专利名称：自动分类的垃圾桶的制作方法
技术领域：
本发明属于垃圾分类回收装置领域，特别涉及通过机电结合的手段在投放源 对垃圾按材料自动分类的垃圾桶。
技术背景垃圾分类回收现行办法主要有两种。 一是在垃圾场对大批量垃圾集中分类， 大批量垃圾中杂质成分多，很难实现准确分类，且设备成本高，体积大。二是在 垃圾投放源头利用人工将垃圾依规定分为若干类，此法要求投放者有较高的素质 和垃圾分类常识，同时也给投放者造成诸多不便。国内外类似产品的调研情况如下。2007年9月，北京绿色领域科技发展有限公司制造的饮料瓶罐有偿回收机于 北京市天文馆投入使用。此产品利用扫描条形码的技术判断瓶子的种类，存在局 限性。首先，饮料瓶的条形码在消费者使用过程中很可能遭到污损，导致无法正 常识别；其次，利用条形码扫描技术成本较高，且光学系统不宜用于高污染环境 下的垃圾桶。美国加州一垃圾场耗资550万美元建设的一条自动化和人工结合的垃圾分类 回收线，利用电磁、气吸、光学等多种方法，且必须引入人工解决垃圾分类的问 题。其缺点在于设备庞大，成本很高，工人在高污染恶劣条件下工作强度很大。德国的饮料瓶罐有偿回收机通过图像采集获取瓶子的形状，并通过测量重量 检测是否是空瓶。其缺点在于只适用于特定种类的瓶子，形状近似的瓶子无法得 到正确分类，未触及按材料分类本质，按形状分类并无法拓展到非瓶子的其它类 垃圾。根据垃圾分类的发展趋势和现今存在的问题，提出自动分类垃圾桶的技术方 案，即在投放源头，利用机器把有回收价值的垃圾分类筛选，以减少人员在垃圾 回收中的劳动。自动分类垃圾桶定位于公园、街道、体育场馆等公共场所，每次 投放一件垃圾的情况。将垃圾中比较有回收价值，且最为常见的瓶类垃圾分类回
收，即按照玻璃瓶、塑料瓶、金属瓶以及其它垃圾进行自动分类。 发明内容本发明的目的是提供一种自动分类的垃圾桶，其特征在于，所述自动分类的 垃圾桶是利用霍尔传感器接近开关探测金属；利用机械敲击，促使被测物发声， 后续电路采集并处理声音信号，区分玻璃、塑料和其它类；同时将体积过小的垃 圾和压縮性好的包装塑料袋或纸袋，回收价值不大的垃圾归作其它类垃圾进行处 理；所述自动分类的垃圾桶包括以下四大部分a，夹紧机构，将投入的垃圾压紧，以便敲击采集声音，采用螺旋机构； b.敲击机构，敲击垃圾体表材料，收集声音信号，以待处理识别，采用摆动电 磁铁；C.分类筛选机构，将垃圾按照相应判断送入相应垃圾桶内，采用同步带机构；d.下压和刮板机构，辅助分类筛选，并帮助粘性垃圾入桶，曲柄滑块机构；上述夹紧机构、分类筛选机构、下压和刮板机构为各自独立的三个平动机构 和一个转动的敲击机构，通过PLC控制，按照时序协调动作，准确地自动完成垃 圾分类；这样达到了原动机数目少，机构形式简单的目的。所述自动分类的垃圾桶的具体结构是在垃圾桶机架3的下部，带轮1通过轴 系结构15同支座16联接，光杠2通过支座16与垃圾桶机架3联接，并通过滑 块引导运输箱ll，下压板4通过连接块5及连杆6、曲柄7形成曲柄滑块机构； 丝杠9带动压紧板10平动；敲击杆12由电磁铁13驱动实现摆动。第一电机驱动主动同步带轮14通过同步带带动运输箱11;且光杠2通过滑 块引导运输箱11在对应的桶之间平动。所述下压板4通过连接块5、连杆6、曲柄7构成滑块机构，第二电机8作 为机构动力，以实现将运输箱内垃圾压入相应桶中的功能。所述丝杠9带动压紧板10平动，实现压紧运动，使垃圾在敲击过程中保持 固定姿态，且和行程开关配合具有判断可压縮类垃圾的功能。所述敲击杆12由电磁铁13驱动实现摆动。本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果降低人的劳动强度，
