CN114405868A - 一种工业废物分拣系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业废物分拣系统及方法，属于垃圾分类技术领域，机械手将工业废物一一抓取至环形传送带上，把混合、重叠、堆积起来的工业废物拆散开，便于控制系统从图像采集装置拍摄的图像上识别出工业废物，提高系统的准确率；工业废物可以在环形传送带上循环运动，如果第一次经过图像采集装置时没有被识别到而未被分拣出来，可以在下一次经过时再被识别和分拣，进一步提高了工业废物分拣的准确度。

Description

一种工业废物分拣系统及方法

技术领域

本发明涉及垃圾分类技术领域，特别是涉及一种工业废物分拣系统及方法。

背景技术

现有的垃圾分拣系统多是利用摄像头拍摄混合、重叠、堆积起来的工业废物后取识别工业废物的类型，混合、重叠、堆积起来的工业废物不利于图像的准确识别。并且采用单向的传送系统，工业废物只能在识别设备和分拣机器人面前通过一次，在无法识别时，就会导致没有被识别出来的工业废物堆积在分拣处，加大了识别和分拣的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业废物分拣系统及方法，以提高工业废物分拣的准确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种工业废物分拣系统，所述系统包括：机械手、环形传送带、图像采集装置、重量传感器、控制系统和多个推送装置；

所述环形传送带的外侧开设有多个分拣通道，多个分拣通道用于输送不同材料种类的工业废物；多个推送装置设置在所述环形传送带的内侧，多个推送装置与多个分拣通道分别一一对应地相对设置；

机械手、重量传感器和图像采集装置均设置在所述环形传送带的工业废物投放处；所述机械手用于将工业废物一一抓取至所述环形传送带上；所述图像采集装置用于拍摄工业废物，获得工业废物图像；所述重量传感器用于测量工业废物的质量；

重量传感器的信号输出端、图像采集装置的信号输出端均与控制系统的输入端连接，控制系统的输出端分别与多个推送装置的控制端连接；所述控制系统用于根据重量传感器测量的工业废物的质量和图像采集装置拍摄的工业废物图像确定工业废物的材料种类，并预设工业废物从图像采集装置至每个推送装置的传输时间，按照所述传输时间控制与工业废物的材料种类相对应的推送装置启动，将工业废物推进相应的分拣通道。

可选的，所述图像采集装置包括：两个高清摄像头；

两个高清摄像头相对设置在所述环形传送带的内侧和外侧；

两个高清摄像头的信号输出端均与控制系统的输入端连接，两个所述高清摄像头用于从所述环形传送带的内侧和外侧拍摄工业废物，并将拍摄的工业废物图像均传输至控制系统。

可选的，所述控制系统包括：

图像获取模块，用于获取两个高清摄像头从环形传送带的内侧和外侧拍摄的工业废物图像，并获取重量传感器测量的工业废物的质量；

类型识别模块，用于根据所述工业废物图像识别工业废物的类型；

三维模型构建模块，用于根据从环形传送带的内侧和外侧拍摄的工业废物图像，构建工业废物的三维模型；

体积确定模块，用于根据所述工业废物的三维模型，确定所述工业废物的体积；

密度计算模块，用于根据所述工业废物的体积和质量，计算所述工业废物的密度；

材料种类确定模块，用于结合所述工业废物的密度和类型，确定所述工业废物的材料种类。

可选的，所述三维模型构建模块，具体包括：

特征点提取单元，用于利用神经网络提取两个工业废物图像的特征点；

空间点集形成单元，用于根据特征点的空间坐标，将两个工业废物图像的特征点投影到二维平面上，形成二维平面上的空间点集；

三角网获得单元，用于采用三角剖分方法对二维平面上的空间点集进行剖分，获得三角网；

三维模型获得单元，用于将所述三角网还原到三维空间中，获得工业废物的三维模型。

可选的，所述推送装置包括：液压电机、液压器、伸缩杆和推板；

液压电机的输出轴与液压器连接，液压器通过伸缩杆与推板连接；

液压电机的控制端与控制系统的输出端连接；所述液压器用于在控制系统的控制下利用液压电机进行启动并通过伸缩杆进行推板的纵向运动。

可选的，所述系统还包括：多个回收装置；

多个回收装置分别一一对应地设置在多个分拣通道的末端。

一种工业废物分拣方法，所述方法包括：

利用重量传感器测量工业废物的质量，并利用图像采集装置拍摄工业废物的图像；

根据所述工业废物的图像识别工业废物的类型；

根据所述工业废物的图像构建工业废物的三维模型；

根据所述工业废物的三维模型，确定所述工业废物的体积；

根据所述工业废物的体积和质量，计算所述工业废物的密度；

结合所述工业废物的密度和类型，确定所述工业废物的材料种类；

根据所述工业废物的材料种类和从图像采集装置至每个推送装置输送工业废物的传输时间，按照所述传输时间控制与工业废物的材料种类相对应的推送装置启动，将工业废物推进相应的分拣通道。

