CN110654739A - 一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，包括上箱体和下箱体，上箱体顶板前后分别开有垃圾投放口，其中的一个垃圾投放口旁边安装有信息处理器；在上箱体上表面安装有外置摄像头，在上箱体的每个垃圾投放口旁各安装有一个红外传感器；上箱体安装有内置摄像头，内置摄像头旁配置有LED灯模块；上箱体内还安装有WiFi模块与电机驱动模块；下箱体中分隔为多个垃圾舱室，每个垃圾舱室上部各装有一个红外传感器；在下箱体中设置有自动分类机构及机械传动机构。本发明还公开了一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收方法。本发明的装置及方法，分类精准，工作效率高。

Description

一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置与方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，本发明还涉及一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收方法。
背景技术
目前在生活垃圾处理中大部分仍然使用掩埋或焚烧的处置方式，不仅造成资源浪费，也导致了环境污染等问题。近年来，在日常生活所使用的垃圾箱已经从原来的只用一个垃圾箱(所有垃圾都扔进一个垃圾箱内)转变为使用四个垃圾箱(分为干垃圾、湿垃圾、有害垃圾、可回收垃圾)进行垃圾分类。但是，对于那些可循环利用的可回收垃圾来讲，还存在着一些问题：可回收垃圾种类繁多，若要循环利用还需进行进一步的细分工作；并且对于垃圾投放者来讲，得不到回收垃圾的费用，导致投放积极性不高；还有很多垃圾投放者由于缺乏垃圾分类知识，难以对每种垃圾都做出正确的分类，甚至有些人往往由于忙碌等因素而不乐于进行垃圾分类等等。目前，我国出台了一系列垃圾分类政策，部分地方对于不履行分类义务的个人不良行为信息将纳入个人征信系统，并处以一定数目的罚款，但此政策实施起来具有一定难度，对于不按规定分类投放垃圾的行为不能够及时发现，及时处罚。
在公开号为CN109516037A、CN109911451A的中国专利中，公开了一种基于机器视觉分类垃圾箱，将垃圾识别后分为四种类型存放在四个独立的垃圾舱室，该专利达到了垃圾自动分类的目的，但是，此垃圾箱结构导致垃圾箱容量小，且四个独立舱室只能设计成相同大小尺寸，未考虑生活中不同类别垃圾数目不同的情况；且实际情况下，垃圾投放者在垃圾投放时一般装在塑料袋中投放，故无法使用视觉技术去直接识别塑料袋中的垃圾。
因此，针对目前垃圾分类回收中的一些实际问题，以及目前已有的机器视觉垃圾箱专利存在的不足之处，亟需研制一种更加精准、可靠、环保的可回收垃圾自动分类回收装置及其方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，解决了现有技术条件下，垃圾种类复杂多样，民众垃圾分类知识欠缺、分类不准确(指目前四分类垃圾箱)；民众对于可回收垃圾投放积极性不高(指目前垃圾箱不具有垃圾换钱功能)；政府对垃圾分类政策实施监管不够到位(指个人征信系统不能很好实施)；当有垃圾投放者使用垃圾袋进行投放时，无法利用视觉识别垃圾种类的问题。
本发明的另一目的是提供一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收方法。
本发明采用的技术方案是，一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，包括上箱体和下箱体，上箱体顶板前后两侧分别开有一个垃圾投放口，在其中的一个垃圾投放口旁边安装有一个信息处理器，每个垃圾投放口通过一个折合叶二连接有一个盖板，每个盖板与舵机二传动连接，舵机二用于驱动盖板的开合；在上箱体上表面安装有外置摄像头，在上箱体的每个垃圾投放口旁各安装有一个红外传感器，该两处的红外传感器一起称为红外传感器模块一；在上箱体内部对应垃圾投放口安装有内置摄像头，内置摄像头旁配置有LED灯模块；在上箱体的内壁还安装有一个WiFi模块与一个电机驱动模块；下箱体中分隔为多个垃圾舱室，每个垃圾舱室上部分别装有一个红外传感器，该处的多个红外传感器一起称为红外传感器模块二；在下箱体上部设置有自动分类机构及机械传动机构。
本发明采用的另一技术方案是，一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收方法，利用上述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，按照以下步骤实施：
