CN101971217B - 用于拆解物体的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于接收和拆解可收集物品的设备，所述设备在设备出口处具有至少一个物品拆解器(112、113)。所述设备包括：物品接收底板(114)；可沿底板往复滑动的物品推进器(115)以及用于使得物品在被置于底板上时与推进器的一侧或另一侧啮合并且被推进以去往和进入到与所述拆解器的啮合的元件，以及被配置成在去往拆解器的物品上提供逐渐增加的推进力的推进器驱动元件(117)。可以提供以下元件，其用于有选择地使得物品在被置于底板上时经由陷落门装置通过底板离开或者被推进器的一侧或另一侧啮合并被推进以去往和进入到与所述拆解器的啮合中。

Description

用于拆解物体的设备和方法

本发明涉及用于接收和拆解可收集物品的设备和方法(如权利要求1前序部分中所限定的)；以及用于接收和拆解可收集物品的方法(如权利要求10前序部分中所限定的)。

现有技术中已知：收集和处理可收集物品(如，例如空饮料盒)需要使用反向自动贩卖机(RVM)或者至少提供可以使得在用于处理这些物品的系统中可操作的装备。这些RVM非常需要用于接收物品的“后室(back room)”设施，这会在零售店或超市中占用许多空间。因此，做出了如下一些系统：其中，将收集到的物品轧碎(例如，玻璃瓶)、或者压平(例如，塑料瓶或罐)，并且拆解后的物品离开进入RVM下部的收集箱。

在近来的RVM结构中，如PCT/NO2006/000029中所公开的，物品在识别之后在不破坏的状态下传送到至少一个竖直储藏腔体中以在其中向上方移动。RVM是紧凑的并且适合于RVM可以有例如200-250cm范围高度的地点。然而，在其它地点，除了深度和长度的可用空间是关键参数之外，高度尺度也会成为问题。进一步地，在大多数情形中，这些RVM被设计成在室内或者至少在有防护的环境中工作，以保护敏感电子器件以及上方的所有光学器件免于工作故障(例如，由于潮湿、灰尘和温度变化造成)。

进一步地，虽然一些RVM具有用于收集可回收物品的容器，但如下事项是不方便的：这些容器要频繁地移动并清空到其它较大的收集盒中，清空后的容器要返回到RVM以用于进一步收集可回收物品。压缩、切碎、压平、切割、压碎和/或粉碎或者总称为拆解这些收集到的物品是在有限的空间中安装RVM的前提。

由于灰尘和污染颗粒在形成光学单元的部件上沉积所引起的内在问题，RVM中的另一挑战与相对于镜面或向后反射表面生成和查看可回收物品图像相关。这种沉积常常是由RVM中的发热组件(引起所谓的烟囱效应)引起的。

因此，作为本发明的目的，本发明提供了如下这种设备：其针对紧凑物理结构具有卓越属性的RVM，除了顾客容易操作RVM之外，还提供了减小的壳体尺寸、工作稳定性、受保护的检测装备、有效率地拆解收集到的物品、容易维修和访问工作部件以及便于处置收集到的拆解后的物品。值得注意的是，对于在收集处较大储藏容量以及低成本运送每件收集到的物品的需求决定了需要拆解可回收的物品。

虽然本发明在反向自动贩卖机(RVM)中特别有用，但本领域技术人员将会容易明白，所公开的设备也可以单独用于适于收集和处理可回收物品的相关装备或其它的RVM中。

本发明的设备是如下这种类型：在设备出口处适当地具有至少一个物品拆解器。该设备具有物品接收底板、可沿底板往复滑动的物品推进器、以及用于使得物品在被置于底板上时与推进器的表面啮合并且被推进以去往和进入到与所述拆解器的啮合中的元件。所述物品推进器的驱动元件被配置成在沿底板去往拆解器的物品上提供逐渐增加的推进力，推进器驱动元件包括驱动电机和推进力机构。

本发明的方法包括使得物品在被置于物品接收底板上时与可沿底板往复滑动的推进器的表面啮合，并且通过推进器推进物品以去往和进入到与拆解器(位于底板一端的区域处)的啮合中以通过拆解器拆解物品。更具体地，通过在去往拆解器的物品上使用逐渐增加的推进力来执行推进。对于推进可替选的是，该方法提供了物品在被置于物品接收底板上时通过底板中的陷落门装置离开并且随后在物品通过底板离开后将物品传递到拆解器。

