CN109795825A - 一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置及使用方法，它包括利用非接触式原理分别对垃圾桶桶盖检测与识别的智能翻动机构和垃圾桶存储量检测装置、垃圾打包机构、垃圾自动推出机构和垃圾桶侧门开关机构等组成。该装置和方法具有机械装置结构简单、可实施性、运行稳定可靠和易于维护等特点，避免人因不愿意接触垃圾桶桶盖而导致乱扔的问题以及实现垃圾自动打包功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置及使用方法，属于垃圾桶技术领域。
背景技术
垃圾桶在日常生产和生活过程中随处可见，对于这个毫不起眼而又不可或缺的各种各样的垃圾桶，它们直接影响着垃圾的回收效率，也影响着我们赖以生存的环境。垃圾桶按照其使用场合分为公共垃圾桶和家庭垃圾桶；按照其桶体打开方式分为直接敞开式、手动翻盖式、踩踏翻盖式和感应开启式等；按照其材料分为不锈钢垃圾桶、木质垃圾桶、塑料垃圾桶、水泥垃圾桶、钢木垃圾桶、玻璃垃圾桶、纸质垃圾桶和陶瓷垃圾桶等；按照其设计原理分为不可移动固定式垃圾桶、活动式垃圾桶和依托式垃圾桶。
在现实生活中，虽然很多地方都安放有垃圾回收的垃圾桶，但是在实际使用过程中人们会在垃圾桶桶体上或者周围都能见到许多垃圾并没有被放置到垃圾桶内；其不仅仅影响城市面貌，而且会在垃圾桶四周快速滋生细菌等。对于这一现象其主要原因归结于一方面，人们在投掷手中的垃圾时由于不愿意用手直接接触去开启垃圾桶盖，而将垃圾直接丢弃在垃圾桶上或垃圾桶旁边；另外一方面，由于清洁人员未能及时将垃圾取出而导致垃圾桶内的垃圾被装满，人们在投掷手中垃圾时只能将垃圾放置在垃圾桶周围。因此需要一种可以智能翻盖和智能打包垃圾的垃圾桶，可以解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的是解决上述背景技术存在的不足，设计一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置及使用方法，本发明的特点是利用布置在垃圾桶桶盖上红外传感器检测是否需要开启垃圾桶桶盖，从而通过小型电机驱动机械装置控制垃圾桶的开启与关闭；利用位移传感器智能检测垃圾桶内垃圾是否装满，待垃圾装满后通过相关机械结构装置实现对其进行打包处理，从而实现了对垃圾桶开盖和整体打包的一种智能化检测与识别。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置，它包括桶体，在桶体的顶部安装有桶盖，所述桶盖与用于驱动其自动翻转的翻转机构相连；所述桶体的内部安装有用于检测垃圾桶储量的垃圾储量检测装置；所述桶体的内侧上部对称安装有用于对于垃圾压实打包的垃圾打包机构；所述桶体的下部侧壁上安装有用于推出打包垃圾的垃圾自动推出机构，与垃圾自动推出机构相对侧的桶体的侧壁上设置有桶体侧板开启机构。
所述翻转机构包括翻盖驱动电机，所述翻盖驱动电机的输出轴与用于固定桶盖的桶盖翻盖轴相连，并传递扭矩；所述桶盖翻盖轴铰接在桶体的顶部；在桶盖的顶部安装有多个用于自动检测的红外传感器，所述红外传感器通过信号线与控制器相连，所述控制器的信号输出端与翻盖驱动电机的电机驱动板相连，并控制其开启和关闭。
所述垃圾储量检测装置包括水平安装在桶体前、后侧板上的位移传感器以及垂直安装在桶盖内侧壁上的位移传感器。
所述垃圾打包机构包括安装在桶体内侧壁上部的第一气缸，所述第一气缸的活塞杆末端安装有用于垃圾压实的多级伸缩机构。
所述多级伸缩机构包括第一层滑板块，所述第一层滑板块采用空心结构，在其内侧壁上对称加工有第一内侧导轨槽，所述第一内侧导轨槽上通过滑动配合安装有第二层滑板块，所述第二层滑板块采用空心结构，在其内侧壁上对称加工有第二内侧导轨槽，所述第二内侧导轨槽上通过滑动配合安装有第三层滑板块，所述第一层滑板块的内底部和第二层滑板块之间设置有第二气缸，所述第二层滑板块的内底部和第三层滑板块之间设置有第三气缸。
所述第二层滑板块的两侧与第一内侧导轨槽相配合的位置安装有第一导向销；所述第三层滑板块的两侧与第二内侧导轨槽相配合的位置安装有第二导向销。
所述垃圾自动推出机构包括安装在桶体底部侧壁上的推料箱体，所述推料箱体的内部固定安装有推料气缸，所述推料气缸的活塞杆末端安装有推料板，所述推料板伸入到桶体的内部。
