本實(shí)用新型涉及塑料材料的再生循環(huán)利用過程中塑料分選技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混合塑料光電識(shí)別分選設(shè)備。

背景技術(shù)：

塑料作為一種性能優(yōu)越高分子材料，在工業(yè)以及民用等諸多領(lǐng)域獲得了極其廣泛的應(yīng)用。塑料制品給人們的生產(chǎn)、生活帶來了極大的便利。但是，由于塑料材料不易降解的特性，廢舊塑料常規(guī)的填埋、焚燒等處理方式，不僅污染土壤、地下水和空氣，甚至可能傳播疾病。全球每年塑料廢棄量大概在2.6-3億噸，在我國(guó)，廢塑料年產(chǎn)生量約3413萬噸，再生利用量達(dá)到2487.8多萬噸，占我國(guó)塑料消費(fèi)量的30％左右。此外，我國(guó)是廢舊塑料處理大國(guó)，廢舊塑料進(jìn)口量一直位于世界靠前的位置，但是回收利用的附加值不高使得企業(yè)難以在復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下生存發(fā)展，導(dǎo)致了廢舊塑料回收利用事業(yè)處于停滯不前的狀態(tài)，對(duì)于我國(guó)解決環(huán)境問題、可持續(xù)發(fā)展問題都造成了負(fù)面影響。

塑料的回收利用是解決廢舊塑料問題的中重要方法，而廢舊塑料分選是其回收利用中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)高效、高附加值利用的前提。廢舊混合塑料中還可能存在某些雜質(zhì)，不僅影響制品品質(zhì)，還可能會(huì)損壞塑料成型機(jī)器。此外，為滿足一些塑料制品的特殊性能，塑料中還會(huì)添加一些對(duì)人體有毒的物質(zhì)，這在塑料回收利用中也必須考慮。實(shí)際的塑料回收利用中，一般會(huì)按照顏色、材質(zhì)以及尺寸進(jìn)行分離處理，得到提純后的單種塑料進(jìn)行再利用，這分選方法和設(shè)備的分選精度提出較高的要求。

目前塑料材質(zhì)識(shí)別分類的方法有很多種，包括人工分選、浮選分離、風(fēng)選分離等。近年來近紅外光譜(NIR)分析技術(shù)逐漸興起并廣泛應(yīng)用于物質(zhì)檢測(cè)各領(lǐng)域，這得益于其低成本的無損檢測(cè)、毫秒級(jí)的快速檢測(cè)和伴隨光纖技術(shù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)逐漸應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。塑料的顏色、形狀識(shí)別主要應(yīng)用工業(yè)CCD相機(jī)為核心的機(jī)器視覺識(shí)別設(shè)備，形成了比較成熟和穩(wěn)定的識(shí)別分離方法。

塑料分選精度、效率要求的提升，更加迫切的要求分選設(shè)備的革新與升級(jí)。雖然現(xiàn)有紅外分選設(shè)備能夠精確識(shí)別多數(shù)塑料種類，但是對(duì)于深色塑料卻無分選能力。此外，現(xiàn)有分選設(shè)備的分離工作一般采取噴吹裝置進(jìn)行剔除，若待分選物中存在尺寸過大的塑料會(huì)影響分離效果，導(dǎo)致近紅外分離設(shè)備的分選精度下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種混合塑料光電識(shí)別分選設(shè)備，目的是通過兩次分選剔除雜質(zhì)以改善目前分選設(shè)備分選精度低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種塑料光電識(shí)別分選設(shè)備，包括用于傳輸混合塑料的輸送機(jī)構(gòu)；將待分選混合塑料平鋪于輸送機(jī)構(gòu)的上料機(jī)構(gòu)；用于分選、分離混合塑料的識(shí)別分離機(jī)構(gòu)；用于安裝識(shí)別分離機(jī)構(gòu)的機(jī)架；用于存儲(chǔ)經(jīng)分離的塑料的集料倉(cāng)；所述識(shí)別分離機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于輸送機(jī)構(gòu)上的、用于識(shí)別混合塑料形狀、顏色并將雜質(zhì)分離的識(shí)別分離機(jī)構(gòu)I；及位于識(shí)別分離機(jī)構(gòu)I下游、用于識(shí)別混合塑料材質(zhì)并分離的識(shí)別分離機(jī)構(gòu)II。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案基于兩種分選方式聯(lián)合使用，通過兩次剔除雜質(zhì)，改善分選精度的構(gòu)思，設(shè)計(jì)了光電組合的分選設(shè)備，識(shí)別分離機(jī)構(gòu)I負(fù)責(zé)識(shí)別待分選物料的尺寸和形狀以及顏色，并剔除物料流中中少量異色、尺寸過大等雜質(zhì)；識(shí)別分離機(jī)構(gòu)II負(fù)責(zé)識(shí)別塑料材質(zhì)，并根據(jù)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行分離。雖然混合塑料在上料前經(jīng)過雜質(zhì)剔除處理，但是在物料中仍存在少量的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響塑料材質(zhì)分選，兩次識(shí)別分選大大提升了設(shè)備的分選精度。

