废旧家电拆解破碎塑料的近红外分选装置的制作方法

本发明涉及环境保护技术领域中的废弃塑料处理、资源化领域，具体地，涉及废旧家电拆解破碎后的塑料片料的快速在线非接触式的分选方法。

背景技术：

废弃物回收再利用已经成为解决当前人类面临的资源枯竭、环境污染等问题的必经之路。而在这其中，废旧塑料的回收再利用则显得尤为迫切与必要。塑料因其制造成本低、工艺简单而现存的回收技术投入与产出率低，故而没有得到应有的重视与合理的回收再利用。而与一些容易降解的的废弃物相比，塑料的结构稳定，很难在短时间内自然降解，随着时间的推移，这些未得到有效处理的塑料垃圾正在对地球有限的土地资源造成巨大的危害。塑料制品来源于石油，众所周知，地球的石油资源将在不久的将来消耗殆尽，而废弃塑料的充分而有效的回收再利用将会成为必然的趋势。

2012年，在世界第一经济体美国产生了大约有2.51亿吨的固体废弃物，而在这其中13％是各种各样的塑料制品。然而在回收利用的8700万吨固体废弃物中，仅有3％的塑料制品，其他的废弃物则被进行了填埋或者焚烧处理，使得塑料垃圾成为环境的主要污染物之一。废弃家电的破碎料是各类物质的混合体，如玻璃、金属以及各类的塑料等，这使得塑料的回收过程变得复杂而困难。塑料制品的强度、耐久度等会因为纯度的下降而降低，通过相应的处理步骤使得废弃物中的塑料与其他物质分离并且使不同种类的塑料相互分离成为纯度较高的产品将会大大提高塑料回收再利用的价值。

现存的塑料回收除了工厂加工过后的下脚料因其纯度较高而基本会被自动化地回收再利用且不会影响后续产品的质量之外，一般的家电塑料垃圾回收都是靠人工筛选。这就产成了生产成本高、回收效率低、回收纯度低等一系列的弊端，回收过程中对于工人身体健康的影响问题尤为突出。

经检索，中国发明专利《回收塑料筛选方法》(朴来俊等，专利申请号201010507226.2)提供了一套回收塑料的筛选方法，经过人工筛选步骤、铁金属分离步骤、利用近红外线传感器步骤、分类轻量塑料类的风力筛选步骤等等来实现可回收塑料类(PE、PP、PS、PET)的分选，该方法中每次只能分选一种塑料，PP、PE、PS、PET等多种塑料需要经过多次的系统运行来进行分选，从而导致分选效率不高。几乎将所有的塑料分选方法糅合到了一起，造成了系统过于臃肿，且会造成环境污染。

中国发明专利《一种塑料分拣机及分拣方法》(专利申请号201410073786.X)提供了一种塑料分拣机及分拣方法。其中包括进料机构、分拣机构、接料机构等。该方法可以实现颜色不同的物料的分拣，而家电废旧破碎塑料中往往存在这颜色不一致的同种材料的塑料，导致仅靠颜色识别的准确率大大下降；该种方法中采用的分拣机构是自由落体式的，这种方式使得进料的速度不可控，导致准确率下降或者效率不高。

在这些文献报道中，对于将近红外光谱识别技术应用于在线分选废旧家电破碎料中以实现分选的机械化、自动化、网络化均未有涉及。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供废旧家电破碎塑料的一种应用近红外光谱识别技术进行在线分选的装置。该装置可以实现对于塑料破碎料的在线快速识别与分选，避免了化学试剂对于环境的二次污染，提供了一种有效的低污染回收废旧家电中塑料的方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种废旧家电拆解破碎塑料的近红外分选装置，包括依次连接的进料分散筛、片料分散槽和片料传送带，该片料传送带由高吸收近红外光能材料制成，在该料传送带末端上方设有光纤镜头和全光谱光源，该光纤镜头经光纤与近红外光谱仪相连，所述的片料传送带的速度由速度调节器控制，所述的近红外光谱仪和速度调节器分别与工控主机相连，工控主机置于片料传送带上方并与电磁阀驱动板相连，电磁阀驱动板置于片料传送带下方并连接多路角度可调气体喷射管组控制其喷射压缩气体，压缩气泵置于电磁阀驱动板下方并作为气源连接压力储气罐，压力储气罐置于电磁阀驱动板下方并与电磁阀驱动板、多路角度可调气体喷射管组相连并由电磁阀驱动板控制释放压缩气体，片料收集容器置于多路角度可调气体喷射管组侧下方，该片料收集容器配备有多个收集斗，用于不同塑料的收集；

