CN105344701B - 一种智能化综合回收机及其分析识别方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能化综合回收机及其分析识别方法，由通信单元、打印单元、报警单元、视频监控单元、人机交互单元、广告单元、卡片识别单元、启动按钮、操作按钮、采集单元、分析单元、运输/分拣单元、挤压单元、安检单元及总控单元组成；该回收机的分析识别方法包括下述步骤：步骤一：启动投料指令、步骤二：信息的采集、步骤三：分析采集信息、步骤四：处理采集信息、步骤五：选择操作进程、步骤六：结算、步骤七：系统恢复待机状态。本发明采用一种多材质的智能化综合回收技术，即改变用条形码扫描回收物品的方式，采用识别回收物品的真实材质和数量的方式，从而进一步提高回收准确性和真实性，解决回收物品真伪辨别和回收物品材质单一的问题。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种智能化综合回收机及其分析识别方法,属于资源回收领域。
【背景技术】
废品回收是循环经济的起点，是建设资源节约型、环境友好型社会的重要环节，根据《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》和《再生资源回收体系建设中长期发展规划(2015-2020年)》等系列政策规划的要求，我国通过废品回收实现再生资源利用已经成为现阶段乃至今后支撑循环经济良性发展的重要组成部分。
能够做到对多种材质饮料瓶的智能回收对于提升回收行业的整体技术水平，提高广大人民群众的环保意识，以及塑造节约型社会具有重要意义。目前，我国对于这类废品的回收，主要通过废品回收站，个体从业者以及部分具有单一识别功能的回收机等方式。其中，人工回收方式占比90％以上。为了降低回收成本，提高分类收集的现代化程度，从而进一步提升回收行业的技术水平，转变传统人工回收方式，鼓励通过科技化手段加速回收行业对后续产业的支持力度，鼓励通过采用集合多种材质饮料瓶识别系统，识别方法以及分类技术融合于智能回收机中。
截至目前，市面上已有的具有单一识别功能的回收机是由回收机运营企业根据用户投入的瓶总数给予用户相应的奖励(返利等形式)，其基本原理是通过扫描、分析用户所投入的塑料瓶上的条码，判断投入物是否为塑料瓶，并凭条码计数。然而由于现有回收机的识别方法和功能较为简单，不能进行综合性回收，且不可避免用户利用其漏洞而获得不正当返利，极易对智能回收机造成人为破坏和经济损失。例如，将条形码固定至其他材质物体上投入等做法。
鉴于上述问题，存在对新的饮料瓶识别技术的需求，将多种材质识别功能，真伪判断方法和分类技术融合于智能回收机中，是目前所努力改进的方向。
【发明内容】
本发明的目的是攻克现存的技术问题，提供一种多材质的智能化综合回收技术，即改变用条形码扫描回收物品的方式，采用识别回收物品的真实材质和数量的方式，从而进一步提高回收准确性和真实性，解决回收物品真伪辨别和回收物品材质单一的问题。
本发明采用多种现代识别技术，通过综合应用机器视觉系统丰富了回收机的回收材质种类，增强了回收机真伪判别的能力。
本发明一种智能化综合回收机，由外部设备和内部设备组成；
外部设备包括：通信单元A5、打印单元A6、报警单元A8、视频监控单元A9、人机交互单元A11、广告单元A12、卡片识别单元A13、启动按钮B1及操作按钮B21、B22；所述外部设备设置于该智能化综合回收机正面(主视)面板上，广告单元设置在正面面板的左侧；通信单元设置于该智能化综合回收机的顶端；打印单元、报警单元、视频监控单元、人机交互单元、卡片识别单元、启动按钮及操作按钮设置在面板的右侧；
内部设备包括：采集单元A1、分析单元A2、运输/分拣单元A3、挤压单元A4、安检单元A7及总控单元A10；所述内部设备安装于该智能化综合回收机的内部；