基于上述方案，本實(shí)用新型還做出了如下改進(jìn)：

所述識(shí)別分離機(jī)構(gòu)I包括依次設(shè)置的機(jī)器視覺識(shí)別裝置、真空吸附分離裝置；機(jī)器視覺識(shí)別裝置用于實(shí)現(xiàn)高速捕捉廢塑料的形狀、顏色并將其轉(zhuǎn)換控制信號(hào)；真空吸附分離裝置用于接受機(jī)器視覺識(shí)別裝置發(fā)出的指令剔除塑料中的異色或尺寸過大的雜質(zhì)。本改進(jìn)方案主要基于機(jī)器視覺識(shí)別裝置，首先預(yù)識(shí)別物料流中少量深色塑料和尺寸過大的塑料，再配合真空吸附分離裝置將雜質(zhì)剔除，真空吸附裝置能夠快速定位將雜質(zhì)剔除，具有精度高、能耗低且性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

所述識(shí)別分離機(jī)構(gòu)II包括設(shè)置在輸送機(jī)構(gòu)上用于識(shí)別塑料材質(zhì)的近紅外識(shí)別裝置，設(shè)置在輸送機(jī)構(gòu)末端下方的將近紅外識(shí)別結(jié)果進(jìn)行分離吹入集料倉(cāng)的噴吹分離裝置。本改進(jìn)方案利用近紅外識(shí)別裝置進(jìn)行塑料材質(zhì)識(shí)別，近紅外識(shí)別裝置相比其他分離方法能夠更好地適應(yīng)多邊的工作環(huán)境、能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測(cè)。

所述真空吸附分離裝置包括真空發(fā)生裝置，通過軟管與真空發(fā)生裝置相連、并垂直于輸送機(jī)構(gòu)的真空吸盤，及安裝在機(jī)架上可以帶動(dòng)真空吸盤進(jìn)行上下、左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本改進(jìn)方案采用了真空發(fā)生裝置進(jìn)行雜質(zhì)的剔除，與噴吹分離相比，本改進(jìn)方案在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，能夠進(jìn)行上下、左右的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)快速定位，且定位精度高；與機(jī)器視覺識(shí)別設(shè)備相配合，能夠很好的完成分離工作。

所述真空吸盤未工作時(shí)其底部與輸送機(jī)構(gòu)保持2～5cm的距離；真空吸盤的形狀、吸力根據(jù)雜質(zhì)大小質(zhì)量決定。本改進(jìn)方案是對(duì)真空吸盤進(jìn)行設(shè)置，真空吸盤底部與輸送機(jī)構(gòu)保持一定的安全距離，既能夠保證不妨礙物料的輸送，又能夠快速吸取雜質(zhì)；真空吸盤選型主要根據(jù)大雜質(zhì)大小、質(zhì)量，雜質(zhì)大小決定吸盤形狀、雜質(zhì)質(zhì)量決定吸盤吸力。

