一种基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置

1.本实用新型涉及收集垃圾、垃圾分类技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置。


背景技术：

2.随着人们生活水平的不断提高，人类活动所产生的垃圾日渐增多，其中水面垃圾的面积不断增大，水体污染日益严重，严重威胁着水生生物的健康，水面垃圾造成的影响会通过各种途径影响到人类的健康，人类在有水面垃圾的水面活动日益艰难，因此要设法将水面垃圾清除。
3.对水面的垃圾进行分类与陆地上的垃圾分类主要区别在于，目前陆地上的垃圾分类回收已经全面展开，但回收效果非常差，给后续处理带来了巨大压力；对水面垃圾进行分类，则可以直接对刚从水面收集上来的垃圾进行分类，大大减轻了垃圾分类回收处理的压力。
4.目前人们普遍通过人工乘船打捞，工作时存在诸多弊端，人工打捞垃圾费时费力，不宜长时间、无间断地打捞水面垃圾，且在一些高度危险的水域并不适合人类前往打捞垃圾；人工打捞上来的垃圾要分类处理的话要耗费工人更大的精力，因此人工打捞上来的垃圾几乎不能对其进行分类，导致打捞上来的水面垃圾不能及时处理以致水面垃圾只是离开了水面，而人类无法对水面垃圾进行回收利用、销毁等正确的处理，费时做了“无用功”。为了减少水面污染，维护人类正常的活动，急需一种可以对水面垃圾进行收集和分类的机器来代替人类对水面垃圾的收集。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置，该装置解决了传统水面垃圾收集装置工作流程繁杂而引起的能源损耗过多，以及回收的水面垃圾不能进行分类或分类不彻底的问题。
6.本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现：
7.一种基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置，包括：支架、引流装置、传送带组、震动装置、垃圾分类装置和分类垃圾桶；
8.所述支架安装于船舶上，支撑整个收集分类装置；
9.所述引流装置置于支架上，并位于分类垃圾桶的右下侧；
10.所述传送带组包含最终传送带、近水传送带和传送电机，其中，近水传送带呈机械网状向左倾斜置于支架右侧，并且低的一端部分沉入水中、高的一端与震动装置连接；所述最终传送带水平放置于分类垃圾桶上方；传送带电机置于最终传送带下方的支架上，通过皮带连接近水传送带和最终传送带；
11.所述垃圾分类装置放置于最终传送带的上方，并由最终传送带和支架支撑；
12.所述震动装置的右端连接近水传送带，左端连接最终传送带；
13.所述分类垃圾桶置于最终传送带下方的支架上。
14.与现有技术相比，本实用新型的一个或多个实施例可以具有如下优点：
15.由于引流装置设置了变距螺旋桨，可改变一定的垃圾收集方向，因此基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置可在一个固定的地方大面积地回收水面垃圾，节省了不断移动垃圾收集器所带来的不便和能源损耗；
16.震动装置、最终传送带和分类装置配合工作可对收集上来的水面垃圾进行分类处理，将水面垃圾分类后正确地投放到相应的分类垃圾桶中，省去二次加工，便于水面垃圾回收后可对其进行再利用。
附图说明
17.图1是基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置结构示意图；
18.图2是基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置正视图；
19.图3时基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置的分类通道示意图；
20.图4是基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置原理图。
具体实施方式
21.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本实用新型实施方式作进一步详细的描述。
22.实施例1
23.如图1和图2所示，为基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置结构，包括：支架1、引流装置2、传送带组3、震动装置4、垃圾分类装置5和分类垃圾桶6；
24.所述支架1安装于船舶上，支撑整个收集分类装置；
25.所述引流装置2置于支架1上，并位于分类垃圾桶6的右下侧；
26.所述传送带组包含最终传送带32、近水传送带33和传送电机33，其中，近水传送带33呈机械网状向左倾斜置于支架右侧，并且低的一端部分沉入水中、高的一端与震动装置4连接；所述最终传送带32水平放置于分类垃圾桶6上方；传送带电机31置于最终传送带32下方的支架1上，通过皮带连接近水传送带33和最终传送带32；
27.所述垃圾分类装置5放置于最终传送带32的上方，并由最终传送带32和支架1支撑；
28.所述震动装置4的右端连接近水传送带33，左端连接最终传送带32；
29.所述分类垃圾桶6置于最终传送带32下方的支架上。
30.上述引流装置2放置于近水传送带33下部的支架1上，并由变距螺旋桨22和引流电机21组成；所述变距螺旋桨22置于引流电机21右侧；所述引流电机21水平放置于靠近分类垃圾桶6的一侧。