权利要求1中限定了用于接收和拆解可收集物品的设备的特征。从属权利要求2-9中限定了设备的进一步的实施例。

权利要求10中限定了用于接收和拆解可收集物品的方法的特征。从属权利要求11和12中限定了方法的进一步的实施例。

现在参照附图(呈现出了本发明的典型实施例)对本发明进行进一步的解释，但是它们不应当以任何方式被解释成是对本发明范围的限制而是仅用来理解本发明的构思。

图1-图3示例了用于检测可收集物品的图像和其它特征以及在与分类和拆解可收集物品的设备一起工作情况下有用的设备(不形成权利要求中所限定的本发明的一部分)。

图4和图5示例了根据本发明的用于分类和拆解可收集物品的设备的内容，还示出了具有所述检测设备的内容。

图6是形成本发明设备的一部分的电学和电子组件及单元的示意图。

所要求保护的本发明涉及分类和拆解可收集物品的方面、以及与之相关的设备和方法。

然而，本公开还描述了用于至少部分地相对于反射表面查看和检测物品图像的设备以及与如下内容相关的一些考虑：避免光源和图像检测器相对定位的内在问题，特别是从安装和维修的角度而言。如果光源和图像检测器位于单独的支撑物上，则正确的工作需要复杂且耗费时间的调整。另外，将光源和图像检测器依次机械链接是重要的：例如，振动将会不重要，这与例如检测器承受振动而光源没有承受振动的情况下造成的不稳定性相反。用于查看和检测物品图像的这种设备具有如下这种光学系统：与光源和图像检测器有效率地协作，但较少受到空气中污染和灰尘所引起的沾污(特别是所谓“烟囱效应”所引起的那种沾污情况)。用于查看和检测的设备位于用于分类和拆解可收集物品的设备上游并且被证明对于用于分类和拆解可收集物品的设备是有用的，因此下面给出其描述。

如图1所示，为了克服与用于查看和检测物品的设备相关的挑战，提供了如下这种光源85(其位于导光部件内部的壁是光反射性的)：能够朝着45°倾斜的反射镜87将光投射到管状导光部件86、86’中，并经由反射镜89、90和91提供的光路延长器通过光漫射器88将光经由透镜92朝着检测空间投射并沿空间92的相对侧朝着光反射表面94投射。反射表面94是镜面反射镜或向后反射面板。空间92被配置以及被设计成用以容纳物品95。物品95(例如，透明、部分透明或不透明的瓶子，或者金属罐)被适当地暂时放置于一对旋转辊子79、79’上，以在需要的情况下旋转物品以找到在物品95的初始旋转位置中无法正确检测的物品中或物品上的特征。辊子79、79’在物品的检测之后可彼此移开，物品从而落入辊子之间并下降到进一步的处理设备处，如具体通过查看图4和图5将会明显的。

本发明的导光部件86、86’是(如在图3中所示的由两部分形成)从光源85向光学箱体102的窗口构件103延伸的第一部分86(将在下面进一步解释)、以及到倾斜的反射镜87(其中，光通过开孔86”并随后通过光漫射器86射出)终止的第二部分86’。

摄像装置97被配置成检测从所述表面94反射并且未被物品95隐藏的任何光，从而表征出物品95的图像。工作电子器件98与所述光源85和所述图像检测摄像装置97相关联。所述光源85、所述摄像装置97和所述工作电子器件98都安装在单个公共电路板99上，所述光源85和所述摄像装置97在公共电路板99上彼此横向分开，如图2中清楚所见。

然而，主要的优点在于，光源85和摄像装置97在单个公共电路板99上，因此具有稳固的机械链接。进一步地，相比于装置位于单独电路板上的情况下需要的对准和调整，这种结构以可忽略的或最小的调整实现了方便的安装。另外，如果装置85和97中的任何装置发生故障，或者对于电子器件98出现该情况，可以简单地拔除整个电路板99并用新的单元替换。

电子器件98经由线缆100适当地链接到处理器(如，之前所提到的处理器81)，处理器还能够在其输出传送与物品95的图像相关的数据。处理器81适当地连接到图像库101，以迅速地将检测到的特性与库中存在的图像特性相比较。