可选的，所述利用图像采集装置拍摄工业废物的图像，具体包括：

采用两个高清摄像头从环形传送带的内侧和外侧拍摄工业废物的图像。

可选的，所述根据所述工业废物的图像构建工业废物的三维模型，具体包括：

利用神经网络提取两个工业废物图像的特征点；

根据特征点的空间坐标，将两个工业废物图像的特征点投影到二维平面上，形成二维平面上的空间点集；

采用三角剖分方法对二维平面上的空间点集进行剖分，获得三角网；

将所述三角网还原到三维空间中，获得工业废物的三维模型。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种工业废物分拣系统及方法，机械手将工业废物一一抓取至环形传送带上，把混合、重叠、堆积起来的工业废物拆散开，便于控制系统从图像采集装置拍摄的图像上识别出工业废物，提高系统的准确率；工业废物可以在环形传送带上循环运动，如果第一次经过图像采集装置时没有被识别到而未被分拣出来，可以在下一次经过时再被识别和分拣，进一步提高了工业废物分拣的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的环形传送带的结构示意图；

图2为本发明提供的信号传输结构图；

图3为本发明提供的一种工业废物分拣方法的流程图。

符号说明：1-环形传送带，2-分拣通道，3-图像采集装置，4-重量传感器，5-控制系统，6-推送装置。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种工业废物分拣系统及方法，以提高工业废物分拣的准确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种工业废物分拣系统，如图1-2所示，系统包括：机械手、环形传送带1、图像采集装置3、重量传感器4、多个推送装置6和控制系统5。

环形传送带1的外侧开设有多个分拣通道2，多个分拣通道2用于输送不同材料种类的工业废物。多个推送装置6设置在环形传送带1的内侧，多个推送装置6与多个分拣通道2分别一一对应地相对设置。

作为一种优选方式，环形传送带1包括第一直线传送带、第一半圆传送带、第二直线传送带和第二半圆传送带，第一直线传送带、第一半圆传送带、第二直线传送带和第二半圆传送带依次连接。在环形传送带1沿线布置多个分拣通道2可以进一步提高分拣速度和准确度。

机械手、重量传感器4和图像采集装置3均设置在环形传送带1的工业废物投放处。

机械手用于将工业废物一一抓取至环形传送带1上。机械手把混合、重叠、堆积起来的工业废物拆散开，便于控制系统5从图像采集装置3拍摄的图像上识别出工业废物，提高系统的准确率和效率。

图像采集装置3用于拍摄工业废物，获得工业废物图像。重量传感器4用于测量工业废物的质量。

重量传感器4的信号输出端、图像采集装置3的信号输出端均与控制系统5的输入端连接，控制系统5的输出端分别与多个推送装置6的控制端连接。控制系统5用于根据重量传感器4测量的工业废物的质量和图像采集装置3拍摄的工业废物图像确定工业废物的材料种类，并预设工业废物从图像采集装置3至每个推送装置6的传输时间，按照传输时间控制与工业废物的材料种类相对应的推送装置6启动，将工业废物推进相应的分拣通道2。

工业废物在环形传送带1上循环运动，如果第一次经过图像采集装置3时没有被识别到而未被分拣出来，可以在下一次经过时再被识别和分拣。

图像采集装置3包括：两个高清摄像头。两个高清摄像头相对设置在环形传送带1的内侧和外侧。两个高清摄像头的信号输出端均与控制系统5的输入端连接，两个高清摄像头用于从环形传送带1的内侧和外侧拍摄工业废物，并将拍摄的工业废物图像均传输至控制系统5。

