，在家庭和社区垃圾集中投放屋中各设置读写器，集中投放屋的读写器装于轨道靠近rfid芯片一侧，构成无源rfid电子标签系统。住宅读写器尽量靠近rfid芯片以降低读写器信号发射功率，无源rfid电子标签具有造价低、简单实用的特点。rfid芯片内置电源产生电路，用于将射频输入功率转换成直流电源。rfid芯片用于保存垃圾类型、住处地址、人数及用餐数、本次读写日期等信息，其中垃圾类型永久保存不被擦除。

在读写器射频信号覆盖区由住宅读写器自动写入除垃圾类型外的住宅读写器所保存的上述信息，社区垃圾集中投放屋的读写器读取rfid芯片信息后和读取日期一起保存在存储器中，然后将该rfid芯片信息除垃圾类型外全部擦除，因此所述住宅垃圾桶在社区垃圾集中投放屋自动投放后成为社区住户可共享的通用装置，不希望共享的住户可将其贴写标识后自用。

社区垃圾集中投放屋内投放位置放置4个不同类型的垃圾储运桶，按垃圾储运桶宽度方向成直线并排，其排列顺序按主控制器统一设置。4个不同类型不同标识颜色的垃圾储运桶并排后总宽度为1.6米，垃圾储运桶的高度均为1米，其长度分别依所需容量设置。

在并排的垃圾储运桶之上设置垃圾处理轨道，用于传送住宅垃圾桶。垃圾处理轨道分成两段，即投放轨道和引导轨道，两段轨道平面相互衔接。

在引导轨道平面中部的传送方向留有与丝杆螺母上挡块相同宽度的间隙，该间隙底部在丝杆螺母底部以下，所述间隙用于安装丝杆螺母付。轨道的间隙使轨道平面分隔成两条传送平面。

所述引导轨道长1.3米，在轨道的底部沿传送方向中线安装长1.3米丝杆外径为28mm的引导轨道丝杆螺母付，其中螺母固定于挡块上，其中的丝杆右端与引导轨道步进电机及其驱动器相连，所述步进电机也可以采用伺服电机，引导轨道步进电机的运行受主控制器控制，驱动所述挡块向左或向右移动，从而推动放置于引导轨道上的引导框移动，引导框上放置住宅垃圾桶。

集中投放屋内部的引导轨道的长度方向留有一个引导框位置，用于通过读写器检测住宅垃圾桶数据。垃圾处理轨道的左和右端各留有一个引导框位置，左端在靠近投放的墙处，用于水喷洗和沿斜滑道卸去住宅垃圾桶，水喷洗是由主控制器控制电动水枪加水喷头完成。右端的集中投放屋外侧用于住户放置住宅垃圾桶。并在支撑机架上安装震动电机，在震动电机作用下完成卸桶。

引导轨道最右端的所述引导框放置住户垃圾桶后使相应入口引导框的框格中的框格微动开关闭合，led指示灯亮，如果4个led指示灯全亮，集中投放屋的主控制器即起动投放程序，否则只有1至3个led指示灯亮时，需经手动按钮起动投放程序或经30s至60s延时后自动起动投放程序。这时，主控制器驱动引导轨道步进电机，使位于引导轨道最右端所述挡块推动引导框行进，其挡块移动到引导轨道最左端时，引导框即被推入投放轨道处于投放初始位置的投放框中，桶推拉式电磁铁作推拉杆伸出动作锁定住宅垃圾桶，。投放轨道最右端的投放框的位置为投放初始位置，从而运送住宅垃圾桶进入投放轨道。

投放框接收引导框和引导框上的住宅垃圾桶。投放轨道平面的高度比引导轨道平面的高度低投放框底板厚度，使引导框从引导轨道平滑进入投放轨道。沿投放轨道传送方向的尺寸称为长度，投放框长度比引导框长度长3mm至5mm，使引导框在投放框中不易脱离投放框，在投放框的三侧面外壁各对角线位置焊接加强筋。