步骤1、垃圾投放者靠近垃圾箱的垃圾投放口时，对正外置摄像头，外置摄像头检测到垃圾投放者的人脸图像；人脸图像采集成功后，垃圾投放者手抓垃圾伸向垃圾投放口处，红外传感器模块一检测到人手的接近信号，垃圾投放口的盖板自动打开、同时LED灯模块自动打开，垃圾投放者将垃圾投入垃圾箱中的载物平台内；
内置摄像头采集所投入的垃圾图像并发送到信息处理器的微处理器中，微处理器通过模型匹配，识别得到本次所投放垃圾的类型；
步骤2、当模型匹配成功时，微处理器确定出本次所投放垃圾的类型、以及指定投放的垃圾舱室位置，微处理器将投放信号发送到微控制器，微控制器给电机驱动模块发出动作信号，电机驱动模块驱动步进电机转动，滚珠丝杠模块的动作使得滚珠丝杠滑块做横向移动，载物平台运动到所识别对应的垃圾舱室上方停止；然后，微控制器再控制一对舵机一相对转动一定角度，载物平台下部的一对开合板同时打开，载物平台内的垃圾倒入指定的垃圾舱室，实现正确分类、精确投放；
步骤3、投放完成后，微处理器进行垃圾价值计算后将信息通过WiFi模块传输到远程终端，社区管理人员或者相关管理人员进行个人征信系统管理和将投放垃圾所产生的补偿费用打入垃圾投放者的个人银行账户；
若模型匹配不成功，则垃圾会被分类在其他垃圾的垃圾舱室，这时，微处理器进行垃圾价值计算后将信息通过WiFi模块传输到远程终端，社区管理人员或者相关管理人员在个人征信系统管理对人脸识别到的本人进行信用值积分的扣除；
步骤4、当某一个垃圾舱室中的垃圾累积将满，安装在该垃圾舱室上部的红外传感器检测得到满载信号，红外传感器模块二将满载信号通过杜邦线发送至微处理器，微处理器经过处理后通过WiFi模块连接到远程终端，通知相关人员及时清运和管理垃圾箱。
本发明的有益效果，包括以下方面：
1)本发明实现了可回收垃圾的自动分类及投放，用户只需将垃圾直接扔入垃圾箱即可，操作简单，与传统的人工垃圾分类相比，既方便又高效。
2)本发明采用机器视觉技术作为核心，利用深度学习中深度神经元网络模型，实现了对几种常见的可回收垃圾分类识别，相比于其他识别方法准确率更高。
3)本发明结合物联网云技术，实现了实时获取每个垃圾舱室的满载信息，并传输给微处理器进行数据处理后，再通过WiFi模块将垃圾舱室的满载信息传输给终端，垃圾处理部门可根据实际情况安排员工进行清理，提高了垃圾分类回收的效率。
4)本发明结合人脸识别技术，将垃圾投放者在可回收垃圾识别后产生的“回收费用”采用刷脸的方式打到垃圾投放者的账户上(可以是支付宝、微信等)，实现了垃圾的循环利用，增加垃圾投放者个人征信系统信用值，也提高了垃圾投放者的投放积极性；但当投放者投放不合规的可回收垃圾后，个人征信系统信用值也会相应减少(考虑到非可回收垃圾数目庞大，需要更大的存储空间，故此垃圾舱室易满载需加快清理节奏，但本发明也可以加入非可回收垃圾舱室，均在专利保护范围内)。
5)本发明装置具有体积小、重量轻、节能环保、外观新颖的优点，可用于替代街边垃圾箱(考虑到街边垃圾箱路人投放垃圾不会装袋投放，且矿泉水瓶、快递纸盒等数量庞大，但也可设置于其他地方)，也称基于物联网的智能图像自动分类垃圾箱。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明装置的工作原理框图；
图3是本发明方法的控制动作框图。
图中，1.盖板，2.蓄电池，3.WiFi模块，4.上箱体，5.红外传感器模块一，6.LED灯模块，7.滚珠丝杠模块，8.载物平台，9.舵机一，10.红外传感器模块二，11.下箱体，12.开合板，13.滚珠丝杠滑块，14.折合叶一，15.步进电机，16.螺栓，17.太阳能发电机构，18.信息处理器，19.内置摄像头，20.折合叶二，21.舵机二，22.电机驱动模块，23.外置摄像头，24.微处理器，25.微控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1、图3，本发明基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置的结构是，包括上箱体4和下箱体11，上箱体4和下箱体11上下相扣共同组成垃圾箱整体，在上箱体4顶板上表面设置有太阳能发电机构17，在上箱体4顶板下表面安装有蓄电池2，太阳能发电机构17与蓄电池2连接，向蓄电池2提供供电；上箱体4顶板前后两侧分别开有一个垃圾投放口(该两个垃圾投放口可以对称于太阳能发电机构15分布设置)，在其中的一个垃圾投放口旁边安装有一个信息处理器18，(该信息处理器18中包含微处理器24与微控制器25，微处理器24中预置有人脸识别模块和机器视觉垃圾图像识别模块，微处理器24主要用于信号的传送与人脸及垃圾类型的识别，微控制器25主要用于控制执行部件进行动作)，每个垃圾投放口通