CN112808611A - 基于颜色检测的碎玻璃分拣装置 - Google Patents

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CN112808611A CN202110005576.7A CN202110005576A CN112808611A CN 112808611 A CN112808611 A CN 112808611A CN 202110005576 A CN202110005576 A CN 202110005576A CN 112808611 A CN112808611 A CN 112808611A
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Abstract

本发明公开了基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，包括分离模块、颜色检测模块、分拣模块和控制模块，分离模块包括进料腔、第一振动机构和第一传送机构，第一振动机构将碎玻璃分散开，颜色检测模块包括第二传送机构和颜色识别传感器，颜色识别传感器用于识别碎玻璃颜色，分拣模块包括多个空气射流装置和多个分拣盒，每一空气射流装置对应一种颜色的碎玻璃，控制模块包括处理器，颜色识别传感器识别碎玻璃的颜色后将颜色信号传递给处理器，处理器控制该碎玻璃的颜色对应的空气射流装置运动，将该碎玻璃喷射进对面的分拣盒中，将大量碎玻璃分散开，并基于颜色传感器，分类回收各个颜色的碎玻璃，提升了分离效率及装置的应答率。

Description

基于颜色检测的碎玻璃分拣装置
技术领域
本发明涉及玻璃分拣技术领域，具体涉及基于颜色检测的碎玻璃分拣装置。
背景技术
随着我国玻璃制造业的不断发展，废旧玻璃的产生量越来越大，然而，废弃玻璃不能焚烧，深埋也不能分解，严重污染了土质及地下水资源，因此，废旧玻璃的回收利用变得越来越重要。但是在废旧玻璃的回收再利用过程中，为保证再生产品在色泽度、纯净度等方面的要求，需在再利用前对不同颜色的回收玻璃进行分离。例如，在制造无色火石玻璃时不能使用有色玻璃；生产琥珀色玻璃时只允许加入10％的绿色或火石玻璃。因此，回收消费后的碎玻璃必须用人工或机器进行颜色挑选，实现分颜色回收，然而，目前国内没有合适的颜色分选设备。
目前现存的废旧玻璃回收装置多数不能对玻璃实现分颜色回收，仅在实现破碎后就混合回收，同时由于废旧玻璃往往呈堆积状，其分离效率及装置应答率均有待提高。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明的目的是提供基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，本发明将大量碎玻璃分散开，并基于颜色传感器，分类回收各个颜色的碎玻璃，提升了分离效率及装置的应答率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，包括分离模块、颜色检测模块、分拣模块和控制模块；
所述分离模块包括进料腔、第一振动机构和第一传送机构，所述进料腔上设有进料口和出料口，所述第一振动机构设在所述进料腔内，所述第一振动机构设在所述进料口下方且设在所述出料口内侧，用于将碎玻璃分散开，所述第一传送机构设在所述出料口外侧，所述第一传送机构包括传送板，多个所述传送板并排设置且均倾斜一定角度；
所述颜色检测模块包括第二传送机构和颜色识别传感器，所述第二传送机构包括传送带，多个所述传送带并排设置，每一所述传送带设在一个所述传送板末端，每一所述传送带旁设置用于识别碎玻璃颜色的颜色识别传感器；
所述分拣模块包括空气射流装置和分拣盒，每一所述传送带两旁分别设置多个所述空气射流装置和多个所述分拣盒，每一所述空气射流装置和一个所述分拣盒相对，每一所述空气射流装置对应一种颜色的碎玻璃；
所述控制模块包括处理器，所述处理器与所述颜色识别传感器和多个所述空气射流装置电连接，所述颜色识别传感器识别碎玻璃的颜色后将颜色信号传递给所述处理器，所述处理器控制该碎玻璃的颜色对应的所述空气射流装置运动，将该碎玻璃喷射进对面的所述分拣盒中。
进一步地，所述进料腔上还设有间歇式送料机构，所述间歇式送料机构包括进料板和进料电机，所述进料板倾斜一定角度设在所述进料口上，所述进料电机安装在所述进料腔上驱动所述进料板间歇性上移或下移，使得所述进料腔间歇性打开或关闭。