所述桶体侧板开启机构包括推门气缸，所述推门气缸的活塞杆末端与活动侧门的内壁相连；所述活动侧门的另一侧通过合页与桶体的另一内侧壁铰接相连。
任意一项所述一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：
Step1：垃圾桶的桶盖智能检测与识别的翻动控制方法是，当准备向垃圾桶内投掷垃圾时，安装在桶盖正上方的红外传感器检测与识别后，启动安装在桶盖翻盖轴两端的翻盖驱动电机将桶盖打开；当垃圾投掷结束后，同样通过红外传感器检测与识别控制翻盖驱动电机关闭桶盖，从而实现非接触式的垃圾投掷过程的智能化。
Step2：垃圾桶内垃圾存储量的智能识别，通过安装在桶盖内侧均布的三个光源垂直向下位移传感器，用于检测垃圾存储量的垂直高度，其以三个位移传感器位移值最小作为垂向垃圾存储量；一方面，通过安装在桶盖内侧三个光源垂直向内的位移传感器，用于检测垃圾存储量的水平高度；通过对比垂向下位移传感器检测值和水平检测传感器检测值，以垂向下位移传感器检测值最小为优先原则，从而确定是否进行启动垃圾打包机构对垃圾进行打包；
Step3：垃圾桶内垃圾存打包过程控制方法是，当通过Step2的检测与识别需要对垃圾进行打包动作时，固定在桶体内壁的两个第一气缸将两个滑块板成45°角放置，安装在第一层滑板块的内部底端的两个第二气缸推动第二层滑板块沿着第一层滑板块的第一内侧导轨槽内伸出；当第二层滑板块全部伸出后，安装在第二层滑板块的内部底端的两个第三气缸推动第三层滑板块沿着第二层滑板块的第二内侧导轨槽内伸出；最后通过第一气缸将伸张开的滑块板水平放下，在放下过程中由第一气缸推力和伸张开的滑块自身重力作用下，实现对垃圾的打包；
Step4：垃圾实现自动推出的动作控制方法是当Step3的垃圾打包完成后，固定安装在垃圾桶内壁的推门气缸推动活动侧门开启，同时安装在推料箱体内侧置的推门气缸推动推料板将打包后的垃圾经过已开启的活动侧门推出。
本发明有如下有益效果：
1、采用非接触式的智能化检测与识别的方式，根据检测与识别结果完成对垃圾桶桶盖的自动翻转动作；同时采用桶盖内置传感器检测与识别的方式完成垃圾桶内垃圾存储，当垃圾桶桶内垃圾到达极限时，借助机械装置对垃圾桶内垃圾进行打包和输送处桶体的动作，以解决垃圾溢出垃圾桶的问题，对于改善环境具有十分重要的意义。
2、利用非接触式智能检测与识别的方式和方法与相应的机械机构装置进行联合使用，完成垃圾投掷过程桶盖的开启与关闭、垃圾存储量的智能检测、垃圾智能打包和垃圾推出动作等。该智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置具有机械装置结构简单、可实施性、运行稳定可靠和易于维护等特点。
3、垃圾桶桶盖智能检测与识别的翻动动作控制原理：利用红外传感器对是否进行垃圾投掷动作进行非接触式的智能检测与识别，该方法可以避免人在进行垃圾投掷时手接触垃圾桶而导致手被弄脏的问题。
4、垃圾桶内垃圾存储量的识别与智能打包方法：利用布置在桶体桶盖内和桶盖侧面的位移传感器对垃圾的存储量进行检测，通过对比分析传感器的不同检测值从而识别垃圾桶内垃圾的存储量，借助识别结果利用可伸缩型气动推杆推力和伸张开的滑块自身重力作用完成对垃圾的打包动作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1 一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置总体三维模型图。
图2 一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置的三维剖视图。
图3 可伸缩式滑块板装置三维模型。
图中：翻盖驱动电机1、桶盖翻盖轴2、桶盖3、红外传感器4、位移传感器5、推门气缸6、活动侧门7、第一气缸8、桶体9、第二层滑板块10、第三层滑板块11、第一层滑板块12、推料板13、推料气缸14、推料箱体15、第二内侧导轨槽16、第一导向销17、第二气缸18、第一内侧导轨槽19、第三气缸20、第二导向销21。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
