CN110589309A - 一种基于机器视觉的垃圾自动分类装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的垃圾自动分类装置，所述分类装置包括皮带输送机，所述皮带输送机进料端的上方设置有垃圾入料口，所述皮带输送机出料端的下方设置有组合式垃圾接料桶，所述皮带输送机的中部上方设置有检测设备，所述皮带输送机出料端和所述组合式垃圾接料桶之间设置有执行设备，所述检测设备与执行设备电气连接；所述组合式垃圾接料桶包括可回收垃圾接料桶、有害垃圾接料桶、湿垃圾接料桶和干垃圾接料桶。本发明通过机器视觉技术快速进行垃圾识别并自动完成垃圾分类和储存,整个过程高度自动化、智能化，帮助人们日常快速方便的进行垃圾分类处理,减少垃圾分类的工作量。

Description

一种基于机器视觉的垃圾自动分类装置和方法

技术领域

本发明涉及垃圾分类技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的垃圾自动分类装置和方法。

背景技术

垃圾分类是指按照垃圾的不同成分、属性、利用价值以及对环境的影响，并根据不同处理方式的要求，分成属性不同的若干种类。通俗的讲，垃圾分类就是在源头将垃圾分类投放。

随着社会的发展，生活垃圾减量化、资源化、无害化处理已经势在必行，而垃圾处理科学化的前提条件是垃圾必须分类收集，这样才能使垃圾处理科学有效地运行，才能使回收可利用资源、降低成本、减少土地消耗成为现实，才能体现社会、经济、生态三方面的效益。

因此如何通过垃圾分类管理,最大限度地实现垃圾资源利用,减少垃圾处置量,改善生存环境质量,是当前世界各国共同关注的问题之一。

根据国家制定的统一标准,现在生活垃圾被广泛地分为四类,分别是可回收物、有害垃圾、湿垃圾、干垃圾。可回收物是指适宜回收和资源化利用的生活垃圾,包括纸类、塑料、金属、玻璃、木料、织物和电子废弃物。有害垃圾是指对人体健康或者自然环境造成直接或潜在危害的生活垃圾，包括废电池、废弃药品、废杀虫剂、废水银产品等。湿垃圾，是指餐饮垃圾、厨余垃圾及废弃食用油脂和集贸市场有机垃圾等易腐蚀性垃圾，包括废弃的食品、蔬菜、瓜果皮核以及家庭产生的花草、落叶等。干垃圾，即其他垃圾，是指除可回收物、有害垃圾、湿垃圾以外的其他生活废弃物。包括砖瓦陶瓷、普通一次性电池（碱性电池）、受污染的一次性餐盒、卫生间废纸等。

然而, 现有的垃圾箱功能仅限于两种分类,即可回收垃圾和不可回收垃圾,并没有很好的起到将垃圾分类的作用。另一方面,现有垃圾箱需人们先对垃圾进行识别,然后再投入相应的分类箱内,由于忘了识别、懒得识别或无法识别等原因,人们经常不作识别便直接将垃圾随意丢入垃圾桶,造成现有垃圾箱的分类功能形同虚设。再加上目前垃圾被更为细致地分为了可回收物、有害垃圾、湿垃圾、干垃圾四类，由于大部分人缺乏垃圾分类的全面知识,更加无法准确记住并判断复杂繁多的垃圾究竞属于何种类型,来对应准确分类投放丢弃,给城市环境和垃圾处理造成了很大压力。

在已经公布的发明专利CN106540887A，名称“建筑垃圾智能机器人分拣系统及方法”中公开了采用机器视觉分拣垃圾的装置和方法，在该发明中采用机械手类的执行设备，但是这种执行设备成本高，安装使用复杂，不利于推广。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于机器视觉的垃圾自动分类装置和方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于机器视觉的垃圾自动分类装置，所述分类装置包括皮带输送机，所述皮带输送机进料端的上方设置有垃圾入料口，所述皮带输送机出料端的下方设置有组合式垃圾接料桶，所述皮带输送机的中部上方设置有检测设备，所述皮带输送机出料端和所述组合式垃圾接料桶之间设置有执行设备，所述检测设备与执行设备电气连接；