进一步地，所述进料电机和所述进料板间设有传动机构，所述传动机构包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、传动轴、第三传动齿轮和传动齿条，所述第一传动齿轮设在所述进料电机的输出轴上，所述第二传动齿轮设在所述传动轴的一端且与所述第一传动齿轮啮合，所述传动轴架设在所述进料口上，所述第三传动齿轮设在所述传动轴上且设在所述进料口处，所述传动齿条设在所述进料板底部且与所述第三传动齿轮啮合。
进一步地，所述第一振动机构包括振动板和第一振动电机，所述第一振动电机安装在所述振动板底部用于驱动所述振动板上下振动。
进一步地，所述传送板包括中间传送板和侧板，两个所述侧板分别铰接在所述中间传送板的两侧，所述侧板相对于所述中间传送板向外倾斜一定角度，每一所述中间传送板通过一个第二振动机构驱动来回振动。
进一步地，所述第二振动机构包括第二振动电机、曲柄、连杆和振动块，所述第二振动电机的输出轴和所述曲柄的一端铰接，所述曲柄的另一端和所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端和所述振动块铰接，所述振动块设在所述中间传送板下方。
进一步地，所述颜色识别传感器为TCS3200D传感器，所述TCS3200D传感器以改变输出信号的频率的方式输出被测物体的颜色信号，其RGB值的计算公式如下：R＝255.0×nR/nWR；G＝255.0×nG/nWG；B＝255.0×nB/nWB；
其中nR、nG、nB为单位时间内从TCS3200D传感器中测得的脉冲数，nWR、nWG、nWB为白色场景光下TCS3200D传感器在单位时间内产生的脉冲数，设定碎玻璃的颜色检测阈值范围，每一所述空气射流装置对应一个所述颜色检测阈值范围，当TCS3200D传感器识别的碎玻璃的颜色在一个所述颜色检测阈值范围内，相应的所述空气射流装置将碎玻璃喷射进对面的所述分拣盒中。
进一步地，所述基于颜色检测的碎玻璃分拣装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述处理器相连，所述人机交互模块包括显示屏，所述人机交互模块用于设定每一所述空气射流装置对应的颜色检测阈值范围，当碎玻璃的颜色不在设定的多个所述颜色检测阈值范围内，所述颜色识别传感器拍摄该碎玻璃的照片后通过所述显示屏显示，所述显示屏还用于显示各个所述空气射流装置的喷射次数。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1.本发明所述的基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，通过传送板、传送带、第一振动机构和第二振动机构的作用，使原本堆积团聚的碎玻璃能分散成单层有序的状态通过传送板，为后续的色彩检验及分类分离提供了基础保障。
2.本发明所述的基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，通过颜色传感器实现对碎玻璃的分颜色识别，针对碎玻璃的光学特性设置算法提高分辨率，高效识别回收，可以实现颜色的识别与检测，反应速度快。
3.本发明所述的基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，还设有人机交互模块，人机交互模块用于根据实际情况设定每一空气射流装置对应的颜色检测阈值范围，当碎玻璃的颜色不在设定的多个颜色检测阈值范围内，颜色识别传感器拍摄该碎玻璃的照片后通过显示屏显示，显示屏还用于显示各个空气射流装置的喷射次数。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的正视图。
图3为发明间歇式送料机构的结构示意图。
图4为本发明分离模块的结构示意图。
图5为本发明第二振动机构驱动传送板运动的结构示意图。
图6为本发明颜色检测模块和分拣模块的结构示意图。
图7为本发明工作原理图。
图8为本发明TCS3200D传感器引脚封装图。
其中：1、分离模块；11、进料腔；111、进料口；112、出料口；12、第一传送机构；121、传送板；1211、中间传送板；1212、侧板；13、传动机构；131、第一传动齿轮；132、第二传动齿轮；133、传动轴；134、第三传动齿轮；135、传动齿条；14、间歇式送料机构；141、进料板；142、进料电机；15、第二振动机构；151、曲柄；152、连杆；153、振动块；