请参阅图1，一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置，它包括桶体9，在桶体9的顶部安装有桶盖3，所述桶盖3与用于驱动其自动翻转的翻转机构相连；所述桶体9的内部安装有用于检测垃圾桶储量的垃圾储量检测装置；所述桶体9的内侧上部对称安装有用于对于垃圾压实打包的垃圾打包机构；所述桶体9的下部侧壁上安装有用于推出打包垃圾的垃圾自动推出机构，与垃圾自动推出机构相对侧的桶体9的侧壁上设置有桶体侧板开启机构。通过采用上述结构的垃圾桶，能够用于垃圾的完成垃圾投掷过程桶盖的开启与关闭、垃圾存储量的智能检测、垃圾智能打包和垃圾推出动作等。该智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置具有机械装置结构简单、可实施性、运行稳定可靠和易于维护等特点。
进一步的，所述翻转机构包括翻盖驱动电机1，所述翻盖驱动电机1的输出轴与用于固定桶盖3的桶盖翻盖轴2相连，并传递扭矩；所述桶盖翻盖轴2铰接在桶体9的顶部；在桶盖3的顶部安装有多个用于自动检测的红外传感器4，所述红外传感器4通过信号线与控制器相连，所述控制器的信号输出端与翻盖驱动电机1的电机驱动板相连，并控制其开启和关闭。工作过程中，当准备向垃圾桶内投掷垃圾时，安装在桶盖3正上方的红外传感器4检测与识别后，启动安装在桶盖翻盖轴2两端的翻盖驱动电机1将桶盖3打开；当垃圾投掷结束后，同样通过红外传感器4检测与识别控制翻盖驱动电机1关闭垃桶盖3，从而实现非接触式的垃圾投掷过程的智能化。
进一步的，所述垃圾储量检测装置包括水平安装在桶体9前、后侧板上的位移传感器5以及垂直安装在桶盖3内侧壁上的位移传感器5。通过桶盖3内侧均布的三个光源垂直向下位移传感器5，用于检测垃圾存储量的垂直高度，其以三个位移传感器5位移值最小作为垂向垃圾存储量；一方面，通过安装在桶盖3内侧三个光源垂直向内的位移传感器5，用于检测垃圾存储量的水平高度；通过对比垂向下位移传感器检测值和水平检测传感器检测值，以垂向下位移传感器5检测值最小为优先原则，从而确定是否进行启动垃圾打包机构对垃圾进行打包。
进一步的，所述垃圾打包机构包括安装在桶体9内侧壁上部的第一气缸8，所述第一气缸8的活塞杆末端安装有用于垃圾压实的多级伸缩机构。所述多级伸缩机构包括第一层滑板块12，所述第一层滑板块12采用空心结构，在其内侧壁上对称加工有第一内侧导轨槽19，所述第一内侧导轨槽19上通过滑动配合安装有第二层滑板块10，所述第二层滑板块10采用空心结构，在其内侧壁上对称加工有第二内侧导轨槽16，所述第二内侧导轨槽16上通过滑动配合安装有第三层滑板块11，所述第一层滑板块12的内底部和第二层滑板块10之间设置有第二气缸18，所述第二层滑板块10的内底部和第三层滑板块11之间设置有第三气缸20。工作过程中，安装在第一层滑板块12的内部底端的两个第二气缸18推动第二层滑板块10沿着第一层滑板块的第一内侧导轨槽19内伸出；当第二层滑板块10全部伸出后，安装在第二层滑板块10的内部底端的两个第三气缸20推动第三层滑板块11沿着第二层滑板块的第二内侧导轨槽16内伸出；最后通过第一气缸8将伸张开的滑块板水平放下，在放下过程中由第一气缸8推力和伸张开的滑块自身重力作用下，实现对垃圾的打包
进一步的，所述第二层滑板块10的两侧与第一内侧导轨槽19相配合的位置安装有第一导向销17；所述第三层滑板块11的两侧与第二内侧导轨槽16相配合的位置安装有第二导向销21。通过上述配合保证了滑动的稳定性。
进一步的，所述垃圾自动推出机构包括安装在桶体9底部侧壁上的推料箱体15，所述推料箱体15的内部固定安装有推料气缸14，所述推料气缸14的活塞杆末端安装有推料板13，所述推料板13伸入到桶体9的内部。
进一步的，所述桶体侧板开启机构包括推门气缸6，所述推门气缸6的活塞杆末端与活动侧门7的内壁相连；所述活动侧门7的另一侧通过合页与桶体9的另一内侧壁铰接相连。工作过程中，固定安装在垃圾桶内壁的推门气缸6推动活动侧门7开启，同时安装在推料箱体15内侧置的推门气缸6推动推料板13将打包后的垃圾经过已开启的活动侧门7推出。
实施例2：
任意一项所述一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：