所述组合式垃圾接料桶包括可回收垃圾接料桶、有害垃圾接料桶、湿垃圾接料桶和干垃圾接料桶。

进一步地，所述皮带输送机包括皮带电机和重量传感器，所述重量传感器设置在皮带输送机内部，并且与皮带电机相连接，所述皮带电机和重量传感器均与计算机无线连接。

进一步地，所述执行设备包括控制器、挡板组和落料管道，所述挡板组安装在所述落料管道内壁，所述落料管道与组合式垃圾接料桶相连通，所述控制器无线控制挡板组。

进一步地，所述挡板组包括三角状的第一挡板、第二挡板、第三挡板和第四挡板，所述第一挡板、第二挡板、第三挡板和第四挡板拼合呈向下凸出的四棱锥状，所述四棱锥的锥顶与组合式垃圾接料桶的中心拼合处相对应，所述四棱锥斜边的投影与各垃圾桶的边缘重合处相对应，当有垃圾进入时，控制器控制该类型垃圾的挡板打开，垃圾掉落到相应的接料桶内。

进一步地，所述检测设备包括引导遮光装置、计算机、摄像机和LED光源，所述引导遮光装置内设置有摄像机和LED光源，所述摄像机和LED光源均与计算机无线连接，计算机的输出端与执行设备的控制器输入端连接。

进一步地，所述引导遮光装置包括金属骨架，所述金属骨架外包裹有不透光材质，形成遮光空间，减少外界光源对图像采集的干扰。

进一步地，所述LED光源为4个，LED光源采用显色性好、发光强度高、光谱范围宽和稳定时间长的LED芯片灯，并且对称安装在摄像机四周，形成对称均匀给光，让光源均匀覆盖在皮带上，所述LED光源前端设置有毛玻璃罩，毛玻璃罩可以对光形成散射，以保证引导遮光装置内光线均匀。

一种基于机器视觉的垃圾自动分类方法，包括以下步骤：

步骤1：垃圾从垃圾入料口落到皮带上，皮带输送机的重量传感器感应到重量，皮带输送机开始工作，摄像机对通过的垃圾进行拍摄，并将图像即时上传到计算机；

步骤2：计算机对上传的图像进行数字图像处理，计算机基于机器视觉技术，与系统内预存的标准模板库进行对比识别，若无法识别，计算机再将图片发送到远程管理服务器的总类模板库内进行对比识别，并添加更新至总类模板库内；

步骤3：计算机对比识别后生成分类结果信息，并根据分类结果信息，发送相应信号给执行设备的控制器；

步骤4：控制器根据数字信号控制相应挡板，当判定图片物为可回收垃圾后，执行设备控制器控制第一挡板向下打开，将该垃圾分入可回收垃圾接料桶中；当判定图片物为有害垃圾后，执行设备控制器控制第二挡板向下打开，将该垃圾分入有害垃圾接料桶中；当判定图片物为湿垃圾后，执行设备控制器控制第三挡板向下打开，将该垃圾分入湿垃圾接料桶中；当判定图片物为干垃圾后，执行设备控制器控制第四挡板向下打开，将该垃圾分入干垃圾接料桶中；

步骤5：皮带输送机的重量传感器感应不到重量时，皮带输送机停止工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过机器视觉技术快速进行垃圾识别并自动完成垃圾分类和储存,整个过程高度自动化、智能化，可以帮助人们在日常生活中快速方便的进行垃圾分类处理,减少垃圾分类的工作量。

2、本发明所采用的挡板组执行设备较之机械手类的执行设备结构简单，占用空间小，实用性高，实装成本低，可以对现有垃圾桶直接进行升级改造，不但可以实现巨大的经济效益，而且对实现垃圾资源的再利用，减少垃圾处置量,改善生存环境质量,减少环境污染也做出了巨大贡献。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中遮光罩内摄像机和光源布置示意图；

