一种基于红外视觉的垃圾智能分拣装置的制作方法

本实用新型属于垃圾智能处理领域，更具体地，涉及一种基于红外视觉的垃圾智能分拣装置。

背景技术：

随着城市化进程的加快以及人口的增长，工业废料与生活垃圾数量暴增。同时由于我国缺乏完整的垃圾分类回收体系，垃圾分拣与处理技术的不足使得暴增的垃圾给城市环境造成严重破坏，垃圾污染与土地侵占也阻碍了城市的发展。经统计，我国每年约产生1900万吨垃圾，为了实现垃圾资源化、减量化、无害化，我们需要把垃圾中的塑料、织物、铁制品等分离开来。而在很多地区的垃圾分拣处理任务却严重依赖“纯手工”，如此繁重的分拣任务依赖人力劳动完成效率低下，造成垃圾堆积，浪费土地资源，还可能污染地下水。因此为了实现高效可回收垃圾的循环利用，更好地推动城市化进程，保护人类赖以生存的环境，需要发展垃圾自动分拣装置。

为了实现垃圾的自动分拣，专利cn206064993u公开了一种用于垃圾处理装置的垃圾分拣装置，包括机体外壳，所述机体外壳上端设有进料口，所述进料口下方设有第一传送带，所述第一传送带下方设有第二传送带，该实用新型通过第一传送带和第二传送带将垃圾分别输送到磁吸辊和过滤板上，通过铲板，滤出废水并分离出金属；但该实用新型是利用磁吸辊来实现磁性物质与无磁性物质的分离，并不能进一步分拣无磁性物质，具有一定的应用局限性。专利cn108582580a公开了一种基于近红外光谱技术的塑料在线分拣装置及其分拣方法，该装置包括传送单元，传送单元顶部沿其运动方向依次设置有照明单元、探头单元和机械手，探头单元通过导线还依次连接有光纤合束器、分光单元、控制器和机械手，该装置通过收集经塑料物反射的红外光，分析其光谱来判别塑料的种类，再通过控制装置控制机械手分拣；该实用新型专利通过分析近红外光谱来判别塑料物种类，但由于黑色塑料物几乎不反射红外线，透明塑料物也会对近红外光谱产生很大影响，导致这种方法很难识别黑色塑料物，对于透明塑料物的识别误差也比较大。再者，该方法只能识别有机物，不适用于建筑废料等无机物的识别分拣，且信息处理效率低，具有一定的应用局限性。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于红外视觉的垃圾智能分拣装置，其目的在于，通过热激励单元和红外检测单元配合得到待分拣垃圾的辐射能与图像信息数据，通过智能处理单元进行待分拣垃圾种类和位置的自主识别，进而完成垃圾分拣，装置采用自动化、机械化、智能化的实现方式，适应性好、识别准确读高、可检测物体种类广泛，实用价值高。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种基于红外视觉的垃圾智能分拣装置，包括送料单元、热激励单元、红外检测单元、分拣单元、智能处理单元，其中：所述热激励单元、红外检测单元和分拣单元依次设置于所述送料单元上方；所述红外检测单元和分拣单元与所述智能处理单元相连；

分拣时，所述送料单元用于带动待分拣垃圾移动，所述热激励单元用于加热待分拣垃圾，所述红外检测单元用于实时检测加热后待分拣垃圾的辐射能与图像信息数据并传输给智能处理单元，所述智能处理单元用于处理辐射能与图像信息数据并控制所述分拣单元完成垃圾分拣。