Step1：垃圾桶的桶盖3智能检测与识别的翻动控制方法是，当准备向垃圾桶内投掷垃圾时，安装在桶盖3正上方的红外传感器4检测与识别后，启动安装在桶盖翻盖轴2两端的翻盖驱动电机1将桶盖3打开；当垃圾投掷结束后，同样通过红外传感器4检测与识别控制翻盖驱动电机1关闭桶盖3，从而实现非接触式的垃圾投掷过程的智能化。
Step2：垃圾桶内垃圾存储量的智能识别，通过安装在桶盖3内侧均布的三个光源垂直向下位移传感器5，用于检测垃圾存储量的垂直高度，其以三个位移传感器5位移值最小作为垂向垃圾存储量；一方面，通过安装在桶盖3内侧三个光源垂直向内的位移传感器5，用于检测垃圾存储量的水平高度；通过对比垂向下位移传感器检测值和水平检测传感器检测值，以垂向下位移传感器5检测值最小为优先原则，从而确定是否进行启动垃圾打包机构对垃圾进行打包；
Step3：垃圾桶内垃圾存打包过程控制方法是，当通过Step2的检测与识别需要对垃圾进行打包动作时，固定在桶体9内壁的两个第一气缸8将两个滑块板成45°角放置，安装在第一层滑板块12的内部底端的两个第二气缸18推动第二层滑板块10沿着第一层滑板块的第一内侧导轨槽19内伸出；当第二层滑板块10全部伸出后，安装在第二层滑板块10的内部底端的两个第三气缸20推动第三层滑板块11沿着第二层滑板块的第二内侧导轨槽16内伸出；最后通过第一气缸8将伸张开的滑块板水平放下，在放下过程中由第一气缸8推力和伸张开的滑块自身重力作用下，实现对垃圾的打包；
Step4：垃圾实现自动推出的动作控制方法是当Step3的垃圾打包完成后，固定安装在垃圾桶内壁的推门气缸6推动活动侧门7开启，同时安装在推料箱体15内侧置的推门气缸6推动推料板13将打包后的垃圾经过已开启的活动侧门7推出。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置，其特征在于：它包括桶体（9），在桶体（9）的顶部安装有桶盖（3），所述桶盖（3）与用于驱动其自动翻转的翻转机构相连；所述桶体（9）的内部安装有用于检测垃圾桶储量的垃圾储量检测装置；所述桶体（9）的内侧上部对称安装有用于对于垃圾压实打包的垃圾打包机构；所述桶体（9）的下部侧壁上安装有用于推出打包垃圾的垃圾自动推出机构，与垃圾自动推出机构相对侧的桶体（9）的侧壁上设置有桶体侧板开启机构。
2.根据权利要求1所述的一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置，其特征在于：所述翻转机构包括翻盖驱动电机（1），所述翻盖驱动电机（1）的输出轴与用于固定桶盖（3）的桶盖翻盖轴（2）相连，并传递扭矩；所述桶盖翻盖轴（2）铰接在桶体（9）的顶部；在桶盖（3）的顶部安装有多个用于自动检测的红外传感器（4），所述红外传感器（4）通过信号线与控制器相连，所述控制器的信号输出端与翻盖驱动电机（1）的电机驱动板相连，并控制其开启和关闭。
3.根据权利要求1所述的一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置，其特征在于：所述垃圾储量检测装置包括水平安装在桶体（9）前、后侧板上的位移传感器（5）以及垂直安装在桶盖（3）内侧壁上的位移传感器（5）。
4.根据权利要求1所述的一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置，其特征在于：所述垃圾打包机构包括安装在桶体（9）内侧壁上部的第一气缸（8），所述第一气缸（8）的活塞杆末端安装有用于垃圾压实的多级伸缩机构。
5.根据权利要求4所述的一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置，其特征在于：所述多级伸缩机构包括第一层滑板块（12），所述第一层滑板块（12）采用空心结构，在其内侧壁上对称加工有第一内侧导轨槽（19），所述第一内侧导轨槽（19）上通过滑动配合安装有第二层滑板块（10），所述第二层滑板块（10）采用空心结构，在其内侧壁上对称加工有第二内侧导轨槽（16），所述第二内侧导轨槽（16）上通过滑动配合安装有第三层滑板块（11），所述第一层滑板块（12）的内底部和第二层滑板块（10）之间设置有第二气缸（18），所述第二层滑板块（10）的内底部和第三层滑板块（11）之间设置有第三气缸（20）。