所述采集单元A1负责该智能化综合回收机的数据采集，它由红外相机、金属探测器、光电传感器、重量传感器和光源组成，安装于投放口处。
采集过程中，当该智能化综合回收机检测到投料信号后，光源进行补光，红外相机对所投物品进行成像、金属探测器对所投物品进行可视化成像、通过布置在采集单元中的多个光电传感器对所投物品长度进行采集；重量传感器采集所投物品量信息。
所述分析单元A2负责对物品材质的分析，通过采集单元获得的红外成像、可视化成像、重量和尺寸参数进行综合对比，从而对所投物品的材质进行识别。
所述运输/分拣单元A3由传送带及回收仓组成，传送带的数量为N+1个，N为该智能化综合回收机回收材质的种类个数，回收仓的数量为回收材质种类的个数；
所述挤压单元A4为挤压机，其作用是将符合回收要求的物品进行挤压破碎减小回收物品在回收仓内的所占空间。
所述通信单元A5负责智能化综合回收机对外的数据交换，由有线和无线通信设备组成，用于智能化综合回收机实现远程通信及信息交互的功能，该智能化综合回收机可接入互联网。
所述打印单元A6负责打印凭证，
所述安检单元A7负责危险品筛查，检测所投物品中是否含有危险液体，若发现有，则可声光报警，同时通过通信单元向远端输出报警信号。安检单元A7为危险液体安检机。
所述报警单元A8负责报警，由声光报警器组成，当接收到报警信号后，触发声光报警，并通过通信单元向远端发送报警信号。所述报警单元与安检单元相互连接。
所述视频监控单元A9负责视频信号采集，由视频监控录像设备组成，支持多路视频信号采集，并将采集的影像资料记录在存储介质上。并支持视频和图片的远程提取。
所述总控单元A10分别实现接收、发送和控制的功能，负责智能化综合回收机的运转控制和各个单元的数据资源调配。所述总控单元通过接口与所述采集单元A1、分析单元A2、运输/分拣单元A3、挤压单元A4、通信单元A5、打印单元A6、安检单元A7、报警单元A8、视频监控单元A9、总控单元A10、人机交互单元A11、广告单元A12及卡片识别单元A13相连接。
所述人机交互单元A11由人机交互设备组成，包含显示器、输入设备、喇叭、计算机组成。
所述广告单元A12负责播放广告，由带有触摸功能的电子显示屏组成，可播放静态、动态广告和互动性广告，所述广告单元安装于智能化综合回收机正面位置。
所述卡片识别单元A13由磁条卡读写器和射频卡读写器组成，用于卡片识别和读写。
本发明一种智能化综合回收机的分析识别方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：启动投料指令：
启动投料指令的方式有两种：(1)、用户可以在人机交互界面A11上选择投料指令；(2)、直接通过启动按钮B1触发投料指令；用户可随意选择其中之一；
当用户启动投料指令后，投料口舱门开启，等待用户投料；当采集单元A1的光电传感器感应到有物品投入后，人机交互界面提示用户选择关闭舱门，用户双手同时按下2个操作按钮B21和B22，当2个操作按钮同时按下后，回收舱门关闭。
步骤二：信息的采集：
采集单元A1对所投产品进行数据采集，光源对所投物品照射光线，使得红外相机得以捕捉到清晰准确的图像，金属探测器对所投物品进行可视化成像扫描，重量传感器捕捉重量参数，多个光电传感器对所投物品长度进行采集。将采集完成后参数信息反馈给总控单元A10。
步骤三：分析采集信息：
分析单元A2从总控单元A10读取所投物品的参数，通过预先装入在分析单元中的数据信息进行材质分析比对，并将分析结果回传给总控单元A10。
步骤四：处理采集信息：
总控单元A10根据分析单元的回传数据，驱动运输、分拣单元进行回收或退回所投物；运输/分拣单元A3接到指令后作出动作响应，动作完成后通知总控单元A10。