投放轨道设置滑动轴步进电机和引导轨道设置引导轨道步进电机的运行定位基准装置，确定引导框中各框格的运行位置，其中步进电机或用伺服电机。

在投放轨道与引导轨道衔接处的引导轨道端部的边上，安装一个投放微动开关，投放框的相应位置安装一个触片，当投放框移动到所述投放轨道端部时所述触片触及投放微动开关，使投放微动开关动作，用于在主控制器控制下滑动轴步进电机驱动丝杆螺母付移动时的定位基准。在住户垃圾桶放置处的引导轨道端部安装一个引导微动开关，当引导框移动到所述引导轨道的所述端部时，所述引导框触及引导微动开关，使引导微动开关动作，用于在主控制器控制下引导轨道步进电机驱动丝杆螺母付移动时的定位基准。所述定位基准还用于通过移动距离的计算识别引导框中各框格的运行位置和投放轨道下的各垃圾储运桶的位置。

在投放框后侧面底边角的两端各固定一个轴套，该轴套与投放轨道的最近处留有2mm左右间隙，轴套的孔与滑动轴动配合。投放轨道丝杆螺母付移动时经拨叉和轴套带动投放框在投放轨道上移动。滑动轴与轨道平行，滑动轴直径为40mm长3米头尾两端各固定一个支座。

引导轨道左端为投放轨道，投放轨道长3米，在投放轨道后部紧邻投放轨道安装滑动轴，该滑动轴与投放轨道平行对齐，滑动轴长3米。

在滑动轴之下安装长2米投放轨道丝杆外径为40mm的投放轨道丝杆螺母付，投放轨道丝杆右端与投放轨道右端对齐。所述投放轨道丝杆螺母上的螺母固定于滑块上，所述滑块上有两个拨叉，拨叉呈半圆形套在滑动轴上，且位于投放框右端的轴套左侧和右侧，带动投放框在投放轨道移动。

投放框的高度比引导框的高度高出4mm至6mm，该投放框由底板、前挡板、后挡板、右挡板和左挡板构成，右挡板和左挡板位于投放轨道传送方向的两端，所述右挡板是距离引导轨道较近的一侧，其高度为4mm至6mm厚3mm设于投放框顶部，使引导框可以推入投放框，当投放框作旋转投放动作时，引导框落入投放框右挡板之内，用于限位。在引导框的右外侧面中部离引导框顶端的边10mm处焊接厚7mm长约10mm挡块，防止卸载时脱离投放框。

投放框中每个引导框框格的顶部均装有该框格的相应大小铝合金制的框格盖板，用于防止垃圾泄漏。当投放框在投放之前平放在投放轨道上时，其盖板铰链设在投放框边的各框格位置的中线上，即滑动轴对角的边上，盖板铰链孔中心在投放框边之外，离投放框的边20mm至26mm。

在投放框的各个框格盖板位置的盖板铰链两侧，即盖板铰链与投放框的左侧面或右侧面之间距离的中部附近，其一侧装盖推拉式电磁铁其滑杆伸出时在框格盖板之上，滑杆伸出50mm左右，用于锁定框格盖板。其另一侧装桶推拉式电磁铁，其滑杆中心线离投放框内部右壁30mm处，滑杆直径取4mm，其滑杆伸出时伸入住宅垃圾桶所述开口之中，用于锁定住宅垃圾桶。上述推拉式电磁铁外购或定制。采用推拉式电磁铁体积小且价廉。

与盖板铰链相对的一边，即投放框后侧面上靠近顶部的两端各装一个滑轮，滑轮支架轴线与投放框后侧面成45度夹角，滑轮轴中心线与所述后侧面垂直。这样，当投放框处于投放状态时，投放框后侧面与地面成45度夹角，这时滑轮支架轴线垂直于地面，所述滑轮在支撑导轨上移动，滑轮支架安装位置应使投放框离支撑导轨最近的后侧面顶部的边与支撑导轨距离3mm至5mm，便于打开框格盖板。

