[發(fā)明專利]一種基于多光譜光電識別技術(shù)的廢舊玻璃再生系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108554830A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱均超;張寶峰;豆梓文;李志偉;趙巖;周倫彬
• 申請（專利權(quán)）人: 天津理工大學
• 主分類號: B07C5/02
• 分類號: B07C5/02;B07C5/34;B07C5/36;C03B1/00;C03C6/02
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 于添

1.一種基于多光譜光電識別技術(shù)的廢舊玻璃再生系統(tǒng)，其特征在于：包括送料模塊，送料模塊采用振動送料器和傳送帶實現(xiàn)，通過控制振動器的振動頻率、振幅、振動軌跡，實現(xiàn)廢舊玻璃勻速、平穩(wěn)的進入整理模塊；

整理模塊，整理模塊綜合利用機械設(shè)備通過物理方式把廢舊玻璃物料流進行進一步整理、形成平鋪、單層、均勻且速度一致的單層物料流，為多光譜的光電識別和分揀做好準備；

多光譜光電識別模塊，多光譜光電識別模塊是采用多光譜識別技術(shù)對廢舊玻璃中所包含石頭、陶瓷、金屬進行檢測和識別，采用LED、高頻熒光燈、鹵鎢燈作為多光譜光源，采用CCD、CMOS、CIS作為光電檢測傳感器，根據(jù)廢舊玻璃中各種物料成份不同形成多光譜光電信號，經(jīng)過高速A/D變換后送入ARM+FPGA構(gòu)成的處理系統(tǒng)，在處理系統(tǒng)中采用多光譜智能分類器進行分類和識別，根據(jù)識別結(jié)果確定其物料種類，同時計算其位置、速度、方向信息，再利用現(xiàn)場實時信號線纜把這些信息發(fā)送給分揀機構(gòu)，對物料進行精確分揀，除去其中包含的石頭、陶瓷、金屬；

分揀模塊，分揀模塊是一組高速開關(guān)的電磁驅(qū)動模塊，安裝放置于廢舊玻璃物料流所必經(jīng)的路徑上，當廢舊玻璃物料流勻速通過時，利用電磁開關(guān)控制高壓空氣、水流作為驅(qū)動力，改變相應(yīng)物料流的正常運行軌跡，使其進入不同的物料收集倉中，從而使得雜物同廢舊玻璃分開，以揀出物料中的石頭、陶瓷、金屬，保留破碎玻璃，實現(xiàn)玻璃的分揀，分揀模塊利用現(xiàn)場實時信號線纜接收多光譜光電識別模塊發(fā)來的檢測識別信息，獲得當前物料的種類、位置、速度、方向信息，對其進行運算后確定執(zhí)行機構(gòu)動作，以精確的撿出雜物；

整理模塊、多光譜光電識別模塊、分揀模塊、中控模塊以及輔助模塊，各模塊在中控模塊控制下協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)對廢舊玻璃的分類處理和回收；

中控模塊：中控模塊是整個系統(tǒng)的控制中心，負責送料模塊、整理模塊、多光譜光電識別模塊、分揀模塊以及輔助模塊的控制和驅(qū)動，并利用人機交互界面接收操作人員的設(shè)置信息，對工作模式、識別算法閾值、處理速度參數(shù)進行設(shè)置，該模塊基于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建，利用RS485/CAN現(xiàn)場總線驅(qū)動和控制送料模塊、整理模塊、多光譜光電識別模塊、分揀模塊各個模塊的協(xié)調(diào)動作，共同實現(xiàn)廢舊玻璃的分揀與處理功能。