2、颜色检测模块；21、第二传送机构；211、传送带；22、颜色识别传感器；
3、分拣模块；31、空气射流装置；32、分拣盒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，参照图1-图7所示，包括分离模块1、颜色检测模块2、分拣模块3和控制模块。大量碎玻璃进入分拣装置后，分离模块1用于将碎玻璃分散开，颜色检测模块2用于检测碎玻璃的颜色，分拣模块3用于收集各个颜色的碎玻璃，控制模块用于控制分拣模块3的分拣工作和颜色检测模块2的检测工装。
参照图1-图3所示，分离模块1包括进料腔11、第一振动机构和第一传送机构12，进料腔11上设有进料口111和出料口112，第一振动机构设在进料腔11内，第一振动机构设在进料口111下方且设在出料口112内侧，用于将碎玻璃分散开，第一传送机构12设在出料口112外侧，第一传送机构12包括传送板121，多个传送板121并排设置且均倾斜一定角度。在使用过程中，碎玻璃从进料口111倒入进料腔11，通过第一振动机构将碎玻璃分散开，进而通过出料口112从第一传送机构12的传送板121排出。
参照图1和图6所示，颜色检测模块2包括第二传送机构21和颜色识别传感器22，第二传送机构21包括传送带211，多个传送带211并排设置，每一传送带211设在一个传送板121末端，每一传送带211旁设置用于识别碎玻璃颜色的颜色识别传感器22。在使用过程中，碎玻璃从传送板121传送至传送带211，并通过颜色识别传感器22识别碎玻璃的颜色。
参照图1和图6所示，分拣模块3包括空气射流装置31和分拣盒32，每一传送带211两旁分别设置多个空气射流装置31和多个分拣盒32，每一空气射流装置31和一个分拣盒32相对，每一空气射流装置31对应一种颜色的碎玻璃，使用过程中，每一空气射流装置31将对应颜色的碎玻璃喷射进对面的分拣盒32中。
控制模块包括处理器，处理器与颜色识别传感器22和多个空气射流装置31电连接，颜色识别传感器22识别碎玻璃的颜色后将颜色信号传递给处理器，处理器控制该碎玻璃的颜色对应的空气射流装置31运动，将该碎玻璃喷射进对面的分拣盒32中。
在一些实施例中，参照图3所示，由于大量的碎玻璃倾倒进进料口111，而一片碎玻璃的体积较小，为了识别每一片碎玻璃的颜色，需要将大量的碎玻璃分批进入进料腔11中，因此，在进料腔11上设置间歇式送料机构14，间歇式进给机构14包括进料板141和进料电机142，进料板141倾斜一定角度设在进料口111上，进料电机142安装在进料腔11上驱动进料板141间歇性上移或下移，使得进料腔11间歇性打开或关闭。
具体地，进料电机142和进料板141间设有传动机构13，传动机构13包括第一传动齿轮131、第二传动齿轮132、传动轴133、第三传动齿轮134和传动齿条135，第一传动齿轮131设在进料电机142的输出轴上，第二传动齿轮132设在传动轴133的一端且与第一传动齿轮131啮合，传动轴133架设在进料口111上，第三传动齿轮134设在传动轴133且设在进料口111处，传动齿条135设在进料板141底部且与第三传动齿轮134啮合，通过进料电机142带动第一传动齿轮131转动，进而带动第二传动齿轮132、传动轴133转动和第三传动齿轮134转动，使第三传动齿轮134带动传动齿条135上下移动，使得进料板141上下移动，使得进料腔11间歇性打开或关闭。
在一些实施例中，为了提高进料板141移动的稳定性，进料板141底部设有两个间隔一定距离设置的传动齿条135，传动轴134上设有两个分别与两个传动齿条135啮合的第三传动齿轮134。
为了使碎玻璃分散开，第一振动机构包括振动板和第一振动电机，第一振动电机安装在振动板底部用于驱动振动板上下振动。当振动板上下振动时，碎玻璃被分散开。
为了进一步使碎玻璃分散，参照图4和图5所示，传送板121包括中间传送板1211和侧板1212，两个侧板1212分别铰接在中间传送板1211的两侧，侧板1212相对于中间传送板1211向外倾斜一定角度，使侧板1212上的碎玻璃滑落至中间传送板1211，中间传送板1211和两个侧板1212形成三合一震动板，每一中间传送板1211通过一个第二振动机构15驱动来回振动。由于侧板1212相对于中间传送板1211向外倾斜一定角度，侧板1212上的碎玻璃可以滑落至中间传送板1211，使分散的碎玻璃有序的在中间传送板1211上运动，形成几条输送线，方便后续的检测工作和分拣工作。