回收投物：当收到主控单元A10的回收指令后，所投物品首先进入挤压单元A4进行体积压缩，然后将被压缩后的物品送给运输/分拣单元A3，运输/分拣单元A3将物品所对应回收仓的传送带升起，然后开动传送带，将回收物运送至回收仓，传输结束后将传送带恢复至初始位置。
退回投物：如果所投物品不符合回收要求，在退回之前先通过安检单元A7进行危险品检测，如果物品安全则退出，如果物品不安全，则通知报警单元A8。当触发报警单元后，智能化综合回收机停止工作，等待人工处理。
步骤五：选择操作进程：
人机交互界面A11提示是否继续投料，选择继续投料则跳转至步骤一；选择不继续投料进入结算流程。
步骤六：结算：
用户可通过人机交互界面A11选择电子结算，或者通过卡片读写单元A13选择卡类结算，或者通过打印单元A6打印纸质结算单。
步骤七：系统恢复待机状态：
结算完成后，如果总控单元在一段时间内没有收到数据信号指令，该智能化综合回收机进入待机状态，等待下次投料。在待机和工作过程中广告单元A12始终播放广告内容。在待机和工作过程中，视频监控单元A9实时扑捉周围的视频图像，并记录在存储介质上。
本发明优点及功效：
1.分析多种材质，弥补回收领域内其他技术产品回收物品单一的缺陷；
2.回收物品真伪鉴别，降低因恶意、蓄意以及错误投掷(非回收物)而造成的回收机损耗，回收成本提高等系列问题；
3.物品分类技术，基于不同回收物的材质，在回收机内实现了分类收纳的功能；
4.内置安检设备，通过检测、判断危险液体实现报警功能，提高对投掷人、回收机本身、放置环境和整个社会的安全保障级别。
【附图说明】
图1为本发明智能化综合回收机立体视图。
图2为本发明智能化综合回收机内部视图。
图3为本发明智能化综合回收机正面视图。
图4为本发明智能化综合回收机分析过程流程图。
图5为本发明智能化综合回收机回收过程流程图。
图中标号所述如下：
采集单元A1、分析单元A2、运输/分拣单元A3、挤压单元A4、通信单元A5、打印单元A6、安检单元A7、报警单元A8、视频监控单元A9、总控单元A10、人机交互单元A11、广告单元A12、卡片识别单元A13、启动按钮B1、操作按钮B21、B22；
【具体实施方式】
下面结合附图1-5所示，对本发明一种智能化综合回收机进行详细的说明，该智能化综合回收机由外部设备和内部设备组成；
外部设备包括：通信单元A5、打印单元A6、报警单元A8、视频监控单元A9、人机交互单元A11、广告单元A12、卡片识别单元A13、启动按钮B1及操作按钮B21、B22；所述外部设备设置于该智能化综合回收机正面(主视)面板上，广告单元设置在正面面板的左侧；通信单元设置于该智能化综合回收机的顶端；打印单元、报警单元、视频监控单元、人机交互单元、卡片识别单元、启动按钮及操作按钮设置在面板的右侧；
所述外部设备的安装并非局限于上述限定的安装位置，可根据生产方或每个放置点的需要进行差异化设计，例如：广告单元可以设置在面板右侧或者设置在面板的上部，只要是能完成该回收过程且不违反公众的正常行为活动规律，可灵活设计。
内部设备包括：采集单元A1、分析单元A2、运输/分拣单元A3、挤压单元A4、安检单元A7及总控单元A10；所述内部设备安装于该智能化综合回收机的内部；该内部设备主要是将被回收物品顺利、准确的分类在各个回收仓内，方便后续人员集中处理。
所述采集单元A1负责该智能化综合回收机的数据采集，它由红外相机、金属探测器、光电传感器、重量传感器和光源组成，安装于投放口内。
采集过程中，当该智能化综合回收机检测到投料信号后，光源进行补光，红外相机对所投物品进行成像、金属探测器对所投物品进行可视化成像、通过布置在采集单元中的多个光电传感器对所投物品长度进行采集；重量传感器采集所投物品量信息。