作为进一步优选的，该装置还包括垃圾收集单元，其用于存放所述分拣单元分拣的垃圾。

作为进一步优选的，所述送料单元为机械手、送料铲、电机振动给料机、传送带、传送辊中的一种或多种。

作为进一步优选的，所述热激励单元为红外辐射加热器、电阻丝加热器、探照灯加热器、热风加热器、热板加热器中的一种。

作为进一步优选的，所述红外检测单元包括红外热像仪、红外相机、红外测温仪中的一种或多种以及红外相机。

作为进一步优选的，所述分拣单元为气动拾取器或电动拾取器。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本实用新型根据不同物体导热系数不同，进行一定量的热输入时，其温升情况不同的原理，结合温升情况以及图像信息判别垃圾的材质种类，进而完成垃圾分拣，装置识别准确性高、适应性好，并且可检测物料种类范围宽，分拣效率高，不仅可以对表面颜色为黑色的物料进行检测，还能对无磁性、无机物进行检测，实现垃圾在线检测与分拣。

2.本实用新型可实现垃圾智能分拣，节约大量的人力，避免土地堆积而造成土地资源浪费，对分拣后的垃圾进行单独回收利用，更好地保护环境。

3.本实用新型利用红外视觉检测垃圾物料，能够准确快速获得待分拣垃圾的温度分布与图像信息并判别其种类，受环境变化的影响小。

附图说明

图1是本实用新型实施例基于红外视觉的垃圾智能分拣装置结构图；

图2是本实用新型实施例基于红外视觉的垃圾智能分拣装置示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-送料单元，2-热激励单元，3-红外检测单元，4-分拣单元，5-垃圾收集单元。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型实施例提供的一种基于红外视觉的垃圾智能分拣装置，如图1和图2所示，包括送料单元1、热激励单元2、红外检测单元3、分拣单元4、智能处理单元和垃圾收集单元5，其中：所述热激励单元2、红外检测单元3和分拣单元4依次设置于所述送料单元1上方；所述红外检测单元3和分拣单元4与所述智能处理单元电性相连；所述垃圾收集单元5位于所述分拣单元4旁边，用于存放所述分拣单元4分拣的垃圾。

具体的，所述送料单元1为机械手、送料铲、电机振动给料机、传送带、传送辊中的一种或多种组合；所述热激励单元2为红外辐射加热器、电阻丝加热器、探照灯加热器、热风加热器、热板加热器中的一种；所述红外检测单元3包括红外热像仪、红外相机、红外测温仪中的一种或多种以及红外相机；所述分拣单元4为气动拾取器或电动拾取器。

优选的，热激励单元2对待分拣垃圾表面加热时，热流密度为10⁶w·m^-2～2×10⁶w·m^-2。

上述装置进行垃圾智能分拣时，分拣步骤如下：

s1送料单元1接收前道工序处理后的垃圾物料，使得待分拣垃圾均匀铺开，进而待分拣垃圾在送料单元1的带动下移动，当待分拣垃圾移动至热激励单元2下方时，热激励单元2短时间内(小于2秒)对待分拣垃圾表面加热，使待分拣垃圾产生温升；

s2升温后的待分拣垃圾在送料单元1的带动下移动至红外检测单元3下方，红外检测单元3实时对待分拣垃圾的辐射能和图像信息数据进行检测，并将检测到的数据传输到智能处理单元；

s3智能处理单元根据辐射能对应的灰度值得到辐射温度，对辐射温度进行换算，考虑误差补偿，计算出真实温度从而得到待分拣垃圾表面温度与时间的函数关系曲线，根据该温度分布对待分拣垃圾进行初步分类；

智能处理单元对图像信息进行预处理，包括图像增强和分割处理，以克服图像干扰，获得清晰的图像；然后采用神经网络算法对垃圾图像进行识别，确定待分拣垃圾的种类，采用边缘检测算法确定待分拣垃圾的边缘图形，对所得的边缘图形计算其每一个像素点的几何位置的算术平均得到该垃圾在送料单元1上的位置，智能处理单元根据待分拣垃圾的实时位置，再结合送料单元1的传送速度，向分拣单元4下达执行指令，拾取特定的垃圾物料放入所述垃圾收集单元5中，实现垃圾智能分拣。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。