CN106964563B - 一种塑料瓶分拣方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塑料瓶分拣方法，包括以下步骤：有序进料、碾压物料、传送物料、识别物料、分拣物料；其中，工业相机采集图像并以二维矩阵形式存储为图像文件，工控机将图像采集装置采集的图像进行中值滤波、边缘检测、闭运算、轮廓提取、中心提取等处理，确定各个塑料瓶位置，在拍照区域靠近传送带一侧设置颜色识别区域，对识别区域内的塑料瓶进行HSV分量提取，将各分量与已知透明塑料瓶的HSV分量作对比，进而确定出有色塑料瓶，进一步确定出有色塑料瓶位置，并将位置信息发送至下位机，下位机通过控制驱动装置带动相应位置的挡板将有色塑料瓶进行剔除。本发明能够在线实时高效、准确地判断出塑料瓶是否有色，并实时确定有色塑料瓶的位置，并通过分拣机构准确地将有色塑料瓶挡出，分拣准确率高，安全稳定、成本低廉。

Description

一种塑料瓶分拣方法
技术领域
本发明涉及一种塑料瓶分拣方法。
背景技术
我国是塑料瓶的生产和消费大国，据统计，我国每年生产塑料瓶约750亿只，在根据塑料瓶颜色进行分拣的过程中，目前国内的塑料瓶回收厂商仍采用人工分拣的方法，这极大地降低了回收效率并对工人健康造成巨大的威胁，因而无法达到现代工业生产作业的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种塑料瓶分拣方法，能够在线实时高效、准确地判断出塑料瓶是否有色，并实时确定有色塑料瓶的位置，并通过分拣机构准确地将有色塑料瓶挡出，分拣准确率高，安全稳定、成本低廉。
为了解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：一种塑料瓶分拣方法，包括以下步骤：
（1）有序进料，采用进料机构有序进料，进料机构包括漏斗状震动进料口和斜坡导槽以引导塑料瓶有序排列；
（2）碾压物料，采用碾压机构碾压物料，碾压机构为安装在斜坡导槽下部上方的滚轮；
（3）传送物料，采用传送机构传送物料，传送机构为黑色带式传送机；
（4）识别物料，采用图像识别系统识别物料，图像识别系统包括工业相机和工控机，工业相机设置在暗箱内传送机的传送带上方且工业相机的拍摄区域与传送带边缘平齐，并在暗箱内工业相机周围设置无影灯，所述拍摄区域内设置一条识别标志线，识别标志线左侧为塑料瓶分割区域，识别标志线右侧为塑料瓶的颜色和位置的识别区域，识别区域紧靠传送带边缘，所述的工控机包括内置图像处理软件的中央处理器和显示器；当传送带上的塑料瓶运动到拍摄区域时，工业相机采集图像，并将采集的图像发送到工控机的图像处理单元，图像处理单元将采集的图像在分割区域通过中值滤波算法进行滤波处理、对滤波后的图像通过Canny边缘检测算法进行边缘提取、进一步进行轮廓提取、中心点坐标提取并给出处理后的结果；将中心点坐标与识别区域进行位置判断，对在识别区域内的塑料瓶进行HSV分量提取并与无色塑料瓶的HSV分量进行比对，发送处理后的信息；将识别出的有色塑料瓶进行中心点坐标提取，发送坐标信息；
（5）分拣物料，采用分拣机构分拣物料，分拣机构包括分拣控制器、至少一个驱动装置和和与驱动装置对应设置的挡板，挡板设置在传送表面边缘下方，挡板下方设置隔板将暗箱分为两个区域，分拣控制器通过接口与工控机进行串口通信，接受工控机发送的有色塑料瓶的坐标信息，并通过控制驱动装置动作驱动相应挡板伸出将有色塑料瓶挡出以实现塑料瓶的分拣。
进一步地，在分割区域将工业相机采集的图像通过核为7×7的中值滤波算法进行滤波处理，经滤波后的图像通过Canny边缘检测算法提取塑料瓶边缘，进一步通过闭运算算法消除塑料瓶内部被检测出的无关边缘，对闭运算后的图像提取轮廓并依据面积去除面积小于一定阈值的轮廓以消除杂物的干扰，计算剩余轮廓的中心矩，进一步确定中心点的坐标。