所述分析单元A2负责对物品材质的分析，通过采集单元获得的红外成像、可视化成像、重量和尺寸参数进行综合对比，从而对所投物品的材质进行识别。
所述运输/分拣单元A3由传送带及回收仓组成，传送带的数量为N+1个，N为该智能化综合回收机回收材质的种类个数，回收仓的数量为回收材质种类的个数；
所述挤压单元A4为挤压机，其作用是将符合回收要求的物品进行挤压破碎减小回收物品在回收仓内的所占空间。
所述通信单元A5负责智能化综合回收机对外的数据交换，由有线和无线通信设备组成，用于智能化综合回收机实现远程通信及信息交互的功能，该智能化综合回收机可接入互联网。
所述打印单元A6负责打印凭证。
所述安检单元A7负责危险品筛查，检测所投物品中是否含有危险液体，若发现有，则可声光报警，同时通过通信单元向远端输出报警信号。安检单元A7为危险液体安检机。
所述报警单元A8负责报警，由声光报警器组成，当接收到报警信号后，触发声光报警，并通过通信单元向远端发送报警信号。所述报警单元与安检单元相互连接。
所述视频监控单元A9负责视频信号采集，由视频监控录像设备组成，支持多路视频信号采集，并将采集的影像资料记录在存储介质上。并支持视频和图片的远程提取。
所述总控单元A10分别实现接收、发送和控制的功能，负责智能化综合回收机的运转控制和各个单元的数据资源调配。所述总控单元通过接口与所述采集单元A1、分析单元A2、运输/分拣单元A3、挤压单元A4、通信单元A5、打印单元A6、安检单元A7、报警单元A8、视频监控单元A9、总控单元A10、人机交互单元A11、广告单元A12及卡片识别单元A13相连接。
总控单元A10，所述控制设备对于信号的接收和发送从何实现对于该系统的各个组件的控制，然而在实际操作中，该控制设备可包括多个组成部分分别实现上述发送、接收及控制。在实施案例中，所涉及的各个控制装置或者单元每个都可实现为集成在同一个电路板上的单独芯片。当然，本领域技术人员还可以通过其他任意现有技术具体实现这些装置或单元，例如硬件、软件或固件等形式。这里不再赘述。
所述人机交互单元A11由人机交互设备组成，包含显示器、输入设备、喇叭、计算机组成。
所述广告单元A12负责播放广告，由带有触摸功能的电子显示屏组成，可播放静态、动态广告和互动性广告，所述广告单元安装于智能化综合回收机正面位置。
所述卡片识别单元A13由磁条卡读写器和射频卡读写器组成，用于卡片识别和读写。
本发明一种智能化综合回收机的分析识别方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：启动投料指令：
启动投料指令的方式有两种：(1)、用户可以在人机交互界面A11上选择投料指令；(2)、直接通过启动按钮B1触发投料指令；用户可随意选择其中之一；
当用户启动投料指令后，投料口舱门开启，等待用户投料；当采集单元A1的光电传感器感应到有物品投入后，人机交互界面提示用户选择关闭舱门，用户双手同时按下2个操作按钮B21和B22，当2个操作按钮同时按下后，回收舱门关闭。步骤二：信息的采集：
采集单元A1对所投产品进行数据采集，光源对所投物品照射光线，使得红外相机得以捕捉到清晰准确的图像，金属探测器对所投物品进行可视化成像扫描，重量传感器捕捉重量参数，多个光电传感器对所投物品长度进行采集。将采集完成后参数信息反馈给总控单元A10。
步骤三：分析采集信息：
分析单元A2从总控单元A10读取所投物品的参数，通过预先装入在分析单元中的数据信息进行材质分析比对，并将分析结果回传给总控单元A10。
步骤四：处理采集信息：
总控单元A10根据分析单元的回传数据，驱动运输、分拣单元进行回收或退回所投物；运输/分拣单元A3接到指令后作出动作响应，动作完成后通知总控单元A10。