6.根据权利要求5所述的一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置，其特征在于：所述第二层滑板块（10）的两侧与第一内侧导轨槽（19）相配合的位置安装有第一导向销（17）；所述第三层滑板块（11）的两侧与第二内侧导轨槽（16）相配合的位置安装有第二导向销（21）。
7.根据权利要求1所述的一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置，其特征在于：所述垃圾自动推出机构包括安装在桶体（9）底部侧壁上的推料箱体（15），所述推料箱体（15）的内部固定安装有推料气缸（14），所述推料气缸（14）的活塞杆末端安装有推料板（13），所述推料板（13）伸入到桶体（9）的内部。
8.根据权利要求1所述的一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置，其特征在于：所述桶体侧板开启机构包括推门气缸（6），所述推门气缸（6）的活塞杆末端与活动侧门（7）的内壁相连；所述活动侧门（7）的另一侧通过合页与桶体（9）的另一内侧壁铰接相连。
9.权利要求1-8任意一项所述一种智能检测与识别的垃圾桶开盖与整体打包装置的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：
Step1：垃圾桶的桶盖（3）智能检测与识别的翻动控制方法是，当准备向垃圾桶内投掷垃圾时，安装在桶盖（3）正上方的红外传感器（4）检测与识别后，启动安装在桶盖翻盖轴（2）两端的翻盖驱动电机（1）将桶盖（3）打开；当垃圾投掷结束后，同样通过红外传感器（4）检测与识别控制翻盖驱动电机（1）关闭桶盖（3），从而实现非接触式的垃圾投掷过程的智能化；
Step2：垃圾桶内垃圾存储量的智能识别，通过安装在桶盖（3）内侧均布的三个光源垂直向下位移传感器（5），用于检测垃圾存储量的垂直高度，其以三个位移传感器（5）位移值最小作为垂向垃圾存储量；一方面，通过安装在桶盖（3）内侧三个光源垂直向内的位移传感器（5），用于检测垃圾存储量的水平高度；通过对比垂向下位移传感器检测值和水平检测传感器检测值，以垂向下位移传感器（5）检测值最小为优先原则，从而确定是否进行启动垃圾打包机构对垃圾进行打包；
Step3：垃圾桶内垃圾存打包过程控制方法是，当通过Step2的检测与识别需要对垃圾进行打包动作时，固定在桶体（9）内壁的两个第一气缸（8）将两个滑块板成45°角放置，安装在第一层滑板块（12）的内部底端的两个第二气缸（18）推动第二层滑板块（10）沿着第一层滑板块的第一内侧导轨槽（19）内伸出；当第二层滑板块（10）全部伸出后，安装在第二层滑板块（10）的内部底端的两个第三气缸（20）推动第三层滑板块（11）沿着第二层滑板块的第二内侧导轨槽（16）内伸出；最后通过第一气缸（8）将伸张开的滑块板水平放下，在放下过程中由第一气缸（8）推力和伸张开的滑块自身重力作用下，实现对垃圾的打包；
Step4：垃圾实现自动推出的动作控制方法是当Step3的垃圾打包完成后，固定安装在垃圾桶内壁的推门气缸（6）推动活动侧门（7）开启，同时安装在推料箱体（15）内侧置的推门气缸（6）推动推料板（13）将打包后的垃圾经过已开启的活动侧门（7）推出。
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Application publication date: 20190524 Assignee: Wuhan Chukelei Special Materials Co.,Ltd. Assignor: CHINA THREE GORGES University Contract record no.: X2023980045311 Denomination of invention: An intelligent detection and recognition device for opening and overall packaging of garbage cans and its usage method Granted publication date: 20210604 License type: Common License Record date: 20231103 |