投放框的翻转：在投放轨道的左端安装一个翻转投放的墙，该墙由一块厚3mm左右的铁板和连杆投放机构组成。铁板放置在投放轨道上与投放框宽度一样，高度比投放框高3mm至5mm。铁板后侧下边的角安装一个墙轴套，该墙轴套与投放轨道的最近处留有2mm左右间隙。墙轴套的孔与滑动轴动配合，墙轴套长约50mm。在墙轴套两端的滑动轴上分别装有定位环，该定位环用锣钉固定在滑动轴上防止墙轴套轴向移动。所述墙的左侧面与滑动轴相对的竖直边，在该竖直边离投放轨道平面70mm左右的左侧面上安装一个轴承座，该轴承座的铜套的孔中心线垂直于所述墙的左侧面。

紧靠所述墙左侧面的投放轨道边有一个与机架相连的连杆投放支架，在连杆投放支架上安装电动推杆，电动推杆轴中心线与所述墙左侧面平行且靠近所述墙左侧面，电动推杆外购或定制。推杆端部与连杆的一端分别与轴动配合连接，连杆的另一端与所述轴承座通过轴动配合连接，连杆中心线与推杆中心线在一个平面上，构成连杆投放机构。

所述墙的中心部位钻1至3个直径13mm孔，在投放框左侧面的相应位置安装1至3个直径10mm的轴。当投放框在投放导轨上移动至紧靠所述墙时，所述轴可伸出所述孔。所述墙与投放框是一种可结合翻转也可分离运行的机构。电动推杆驱动受主控制器控制，主控制器启动电动推杆时，电动推杆的推杆伸出，通过连杆推动所述墙和投放框沿滑动轴旋转一个角度，使投放框旋转至与地面成45度左右倾角的投放准备状态。

在投放准备状态，所述墙离地面最近的边和投放框中离地面最近边上的滑轮靠在机架的支撑导轨上，墙离地面最近的边触及墙在支撑导轨上微动开关动作使电动推杆断电。支撑导轨装于机架上平行于投放轨道与投放轨道同长。

由于连杆投放机构断电，从而使所述墙在支撑导轨上处于放松状态。在所述滑动轴步进电机驱动下投放框沿滑动轴和支撑导轨上移动时，投放框上所述轴可以伸入或脱离所述墙上的孔，在所述投放准备状态，投放框保持与地面成45度左右倾角，移动至一个垃圾类型的投放位置。

垃圾投放过程：这时，需要卸下垃圾的框格的盖推拉式电磁铁动作，其推拉杆缩回，相应框格盖板被打开，在盖板重力作用下盖板呈自由下垂状态，盖板打开后启动所述震动电机，在所述支撑机架的震动电机作用下卸下框格中住宅垃圾桶的垃圾。

当需要卸下投放框中另一框格的垃圾时，投放框保持与地面成45度左右倾角的投放准备状态，在所述滑动轴步进电机驱动下投放框沿滑动轴和支撑导轨上移动位置进入主控制器设置的该框格垃圾类型的投放位置，重复上述垃圾投放过程。

投放框在完成所有引导框的框格中住宅垃圾桶垃圾投放后，所述盖板保持充分打开状态，然后驱动滑动轴步进电机使投放框移动至水喷洗和卸载位置。所述水喷洗和卸载位置有一个与轨道垂直的斜滑道平面，用于卸载。主控制器启动电动水枪，电动水枪加装水喷头完成住宅垃圾桶水喷洗后，所有桶推拉式电磁铁动作，其推拉杆缩回，住宅垃圾桶在所述支撑机架上的震动电机和水枪作用下沿斜滑道平面卸下住宅垃圾桶。然后，驱动滑动轴步进电机使投放框移动至紧靠所述墙时，所述轴伸出所述墙上的孔，主控制器启动电动推杆作缩回复位动作，所述墙和投放框沿滑动轴作复位反转，投放框复位后平放在投放轨道上，所述盖板在重力作用下自动关闭，盖推拉式电磁铁作推拉杆伸出动作锁定盖板，然后，在滑动轴步进电机驱动下，投放框沿投放轨道移动返回到投放轨道和引导轨道交接处的投放初始位置，这时固定在引导框上的推拉式电磁铁动作，推杆伸入所述引导轨道丝杆螺母挡块上的金属圆环中，投放框停止移动，这时引导轨道步进电机动作，拉动引导框在引导轨道行进至引导轨道端部，接收下一组住宅垃圾桶