回收投物：当收到主控单元A10的回收指令后，所投物品首先进入挤压单元A4进行体积压缩，然后将被压缩后的物品送给运输/分拣单元A3，运输/分拣单元A3将物品所对应回收仓的传送带升起，如图1-2中所示，然后开动传送带，将回收物运送至回收仓，传输结束后将传送带恢复至初始位置。
退回投物：如果所投物品不符合回收要求，在退回之前先通过安检单元A7进行危险品检测，如果物品安全则退出，如果物品不安全，则通知报警单元A8。当触发报警单元后，智能化综合回收机停止工作，等待人工处理。
步骤五：选择操作进程：
人机交互界面A11提示是否继续投料，选择继续投料则跳转至步骤一；选择不继续投料进入结算流程。
步骤六：结算：
用户可通过人机交互界面A11选择电子结算，或者通过卡片读写单元A13选择卡类结算，或者通过打印单元A6打印纸质结算单。
步骤七：系统恢复待机状态：
结算完成后，如果总控单元在一段时间内没有收到数据信号指令，该智能化综合回收机进入待机状态，等待下次投料。在待机和工作过程中广告单元A12始终播放广告内容。在待机和工作过程中，视频监控单元A9实时扑捉周围的视频图像，并记录在存储介质上。
回收物品为塑料：
当金属探测器未从回收物品的材质中检测到金属，通过红外扫描器成像辨别材质种类与重量、尺寸进行综合比较，若符合回收标准则进入回收流程，否则进入退出流程。
回收物品为铁：
当金属探测器将回收物品的材质检测为金属铁，且对采集的图像、重量和尺寸进行综合比较，若符合可回收标准则进入回收流程，否则进入退出流程。
回收物品为铝：
当金属探测器将回收物品的材质检测为金属铝，且对采集的图像、重量和尺寸进行综合比较，若符合可回收标准则进入回收流程，否则进入退出流程。
回收物品为玻璃：
当金属探测器和红外扫描器均无法对回收物品完成成像采集，则再通过重量、尺寸进行综合分析比较，若符合可回收标准则进入回收流程，否则进入退出流程。
Claims (10)
1.一种智能化综合回收机，其特征在于，由外部设备和内部设备组成；
外部设备包括：通信单元、打印单元、报警单元、视频监控单元、人机交互单元、广告单元、卡片识别单元、启动按钮及操作按钮；
内部设备包括：采集单元、分析单元、运输/分拣单元、挤压单元、安检单元及总控单元；
所述采集单元负责该智能化综合回收机的数据采集；
所述分析单元负责对物品材质的分析；
所述运输/分拣单元由传送带及回收仓组成；
所述挤压单元为挤压机，其作用是将符合回收要求的物品进行挤压破碎，减小回收物品在回收仓内的所占空间；
所述通信单元负责智能化综合回收机对外的数据交换；所述打印单元负责打印凭证，
所述安检单元负责危险品筛查，检测所投物品中是否含有危险液体，发现危险液体，则立即声光报警，同时通过通信单元向远端输出报警信号；
所述报警单元负责报警，由声光报警器组成，当接收到报警信号后，触发声光报警，并通过通信单元向远端发送报警信号；所述报警单元与安检单元相互连接；
所述视频监控单元负责视频信号采集，由视频监控录像设备组成，支持多路视频信号采集，并将采集的影像资料记录在存储介质上；并支持视频和图片的远程提取；
所述总控单元分别实现接收、发送和控制的功能，负责智能化综合回收机的运转控制和各个单元的数据资源调配；所述总控单元通过接口与所述采集单元、分析单元、运输/分拣单元、挤压单元、通信单元、打印单元、安检单元、报警单元、视频监控单元、人机交互单元、广告单元及卡片识别单元相连接；
所述人机交互单元由人机交互设备组成，包含显示器、输入设备、喇叭及计算机；
所述广告单元负责播放广告，由带有触摸功能的电子显示屏组成，用于播放静态、动态广告和互动性广告，所述广告单元安装于智能化综合回收机正面位置；
所述卡片识别单元由磁条卡读写器和射频卡读写器组成，用于卡片识别和读写。
2.根据权利要求1所述的一种智能化综合回收机，其特征在于：所述广告单元设置在正面面板的左侧；所述打印单元、报警单元、视频监控单元、人机交互单元、卡片识别单元、启动按钮及操作按钮设置在正面面板的右侧。