进一步地，所述暗箱内壁涂有防镜面反射的黑色颜料，固定在传送带边缘上方。
进一步地，所述工业相机采用高速工业面阵彩色摄像头固定在暗箱顶部。
进一步地，震动进料口的宽度大于塑料瓶直径使塑料瓶仅能沿震动进料口长度方向通过，斜坡导槽上设有多个导轨。
进一步地，滚轮上设有凸起以将塑料瓶碾压成扁平状。
进一步地，传送带速度比塑料瓶从斜坡导槽滑落速度快以扩大塑料瓶前后间距。
进一步地，驱动装置为气缸、液压缸或电机。
进一步地，驱动装置为气缸或液压缸时，通过电磁阀控制驱动装置动作驱动挡板伸缩以实现塑料瓶的分拣。
进一步地，控制驱动装置动作驱动相应挡板伸出将有色塑料瓶挡出后，挡板迅速缩回；当有色塑料瓶前后连续出现时，控制相应位置的挡板一直处于制动状态，将有色塑料瓶剔除后迅速返回；当有色塑料瓶处于两挡板之间时，同时启动塑料瓶中心两侧的挡板，两挡板共同作用实现有色塑料瓶的剔除。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过在传送带边缘设置颜色识别区，通过图像处理技术实现了在线实时准确、高效地识别出有色塑料瓶，并实时确定有色塑料瓶的位置，并通过分拣装置将有色塑料瓶精确剔除，实现了工业生产的自动化；并通过分拣机构准确地将有色塑料瓶挡出，分拣准确率高，安全稳定、成本低廉。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是进料口示意图；
图3是进料机构与碾压机构示意图；
图4是分拣机构示意图；
图5是图像识别及分拣流程图。
图中：1-震动进料口，2-斜坡导槽，3-黑色带式传送机，4-滚轮，5-无影灯，6-工业相机，7-暗箱，8-挡板，9-气缸，10-隔板，11-电磁阀，12-气泵，13-分拣控制器，14-工控机，15-导轨。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步说明。
一种塑料瓶分拣方法，包括以下步骤：
（1）有序进料，采用进料机构有序进料，进料机构包括漏斗状震动进料口和斜坡导槽以引导塑料瓶有序排列；
（2）碾压物料，采用碾压机构碾压物料，碾压机构为安装在斜坡导槽下部上方的滚轮；
（3）传送物料，采用传送机构传送物料，传送机构为黑色带式传送机；
（4）识别物料，采用图像识别系统识别物料，图像识别系统包括工业相机和工控机，工业相机设置在暗箱内传送机的传送带上方且工业相机的拍摄区域与传送带边缘平齐，并在暗箱内工业相机周围设置无影灯，所述拍摄区域内设置一条识别标志线，识别标志线左侧为塑料瓶分割区域，识别标志线右侧为塑料瓶的颜色和位置的识别区域，识别区域紧靠传送带边缘，所述的工控机包括内置图像处理软件的中央处理器和显示器；当传送带上的塑料瓶运动到拍摄区域时，工业相机采集图像，并将采集的图像发送到工控机的图像处理单元，图像处理单元将采集的图像在分割区域通过中值滤波算法进行滤波处理、对滤波后的图像通过Canny边缘检测算法进行边缘提取、进一步进行轮廓提取、中心点坐标提取并给出处理后的结果；将中心点坐标与识别区域进行位置判断，对在识别区域内的塑料瓶进行HSV分量提取并与无色塑料瓶的HSV分量进行比对，发送处理后的信息；将识别出的有色塑料瓶进行中心点坐标提取，发送坐标信息；
（5）分拣物料，采用分拣机构分拣物料，分拣机构包括分拣控制器、至少一个驱动装置和和与驱动装置对应设置的挡板，挡板设置在传送表面边缘下方，挡板下方设置隔板将暗箱分为两个区域，分拣控制器通过接口与工控机进行串口通信，接受工控机发送的有色塑料瓶的坐标信息，并通过控制驱动装置动作驱动相应挡板伸出将有色塑料瓶挡出以实现塑料瓶的分拣。
