建筑垃圾分拣前端检测系统的制作方法

本实用新型涉及建筑垃圾分拣设备技术领域，特别涉及一种建筑垃圾分拣前端检测系统。

背景技术：

建筑垃圾是指在建设过程中或旧建筑物维修和拆除过程中产生的固体废弃物，包括渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块、废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属、废竹木、等目前我国每年产生的建筑垃圾总量约为15.5-24亿吨之间，约占城市垃圾的40％。以500-600吨/万平方米的标准推算，到2020年，我国还将新增建筑面积约300亿平方米。

为实现建筑垃圾的分拣利用，申请号为CN 105013718 A的实用新型专利申请公开了一种基于多种检测方式的块状固体建筑垃圾分拣系统，该系统具有一个以上分拣单元，每个分拣单元包括检测识别部分、喷射部分、分拣部分和实时检测与控制系统。其中检测识别部分包括近红外光谱检测子模块、X射线检测子模块和通用物理特性检测子模块，近红外光谱检测子模块的发射器和接收器分别固定安装在传送带的工作段的上方和下方，X射线检测子模块的发射器和接收器也分别固定安装在传送带的工作段的上方和下方，通用物理特性检测子模块固定安装在传送带的工作段的上方或下方。该种检测识别部分的检测模块和感应模块对应设置于输送带上，存在如下问题：一是检测模块与感应装置要对位安装，安装不便；二是有粉尘容易溢出；三是检测时间短、影响检测精度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种可高效、可靠地识别建筑垃圾的建筑垃圾分拣前端检测系统。

本实用新型的目的通过如下技术方案来实现：

建筑垃圾分拣前端检测系统，包括信号接收单元、信号发射单元和控制单元，其特征在于：信号接收单元和信号发射单元均设置于垃圾输送带上方，信号接收单元朝向输送带方向发射信号，信号接收单元设置于信号反射的位置用于接收反射信号，信号接收单元与控制单元连接用于向控制单元反馈接收的反射信号。

进一步的，所述信号发射单元包括X射线发射源，信号接收单元包括X射线荧光检测器。

进一步的，还包括设置在输送带上方的光电传感器阵列，光电传感器阵列与所述控制单元连接，所述控制单元可根据光电传感器阵列反馈的信号和X射线荧光检测器反馈的信号确定垃圾的横向排布。

进一步的，还包括设置在输送带上方与所述控制单元连接的图像采集装置，所述控制单元可根据光电传感器阵列反馈的信号和图像采集装置反馈的图像信息确定垃圾的横向排布。

进一步的，所述信号发射单元包括近红外发射源，信号接收单元包括近红外检测器。

进一步的，所述近红外发射源为近红外卤钨灯光源阵列，所述近红外检测器包括窄带滤光片、光电晶体管和信号处理电路。

进一步的，所述信号接收单元与所述信号发射单元的夹角为20-80°。

进一步的，还包括设置在输送带下方的电涡流检测装置。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型是针对现阶段我国建筑垃圾实行精细分拣比较困难且成本比较高的状况提出了一种多用途的建筑垃圾分拣前端识别装置，其可有效的识别建筑垃圾中的石块、混凝土、砖块、塑料、橡胶、木材、金属、沥青等建筑垃圾，也同样适用于其他垃圾如生活垃圾和工业垃圾的精细化分拣识别。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型中的X射线荧光光谱检测系统示意图；

图2为本实用新型中的近红外检测系统分拣原理图；

图3为本实用新型中的配置近红外检测系统的技术路线图；

具体实施方式

参照图1至图3所示，下面将结合附图对本实用新型进行详细描述。

建筑垃圾经过破碎和一系列提前分选处理后，筛选掉一些微细小物质(颗粒、粉尘等)，可得具有回收价值的有机和无机垃圾混合物，对此有机和无机垃圾混合物进行清洁和干燥等预处理，可以得到混凝土、砖块、石块、塑料、橡胶、竹木、金属、沥青等有机无机垃圾混合物作为本识别检测系统的待处理的主要材料。

建筑垃圾分拣前端检测系统包括X射线荧光光谱检测系统、近红外检测系统、电涡流检测装置、光电传感器阵列、图像采集装置，其中，X射线荧光光谱检测系统、近红外检测系统、光电传感器阵列和图像采集装置均设置在输送带上方，电涡流检测装置设置在输送带下方。