所述集料倉(cāng)包括設(shè)置在真空吸附分離裝置下方、傳輸機(jī)構(gòu)一側(cè)的雜質(zhì)集料倉(cāng)，位于輸送機(jī)構(gòu)末端依次放置的近端、遠(yuǎn)端集料倉(cāng)。本改進(jìn)方案基于兩次分選設(shè)備而設(shè)置的，雜質(zhì)集料倉(cāng)主要供第一次分選設(shè)備使用，用于盛放真空吸附分離裝置吸附的雜質(zhì)；近端、遠(yuǎn)端集料倉(cāng)主要用于第二次分選設(shè)備分選的不同材質(zhì)的塑料。

所述用于安裝真空吸附分離裝置的機(jī)架橫跨輸送機(jī)構(gòu)與雜質(zhì)集料倉(cāng)，保證真空吸附分離裝置將雜質(zhì)從輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)輸?shù)诫s質(zhì)集料倉(cāng)中。本改進(jìn)方案是為了保證吸盤在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，能夠?qū)妮斔蜋C(jī)構(gòu)上吸附的雜質(zhì)，快速帶離至雜質(zhì)集料倉(cāng)中。

所述噴吹分離裝置包括位于輸送機(jī)構(gòu)末端的空氣噴嘴、與空氣噴嘴相連的高頻電磁閥、與高頻電磁閥相連的壓縮空氣氣源，所述空氣噴嘴直線排列、排列方向與輸送帶運(yùn)輸方向垂直，空氣噴嘴數(shù)量根據(jù)輸送帶寬度、噴嘴直徑和噴嘴間隙決定。本改進(jìn)方案是對(duì)噴吹分離裝置的設(shè)置，保證噴嘴能夠?qū)⒖諝獯迪騻鬏敊C(jī)構(gòu)末端的任何的位置，實(shí)現(xiàn)塑料的分離。

所述近紅外識(shí)別裝置包括光纖探頭、分別與光纖探頭連接的近紅外光譜儀和近紅外光譜儀光源，光纖探頭數(shù)量根據(jù)輸送機(jī)構(gòu)的寬度決定。本改進(jìn)方案是對(duì)近紅外識(shí)別裝置的設(shè)置，保證近紅外識(shí)別裝置能夠覆蓋整個(gè)物料流。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、上料機(jī)構(gòu)；2、機(jī)器視覺識(shí)別裝置光源；3、工業(yè)用相機(jī)；4、直線電機(jī)；5、氣缸；6、真空吸盤；7、真空發(fā)生裝置；8、近紅外光譜儀光源；9、光纖探頭；10、近紅外光譜儀；11、輸送機(jī)構(gòu)；12、近端集料倉(cāng)；13、遠(yuǎn)端集料倉(cāng)；14、空氣噴嘴；15、高頻電磁閥；16、壓縮空氣氣源；17、雜質(zhì)集料倉(cāng)；18、真空吸附分離裝置機(jī)架。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型為了提高塑料分選精度、提升工作效率，其總的構(gòu)思是這樣的：結(jié)合機(jī)器視覺分選方法，將機(jī)器視覺分選方法和近紅外分選方法串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的電、光兩段分選過程；本實(shí)用新型通過將機(jī)器視覺識(shí)別分選機(jī)構(gòu)與近紅外識(shí)別分選機(jī)構(gòu)進(jìn)行組裝、優(yōu)化具體組合方式，最終實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。

下面將結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說明。

實(shí)施例

如圖1、2所示，一種混合塑料光電識(shí)別分選設(shè)備，包括上料機(jī)構(gòu)1、位于上料機(jī)構(gòu)1末端的輸送機(jī)構(gòu)11，分別通過相應(yīng)的機(jī)架依次設(shè)置在輸送機(jī)構(gòu)11上方的機(jī)器視覺識(shí)別裝置、真空吸附分離裝置、近紅外識(shí)別裝置；設(shè)置在輸送機(jī)構(gòu)11末端現(xiàn)房的噴吹分離裝置；設(shè)置在真空吸附分離裝置下方、輸送機(jī)構(gòu)11一側(cè)的雜質(zhì)集料倉(cāng)17及位于輸送機(jī)構(gòu)末端依次放置的近端集料倉(cāng)12、遠(yuǎn)端集料倉(cāng)13。