相邻传送板121之间可以通过软质带连接，防止碎玻璃掉落。
在一些实施例中，为了使中间传送板1211一次只能通过一块碎玻璃，中间传送板1211和两个侧板1212的宽度均不大于碎玻璃的直径。通常，碎玻璃由玻璃粉碎机制造而成，碎玻璃的直径在一定范围内，例如，碎玻璃的直径为6-12cm，则可将中间传送板1211和两个侧板1212的宽度设置为11.9cm，防止中间传送板1211同时有两块碎玻璃通过。
通过传送板121、传送带211、第一振动机构和第二振动机构15的作用，使原本堆积团聚的碎玻璃能分散成单层有序的状态通过传送板121，为后续的色彩检验及分类分离提供了基础保障。
参照图5所示，第二振动机构15包括第二振动电机、曲柄151、连杆152和振动块153，第二振动电机的输出轴和曲柄151的一端铰接，曲柄151的另一端和连杆152的一端铰接，连杆152的另一端和振动块153铰接，振动块153设在中间传送板1211下方。在使用过程中，通过第二振动电机带动曲柄151转动，进而带动连杆152运动，使振动块153设在中间传送板1211下方来回移动，使在中间传送板1211上移动的碎玻璃两两间隔一定距离。
颜色识别传感器22为TCS3200D传感器，TCS3200D传感器以改变输出信号的频率的方式输出碎玻璃的颜色信号，其RGB值的计算公式如下：R＝255.0×nR/nWR；G＝255.0×nG/nWG；B＝255.0×nB/nWB；通过TCS3200D传感器得到碎玻璃的RGB值。
其中nR、nG、nB为单位时间内从TCS3200D传感器中测得的脉冲数，nWR、nWG、nWB为白色场景光下TCS3200D传感器在单位时间内产生的脉冲数，设定碎玻璃的颜色检测阈值范围，每一空气射流装置31对应一个颜色检测阈值范围，当TCS3200D传感器识别的碎玻璃的颜色在一个颜色检测阈值范围内，相应的空气射流装置31将碎玻璃喷射进对面的分拣盒32中。
在一些实施例中，设有4个传送板121和4个传送带211，将碎玻璃分成4条输送带，且每一传送带211旁分别设置4个空气射流装置31和4个分拣盒32，用于分拣无色碎玻璃、茶色碎玻璃、绿色碎玻璃和其他颜色的碎玻璃。无色碎玻璃、茶色碎玻璃和绿色碎玻璃分别对应一个颜色检测阈值范围，即分别对应一个RGB值范围，当TCS3200D传感器识别的碎玻璃的颜色不在这些颜色检测阈值范围内，说明是其他颜色的碎玻璃。
本发明中，处理器采用STC89C52单片机。工作时，TCS3200D传感器获得碎玻璃的颜色信息后，处理器通过程序判断该碎玻璃的颜色。根据传送带211速度和各个空气射流装置31的位置，计算得出该碎玻璃到达相应的空气射流装置31的时间，并在碎玻璃通过时激活控制该空气射流装置31工作的电磁阀，使该空气射流装置31将该碎玻璃喷射进对面的分拣盒32，完成按不同颜色的碎玻璃的分类回收过程。
具体地，参照图8所示，STC89C52单片机通过检测TCS3200D传感器的OUT引脚的方波频率以及S2引脚和S3引脚处的电平高低获取碎玻璃的颜色信号，并将其转换为RGB值传回STC89C52单片机进行判断。当碎玻璃颜色同已经设定过的参考颜色进行比较来检测颜色，当两个颜色在一定的误差范围内相吻合时，输出检测结果。
基于颜色检测的碎玻璃分拣装置还包括人机交互模块，人机交互模块与处理器相连，人机交互模块包括显示屏，人机交互模块用于根据实际情况设定每一空气射流装置31对应的颜色检测阈值范围，当碎玻璃的颜色不在设定的多个颜色检测阈值范围内，颜色识别传感器22拍摄该碎玻璃的照片后通过显示屏显示，显示屏还用于显示各个空气射流装置31的喷射次数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，其特征在于：包括分离模块、颜色检测模块、分拣模块和控制模块；
所述分离模块包括进料腔、第一振动机构和第一传送机构，所述进料腔上设有进料口和出料口，所述第一振动机构设在所述进料腔内，所述第一振动机构设在所述进料口下方且设在所述出料口内侧，用于将碎玻璃分散开，所述第一传送机构设在所述出料口外侧，所述第一传送机构包括传送板，多个所述传送板并排设置且均倾斜一定角度；
所述颜色检测模块包括第二传送机构和颜色识别传感器，所述第二传送机构包括传送带，多个所述传送带并排设置，每一所述传送带设在一个所述传送板末端，每一所述传送带旁设置用于识别碎玻璃颜色的颜色识别传感器；