进一步地，在分割区域将工业相机采集的图像通过核为7×7的中值滤波算法进行滤波处理，经滤波后的图像通过Canny边缘检测算法提取塑料瓶边缘，进一步通过闭运算算法消除塑料瓶内部被检测出的无关边缘，对闭运算后的图像提取轮廓并依据面积去除面积小于一定阈值的轮廓以消除杂物的干扰，计算剩余轮廓的中心矩，进一步确定中心点的坐标。
进一步地，所述暗箱内壁涂有防镜面反射的黑色颜料，固定在传送带边缘上方。
进一步地，所述工业相机采用高速工业面阵彩色摄像头固定在暗箱顶部。
进一步地，震动进料口的宽度略大于塑料瓶直径使塑料瓶仅能沿震动进料口长度方向通过，斜坡导槽上设有多个导轨，导槽上有1cm左右的若干导轨。
进一步地，滚轮上设有凸起以将塑料瓶碾压成扁平状。
进一步地，传送带速度比塑料瓶从斜坡导槽滑落速度快以扩大塑料瓶前后间距。
进一步地，所述的工业相机位于传送表面末端边缘上方，拍摄区域与传送带边缘平齐。
进一步地，驱动装置为气缸、液压缸或电机。
进一步地，所述分拣控制器包括单片机及外围电路、电磁阀驱动电路、串口驱动电路。
所述的分拣机构包括分拣控制器、气泵、电磁阀、多个气缸和与气缸对应设置的挡板，根据上位机发送的位置信息分拣控制器控制电磁阀启动挡板，挡出有色塑料瓶，根据传送机的宽度确定挡板和气缸的具体数量，如图4所示。所述的工业相机位于传送带末端边缘，拍摄区域与传送带边缘平齐；所述的气缸和挡板连接在一起，气缸运动推动挡板；所述的气缸与气压泵通过气管和电磁阀相连接，分拣控制器通过电磁阀控制气缸启动，塑料瓶滑落时挡板伸长，将有色塑料瓶挡下。
进一步地，驱动装置为气缸、液压缸或电机。当驱动装置为气缸或液压缸时，通过电磁阀控制驱动装置动作驱动挡板伸缩以实现塑料瓶的分拣。
进一步地，控制驱动装置动作驱动相应挡板伸出将有色塑料瓶挡出后，挡板迅速缩回；当有色塑料瓶前后连续出现时，控制相应位置的挡板一直处于制动状态，将有色塑料瓶剔除后迅速返回；当有色塑料瓶处于两挡板之间时，同时启动塑料瓶中心两侧的挡板，两挡板共同作用实现有色塑料瓶的剔除。
识别物料及分拣物料包括以下步骤：
步骤S1：当传送带上的塑料瓶运动到拍照区域时，工业相机采集图像，并将采集的图像发送到图像处理单元；
步骤S2：图像处理单元将步骤S1中采集的图像在分割区域通过中值滤波算法进行滤波处理、对滤波后的图像通过Canny边缘检测算法进行边缘提取、进一步进行轮廓提取、中心点坐标提取并给出处理后的结果；
步骤S3：将步骤S2中的中心点坐标与识别区域进行位置判断，对在识别区域内的塑料瓶进行HSV分量提取并与透明塑料瓶的HSV分量进行比对，发送处理后的信息；
步骤S4：将步骤S3中识别的有色塑料瓶进行中心点坐标提取，并将坐标信息发送给下位机，下位机通过控制气动装置带动挡板将其剔除。
本实施例整体流程：如图所示，在图像分割区域将工业相机采集的图像通过核为7×7的中值滤波算法进行滤波处理，经滤波后的图像通过Canny边缘检测算法提取塑料瓶边缘，进一步通过闭运算算法消除塑料瓶内部被检测出的无关边缘，对闭运算后的图像提取轮廓并依据面积去除面积小于一定阈值的轮廓，消除杂物的干扰，计算剩余轮廓的中心矩，进一步确定中心点的坐标，对在识别区域内的塑料瓶提取HSV各分量的值进而识别出有色塑料瓶，进一步得到有色塑料瓶的位置信息，启动相应位置的挡板剔除有色塑料瓶。
如图所示，在拍照区域内靠近传送带边缘一侧设定颜色、位置识别区域。对拍照区域内的所有塑料瓶进行中心点坐标提取，判断出中心点处于颜色识别区域内的塑料瓶，并在各塑料瓶中心点的邻域内提取HSV各分量的平均值，将各分量的平均值与设定的透明塑料瓶的HSV各分量的区间作对比，将HSV各分量值在所述颜色区间外的塑料瓶判定为有色塑料瓶，进一步将有色塑料瓶坐标信息发送到下位机，同时下位机立即控制气缸带动相应位置的挡板，挡板将有色塑料瓶剔除后迅速返回。当有色塑料瓶前后连续出现时，控制相应位置的挡板一直处于制动状态，将有色塑料瓶剔除后迅速返回。当有色塑料瓶处于两挡板之间时，同时启动塑料瓶中心两侧的挡板，两挡板共同作用实现有色塑料瓶的剔除。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种塑料瓶分拣方法，其特征在于：包括以下步骤：