3.根据权利要求1所述的一种智能化综合回收机，其特征在于：所述采集单元由红外相机、金属探测器、光电传感器、重量传感器和光源组成，安装于投放口内。
4.根据权利要求1或3所述的一种智能化综合回收机，其特征在于：通过采集单元获得的红外成像、可视化成像、重量和尺寸参数进行综合对比，对所投物品的材质进行识别。
5.根据权利要求1所述的一种智能化综合回收机，其特征在于：所述传送带的数量为N+1个，N为该智能化综合回收机回收材质的种类个数，回收仓的数量为回收材质种类的个数。
6.根据权利要求1所述的一种智能化综合回收机，其特征在于：所述通信单元由有线和无线通信设备组成，用于智能化综合回收机实现远程通信及信息交互的功能，该智能化综合回收机能接入互联网。
7.根据权利要求1所述的一种智能化综合回收机，其特征在于：所述安检单元为危险液体安检机。
8.一种智能化综合回收机的分析识别方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：启动投料指令：
启动投料指令的方式有两种：(1)、用户在人机交互界面上选择投料指令；(2)、直接通过启动按钮触发投料指令；
当用户启动投料指令后，投料口舱门开启，等待用户投料；当采集单元的光电传感器感应到有物品投入后，人机交互界面提示用户选择关闭舱门，用户双手同时按下2个操作按钮，当2个操作按钮同时按下后，回收舱门关闭；
步骤二：信息的采集：
采集单元对所投产品进行数据采集，光源对所投物品照射光线，使得红外相机得以捕捉到清晰准确的图像，金属探测器对所投物品进行可视化成像扫描，重量传感器捕捉重量参数，多个光电传感器对所投物品长度进行采集；将采集完成后参数信息反馈给总控单元；
步骤三：分析采集信息：
分析单元从总控单元读取所投物品的参数，通过预先装入在分析单元中的数据信息进行材质分析比对，并将分析结果回传给总控单元；
步骤四：处理采集信息：
总控单元根据分析单元的回传数据，驱动运输/分拣单元进行回收或退回所投物；运输/分拣单元接到指令后作出动作响应，动作完成后通知总控单元；
步骤五：选择操作进程：
人机交互界面提示是否继续投料，选择继续投料则跳转至步骤一；选择不继续投料进入结算流程；
步骤六：结算：
用户通过人机交互界面选择电子结算，或者通过卡片读写单元选择卡类结算，或者通过打印单元打印纸质结算单；
步骤七：系统恢复待机状态：
结算完成后，如果总控单元在一段时间内没有收到数据信号指令，该智能化综合回收机进入待机状态，等待下次投料；在待机和工作过程中广告单元始终播放广告内容；在待机和工作过程中，视频监控单元实时扑捉周围的视频图像，并记录在存储介质上。
9.根据权利要求8所述的一种智能化综合回收机的分析识别方法，其特征在于：采集过程中，当该智能化综合回收机检测到投料信号后，光源进行补光，红外相机对所投物品进行成像、金属探测器对所投物品进行可视化成像、通过布置在采集单元中的多个光电传感器对所投物品长度进行采集；重量传感器采集所投物品重量信息。
10.根据权利要求8所述的一种智能化综合回收机的分析识别方法，其特征在于：步骤四中回收所投物为：当收到总控单元的回收指令后，所投物品首先进入挤压单元进行体积压缩，然后将被压缩后的物品送给运输/分拣单元，运输/分拣单元将物品所对应回收仓的传送带升起，然后开动传送带，将回收物运送至回收仓，传输结束后将传送带恢复至初始位置；
步骤四中退回所投物为：如果所投物品不符合回收要求，在退回之前先通过安检单元进行危险品检测，如果物品安全则退出，如果物品不安全，则通知报警单元；当触发报警单元后，智能化综合回收机停止工作，等待人工处理。
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