过一个折合叶二20连接有一个盖板1，每个盖板1与舵机二21传动连接，舵机二21用于驱动盖板1的开合，(舵机二21、折合叶二20、盖板1一起组成垃圾投放口的开盖机构)；在上箱体4上表面的前后两侧(太阳能发电机构15旁边)对称安装有用于人脸识别的外置摄像头23，在上箱体4的每个垃圾投放口旁各安装有一个红外传感器，该两处的红外传感器一起称为红外传感器模块一5；在上箱体4内部对应垃圾投放口安装有照射垃圾的内置摄像头19，内置摄像头19旁配置有LED灯模块6；在上箱体4的内壁还安装有一个WiFi模块3与一个电机驱动模块22；下箱体11中竖直设置有多个挡板，将下箱体11分隔为多个垃圾舱室(以便满足垃圾分类的分开存储)，每个垃圾舱室上部分别装有一个红外传感器，该处的多个红外传感器一起称为红外传感器模块二10，红外传感器模块二10用于检测垃圾舱室中的垃圾是否满载；在下箱体11中设置有自动分类机构及机械传动机构，该两个机构合称投放设备；
自动分类机构的结构是，包括载物平台8，即载物平台8伸进上箱体4的空间中，载物平台8底部开口，开口两边通过折合叶一14安装有一对开合板12，每测的一个开合板12与一个舵机一9传动连接，两个舵机一9均与载物平台8固定连接；每侧的舵机一9与本侧的折合叶一14共用一个转动轴；
机械传动机构的结构是，包括沿垃圾箱纵向水平设置的滚珠丝杠模块7，滚珠丝杠模块7中的滑轨上配套有滚珠丝杠滑块13，滚珠丝杠滑块13向上与自动分类机构中的载物平台8固定连接，滚珠丝杠模块7中的滚珠丝杠与步进电机15传动连接，步进电机15与电机驱动模块22控制连接，步进电机15通过螺栓16固定在下箱体11内壁。
当微控制器25发出动作信号到电机驱动模块22，步进电机15与电机驱动模块22信号连接，电机驱动模块22驱动步进电机15进行转动，此时，滚珠丝杠滑块13嵌套在滚珠丝杠模块7滑轨的卡槽中，带动载物平台8实现横向移动。当载物平台8横向移动到识别出的垃圾舱室上方时，微控制器25控制一对舵机一9旋转一定的角度，该对舵机一9带动一对开合板12向下转动打开载物平台8底部开口，将载物平台8中的垃圾倒入相应的垃圾舱室内，实现分类投放。
在微处理器24中预置有一种基于深度神经网络的垃圾图像识别模型和一种垃圾分类规则模型，该两个模型一起称为机器视觉垃圾图像识别模块。前期训练输入将各种类型垃圾图像若干张(尽量多的数据)转化为三维矩阵表示与其所对应的垃圾类别属性标签，通过多次卷积、池化等操作获得识别模型；当内置摄像头19在LED灯模块6的辅助照射下采集到投入垃圾的图像时，由之前训练得到的垃圾图像识别模型判断出垃圾类别属性标签，最后通过垃圾分类规则模型定义分类结果(垃圾分类规则根据需要可以分为硬纸板、玻璃、金属、纸张、塑料等)。(参考论文：Stephenn L.Rabano,Melvin K.Cabatuan,EdwinSybingco,et al.Common Garbage Classification Using MobileNet[C].2018IEEE 10thInternational Conference on Humanoid,2018)。
垃圾图像识别模型中又包括垃圾分类图像数据库和垃圾分类模块，垃圾分类图像数据库通过人工或半自动的方式进行图像数据的标注，垃圾分类图像数据库中数据会被分割成训练、验证和测试数据；垃圾分类模块通过训练、验证和测试垃圾分类图像数据库的标注垃圾信息进行深度学习，垃圾分类模块是基于ResNet残差神经网络的深度学习模型，在将垃圾图像输入到深度学习模型前先进行图像的预处理操作(包括图像亮度、色度、饱和度、对比度等调整)，随后输入模型进行训练，神经网络在训练过程中，首先进行正向传播，通过网络传递值并生成结果，得到一组权重值，然后进行误差反向传播，使用梯度下降算法迭代优化模型误差使得误差达到最小，最终获得优化后的基于深度神经网络的垃圾图像识别模型。(参考论文：[9]He,K.,Zhang,X.,Ren,S.and Sun,J.Deep residual learning forimage recognition[C].In Proceedings of the IEEE conference on computer visionand pattern recognition,2016:770-778)。
垃圾分类模块通过训练、验证和测试垃圾分类图像数据库的标注垃圾信息进行深度学习的，而垃圾分类规则模型是将垃圾分类规则根据需要设置分类项目，比如分为硬纸板、玻璃、金属、纸张、塑料等。
在微处理器24中还预置有一种基于深度神经网络的人脸识别模型，该模型是要求基于政府或者相关单位(如支付宝刷脸等)的大量公民人脸数据进行训练学习，最终获得优化后的基于深度神经网络的人脸识别模型。