所述分拣模块包括空气射流装置和分拣盒，每一所述传送带两旁分别设置多个所述空气射流装置和多个所述分拣盒，每一所述空气射流装置和一个所述分拣盒相对，每一所述空气射流装置对应一种颜色的碎玻璃；
所述控制模块包括处理器，所述处理器与所述颜色识别传感器和多个所述空气射流装置电连接，所述颜色识别传感器识别碎玻璃的颜色后将颜色信号传递给所述处理器，所述处理器控制该碎玻璃的颜色对应的所述空气射流装置运动，将该碎玻璃喷射进对面的所述分拣盒中。
2.根据权利要求1所述的基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，其特征在于：所述进料腔上还设有间歇式送料机构，所述间歇式送料机构包括进料板和进料电机，所述进料板倾斜一定角度设在所述进料口上，所述进料电机安装在所述进料腔上驱动所述进料板间歇性上移或下移，使得所述进料腔间歇性打开或关闭。
3.根据权利要求2所述的基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，其特征在于：所述进料电机和所述进料板间设有传动机构，所述传动机构包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、传动轴、第三传动齿轮和传动齿条，所述第一传动齿轮设在所述进料电机的输出轴上，所述第二传动齿轮设在所述传动轴的一端且与所述第一传动齿轮啮合，所述传动轴架设在所述进料口上，所述第三传动齿轮设在所述传动轴上且设在所述进料口处，所述传动齿条设在所述进料板底部且与所述第三传动齿轮啮合。
4.根据权利要求1所述的基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，其特征在于：所述第一振动机构包括振动板和第一振动电机，所述第一振动电机安装在所述振动板底部用于驱动所述振动板上下振动。
5.根据权利要求1所述的基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，其特征在于：所述传送板包括中间传送板和侧板，两个所述侧板分别铰接在所述中间传送板的两侧，所述侧板相对于所述中间传送板向外倾斜一定角度，每一所述中间传送板通过一个第二振动机构驱动来回振动。
6.根据权利要求5所述的基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，其特征在于：所述第二振动机构包括第二振动电机、曲柄、连杆和振动块，所述第二振动电机的输出轴和所述曲柄的一端铰接，所述曲柄的另一端和所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端和所述振动块铰接，所述振动块设在所述中间传送板下方。
7.根据权利要求1所述的基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，其特征在于：所述颜色识别传感器为TCS3200D传感器，所述TCS3200D传感器以改变输出信号的频率的方式输出被测物体的颜色信号，其RGB值的计算公式如下：R＝255.0×nR/nWR；G＝255.0×nG/nWG；B＝255.0×nB/nWB；
其中nR、nG、nB为单位时间内从TCS3200D传感器中测得的脉冲数，nWR、nWG、nWB为白色场景光下TCS3200D传感器在单位时间内产生的脉冲数，设定碎玻璃的颜色检测阈值范围，每一所述空气射流装置对应一个所述颜色检测阈值范围，当TCS3200D传感器识别的碎玻璃的颜色在一个所述颜色检测阈值范围内，相应的所述空气射流装置将碎玻璃喷射进对面的所述分拣盒中。
8.根据权利要求7所述的基于颜色检测的碎玻璃分拣装置，其特征在于：所述基于颜色检测的碎玻璃分拣装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述处理器相连，所述人机交互模块包括显示屏，所述人机交互模块用于设定每一所述空气射流装置对应的颜色检测阈值范围，当碎玻璃的颜色不在设定的多个所述颜色检测阈值范围内，所述颜色识别传感器拍摄该碎玻璃的照片后通过所述显示屏显示，所述显示屏还用于显示各个所述空气射流装置的喷射次数。
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