如图2所示，X射线荧光光谱检测系统，包括X射线发射源1和X射线荧光检测器2，光电传感器阵列3位于X射线荧光检测器2的右下方，二者上下位置不重合。X射线发射源1、X射线荧光检测器2及光电传感器阵列3都覆盖传送带的整个宽度方向。工作时，X射线发射源1发出X射线照射到传送带上， X射线荧光检测器2检测到待拣物的受激发荧光，并转化为彩色或黑白图像，高速计算机系统对图像进行处理，与元素X射线荧光光谱进行比对分析，判定待拣物，后由微控制器结合光电传感器确定待拣物的横向位置进而实现分拣操作。

利用X射线荧光光谱法可以实现对建筑垃圾中的无机垃圾如砖块、玻璃、混凝土和石块等的分拣。红色砖块的主要成分是硅酸二钙(2CaO SiO₂)、硅酸三钙(₂3CaO SiO)、铝酸三钙(₂₃3CaO Al O)及(₂₃Fe O)等，青砖中还含有₃₄Fe O。混凝土的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙(₂₃₂₃3CaO Al O Fe O)，及少量硫酸钙(₄CaSO)等。建筑用石块主要是花岗岩和大理石，主要成分₃CaCO，₂SiO及少量硅酸盐等。水泥的种类较多，其组成有所区别，常用水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等。玻璃的主要成分是₂SiO及硅酸盐等。上述几种建筑垃圾中的相同成分的含量不同，某些还含有特征元素，这些差异可作为分拣时的特征参数。

如图3所示，近红外检测系统，包括近红外发射源和近红外检测器，近红外发射源包括近红外卤钨灯光源11、12阵列，近红外检测器包括近红外窄带滤光片2阵列、光电晶体管3阵列及信号处理电路阵列。为保证横跨传送带整个宽度方向的检测识别区域内的光照均匀，检测识别区域上方左右两侧的卤钨灯光源11、12阵列应左右交错排列。近红外窄带滤光片2阵列和光电晶体管3阵列及信号处理电路阵列均覆盖至传送带的宽度方向，排列间隙可根据待拣物尺寸大小确定。每个窄带滤光片2对应于一个光电晶体管3、一个信号处理电路。近红外近红外识别装置工作时，信号处理电路直接与实时分拣控制系统中的微控制器相连，单个微控制器可连接多个信号处理电路。

近红外光谱(780-2526nm)具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物的组成测量。据此，可实现对建筑垃圾中的有机物如塑料、木材、橡胶等不同物质的判别分离。建筑垃圾中的塑料70％以上是聚烯烃，包括聚乙烯 (PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。建筑垃圾中的木材主要是竹木和纸板，其主要成分是纤维素。建筑垃圾中的橡胶主要成分是天然橡胶(聚异戊二烯)、丁苯橡胶(丁二烯和苯乙烯的共聚体)、顺丁橡胶(丁二烯聚合物)、氯丁橡胶(氯丁二烯聚合物)等。各有机物中特征基团(C-H、O-H、N-H和S-H)的种类及含量的巨大差异对应于近红外光谱图中不同的吸收峰值。

查阅资料知聚乙烯(PE)塑料在近红外光谱图中的1200nm、1400nm及1700nm 处有三处特征峰，此特征与其他塑料或者有机物有极大的不同。据此可设计针对聚乙烯塑料的近红外识别装置，优先选择与其他有机物(包括其他塑料、木材、橡胶及沥青)的近红外光谱特征峰差异最大的单个或者多个特征峰(此处选择1200nm)，根据此特征峰选择中心波长为1200nm 3nm、带宽范围10nm 的窄带滤光片，将透射光滤除后只剩下1190nm～1210nm的波段，此波段光再由光电晶体管将光信号转换为电压信号，经AD采样转换后送至微控制器，由微控制器进行识别和判定。其他有机物经过此近红外识别装置时，微控制器采集到的电压信号达不到设定阈值，但当PE塑料经过近红外识别装置时，达到设定阈值就可专一性的识别分拣PE塑料。配置识别其他有机垃圾的类似。

如有与上述聚乙烯塑料(PE)在相同的光波长处(1200nm、1400nm和1700nm) 有相似的特征峰时，可根据特征峰的峰值差异设置三组滤光片及三组对应的光电晶体管，根据三组光电晶体管的电压差异进行识别判定。

上述滤光片的中心波长及误差范围、通带范围和透过率可按需定制。

本系统中的实时分拣控制系统是由上位机高速计算机与下位机微控制器组成，上位机高速计算机负责对复杂图像信号进行实时处理，下位机主要负责接受上位机的控制指令和控制喷嘴阀门的开闭。这种组合的控制系统可应对更为复杂的情况，同时也能保证处理的实时性和快速性，最大程度的提高分拣系统的效率。

上述近红外识别装置可直接由下位机微控制器作为实时检测分拣系统的核心，而不用上位机高速计算机参与，极大地降低了本系统的成本。

上述仅为本实用新型的若干具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。