就维护而言的考虑是保持检测系统的光学部件清洁。这种清洁可以是实质性的挑战，例如，当设备旨在用于在污染大气中工作(如，存在于大城市中)时。在大多数情形中，发热电子器件和照明装置位于光学系统(如，包括反射镜和透镜)的顶部区域。虽然这种光学系统基本上会是封闭的，然而这种发热组件的位置容易产生所提到的所谓的烟囱效应，这暗示出灰尘和其它潜在污染颗粒通过光学系统被吸入并因而易于聚集在其中的光学部件上。

为了减少这种沾污情况并将任何清扫都减小到最小程度，电路板99位于封闭光学器件箱体102的直立面102’外。封闭在本文中可以隐含是指封闭组件设施，该设施可以是密封的、压力补偿的、基本上封闭的或者至少基本上防尘的。箱体102与所述电路板99相邻的部分可以由透明窗口构件103封闭、与所述空间92相邻的部分可以由透镜93封闭。虽然可以使用其它的透镜类型，但透镜可以适当地为菲涅尔透镜。因为这种透镜构件对于刮擦是易损坏的，所以在透镜93与所述空间92之间放置保护性的透光面板104。面板以密封方式适当地贴合到箱体102的外壳或框架以避免透镜93与面板104之间的任何灰尘或污染

如以上所提到的，光源85和摄像装置97面向所述窗口构件103以允许来自光源85的光线穿过导光部件86、穿过窗口构件103、穿过导光部件86’、并随后经过倾斜的反射镜87、漫射器88、并随后进一步经过所述封闭的光学箱体103以及所述透镜93和面板104中的光路，摄像装置97通过该窗口构件103能够根据从反射表面94反射并且经过面板104、所述透镜93、封闭的光学器件箱体102、并经过45°倾斜的第二反射镜105和窗口构件103而到达摄像装置97的光来接收物品95的图像。

透镜的目的是提供通过空间92去往反射表面94的平行光线。因此，透镜93与所述空间92相邻，并且将会使得从所述反射表面94反射的光线经由包括所述封闭的光学器件箱体中相互倾斜的反射镜91、90和89以及所述第二光重定向反射镜105的光路延长器聚焦到摄像装置。本文中的术语“光路延长器”在光学器件领域中常常也称作“折叠式反射镜”装置。它仅仅是指通过反射镜使光路折叠以延长光从输入端到输出端需要行进的总路径长度。虽然可以使用任何合适的透镜或光线折射器，但本发明提供菲涅尔透镜作为透镜构件93的优选实施例。

通过查看图1将会明白，透镜93的焦点将会超出图面的右手侧。由于使整个设备尽可能紧凑是重要的，所以使用光路延长器是必要的。

本文中的基本方面还在于确保来自光源85的光在到达箱体102之前不被散射开，并且还在于光在进入了箱体时被正确地导向以在其中呈现小而强的光源。因此，围绕光源85的导光部件86从电路板99向窗口构件103的面延伸。如果不存在导光部件86，则除了使杂散光穿过而进入到箱体中之外，窗口构件还将会使来自光源85的光的大量部分散射回到电路板。因此，在窗口构件的另一侧上使用导光部件86’对于提供朝向倾斜反射镜87的集中光束也是关键的。

为了实现光学系统变得尽可能紧凑，在所选取的包括三个反射镜89-91(相对于彼此并且相对于水平方向倾斜)的实例中，需要提供光路延长器89-91。如图1和图2中所见，延长器位于反射镜87与其下游的漫射器88和透镜93之间的光路中。如所提到的，使用光路延长器在光学器件领域中是公知的。

使用位于第一光重定向反射镜87下游的光漫射器88将会形成具有小的或有限的延伸、但大于点光源的光源。鉴于如下事实：透镜的聚焦点将会根据环境温度改变(可能影响透镜材料)而略微改变，在查看漫射器88时所见的提供的光源将实现对这些偏差的补偿。

光源的尺寸(在此情形中，如从漫射器出现的光)越大将会使得光学系统耐受温度变化的能力越强，但是如果尺寸变得太大，则光源的效率将变得较小。问题因此变成在对温度偏差的耐受性与光源效率之间的折衷。