工控主机将延时触发命令发送到电磁阀驱动板，电磁阀驱动板控制多路角度可调气体喷射管组喷射压缩气体，压缩气体推动待分选的塑料改变塑料的运动轨迹落入相应的收集斗中，实现分选。

所述的拆解破碎塑料经由近红外光谱收集与分析系统处理并做出分析判断，工控主机控制后端的压缩气体改变片料的运动轨迹从而实现片料的分离。

所述的进料分散筛以设定频率振动，将待分选片料分散开，后端与片料分散槽连接；破碎塑料经由进料分散筛进行振动分散，均匀进入片料分散槽；所述的片料分散槽具有两条横向凸起设计，以降低片料的速度，片料进入后端连接的传送带时会被突然加速，使得进入到片料传送带的片料不重叠且均匀分布。

所述的片料传送带由高吸收近红外光能材料制成，有效减少环境杂散光对于塑料吸收近红外光谱数据的影响；片料传送带速度实时显示，并且由工控主机经由速度调节器进行有效控制，保障在对特性不同的片料进行分选时的参数可调性；片料传送带下方设置有清洗毛刷，以保持片料传送带的清洁，保证系统稳定运行。

所述的光源为全光谱光源，保证数据采集的稳定性；光源两侧对称设置，片料反射的光线由光纤镜头采集，经过光纤输入到光谱仪中；光谱仪与工控主机相连，快速获取光谱信息，由工控主机判断片料种类；工控主机通过驱动板控制气泵电磁阀，以控制压缩气体来分选不同材质片料。

所述的多路角度可调气体喷射管组进行数据编组，均匀分布，覆盖传送带的有效传送宽度，提高分选准确率；气体喷射头角度可调，并配备有A、B、C三个收集斗的片料收集容器，可以同时将三种塑料分离并分别收集。

本发明的工作原理：

破碎、清洗过后的废旧家电破碎塑料加入到进料分散筛中，进料分散筛以一定频率振动，将待分选片料进行初步分散；片料进入到与分散筛相连的片料分散槽内，片料分散槽具有两条横向凸起结构，片料因为凸起结构的阻挡而减速，当进入到传送带时又会被突然加速，使得片料在传送带上不重叠且均匀分布。

本发明中运用不同种塑料对于近红外光的吸收程度不同来对其进行分选。首先在工况下对于标准的塑料进行近红外光谱数据的采集，并经过降噪、提取特征等过程之后存储特征峰数据，作为分选片料的判断标准值。

均匀分散的待分选的破碎塑料片在传送带上运动时，会被置于传送带末端的一定宽度的全光谱照射，全光谱光源的两根平行灯管等距安装于光纤镜头两侧，光线照射在待分选的破碎塑料片表面时发生反射，反射光线由镜头接收，经过光纤输入到光谱仪中。光谱仪将采集到的信号光线转化为光谱数据输送到工控主机中，工控主机对光谱数据进行降噪、特征提取等操作之后将其与数据库中预存的标准塑料的特征峰数据进行比对并做出塑料种类的判断。

本发明中采取的分离操作是运用压缩气体改变片料的运动轨迹实现的，压缩气体喷射的角度与力度可以分别通过角度调节器与电磁阀来控制，不同种类塑料片因为受力不同而产生不同的轨迹，分别落入三个不同的收集斗中。

与现有技术相比，本发明具有如下有益的效果：

本发明所采用的近红外光电分选技术，不需要与被分选塑料接触，从而不污染被分选塑料，同时避免了化学试剂的应用对于环境的二次污染；光电与机械系统的结合使得该套系统具有高度的自动化，效率高，极大降低了人力资源浪费；采用机电一体化控制，便于大规模工业应用，易接入网络，实现自动控制，大大提高分选效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明废旧家电拆解破碎塑料的近红外分选装置结构主视图；