信息处理器18包括(嵌入式)微处理器24和微控制器25，用于人脸识别的外置摄像头23的信号线接入微处理器24中，用于垃圾图像采集的内置摄像头19固定在上箱体4内部垃圾投放口上方中部，内置摄像头19的信号线也接入微处理器24中，红外传感器模块二10信号线接入微处理器24中；微处理器24输出端通过杜邦线与微控制器25输入端相连；红外传感器模块一5信号线接入微控制器25中，微控制器25第一输出端与一对舵机一9控制连接，微控制器25第二输出端与两个舵机二21控制连接，微控制器25第三输出端与LED灯模块6控制连接，微控制器25第四输出端与电机驱动模块22控制连接，电机驱动模块22输出端与步进电机15控制连接。
当内置摄像头19采集到垃圾图像后，传入微处理器24进行处理操作，微处理器24将图像信息转化为三维矩阵，再与机器视觉垃圾图像识别模块中的模型进行匹配(简称“机器视觉算法”)，最终识别出垃圾的类型，再由微控制器25通过动作部件投放至相应的分类舱室内。
外置摄像头23用于人脸识别，外置摄像头23输出端与嵌入式微处理器24相连，当人脸识别的外置摄像头23识别人脸成功后，微处理器24将信号传输到微控制器25，红外传感器模块一5进行垃圾投放过程的检测，当人手靠近垃圾投放口处时，红外传感器模块一5将人手靠近信号发送给微控制器25，微控制器25再控制舵机二21带动盖板1转动一定角度，实现垃圾箱的自动开盖，同时LED灯模块6中的LED灯组打开进行照明，以便内置摄像头19在良好光照条件下采集垃圾图像，实现人脸识别与感应开盖的功能。
红外传感器模块二10包括安装在每个独立的垃圾分类舱室里的各个红外传感器，红外传感器模块二10均采用杜邦线与微处理器24连接，微处理器24输出端连接有WiFi模块3，WiFi模块3与远程终端一起称为物联网云模块。当某一个垃圾舱室中的垃圾即将填满时，该垃圾舱室中设置的红外传感器将满载信号传送给微处理器24，微处理器24通过WiFi模块3连接到远程终端，方便相关人员及时清运和管理垃圾箱；另外，微处理器24还将识别出的垃圾信息进行垃圾价值计算后，再将信息通过WiFi模块3传输到远程终端，进行个人征信系统的管理，以及将投放垃圾所产生的补偿费用打入垃圾投放者个人银行账户。
太阳能发电机构17输出端与蓄电池2连接，一起称为电源模块，蓄电池2输出端再与信息处理器18中的微处理器24、微控制器25分别连接，给整个垃圾箱中的用电设备供电。
本发明装置的工作原理是：
1)如图2所示，机器视觉人脸与垃圾图像识别的原理为，首先进行人脸识别的外置摄像头23检测到垃圾投放者的人脸，然后，当人手在靠近垃圾投放口处，红外传感器模块一5检测到人手；得到红外传感器模块一5的接近信号微控制器25立即控制舵机二21带动盖板1转动一定角度，垃圾箱自动开盖，同时LED灯模块6打开；垃圾投放者将垃圾投入垃圾箱内的载物平台8中，在LED灯模块6照射下，内置摄像头19采集所投入垃圾的图像，将图像信息传送给信息处理器18，信息处理器18(利用机器视觉算法)将图像信息转化为三维矩阵表示，再与之前深度神经网络所训练好的模型进行匹配，得到对应的垃圾类别属性，识别得到本次所投放垃圾的类型；
2)如图2所示，当模型匹配成功时，识别得到垃圾的明确类型后，微处理器24将信号发送到微控制器25，微控制器25控制电机驱动模块22驱动步进电机15转动，滚珠丝杠滑块13在滚珠丝杠模块7上做横向移动，载物平台8运动到所识别对应的垃圾舱室上方停止，最后微控制器25再控制一对舵机一9相对转动一定角度，一对开合板12同时打开，载物平台8中的垃圾掉下，落入对应的垃圾舱室，完成分类。
3)如图3所示，结合物联网技术，通过设置在每个独立垃圾舱室中的红外传感器模块二10检测到垃圾已经填满本分隔的垃圾舱室，此时该垃圾舱室所属的红外传感器发送满载信号给信息处理器18，信息处理器18通过WiFi模块3将满载信息发送到远程终端，相关人员管理垃圾舱室，及时清运；同时，经微处理器24进行垃圾价值计算后将信息通过WiFi模块3传输到远程终端，社区管理人员或者相关管理人员进行个人征信系统管理和将投放垃圾所产生的补偿费用打入垃圾投放者个人银行账户。对垃圾投放者设置奖励和惩罚两种方式，奖励如上所示，惩罚的目的主要是尽量避免有人故意将不可回收垃圾扔入本发明的垃圾箱中，此时也会将信息发送到远程终端，社区管理人员或者相关管理人员在个人征信系统管理中扣除部分信用值。
4)太阳能发电机构17将太阳能转化为电能存储到蓄电池2中，蓄电池2给整个垃圾箱中的用电设备供电。
参照图3，本发明的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收方法，利用上述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，按照以下步骤实施：