(四)附图说明：

图1是一种桶装垃圾自动分类推杆投放和监测系统的结构示意图。

图2是垃圾投放状态示意图。

图3是拨叉和轴套结构示意图。

(五)具体实施方式：

如图1、图2、图3所示，一种桶装垃圾自动分类推杆投放和监测系统，包括:所述住宅垃圾桶装有rfid电子标签，在引导轨道旁和住房中心位置安装rfid电子标签的读写器。住户将装满垃圾的住宅垃圾桶放置于引导轨道入口处的引导框中。主控制器中的微控制器经串行通信口与rfid的读写器通信，各步进电机的驱动器由微控制器的i/o口控制、其它各推拉式电磁铁、震动电机、电动水枪、电动推杆、各微动开关、led指示灯等驱动电路也是由微控制器的i/o口控制。

集中投放屋w00内放置并排垃圾储运桶t00，并安装引导轨道g01和投放轨道g02，在引导轨道g01上安装引导轨道步进电机11及其驱动器，引导轨道g01通过其引导轨道丝杆螺母上挡块12，运送放置其上的引导框32和住宅垃圾桶到投放轨道g02上的投放框22中。

在投放轨道g02的左端安装一个投放的墙16，该墙16由一块铁板和连杆投放机构组成。铁板后侧下边的角安装一个墙轴套，所述墙的左侧面安装一个轴承座，投放轨道g02边有一个与机架相连的连杆投放支架，其上安装电动推杆17，推杆17与连杆18的一端动连接，连杆18的另一端与所述轴承座连接，构成连杆投放机构。

与盖板铰链23相对的一边，即投放框22后侧面上靠近顶部的两断各装一个滑轮25，所述滑轮25在支撑导轨26上移动，在投放框22后侧面底边角的两端各固定一个轴套33。

投放前，连杆投放机构动作使投放的墙16离地面最近的边和投放框22中离地面最近边上的滑轮25靠在机架的支撑导轨26上，墙16离地面最近的边触及支撑导轨上微动开关动作使电动推杆17断电。在所述滑动轴步进电机驱动下，投放框22沿滑动轴38和支撑导轨26移动，完成所有引导框32的框格中住宅垃圾桶垃圾投放后，驱动滑动轴步进电机使投放框22移动至水喷洗和卸载位置。主控制器启动电动水枪加装水喷头完成住宅垃圾桶水喷洗后，桶推拉式电磁铁10动作，其推拉杆缩回，住宅垃圾桶在所述支撑机架上的震动电机作用下沿斜滑道平面15卸下住宅垃圾桶。然后，驱动滑动轴步进电机使投放框22移动至紧靠所述投放的墙16时，连杆投放机构动作投放框22复位，盖推拉式电磁铁21作推拉杆伸出动作锁定盖板24，然后，在滑动轴步进电机驱动下，投放框22移动返回到投放轨道g02初始位置，再由引导轨道步进电机11驱动返回到引导轨道g01端部，接收下一组住宅垃圾桶。

所述垃圾储运桶的高度均为1米。所述引导轨道g01长1.3米，在引导轨道g01的底部沿传送方向中线安装长1.3米引导轨道丝杆外径为28mm的引导轨道丝杆螺母付，其中螺母固定于挡块12上。

所述投放轨道g02长3米，在滑动轴38的底部中部安装长2米投放轨道丝杆37外径为40mm的投放轨道丝杆螺母付。所述滑动轴38与投放轨道g02平行，滑动轴38的直径为40mm长3米头尾两端各固定一个支座。所述投放轨道丝杆螺母上的螺母36固定于滑块上，所述滑块35上有两个拨叉，拨叉呈半圆形套在滑动轴38上。