图2为本发明中分选部分结构侧视图；

图3为本发明中分选部分俯视图；

图4为喷嘴部分局部视图；

图中，1为进料分散筛、2为片料分散槽、3为片料传送带、4为直流驱动电机、5为工控主机、6为近红外光谱仪、7为光纤、8为光光纤镜头、9为全光谱光源、10为速度调节器、11为多路角度可调气体喷射管组、12为角度控制器、13为片料收集容器(包含A、B、C三个收集斗)、14为电磁阀驱动板、15为压力储气罐、16为压缩气泵、17为测速电机、18为屏蔽罩、19为皮带清洁滚刷、20为喷气嘴、21为上喷气嘴，22为下喷气嘴。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种废旧家电拆解破碎塑料的近红外分选装置,包括进料分散筛1、片料分散槽2、片料传送带3、全光谱光源9、光光纤镜头8、光纤7、近红外光谱仪6、工控主机5、速度调节器10、压缩气泵16、多路角度可调气体喷射管组11、片料收集容器13(包含A、B、C三个收集斗)。

图2为本发明中分选部分结构侧视图，测速电机17与工控主机相连，实时测量传送带的运行速度，是速度反馈中的一环。皮带清洁滚刷19安置于传送带下方，用于将粘附的片料从传送带上清除。

图3为本发明中分选部分俯视图，喷气嘴20按编码均匀分布，覆盖片料传送带3的有效传送宽度。

工作时，待分选的破碎塑料片加入到进料分散筛1中，进料分散筛1以设定频率振动，将片料分散开，后端与片料分散槽2连接；破碎塑料片经片料分散槽2时会被进一步减速与分散，后端连接的片料传送带3与其具有速度差，使得进入到片料传送带3的片料不重叠且均匀分布。

本发明中的片料传送带3由高吸收近红外光能材料制成，有效减少环境杂散光对于塑料吸收近红外光谱数据的影响；片料传送带的速度由测速电机17进行监控并且实时传输到工控主机5，并且由工控主机5经由速度调节器10进行有效控制，保障在对特性不同的片料进行分选时的参数可调性；

本发明中片料传送带3下方设置有清洗毛刷19，以保持片料传送带的清洁，保证系统稳定运行。

本发明中运用不同种塑料对于近红外光的吸收程度不同来对其进行分选。首先在工况下对于标准的塑料进行近红外光谱数据的采集，并经过降噪、提取特征等过程之后存储特征峰数据，作为分选片料的判断标准值。

本发明中，均匀分散的待分选的破碎塑料片在传送带3上运动时，会被置于传送带末端上方的一定宽度的全光谱光源9照射，全光谱光源9的两根平行灯管等距安装于光纤镜头8两侧，全光谱光源9与皮带之间的距离可调节以适应不同的入料要求，全光谱光源9发射光线，光线在待分选的破碎塑料片表面反射，产生的反射光线由光纤镜头8采集，经过光纤7输入到光谱仪6中。光谱仪将采集到的信号光线转化为光谱数据输送到工控主机5中，工控主机对光谱数据进行降噪、特征提取等操作之后将其与数据库中预存的标准塑料特征峰数据进行比对并做出塑料种类的判断。

本发明中对多路角度可调气体喷射管组11进行数据编组，均匀分布，覆盖传送带的有效传送宽度，多路角度可调的气体喷射管组11接收工控主机5发送来的动作电压信号，使气体喷射嘴20产生喷气动作。分为三种情况：上喷气嘴21与下喷气嘴22均不喷气时，塑料片落入A收集斗；上喷气嘴21单独动作时，塑料片落入B收集斗；上喷气嘴21与下喷气嘴22一起动作时，塑料片落入C收集斗。通过压缩气体喷射的力度来改变片料的运动轨迹，从而实现不同种片料的分离操作。

本实例可以以较高的效率与准确率分选废旧家电破碎塑料，采用近红外光电识别技术，不需要与被分选塑料接触，从而不污染被分选塑料，同时避免了化学试剂的应用对于环境的二次污染；光电识别与机械分离的结合使得该套系统具有较高的自动化，提高了分选效率。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。