步骤1、垃圾投放者靠近垃圾箱的垃圾投放口时，对正人脸识别的外置摄像头23，外置摄像头23检测到垃圾投放者的人脸图像，(未检测到人脸时垃圾投放口的盖板1不会打开，需要垃圾投放者重新靠近外置摄像头23进行人脸识别)；人脸图像采集成功后，垃圾投放者手抓垃圾伸向垃圾投放口处，红外传感器模块一5检测到人手的接近信号，垃圾投放口的盖板1自动打开、同时LED灯模块6自动打开，垃圾投放者将垃圾投入垃圾箱中的载物平台8内；
内置摄像头19采集所投入的垃圾图像并发送到信息处理器18的微处理器24中，微处理器24将垃圾图像信息转化为三维矩阵表示，通过模型匹配，识别得到本次所投放垃圾的类型；
步骤2、当模型匹配成功时，微处理器24确定出本次所投放垃圾的类型、以及指定投放的垃圾舱室位置，微处理器24将投放信号发送到微控制器25，微控制器25给电机驱动模块22发出动作信号，电机驱动模块22驱动步进电机15转动，滚珠丝杠模块7的动作使得滚珠丝杠滑块13做横向移动，载物平台8运动到所识别对应的垃圾舱室上方停止；然后，微控制器25再控制一对舵机一9相对转动一定角度，载物平台8下部的一对开合板12同时打开，载物平台8内的垃圾倒入指定的垃圾舱室，实现正确分类、精确投放；
步骤3、投放完成后，微处理器24进行垃圾价值计算后将信息通过WiFi模块3传输到远程终端，社区管理人员或者相关管理人员进行个人征信系统管理和将投放垃圾所产生的补偿费用打入垃圾投放者的个人银行账户；
若模型匹配不成功，则垃圾会被分类在其他垃圾的垃圾舱室，这时，微处理器24进行垃圾价值计算后将信息通过WiFi模块3传输到远程终端，社区管理人员或者相关管理人员在个人征信系统管理对人脸识别到的本人进行信用值积分的扣除。当积分达到一定值时，不可使用我们的垃圾桶(人脸识别过程后不会将垃圾投放口盖板1打开)，同时也会计入个人社会信用值。
步骤4、当某一个垃圾舱室中的垃圾累积将满，安装在该垃圾舱室上部的红外传感器检测得到满载信号，红外传感器模块二10将满载信号通过杜邦线发送至微处理器24，微处理器24经过处理后通过WiFi模块3连接到远程终端，通知相关人员及时清运和管理垃圾箱。
红外传感器快到满载的时候就会要求相关人员去清理垃圾桶，不会发生超过满载的情况。而且前面有提到，每个垃圾桶垃圾舱室的大小是根据此地区当地垃圾数目的多少进行大小设置的，是根据调研得到的，所以很少发生垃圾舱室超载的情况。或者，在垃圾快满的时候红外传感器模块通过WiFi模块将信息发送给相关垃圾回收人员，此时微处理器24可以控制再有人来扔垃圾时不打开盖板。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于，包括上箱体(4)和下箱体(11)，上箱体(4)顶板前后两侧分别开有一个垃圾投放口，在其中的一个垃圾投放口旁边安装有一个信息处理器(18)，每个垃圾投放口通过一个折合叶二(20)连接有一个盖板(1)，每个盖板(1)与舵机二(21)传动连接；在上箱体(4)上表面安装有外置摄像头(23)，在上箱体(4)的每个垃圾投放口旁各安装有一个红外传感器，该两处的红外传感器一起称为红外传感器模块一(5)；在上箱体(4)内部对应垃圾投放口安装有内置摄像头(19)，内置摄像头(19)旁配置有LED灯模块(6)；在上箱体(4)的内壁还安装有一个WiFi模块(3)与一个电机驱动模块(22)；下箱体(11)中竖直设置有多个挡板，将下箱体(11)分隔为多个垃圾舱室，每个垃圾舱室上部分别装有一个红外传感器，该处的多个红外传感器一起称为红外传感器模块二(10)；在下箱体(11)上部设置有自动分类机构及机械传动机构。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于：所述的自动分类机构的结构是，包括载物平台(8)，即载物平台(8)伸进上箱体(4)的空间中，载物平台(8)底部开口，开口两边通过折合叶一(14)安装有一对开合板(12)，每测的一个开合板(12)与一个舵机一(9)传动连接，两个舵机一(9)均与载物平台(8)固定连接。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于：所述的机械传动机构的结构是，包括沿垃圾箱纵向水平设置的滚珠丝杠模块(7)，滚珠丝杠模块(7)中的滑轨上配套有滚珠丝杠滑块(13)，滚珠丝杠滑块(13)向上与自动分类机构中的载物平台(8)固定连接，滚珠丝杠模块(7)中的滚珠丝杠与步进电机(15)传动连接，步进电机(15)与电机驱动模块(22)控制连接。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于：所述的信息处理器(18)包括微处理器(24)和微控制器(25)，外置摄像头(23)的信号线接入微处理器(24)中，内置摄像头(19)的信号线也接入微处理器(24)中，红外传感器模块二(10)信号线接入微处理器(24)中；微处理器(24)输出端通过杜邦线与微控制器(25)输入端相连；红外传感器模块一(5)信号线接入微控制器(25)中，微控制器(25)第一输出端与一对舵机一(9)控制连接，微控制器(25)第二输出端与两个舵机二(21)控制连接，微控制器(25)第三输出端与LED灯模块(6)控制连接，微控制器(25)第四输出端与电机驱动模块(22)控制连接，电机驱动模块(22)输出端与步进电机(15)控制连接。