鉴于摄像装置97在电路板上与光85不在同一处，实现将反射图像导向到摄像装置是关键的。因此，第二个45°放置的光重定向反射镜装置105是半透明的以作为光束分光器来工作，并且位于所述漫射器88与光路延长器89-91的第一部件89之间的光路中。可以根据GB专利2,288,016等来知道光束分光器的使用。

将会明白，就使光以平行光线的形式通过空间92而言，使用透镜93是优选的。然而，如果不使用透镜，则这将会隐含是指以透视图的方式查看物品。这在假定物品的位置在空间中将会总是精确的情况下是可接受的，但是尺寸误差和其它误差会容易出现。进一步地，对检测到图像的处理将会较复杂，并且反射表面94的类型可能不得不被限制为向后反射表面。

为了能够检测例如与摄像装置97可检测的轮廓图像不相关的物品的其它特征，可以提供额外的摄像装置106、107，如图2中更清楚所见。这些摄像装置将能够经由45°倾斜的第三反射镜108从上方查看物品95，如图1和图2中所见。这些摄像装置可以例如查看物品95以检测物品95上存在的条形码109或其它特征。通过一对光源110、110’或者其它的光源适当地对物品进行照明。为清楚起见，图2中未示出这些光源。如果使反射镜108半透明，则可以在反射镜108上放置一个或更多个光源。

进一步地，为了能够检测物品95中或物品95上金属的存在，或者为了检测物品是否是通过金属制成的，如，在罐的情形中，金属检测器111可以被配置成基本沿反射表面94后侧的长度延伸。

至此所公开的本发明的设备完全可用于处理未拆解的物品以及用于处理要拆解的物品，即，在正确的材料和/或形状或印戳检测之后的任何情形中。

然而，为了得到与接收到和检测到物品的数量相关的最佳储藏容量，本发明提供了用于接收和拆解可收集物品的设备和方法，该设备在设备出口处具有至少一个物品拆解器112、113。图4和图5中更详细示出了该设备。该设备具有物品接收底板114以及往复地且可滑动地沿底板114移动的物品推进器115。适当地提供了如下元件：处理器81及其输出83，用于移动驱动电机116以相应地驱动推进器115在底板114上被置于恰当位置，以使得推进器115可以移动物品95去往指定出口并从而进入到相关拆解装置(例如，拆解装置112或113)中。

因此，当物品95被放置于底板114上时，根据与处理器81协作的摄像装置106、107所进行任何检测以及摄像装置97所进行的图像检测，物品95将有选择地与推进器115的一个或其它侧表面啮合并且被推进以去往和进入到与所述拆解器112或113的啮合中。为设备提供了：推进器驱动元件117，以机械方式被配置成随着其靠近拆解器112、113而在物品95上提供逐渐增加的推进力。

推进器驱动元件117包括所述驱动电机116，第一链接件对118、第二链接件对119和第三链接件对120以及链接配合元件121、121’、121”。所述第一链接件118中的每个第一链接件在其一端118’经由齿轮116”和122’以及驱动链96以枢轴方式与驱动轴122(从电机116的驱动轴116’供给动力)互操作，并在另一端118”以枢轴方式连接到第二链接件119中的相关联第二链接件的一端119’。所述第二链接件119中的每个第二链接件在其另一端119”以枢轴方式链接到第三链接件中的相关联的第三链接件120(在其端部120’、120”之间的位置)，并在端部119’、119”之间的位置119”’以枢轴方式附着到设备外壳的一部分。所述第三链接件120中的每个第三链接件在一端120’以枢轴方式附着到推进器115，并在其另一端120”分叉成型，以在推进器115沿底板114从一端位置移动到另一端位置时与形成所述链接配合元件的配合栓121、121’、121”顺序啮合。分叉成型端120”与栓121-121”之间的相互作用在电机轴122旋转时实现了推进器115受控、往复的移动。

如前面所提到的，一旦对物品95进行了正确的检测，旋转辊子79、79’可彼此移开，从而使物品下降到底板114上。虽然图4和图5中未示出，但可以为底板114提供陷落门机构以实现物品恰好通过底板下降到底板下方的容器或其它处理装备，而不是一定要拆解物品。

拆解器被配置成拆解以空饮料盒(具体是塑料材料或金属(例如，铝)制成的盒)形式的任何可收集物品。适当地，拆解器112、113从如下的组中选出：物品夯压器、物品压平器、物品切碎器、物品切割器、物品压碎器以及物品粉碎器。