节约回收成本，縮短分类流程，提高了垃圾分类的准确性；声音识别材料的原理 拓展性强，对不同形状物体，不论有无条形码，均可得到正确分类。特别是在体 育馆、公园、商场以及学校等这类垃圾投放种类较为固定、投放量又较大的公共 场所，这款自动分类垃圾桶更是能体现出它功能上的优势。
图l是整机机械部分主视图；图2是整机机械部分左视图；图3是压紧板与敲击机构主视图；图4是同步带轮、带轮支架及张紧机构主视图；图5是压紧板与运输箱左视图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的原理、结构和工作过程作进一步的说明。材料分类识别的总体原理是首先，利用金属探测器检测金属。其次，外力 迫使被测物局部振动，通过采集和分析声音信号的基波频率，实现玻璃瓶与塑料 瓶的检测。材料基波频率特征是敲击玻璃发出的声音基波频率大于1.5kHz;敲 击塑料发出的声音基波频率小于lkHz。另外，容易被压縮或者体积太小的被测物 均被认为是其它垃圾。为了实现预定功能，并结合声音分析原理，垃圾分类的机械部分执行机构分 为以下四部分，整体机构如附图l:1. 夹紧机构——将投入的垃圾压紧，以便敲击采集声音，采用螺旋机构；2. 敲击机构——敲击垃圾体表材料，收集声音信号，以待处理识别，采用 摆动电磁铁；3. 分类筛选的执行机构——将垃圾按照相应判断送入相应垃圾桶内，采用 同步带机构；4. 下压和刮板机构——辅助分类筛选，并帮助粘性垃圾入桶，曲柄滑块机 构。综合考虑以上四个机构的运动方式，选择由各自独立的三个平动(夹紧机构、
分类筛选机构、下压和刮板机构)和一个转动(敲击机构)实现相应功能，这样达到了原动机数目最少，机构形式最简的目的。四个部分通过PLC控制按照一定 的时序协调动作，准确地完成功能。垃圾桶除了机械结构之外，还配有利用计算机虚拟仪器软件开发的声音信号 分析平台；计算机输出端口与PLC输入端口间的接口电路；以及用于探测金属的 霍尔传感器17和检测垃圾可压缩性的接近开关等电子元件构成的电路。霍尔传 感器17具体位置如图5:其固定于机架3上，在压紧板10后方，探测方向朝上。所述自动分类的垃圾桶的具体机械结构是在垃圾桶机架3的下部，带轮l 通过轴系结构15同支座16联接，光杠2通过光杠支座与垃圾桶机架3联接，并 通过滑块引导运输箱11。所述由第一电机驱动的主动同步带轮14带动与从动同 步带轮1之间的同步带，进而牵引运输箱11在对应的桶之间平动。下压板4通 过连接块5、连杆6、曲柄7构成滑块机构，第二电机8作为机构动力，以实现 将运输箱内垃圾压入相应桶中的功能。丝杠9带动压紧板10平动，实现压紧运 动，使垃圾在敲击过程中保持固定姿态，且和行程开关配合具有判断可压縮类垃 圾的功能。所述敲击杆12由电磁铁13驱动实现摆动。本发明具体工作流程如下。垃圾投放进入运输箱11，此过程中金属探测器 17检测是否为金属，若为金属则进入运输箱11运动过程。反之则压紧板10由丝 杠驱动平动推动垃圾，过程中通过运输箱后端设置的行程开关来判断压紧门是否 进入了可压縮类垃圾的行程范围。若是，则判定为可压縮类垃圾，进入运输箱ll 运动过程。反之，压紧门将会压紧垃圾，敲击垃圾迫使被测物振动，接着敲击杆 12运动敲击垃圾，麦克风采集声音，计算机虚拟仪器平台处理后根据声音频率判 定的垃圾类别(玻璃或塑料)，从而进入运输箱11运动过程。运输箱11运动过 程中通过之前判断的四类垃圾(金属、可压縮、玻璃和塑料)，由特定位置的行 程开关来保证运输箱11的最终落位。第二电机8工作，驱动曲柄滑块机构，从 而刮板4下压运动完成垃圾进入对应垃圾桶的过程。