5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于：所述的微处理器(24)中预置有一种基于深度神经网络的垃圾图像识别模型和一种垃圾分类规则模型，
垃圾图像识别模型中又包括垃圾分类图像数据库和垃圾分类模块，垃圾分类图像数据库通过人工或半自动的方式进行图像数据的标注，垃圾分类图像数据库中数据会被分割成训练、验证和测试数据；垃圾分类模块通过训练、验证和测试垃圾分类图像数据库的标注垃圾信息进行深度学习，垃圾分类模块是基于ResNet残差神经网络的深度学习模型；
微处理器(24)中还预置有一种基于深度神经网络的人脸识别模型。
6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于：所述的上箱体(4)顶板上表面设置有太阳能发电机构(17)，在上箱体(4)顶板下表面安装有蓄电池(2)，太阳能发电机构(17)与蓄电池(2)连接。
7.一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收方法，其特征在于，利用权利要求1-6任一基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，按照以下步骤实施：
步骤1、垃圾投放者靠近垃圾箱的垃圾投放口时，对正外置摄像头(23)，外置摄像头(23)检测到垃圾投放者的人脸图像；人脸图像采集成功后，垃圾投放者手抓垃圾伸向垃圾投放口处，红外传感器模块一(5)检测到人手的接近信号，垃圾投放口的盖板(1)自动打开、同时LED灯模块(6)自动打开，垃圾投放者将垃圾投入垃圾箱中的载物平台(8)内；
内置摄像头(19)采集所投入的垃圾图像并发送到信息处理器(18)的微处理器(24)中，微处理器(24)通过模型匹配，识别得到本次所投放垃圾的类型；
步骤2、当模型匹配成功时，微处理器(24)确定出本次所投放垃圾的类型、以及指定投放的垃圾舱室位置，微处理器(24)将投放信号发送到微控制器(25)，微控制器(25)给电机驱动模块(22)发出动作信号，电机驱动模块(22)驱动步进电机(15)转动，滚珠丝杠模块(7)的动作使得滚珠丝杠滑块(13)做横向移动，载物平台(8)运动到所识别对应的垃圾舱室上方停止；
然后，微控制器(25)再控制一对舵机一(9)相对转动一定角度，载物平台(8)下部的一对开合板(12)同时打开，载物平台(8)内的垃圾倒入指定的垃圾舱室；
步骤3、投放完成后，微处理器(24)进行垃圾价值计算后将信息通过WiFi模块(3)传输到远程终端，社区管理人员或者相关管理人员进行个人征信系统管理和将投放垃圾所产生的补偿费用打入垃圾投放者的个人银行账户；
若模型匹配不成功，则垃圾会被分类在其他垃圾的垃圾舱室，这时，微处理器(24)进行垃圾价值计算后将信息通过WiFi模块(3)传输到远程终端，社区管理人员或者相关管理人员在个人征信系统管理对人脸识别到的本人进行信用值积分的扣除；
步骤4、当某一个垃圾舱室中的垃圾累积将满，安装在该垃圾舱室上部的红外传感器检测得到满载信号，红外传感器模块二(10)将满载信号通过杜邦线发送至微处理器(24)，微处理器(24)经过处理后通过WiFi模块(3)连接到远程终端，通知相关人员及时清运和管理垃圾箱。
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Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111169848A (zh) * 2020-02-27 2020-05-19 东北大学秦皇岛分校 一种智能分类回收垃圾的装置及方法
CN111332662A (zh) * 2020-03-12 2020-06-26 河南寻宝环保科技有限公司 一种悬挂吊舱式移动称重投放方法
CN111409973A (zh) * 2020-03-31 2020-07-14 安徽理工大学 一种办公室垃圾智能化分类处理装置