上料機(jī)構(gòu)1主要功能是將待分選的塑料均勻、無重疊的平鋪于輸送機(jī)構(gòu)11上，上料機(jī)構(gòu)1的后半段為滑槽或平板結(jié)構(gòu)，且物料離開上料機(jī)構(gòu)1時(shí)的水平速度要低于輸送機(jī)構(gòu)11的水平速度，實(shí)現(xiàn)物料的不重疊。

機(jī)器視覺識(shí)別裝置包括工業(yè)用相機(jī)3和機(jī)器識(shí)別裝置光源2；工業(yè)用相機(jī)3可選用CCD相機(jī)或COMS相機(jī)；機(jī)器視覺識(shí)別裝置用于高速捕捉塑料的形狀、顏色以及運(yùn)動(dòng)情況，并將其轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)控制真空吸附分離裝置的動(dòng)作。

真空吸附分離裝置包括真空發(fā)生裝置7，通過軟管與真空發(fā)生裝置7相連、并垂直于輸送機(jī)構(gòu)的真空吸盤6，及安裝在真空吸附分離裝置機(jī)架18上可以帶動(dòng)真空吸盤6進(jìn)行上下、左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為與真空吸盤6上端連接、帶動(dòng)真空吸盤6進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸5，及安裝在真空吸附分離裝置機(jī)架18上、帶動(dòng)氣缸5及真空吸盤6沿真空吸附分離裝置機(jī)架18左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)的直線電機(jī)6；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不局限于上述設(shè)備，只要能實(shí)現(xiàn)上述功能即可；真空吸附分離裝置機(jī)架18橫跨輸送機(jī)構(gòu)與雜質(zhì)集料倉(cāng)17，保證真空吸盤6在直線電機(jī)6的帶動(dòng)下沿真空吸附分離裝置機(jī)架18將雜質(zhì)從輸送機(jī)構(gòu)11運(yùn)輸?shù)诫s質(zhì)集料倉(cāng)17中；真空吸附分離裝置負(fù)責(zé)接受機(jī)器視覺識(shí)別裝置發(fā)出的指令將形狀過大和深色塑料剔除。

真空吸盤6未工作時(shí)，吸盤底部與輸送機(jī)構(gòu)11保持一定距離約2-5cm，既保證不影響物料正常輸送，又保證在工作時(shí)能快速下降吸取雜質(zhì)；因機(jī)器視覺識(shí)別裝置主要剔除尺寸異常大與深色雜質(zhì)，吸盤選型應(yīng)按照大尺寸雜質(zhì)決定；實(shí)際操作中異常尺寸雜質(zhì)小于60mm*60mm*5mm；按照塑料中最大密度幾乎都小于2g/cm3計(jì)算，雜質(zhì)質(zhì)量都小于36g；因此，根據(jù)雜質(zhì)的形狀和質(zhì)量等參數(shù)確定合適的吸盤形狀、吸力等。

集料倉(cāng)包括設(shè)置在真空吸附分離裝置下方、輸送機(jī)構(gòu)一側(cè)的雜質(zhì)集料倉(cāng)17，位于輸送機(jī)構(gòu)末端依次放置的近端集料倉(cāng)12、遠(yuǎn)端集料倉(cāng)13；近端集料倉(cāng)12用于收集正常下落的物料，遠(yuǎn)端集料倉(cāng)13用于收集被噴吹后下落的物料。

近紅外識(shí)別裝置包括光纖探頭9、分別與光纖探頭9連接的近紅外光譜儀10和近紅外光譜儀光源8；光纖探頭9的數(shù)量根據(jù)輸送機(jī)構(gòu)的寬度決定，以保證覆蓋整個(gè)物料流。

噴吹分離裝置包括位于輸送機(jī)構(gòu)11末端的空氣噴嘴14、與空氣噴嘴14相連的高頻電磁閥15、與高頻電磁閥15相連的壓縮空氣氣源16；空氣噴嘴14水平直線排列、排列方向與輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)輸方向垂直，空氣噴嘴14數(shù)量根據(jù)輸送帶寬度、噴嘴直徑和噴嘴間隙決定；電磁閥數(shù)量與噴嘴數(shù)量保持一致，壓縮空氣壓強(qiáng)根據(jù)物料尺寸以及節(jié)能性等因素確定為0.3-0.8MPa。