有序进料，采用进料机构有序进料，进料机构包括漏斗状震动进料口和斜坡导槽以引导塑料瓶有序排列；
碾压物料，采用碾压机构碾压物料，碾压机构为安装在斜坡导槽下部上方的滚轮，滚轮上设有凸起以将塑料瓶碾压成扁平状；
传送物料，采用传送机构传送物料，传送机构为黑色带式传送机；
识别物料，采用图像识别系统识别物料，图像识别系统包括工业相机和工控机，工业相机设置在暗箱内传送机的传送带上方且工业相机的拍摄区域与传送带边缘平齐，并在暗箱内工业相机周围设置无影灯，所述拍摄区域内设置一条识别标志线，识别标志线左侧为塑料瓶分割区域，识别标志线右侧为塑料瓶的颜色和位置的识别区域，识别区域紧靠传送带边缘，所述的工控机包括内置图像处理软件的中央处理器和显示器；当传送带上的塑料瓶运动到拍摄区域时，工业相机采集图像，并将采集的图像发送到工控机的图像处理单元，图像处理单元将采集的图像在分割区域通过中值滤波算法进行滤波处理、对滤波后的图像通过Canny边缘检测算法进行边缘提取、进一步进行轮廓提取、中心点坐标提取并给出处理后的结果；将中心点坐标与识别区域进行位置判断，对在识别区域内的塑料瓶进行HSV分量提取并与无色塑料瓶的HSV分量进行比对，发送处理后的信息；将识别出的有色塑料瓶进行中心点坐标提取，发送坐标信息；在分割区域将工业相机采集的图像通过核为7×7的中值滤波算法进行滤波处理，经滤波后的图像通过Canny边缘检测算法提取塑料瓶边缘，进一步通过闭运算算法消除塑料瓶内部被检测出的无关边缘，对闭运算后的图像提取轮廓并依据面积去除面积小于一定阈值的轮廓以消除杂物的干扰，计算剩余轮廓的中心矩，进一步确定中心点的坐标；
分拣物料，采用分拣机构分拣物料，分拣机构包括分拣控制器、至少一个驱动装置和与驱动装置对应设置的挡板，挡板设置在传送表面边缘下方，挡板下方设置隔板将暗箱分为两个区域，分拣控制器通过接口与工控机进行串口通信，接受工控机发送的有色塑料瓶的坐标信息，并通过控制驱动装置动作驱动相应挡板伸出将有色塑料瓶挡出以实现塑料瓶的分拣；控制驱动装置动作驱动相应挡板伸出将有色塑料瓶挡出后，挡板迅速缩回；当有色塑料瓶前后连续出现时，控制相应位置的挡板一直处于制动状态，将有色塑料瓶剔除后迅速返回；当有色塑料瓶处于两挡板之间时，同时启动塑料瓶中心两侧的挡板，两挡板共同作用实现有色塑料瓶的剔除。
2.根据权利要求1所述的一种塑料瓶分拣方法，其特征在于：所述暗箱内壁涂有防镜面反射的黑色颜料，固定在传送带边缘上方。
3.根据权利要求1或2所述的一种塑料瓶分拣方法，其特征在于：所述工业相机采用高速工业面阵彩色摄像头固定在暗箱顶部。
4.根据权利要求1或2所述的一种塑料瓶分拣方法，其特征在于：震动进料口的宽度大于塑料瓶直径使塑料瓶仅能沿震动进料口长度方向通过，斜坡导槽上设有多个导轨。
5.根据权利要求1或2所述的一种塑料瓶分拣方法，其特征在于：传送带速度比塑料瓶从斜坡导槽滑落速度快以扩大塑料瓶前后间距。
6.根据权利要求1或2所述的一种塑料瓶分拣方法，其特征在于：驱动装置为气缸、液压缸或电机。
7.根据权利要求6所述的一种塑料瓶分拣方法，其特征在于：驱动装置为气缸或液压缸时，通过电磁阀控制驱动装置动作驱动挡板伸缩以实现塑料瓶的分拣。
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