31.上述震动装置4包含震动板41和震动电机42；
32.所述震动板41向右倾斜放置，震动板41远离船体的一侧连接近水传送带33且在竖直方向上的高度比近水传送带33的左端低；震动板41靠近船体的一侧与最终传送带32平滑连接，并靠近近水传送带33的两边角弹簧，支架1支撑弹簧且焊接弹簧；
33.所述震动电机42紧贴于震动板41底面中央。
34.上述垃圾分类装置5包括第一分隔板51、第二分隔板58、第一分类门55、第二分类门57、第一分类门驱动装置53、第二分类门驱动装置56、工控机52和相机54；
35.所述第一分隔板51和第二分隔板58均设置在最终传送带32上，第一分隔板51在最终传送带32的外侧，第二分隔板58在最终传送带32的内侧，第一分隔板51和第二分隔板58将最终传送带32分成三个等分通道；
36.所述第一分类门55设置于第一分隔板51上，第二分类门57设置于第二分隔板58上；
37.所述第一分类门驱动装置53紧贴于第一分隔板51上，位于第一分类门门轴处，驱动第一分类门55开启或关闭；第二分类门驱动装置56紧贴于第二分隔板58上，位于第二分类门门轴处，驱动第二分类门57开启或关闭；
38.所述相机54设置于靠近震动装置4的最终传送带32末端正上方，位于第一分隔板51和第二分隔板58之间；
39.所述工控机52设置于最终传送带32一侧支架1上，包含图象处理子系统和自适应控制子系统。
40.如图4所示上述基于机器视觉的水面垃圾收集分类装置的分类方法包括：
41.步骤1：垃圾收集分类装置组装于船舶上，将船舶开至有大片水面垃圾的水域，并使近水传送带正对水面垃圾；
42.步骤2：给垃圾收集分类装置供电，并启动引流装置的引流电机起引流作用的变距螺旋桨提供动力，变距螺旋桨旋转引导水体流向近水传送带；
43.步骤3：启动传送带电机为最终传送带和近水传送带提供动力，近水传送带将接触到带面的水面垃圾向上传送，带动水面垃圾进入震动装置；
44.步骤4：传送带电机启动的同时启动震动装置的震动电机，带动震动板快速震动，来自近水传送带的水面垃圾到达震动板，垃圾会被快速震动的震动板震散，并在挡板的作用下单一、快速地进入最终传送带；
45.步骤5：水面垃圾进入最终传送带，也就进入了垃圾分类装置的作用范围，通过相机对垃圾实时成像，然后通过通信接口传输到工控机中的图象处理子系统进行分析处理，处理完成后，自适应控制子系统发送相应信号控制第一分类门和第二分类门的开闭状态来将垃圾送入正确的通道，完成垃圾分类；
46.步骤6：垃圾继续沿最终传送带进入到分类垃圾桶中；
47.步骤7：一直执行上述操作，且引流装置中的变距螺旋桨实时改变桨叶螺距，改变引导水体流动方向、引导垃圾，直至将该水域水面垃圾完全收集。
48.实施例2
49.本实施例与第一实施例雷同，不同之处在于：
50.当本装置引流装置2引导水面垃圾接近近水传送带33时、近水传送带33传送水面垃圾至震动装置4进行分散处理，最终垃圾单一地进入垃圾分类装置5处理范围。
51.如图3所示为垃圾分类装置结构，第一分类门55所示状态为第一分类门关闭状态，第二分类门57关闭时也是阻断中间通道，来自震动装置的水面垃圾刚进入最终传送带32，垃圾分类装置对垃圾进行分类操作，垃圾分类装置的工作流程为:
52.1.垃圾分类装置中的相机54对垃圾实时成像，并通过通信接口传输到工控机52中
的图象处理子系统该系统根据已有算法对相机54拍摄的垃圾图片进行图像处理，假定垃圾排列为最复杂的情况：有害垃圾
‑
有害垃圾
‑
可回收垃圾
‑
可回收垃圾
‑
不可回收垃圾
‑
不可回收垃圾并排进入最终传送带32上的中间通道。
53.2.暂时假定中间通道为通道501，两侧通道分别为左侧通道502和右侧通道503，靠近左侧通道502的分类门为第一分类门55，靠近右侧通道503的分类门为第二分类门57，且设定中间通道501为可回收垃圾通道，右侧通道503为不可回收垃圾通道，左侧通道502为有害垃圾通道。垃圾会先遇到第一分类门55，后遇到第二分类门57。
54.3.当上述垃圾进入垃圾分类装置且工控机52已经根据算法完成图像处理时，工控机52根据最终传送带32的速度来设计分类门的开启或关闭：
55.(1)当有害垃圾移动到第一分类门55时工控机52自适应控制子系统根据已有算法控制第一分类门55保持开启状态，有害垃圾继续沿中间通道501移动；
56.(2)紧挨着有害垃圾的可回收垃圾到达第一分类门55时也继续沿着中间通道501移动；
57.(3)不可回收垃圾到达第一分类门55，工控机52自适应控制子系统控制第一分类门55变为关闭状态，关闭状态持续到两个不可回收垃圾沿分类门进入到不可回收通道即右侧通道503，完成此操作后第一分类门55立即开启，从关闭状态到开启完成时所需时间很小，可忽略不计；
58.(4)各类垃圾继续向分类垃圾桶6移动；
59.(5)当有害垃圾到达第二分类门57，工控机52自适应控制子系统控制第二分类门57立即关闭，有害垃圾沿第二分类门57进入左侧通道502，第二分类门57关闭状态持续到两个有害垃都进入左右两个通道，完成此操作后第二分类门57立即开启，使可回收垃圾继续沿中间通道501移动。
60.(6)垃圾分类操作完成。
61.垃圾分类操作完成之后，垃圾继续沿最终传送带32进入到分类垃圾桶6中。
62.一直执行上述操作，且引流装置2中的变距螺旋桨22实时改变桨叶螺距，引导水体流动方向来吸引垃圾，直至将该水域水面垃圾完全收集。
63.虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。