輔助模塊：輔助模塊包括高壓氣體裝置、高壓水裝置以及供電電源，用于高壓氣體、高壓水以及整個系統(tǒng)電源的供給。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多光譜光電識別技術(shù)的廢舊玻璃再生系統(tǒng)，其特征在于：所述送料模塊的工作模式根據(jù)廢舊玻璃物料成分特點不同進行調(diào)整，采用振動驅(qū)動器分別在定頻率變振幅、定振幅變頻率、變頻率變振幅多個模式之間進行切換。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多光譜光電識別技術(shù)的廢舊玻璃再生系統(tǒng)，其特征在于：在所述整理模塊中與廢舊玻璃接觸處采用鋼化玻璃、高強度樹脂作為可更換襯底，提高其耐磨性且定期更換。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多光譜光電識別技術(shù)的廢舊玻璃再生系統(tǒng)，其特征在于：所述整理模塊采用精確控制的振動器進行整理，其振動頻率、振動幅度、振動軌跡靈活配置和調(diào)整，根據(jù)廢舊玻璃物料大小、流量自動調(diào)整。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多光譜光電識別技術(shù)的廢舊玻璃再生系統(tǒng)，其特征在于：所述多光譜光電識別模塊照明方式采用直射、反射、多角度、透射、穹頂、同軸多種模式，光電傳感器采用高速CCD/CMOS，在FPGA控制和驅(qū)動下，照明光源和光電傳感器協(xié)同工作，每個傳感器分別采集不同的光譜信息，經(jīng)過高速A/D變換轉(zhuǎn)為數(shù)字信號送入FPGA中，F(xiàn)PGA內(nèi)嵌有多光譜處理算法模塊，對接收到的多光譜數(shù)據(jù)進過濾波、圖像分割、多特征提取和融合后送入級聯(lián)分類器進行識別處理。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多光譜光電識別技術(shù)的廢舊玻璃再生系統(tǒng)，其特征在于：所述廢舊玻璃再生系統(tǒng)啟動后，中控系統(tǒng)對其他各功能模塊進行初始化配置。

7.一種如權(quán)利要求1所述的基于多光譜光電識別技術(shù)的廢舊玻璃再生系統(tǒng)對廢舊玻璃的再生方法，其特征在于：其步驟是：

⑴將生活垃圾中的廢舊玻璃集中回收后，利用水洗法、重力法、風吹法除去其中的泥沙、塵土、塑料、廢紙，然后把剩余混有石頭、陶瓷、金屬的廢舊玻璃送入廢舊玻璃再生系統(tǒng)中進行處理；

⑵把待處理的廢舊玻璃送入廢舊玻璃再生系統(tǒng)，利用提升機、送料機放入送料模塊中開始進行識別和分揀處理；

⑶在中控系統(tǒng)控制下，送料模塊將廢舊玻璃物料通過振動與送料系統(tǒng)勻速、穩(wěn)定的進入處理系統(tǒng)中，在傳送帶的帶動下，勻速進入整理模塊中，送料模塊中的振動器工作速度通過振動驅(qū)動器自動調(diào)節(jié)，調(diào)整其振動頻率和振動幅度，控制送料的速度；

⑷物料進入整理模塊后，整理模塊控制振動處理系統(tǒng)做進一步處理，通過機械設(shè)備和物理方法整理物料，將其平鋪且均勻分布后保持恒定的運行速度，勻速通過多光譜光電識別模塊的檢測區(qū)域進行識別處理；

⑸多光譜光電識別模塊是整個系統(tǒng)的檢測與識別核心模塊，在中控系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制下，實現(xiàn)對廢舊玻璃的多光譜檢測與識別，勻速運行的物料進入檢測識別區(qū)后，多光譜照明系統(tǒng)自動根據(jù)檢測要求，分時對其進行多光譜圖像的采集，將物料的種類、形狀信息轉(zhuǎn)換為光信號進入CCD/CMOS光電傳感器，再變成電信號后經(jīng)過高速A/D進入ARM+FPGA構(gòu)成的嵌入式識別處理系統(tǒng)，在FPGA中使用高速多光譜識別算法模塊對其進行處理，判斷判斷當前物料種類和位置、速度、方向綜合信息，并把該信息作為識別結(jié)果輸出至分揀模塊；

⑹物料通過識別模塊后繼續(xù)前進，勻速的進入分揀模塊中；分揀模塊收到識別模塊的識別信息后，獲取了當前物料的種類、速度、位置、方向信息，如果發(fā)現(xiàn)其為石頭、陶瓷、金屬后即根據(jù)其位置、速度、方向信息快速啟動相應(yīng)的電磁開關(guān)，控制高壓空氣或者高壓水作用到該雜物上，迅速改變其運行軌跡與路徑、使其進入不同的收集倉中，同其他正常的廢舊玻璃物料分開，實現(xiàn)雜質(zhì)的分揀；

⑺得到單一后廢舊玻璃構(gòu)成的“干凈”物料后，進入玻璃窯爐后獲得再生。