控制系统5包括：图像获取模块、类型识别模块、三维模型构建模块、体积确定模块、密度计算模块和材料种类确定模块。

图像获取模块用于获取两个高清摄像头从环形传送带1的内侧和外侧拍摄的工业废物图像，并获取重量传感器4测量的工业废物的质量。类型识别模块用于根据工业废物图像识别工业废物的类型。三维模型构建模块用于根据从环形传送带1的内侧和外侧拍摄的工业废物图像，构建工业废物的三维模型。体积确定模块用于根据工业废物的三维模型，确定工业废物的体积。密度计算模块用于根据工业废物的体积和质量，计算工业废物的密度。材料种类确定模块用于结合工业废物的密度和类型，确定工业废物的材料种类。

三维模型构建模块，具体包括：特征点提取单元、空间点集形成单元、三角网获得单元和三维模型获得单元。

特征点提取单元用于利用神经网络提取两个工业废物图像的特征点。空间点集形成单元用于根据特征点的空间坐标，将两个工业废物图像的特征点投影到二维平面上，形成二维平面上的空间点集。三角网获得单元用于采用三角剖分方法对二维平面上的空间点集进行剖分，获得三角网。三维模型获得单元用于将三角网还原到三维空间中，获得工业废物的三维模型。

推送装置6包括：液压电机、液压器、伸缩杆和推板。液压电机的输出轴与液压器连接，液压器通过伸缩杆与推板连接。液压电机的控制端与控制系统5的输出端连接。液压器用于在控制系统5的控制下利用液压电机进行启动并通过伸缩杆进行推板的纵向运动。

系统还包括：多个回收装置。多个回收装置分别一一对应地设置在多个分拣通道2的末端，用于回收分拣后的工业废物。

基于前述的工业废物分拣系统，本发明还提供了一种工业废物分拣方法，如图3所示，方法包括：

步骤101，利用重量传感器测量工业废物的质量，并利用图像采集装置拍摄工业废物的图像。

步骤102，根据工业废物的图像识别工业废物的类型。

步骤103，根据工业废物的图像构建工业废物的三维模型。

步骤104，根据工业废物的三维模型，确定工业废物的体积。

步骤105，根据工业废物的体积和质量，计算工业废物的密度。

步骤106，结合工业废物的密度和类型，确定工业废物的材料种类。

步骤107，根据工业废物的材料种类和从图像采集装置至每个推送装置输送工业废物的传输时间，按照传输时间控制与工业废物的材料种类相对应的推送装置启动，将工业废物推进相应的分拣通道。

工业废物主要包括：冶金废渣、采矿废渣、燃料废渣、化工废渣等。

利用图像采集装置拍摄工业废物的图像，具体包括：采用两个高清摄像头从环形传送带的内侧和外侧拍摄工业废物的图像。

在采用两个高清摄像头拍摄图像之前需要对两个高清摄像头进行标定。相机标定的方法采用棋盘格标定法，该方法标定精度满足三维重建的要求并且操作过程简单。在标定相机时，准备一张平整的棋盘格模板，然后对棋盘格拍摄十张以上的图片，就可以求出相机的内参数。

根据工业废物的图像构建工业废物的三维模型，具体包括：利用神经网络提取两个工业废物图像的特征点。根据特征点的空间坐标，将两个工业废物图像的特征点投影到二维平面上，形成二维平面上的空间点集。采用三角剖分方法对二维平面上的空间点集进行剖分，获得三角网。将三角网还原到三维空间中，获得工业废物的三维模型。

本发明的机械手将工业废物一一抓取至环形传送带上，把混合、重叠、堆积起来的工业废物拆散开，便于控制系统从图像采集装置拍摄的图像上识别出工业废物，提高系统的准确率；工业废物可以在环形传送带上循环运动，如果第一次经过图像采集装置时没有被识别到而未被分拣出来，可以在下一次经过时再被识别和分拣，进一步提高了工业废物分拣的准确度。

本发明的分拣方法能够准确识别工业废物的材料种类，从而按照传输时间控制与工业废物的材料种类相对应的推送装置启动，将工业废物推进相应的分拣通道，实现工业废物的分拣。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种工业废物分拣系统，其特征在于，所述系统包括：机械手、环形传送带、图像采集装置、重量传感器、控制系统和多个推送装置；

所述环形传送带的外侧开设有多个分拣通道，多个分拣通道用于输送不同材料种类的工业废物；多个推送装置设置在所述环形传送带的内侧，多个推送装置与多个分拣通道分别一一对应地相对设置；