图3为本发明俯视图；

图4为本发明挡板与垃圾桶位置示意图。

其中：1-皮带输送机；2-第一挡板；3-第二挡板；4-第三挡板；5-第四挡板；6-可回收垃圾接料桶；7-有害垃圾接料桶；8-湿垃圾接料桶；9-干垃圾接料桶；10-计算机；11-摄像机；12-引导遮光装置；13-LED光源；14-控制器；15-落料管道，16-垃圾入料口，17-组合式垃圾接料桶，18-挡板组，19-检测设备，20-执行设备。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1所示，一种基于机器视觉的垃圾自动分类装置，所述分类装置包括皮带输送机1，所述皮带输送机1进料端的上方设置有垃圾入料口16，所述皮带输送机1出料端的下方设置有组合式垃圾接料桶17，所述皮带输送机1的中部上方设置有检测设备19，所述皮带输送机1出料端和所述组合式垃圾接料桶17之间设置有执行设备20，所述检测设备19与执行设备20电气连接；所述组合式垃圾接料桶17包括可回收垃圾接料桶6、有害垃圾接料桶7、湿垃圾接料桶8和干垃圾接料桶9。

在上述实施例中，所述皮带输送机1包括皮带电机和重量传感器，所述重量传感器设置在皮带输送机1内部，并且与皮带电机相连接，所述皮带电机和重量传感器均与计算机10无线连接。

在上述实施例中，所述执行设备20包括控制器14、挡板组18和落料管道15，所述挡板组18安装在所述落料管道15内壁，所述落料管道15与组合式垃圾接料桶相连通，所述控制器14无线控制挡板组。

在上述实施例中，所述挡板组包括三角状的第一挡板2、第二挡板3、第三挡板4和第四挡板5，所述第一挡板2、第二挡板3、第三挡板4和第四挡板5拼合呈向下凸出的四棱锥状，所述四棱锥的锥顶与组合式垃圾接料桶17的中心拼合处相对应，所述四棱锥斜边的投影与各垃圾桶的边缘重合处相对应，当有垃圾进入时，控制器14控制该类型垃圾的挡板打开，垃圾掉落到相应的接料桶内。

在上述实施例中，所述检测设备19包括引导遮光装置12、计算机10、摄像机11和LED光源13，所述引导遮光装置12内设置有摄像机11和LED光源13，所述摄像机11和LED光源13均与计算机10无线连接，计算机10的输出端与执行设备20的控制器14输入端连接。

在上述实施例中，所述引导遮光装置12包括金属骨架，所述金属骨架外包裹有不透光材质，形成遮光空间，减少外界光源对图像采集的干扰。所述LED光源13为4个，LED光源13采用显色性好、发光强度高、光谱范围宽和稳定时间长的LED芯片灯，并且对称安装在摄像机11四周，对称均匀给光，让光源均匀覆盖在皮带上，所述LED光源11前端设置有毛玻璃罩，毛玻璃罩可以对光形成散射，以保证引导遮光装置内光线均匀。

在上述实施例中，基于机器视觉的垃圾自动分类方法，根据垃圾图像和计算机10中预存的标准模板库中的标准模板进行垃圾识别处理,生成分类结果信息进行垃圾的自动分类。

在上述实施例中，当生活垃圾经由垃圾入料口落到皮带输送机1上，摄像机11对通过的垃圾进行拍摄，并将拍摄到的图像传输给计算机10；计算机10对摄像机11拍摄到的垃圾图像进行实时的数字图像处理。