CN111619992A (zh) * 2020-06-11 2020-09-04 中南林业科技大学 一种基于机器视觉的智能垃圾分类系统及方法
CN111634572A (zh) * 2020-06-24 2020-09-08 沈阳大学 护士站专用智能分类医疗垃圾装置
CN111731715A (zh) * 2020-08-03 2020-10-02 上海小方智能科技有限公司 一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶
CN112550524A (zh) * 2021-02-23 2021-03-26 浙江大胜达包装股份有限公司 一种无人化快递包装类纸制品回收输运挂车及使用方法
CN112777170A (zh) * 2020-12-28 2021-05-11 中标慧安信息技术股份有限公司 一种垃圾分类系统
CN112793959A (zh) * 2020-12-31 2021-05-14 江苏英特信智能科技有限公司 垃圾智能分类称重装置
CN112793954A (zh) * 2021-01-29 2021-05-14 西安科技大学 一种智能有偿垃圾回收箱及方法
CN113060439A (zh) * 2021-03-24 2021-07-02 东北电力大学 一种基于旋转反馈投递的智能分类垃圾桶
CN113120461A (zh) * 2021-04-21 2021-07-16 河南科技大学 用于智慧城市的垃圾分类识别系统及方法
CN113184406A (zh) * 2021-05-12 2021-07-30 徐州木牛流马机器人科技有限公司 一种基于机器视觉的厨余垃圾分类方法及设备
CN113401533A (zh) * 2021-07-29 2021-09-17 浙江金实乐环境工程有限公司 一种基于图像识别的垃圾分类投放系统及方法
CN113443296A (zh) * 2020-08-17 2021-09-28 刘炎 基于大数据的垃圾自动分类系统
CN113682674A (zh) * 2020-05-16 2021-11-23 张洪新 一种智能化垃圾分类管理装置
CN114132657A (zh) * 2020-09-04 2022-03-04 丰田自动车株式会社 废弃物收集装置、建筑物和方法
CN114408408A (zh) * 2022-01-14 2022-04-29 华南师范大学 一种基于可回收垃圾精准分类的人机交互方法及其装置
CN115072211A (zh) * 2022-07-30 2022-09-20 青岛理工大学 一种基于机器视觉识别的垃圾自动分类方法
EP4163226A4 (en) * 2020-06-05 2024-07-10 Kyocera Corp RESOURCE RECOVERY DEVICE AND CONTROL METHOD THEREFOR

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104495139A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 东南大学 垃圾投放箱及垃圾分类投放方法
CN106241103A (zh) * 2016-08-25 2016-12-21 新昌县伊格机械有限公司 一种全自动智能型垃圾箱及其控制方法
CN107672963A (zh) * 2017-09-22 2018-02-09 苏州水木康桥环境工程技术有限公司 一种导轨式分类投放的智能垃圾桶的工作方法
CN109018778A (zh) * 2018-08-31 2018-12-18 深圳市研本品牌设计有限公司 基于语音识别的垃圾投放方法及系统
CN109256120A (zh) * 2018-08-31 2019-01-22 深圳市研本品牌设计有限公司 一种语音垃圾箱及存储介质
CN110194338A (zh) * 2019-07-17 2019-09-03 简科宇 垃圾分类回收装置
CN110222676A (zh) * 2019-07-04 2019-09-10 谷建勇 一种垃圾分类学习系统及其使用方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104495139A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 东南大学 垃圾投放箱及垃圾分类投放方法
CN106241103A (zh) * 2016-08-25 2016-12-21 新昌县伊格机械有限公司 一种全自动智能型垃圾箱及其控制方法