机械手、重量传感器和图像采集装置均设置在所述环形传送带的工业废物投放处；所述机械手用于将工业废物一一抓取至所述环形传送带上；所述图像采集装置用于拍摄工业废物，获得工业废物图像；所述重量传感器用于测量工业废物的质量；

重量传感器的信号输出端、图像采集装置的信号输出端均与控制系统的输入端连接，控制系统的输出端分别与多个推送装置的控制端连接；所述控制系统用于根据重量传感器测量的工业废物的质量和图像采集装置拍摄的工业废物图像确定工业废物的材料种类，并预设工业废物从图像采集装置至每个推送装置的传输时间，按照所述传输时间控制与工业废物的材料种类相对应的推送装置启动，将工业废物推进相应的分拣通道。

2.根据权利要求1所述的工业废物分拣系统，其特征在于，所述图像采集装置包括：两个高清摄像头；

两个高清摄像头相对设置在所述环形传送带的内侧和外侧；

两个高清摄像头的信号输出端均与控制系统的输入端连接，两个所述高清摄像头用于从所述环形传送带的内侧和外侧拍摄工业废物，并将拍摄的工业废物图像均传输至控制系统。

3.根据权利要求2所述的工业废物分拣系统，其特征在于，所述控制系统包括：

图像获取模块，用于获取两个高清摄像头从环形传送带的内侧和外侧拍摄的工业废物图像，并获取重量传感器测量的工业废物的质量；

类型识别模块，用于根据所述工业废物图像识别工业废物的类型；

三维模型构建模块，用于根据从环形传送带的内侧和外侧拍摄的工业废物图像，构建工业废物的三维模型；

体积确定模块，用于根据所述工业废物的三维模型，确定所述工业废物的体积；

密度计算模块，用于根据所述工业废物的体积和质量，计算所述工业废物的密度；

材料种类确定模块，用于结合所述工业废物的密度和类型，确定所述工业废物的材料种类。

4.根据权利要求3所述的工业废物分拣系统，其特征在于，所述三维模型构建模块，具体包括：

特征点提取单元，用于利用神经网络提取两个工业废物图像的特征点；

空间点集形成单元，用于根据特征点的空间坐标，将两个工业废物图像的特征点投影到二维平面上，形成二维平面上的空间点集；

三角网获得单元，用于采用三角剖分方法对二维平面上的空间点集进行剖分，获得三角网；

三维模型获得单元，用于将所述三角网还原到三维空间中，获得工业废物的三维模型。

5.根据权利要求1所述的工业废物分拣系统，其特征在于，所述推送装置包括：液压电机、液压器、伸缩杆和推板；

液压电机的输出轴与液压器连接，液压器通过伸缩杆与推板连接；

液压电机的控制端与控制系统的输出端连接；所述液压器用于在控制系统的控制下利用液压电机进行启动并通过伸缩杆进行推板的纵向运动。

6.根据权利要求1所述的工业废物分拣系统，其特征在于，所述系统还包括：多个回收装置；

多个回收装置分别一一对应地设置在多个分拣通道的末端。

7.一种工业废物分拣方法，其特征在于，所述方法包括：

利用重量传感器测量工业废物的质量，并利用图像采集装置拍摄工业废物的图像；

根据所述工业废物的图像识别工业废物的类型；

根据所述工业废物的图像构建工业废物的三维模型；

根据所述工业废物的三维模型，确定所述工业废物的体积；

根据所述工业废物的体积和质量，计算所述工业废物的密度；

结合所述工业废物的密度和类型，确定所述工业废物的材料种类；

根据所述工业废物的材料种类和从图像采集装置至每个推送装置输送工业废物的传输时间，按照所述传输时间控制与工业废物的材料种类相对应的推送装置启动，将工业废物推进相应的分拣通道。

8.根据权利要求7所述的工业废物分拣方法，其特征在于，所述利用图像采集装置拍摄工业废物的图像，具体包括：

采用两个高清摄像头从环形传送带的内侧和外侧拍摄工业废物的图像。

9.根据根据权利要求8所述的工业废物分拣方法，其特征在于，所述根据所述工业废物的图像构建工业废物的三维模型，具体包括：

利用神经网络提取两个工业废物图像的特征点；

根据特征点的空间坐标，将两个工业废物图像的特征点投影到二维平面上，形成二维平面上的空间点集；

采用三角剖分方法对二维平面上的空间点集进行剖分，获得三角网；

将所述三角网还原到三维空间中，获得工业废物的三维模型。

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