在上述实施例中，计算机10基于机器视觉技术，根据垃圾图像和其预存的标准模板库中的标准模板进行垃圾识别处理,生成分类结果信息，并根据分类结果信息，发送相应信号给执行设备控制器14，以使控制器根据信号控制相应挡板。当判定为可回收垃圾后，执行设备控制器控制第一挡板2将该垃圾分入可回收垃圾接料桶6中；当判定为有害垃圾后，执行设备控制器控制第二挡板3将该垃圾分入有害垃圾接料桶7中；当判定为湿垃圾后，执行设备控制器控制第三挡板4将该垃圾分入湿垃圾接料桶8中；当判定为干垃圾后，执行设备控制器控制第四挡板5将该垃圾分入干垃圾接料桶9中。以此来实现垃圾的自动分类工作。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于机器视觉的垃圾自动分类装置，其特征在于：所述分类装置包括皮带输送机，所述皮带输送机进料端的上方设置有垃圾入料口，所述皮带输送机出料端的下方设置有组合式垃圾接料桶，所述皮带输送机的中部上方设置有检测设备，所述皮带输送机出料端和所述组合式垃圾接料桶之间设置有执行设备，所述检测设备与执行设备电气连接；

所述组合式垃圾接料桶包括可回收垃圾接料桶、有害垃圾接料桶、湿垃圾接料桶和干垃圾接料桶。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的垃圾自动分类装置，其特征在于：所述皮带输送机包括皮带电机和重量传感器，所述重量传感器设置在皮带输送机内部，并且与皮带电机相连接，所述皮带电机和重量传感器均与计算机无线连接。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的垃圾自动分类装置，其特征在于：所述执行设备包括控制器、挡板组和落料管道，所述挡板组安装在所述落料管道内壁，所述落料管道与组合式垃圾接料桶相连通，所述控制器无线控制挡板组。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的垃圾自动分类装置，其特征在于：所述挡板组包括三角状的第一挡板、第二挡板、第三挡板和第四挡板，所述第一挡板、第二挡板、第三挡板和第四挡板拼合呈向下凸出的四棱锥状，所述四棱锥的锥顶与组合式垃圾接料桶的中心拼合处相对应，所述四棱锥斜边的投影与各垃圾桶的边缘重合处相对应，当有垃圾进入时，控制器控制该类型垃圾的挡板打开，垃圾掉落到相应的接料桶内。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的垃圾自动分类装置，其特征在于：所述检测设备包括引导遮光装置、计算机、摄像机和LED光源，所述引导遮光装置内设置有摄像机和LED光源，所述摄像机和LED光源均与计算机无线连接，计算机的输出端与执行设备的控制器输入端连接。

6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的垃圾自动分类装置，其特征在于：所述引导遮光装置包括金属骨架，所述金属骨架外包裹有不透光材质，形成遮光空间。

7.根据权利要求5所述的基于机器视觉的垃圾自动分类装置，其特征在于：所述LED光源为4个，并且设置在摄像机四周并对称安装，所述LED光源前端设置有毛玻璃罩。

8.一种基于机器视觉的垃圾自动分类方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：垃圾从垃圾入料口落到皮带上，皮带输送机的重量传感器感应到重量，皮带输送机开始工作，摄像机对通过的垃圾进行拍摄，并将图像即时上传到计算机；

步骤2：计算机对上传的图像进行数字图像处理，计算机基于机器视觉技术，与系统内预存的标准模板库进行对比识别，若无法识别，计算机再将图片发送到远程管理服务器的总类模板库内进行对比识别，并添加更新至总类模板库内；

步骤3：计算机对比识别后生成分类结果信息，并根据分类结果信息，发送相应信号给执行设备的控制器；

步骤4：控制器根据数字信号控制相应挡板，当判定图片物为可回收垃圾后，执行设备控制器控制第一挡板向下打开，将该垃圾分入可回收垃圾接料桶中；当判定图片物为有害垃圾后，执行设备控制器控制第二挡板向下打开，将该垃圾分入有害垃圾接料桶中；当判定图片物为湿垃圾后，执行设备控制器控制第三挡板向下打开，将该垃圾分入湿垃圾接料桶中；当判定图片物为干垃圾后，执行设备控制器控制第四挡板向下打开，将该垃圾分入干垃圾接料桶中；

步骤5：皮带输送机的重量传感器感应不到重量时，皮带输送机停止工作。