CN107672963A (zh) * 2017-09-22 2018-02-09 苏州水木康桥环境工程技术有限公司 一种导轨式分类投放的智能垃圾桶的工作方法
CN109018778A (zh) * 2018-08-31 2018-12-18 深圳市研本品牌设计有限公司 基于语音识别的垃圾投放方法及系统
CN109256120A (zh) * 2018-08-31 2019-01-22 深圳市研本品牌设计有限公司 一种语音垃圾箱及存储介质
CN110222676A (zh) * 2019-07-04 2019-09-10 谷建勇 一种垃圾分类学习系统及其使用方法
CN110194338A (zh) * 2019-07-17 2019-09-03 简科宇 垃圾分类回收装置

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111169848A (zh) * 2020-02-27 2020-05-19 东北大学秦皇岛分校 一种智能分类回收垃圾的装置及方法
CN111332662A (zh) * 2020-03-12 2020-06-26 河南寻宝环保科技有限公司 一种悬挂吊舱式移动称重投放方法
CN111409973A (zh) * 2020-03-31 2020-07-14 安徽理工大学 一种办公室垃圾智能化分类处理装置
CN113682674A (zh) * 2020-05-16 2021-11-23 张洪新 一种智能化垃圾分类管理装置
EP4163226A4 (en) * 2020-06-05 2024-07-10 Kyocera Corp RESOURCE RECOVERY DEVICE AND CONTROL METHOD THEREFOR
CN111619992A (zh) * 2020-06-11 2020-09-04 中南林业科技大学 一种基于机器视觉的智能垃圾分类系统及方法
CN111634572A (zh) * 2020-06-24 2020-09-08 沈阳大学 护士站专用智能分类医疗垃圾装置
CN111731715A (zh) * 2020-08-03 2020-10-02 上海小方智能科技有限公司 一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶
CN113443296A (zh) * 2020-08-17 2021-09-28 刘炎 基于大数据的垃圾自动分类系统
CN114132657A (zh) * 2020-09-04 2022-03-04 丰田自动车株式会社 废弃物收集装置、建筑物和方法
CN112777170B (zh) * 2020-12-28 2021-10-26 中标慧安信息技术股份有限公司 一种垃圾分类系统
CN112777170A (zh) * 2020-12-28 2021-05-11 中标慧安信息技术股份有限公司 一种垃圾分类系统
CN112793959A (zh) * 2020-12-31 2021-05-14 江苏英特信智能科技有限公司 垃圾智能分类称重装置
CN112793954A (zh) * 2021-01-29 2021-05-14 西安科技大学 一种智能有偿垃圾回收箱及方法
CN112550524A (zh) * 2021-02-23 2021-03-26 浙江大胜达包装股份有限公司 一种无人化快递包装类纸制品回收输运挂车及使用方法
CN113060439A (zh) * 2021-03-24 2021-07-02 东北电力大学 一种基于旋转反馈投递的智能分类垃圾桶
CN113120461A (zh) * 2021-04-21 2021-07-16 河南科技大学 用于智慧城市的垃圾分类识别系统及方法
CN113184406A (zh) * 2021-05-12 2021-07-30 徐州木牛流马机器人科技有限公司 一种基于机器视觉的厨余垃圾分类方法及设备
CN113401533A (zh) * 2021-07-29 2021-09-17 浙江金实乐环境工程有限公司 一种基于图像识别的垃圾分类投放系统及方法
CN114408408A (zh) * 2022-01-14 2022-04-29 华南师范大学 一种基于可回收垃圾精准分类的人机交互方法及其装置
CN114408408B (zh) * 2022-01-14 2022-09-02 华南师范大学 一种基于可回收垃圾精准分类的人机交互方法及其装置
CN115072211A (zh) * 2022-07-30 2022-09-20 青岛理工大学 一种基于机器视觉识别的垃圾自动分类方法

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