权利要求
1. 一种自动分类的垃圾桶，其特征在于，所述自动分类的垃圾桶是利用霍尔传感器接近开关探测金属；利用机械敲击，促使被测物发声，后续电路采集并处理声音信号，区分玻璃、塑料和其它类；同时将体积过小的垃圾和压缩性好的包装塑料袋或纸袋，回收价值不大的垃圾归作其它类垃圾进行处理；所述自动分类的垃圾桶包括以下四大部分a. 夹紧机构，将投入的垃圾压紧，以便敲击采集声音，采用螺旋机构；b. 敲击机构，敲击垃圾体表材料，收集声音信号，以待处理识别，采用摆动电磁铁；c. 分类筛选机构——将垃圾按照相应判断送入相应垃圾桶内，采用同步带机构；d. 下压和刮板机构——辅助分类筛选，并帮助粘性垃圾入桶，曲柄滑块机构；上述夹紧机构、分类筛选机构、下压和刮板机构为各自独立的三个平动机构和一个转动的敲击机构，通过PLC控制，按照时序协调动作，准确地自动完成垃圾分类；这样达到了原动机数目少，机构形式简单的目的。
2. 根据权利要求l所述的自动分类的垃圾桶，其特征在于所述自动分类 的垃圾桶的具体结构是在垃圾桶机架(3)下部，带轮(1)通过轴系结构(15) 同支座(16)联接，光杠(2)通过支座(16)与垃圾桶机架(3)联接，并通 过滑块引导运输箱(11)，下压板(4)通过连接块(5)及连杆(6)、曲柄(7) 形成曲柄滑块机构；丝杠(9)带动压紧板(10)平动；敲击杆(12)由电磁铁(13)驱动实现摆动；霍尔传感器(17)固定于机架(3 )上压紧板(10)后 方。
3. 根据权利要求l所述的自动分类的垃圾桶，其特征在于所述第一电机 驱动主动同步带轮(14)通过同步带带动运输箱(11);且光杠(2)通过滑块 引导运输箱(11)在对应的桶之间平动。
4. 根据权利要求1所述的自动分类的垃圾桶，其特征在于所述下压板(4)通过连接块(5)、连杆(6)、曲柄(7)构成滑块机构，第二电机(8)作为机 构动力，以实现将运输箱内垃圾压入相应桶中的功能。
5. 根据权利要求l所述的自动分类的垃圾桶，其特征在于所述丝杠(9) 带动压紧板(10)平动，实现压紧运动，使垃圾在敲击过程中保持固定姿态， 且和行程开关配合具有判断可压縮类垃圾的功能。
全文摘要
本发明公开了属于垃圾分类回收装置领域的一种自动分类的垃圾桶。所述自动分类的垃圾桶是利用霍尔传感器接近开关探测金属；利用机械敲击，促使被测物发声，后续电路采集并处理声音信号，区分玻璃、塑料和其它类；同时将体积过小的垃圾和压缩性好的包装塑料袋或纸袋等回收价值不大的垃圾归作其它类垃圾进行处理；其组成包括带轮、光杠、机架、下压板、连接块、连杆、曲柄、丝杠、压紧板、运输箱、敲击杆、电磁铁。本发明与现有技术相比，具以下优点降低人的劳动强度，节约回收成本，提高垃圾分类准确性。
文档编号B07C5/34GK101391693SQ20081022425
公开日2009年3月25日 申请日期2008年10月14日 优先权日2008年10月14日
发明者天 丘, 明 应, 强 王, 索双富, 杨 贺 申请人:清华大学