在图4和图5中还示出了：作为适当的控制面板(例如，键盘)的附图标记123；以及表示用于为返回物品提供代币的打印机的附图标记124。

图6提供了要受处理器81控制或者至少与处理器81协作的电学和电子组件及单元的概要图。将会认识到，拆解器适当地由如下的电机供给动力：连续运转的电机、或者至少在从物品进入以进行检测的时间点直到最终物品进入并最终被处理期间工作的电机。还会认识到，在处理器内，存在用以在需要高功率与低功率的单元之间提供链接的电路、连接和接口以及任何的逻辑电路。虽然未示出，但将会理解，处理器及其相关的协作单元可连接到外部电源。

除了使得对收集到的物品进行拆解之外，所公开的设备还能够有效地作为物品分类器来工作。虽然该设备特别适合于作为已公开的发明设备的一部分，但该设备同样适合于用作其中需要拆解的分类机构。因此，该设备适合用于反向自动贩卖机，但其并不限于在反向自动贩卖机中或与反向自动贩卖机一起使用。

Claims (12)

1.一种用于接收和拆解可收集物品的设备，所述设备在设备出口处具有至少一个物品拆解器，所述设备包括：

-物品接收底板；

-可沿底板往复滑动的物品推进器，以及

-用于使得物品在被置于底板上时与推进器的表面啮合并且被推进以去往和进入到与所述拆解器的啮合中的元件，

-其中，所述物品推进器的驱动元件被机械地配置成在沿底板去往拆解器的物品上提供逐渐增加的推进力，以及

-其中，所述推进器驱动元件包括驱动电机和推进力机构；所述推进力机构包括至少一个枢轴地设置的链接构件。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述设备进一步包括：

-用于有选择地使得物品在被置于底板上时经由陷落门装置通过底板离开或者与推进器啮合并被推进以去往和进入到与所述拆解器的啮合中的元件。

3.如权利要求1所述的设备，其中，所述推进力机构包括：

-第一链接件对、第二链接件对和第三链接件对；以及

-链接配合元件，

-所述第一链接件中的每个第一链接件在其一端以枢轴方式与电机的驱动轴协作，并在另一端以枢轴方式连接到第二链接件中的一个第二链接件的一端，

-所述第二链接件中的每个第二链接件在其另一端以枢轴方式链接到在其端部之间的第三链接件中一个相关联的第三链接件，并在其端部之间的位置处以枢轴方式附着到设备的外壳，以及

-所述第三链接件中的每个第三链接件在一端以枢轴方式附着到推进器，并在其另一端分叉成型以在推进器沿底板从一端位置移动到另一端位置时与形成所述链接配合元件的配合栓连续啮合。

4.如权利要求2所述的设备，其中，所述至少一个物品拆解器位于所述陷落门装置下方。

5.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的设备，其中，拆解器被配置成拆解空饮料容器形式的任何可收集物品。

6.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的设备，其中，所述设备形成反向自动贩卖机的一部分。

7.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的设备，其中，所述拆解器从如下组中选择：物品夯压器、物品压平器、物品切碎器、物品切割器、物品压碎器以及物品粉碎器。

8.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的设备，其中，所述设备被提供有至少两个拆解器，其中，推进器元件的一侧表面被配置成推进物品去往拆解器中的第一个，而推进器元件的另一侧表面被配置成推进物品去往拆解器中的第二个。

9.如权利要求8所述的设备，其中，所述第一拆解器和所述第二拆解器位于所述接收底板的各个端部区域。

10.一种用于接收和拆解可收集物品的方法，所述方法包括：

-使得物品在被置于物品接收底板上时与可沿底板往复滑动的推进器的表面啮合，并通过推进器推进物品以去往和进入到与位于底板端部区域处的拆解器的啮合中以通过拆解器拆解物品，其中，通过在去往拆解器的物品上使用逐渐增加的推进力来执行推进。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述拆解通过使用如下内容中的一项来进行：物品夯压、物品压平、物品切碎、物品切割、物品压碎、以及物品粉碎。

12.如权利要求10或11所述的方法，其中，所述拆解可在空饮料容器形式的物品上执行。

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