CN206589210U - 一种混合塑料光电识别分选设备 - Google Patents

一种混合塑料光电识别分选设备 Download PDF

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闫磊
韩清新
徐衍辉
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Abstract

本实用新型公开了一种混合塑料光电识别分选设备,包括用于传输混合塑料的输送机构;将待分选混合塑料平铺于输送机构的上料机构;用于分选、分离混合塑料的识别分离机构;用于安装识别分离机构的机架;用于存储经分离的塑料的集料仓;所述识别分离机构包括设置于输送机构上的、用于识别混合塑料大小、形状、颜色并将杂质分离的识别分离机构I;及位于识别分离机构I下游、用于识别混合塑料材质并分离的识别分离机构II;本实用新型通过两次分选提出杂质,具有分选精度高、工作效率高的优点。

Description

一种混合塑料光电识别分选设备
技术领域
本实用新型涉及塑料材料的再生循环利用过程中塑料分选技术领域,具体涉及一种混合塑料光电识别分选设备。
背景技术
塑料作为一种性能优越高分子材料,在工业以及民用等诸多领域获得了极其广泛的应用。塑料制品给人们的生产、生活带来了极大的便利。但是,由于塑料材料不易降解的特性,废旧塑料常规的填埋、焚烧等处理方式,不仅污染土壤、地下水和空气,甚至可能传播疾病。全球每年塑料废弃量大概在2.6-3亿吨,在我国,废塑料年产生量约3413万吨,再生利用量达到2487.8多万吨,占我国塑料消费量的30%左右。此外,我国是废旧塑料处理大国,废旧塑料进口量一直位于世界靠前的位置,但是回收利用的附加值不高使得企业难以在复杂的经济形势下生存发展,导致了废旧塑料回收利用事业处于停滞不前的状态,对于我国解决环境问题、可持续发展问题都造成了负面影响。
塑料的回收利用是解决废旧塑料问题的中重要方法,而废旧塑料分选是其回收利用中关键的环节,是实现高效、高附加值利用的前提。废旧混合塑料中还可能存在某些杂质,不仅影响制品品质,还可能会损坏塑料成型机器。此外,为满足一些塑料制品的特殊性能,塑料中还会添加一些对人体有毒的物质,这在塑料回收利用中也必须考虑。实际的塑料回收利用中,一般会按照颜色、材质以及尺寸进行分离处理,得到提纯后的单种塑料进行再利用,这分选方法和设备的分选精度提出较高的要求。
目前塑料材质识别分类的方法有很多种,包括人工分选、浮选分离、风选分离等。近年来近红外光谱(NIR)分析技术逐渐兴起并广泛应用于物质检测各领域,这得益于其低成本的无损检测、毫秒级的快速检测和伴随光纤技术发展实现在线检测等优势逐渐应用于工业生产中。塑料的颜色、形状识别主要应用工业CCD相机为核心的机器视觉识别设备,形成了比较成熟和稳定的识别分离方法。
塑料分选精度、效率要求的提升,更加迫切的要求分选设备的革新与升级。虽然现有红外分选设备能够精确识别多数塑料种类,但是对于深色塑料却无分选能力。此外,现有分选设备的分离工作一般采取喷吹装置进行剔除,若待分选物中存在尺寸过大的塑料会影响分离效果,导致近红外分离设备的分选精度下降。
发明内容
本实用新型提供了一种混合塑料光电识别分选设备,目的是通过两次分选剔除杂质以改善目前分选设备分选精度低的问题。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是一种塑料光电识别分选设备,包括用于传输混合塑料的输送机构;将待分选混合塑料平铺于输送机构的上料机构;用于分选、分离混合塑料的识别分离机构;用于安装识别分离机构的机架;用于存储经分离的塑料的集料仓;所述识别分离机构包括设置于输送机构上的、用于识别混合塑料形状、颜色并将杂质分离的识别分离机构I;及位于识别分离机构I下游、用于识别混合塑料材质并分离的识别分离机构II。
和现有技术相比,本技术方案基于两种分选方式联合使用,通过两次剔除杂质,改善分选精度的构思,设计了光电组合的分选设备,识别分离机构I负责识别待分选物料的尺寸和形状以及颜色,并剔除物料流中中少量异色、尺寸过大等杂质;识别分离机构II负责识别塑料材质,并根据识别结果进行分离。虽然混合塑料在上料前经过杂质剔除处理,但是在物料中仍存在少量的杂质,这些杂质会严重影响塑料材质分选,两次识别分选大大提升了设备的分选精度。
基于上述方案,本实用新型还做出了如下改进:
所述识别分离机构I包括依次设置的机器视觉识别装置、真空吸附分离装置;机器视觉识别装置用于实现高速捕捉废塑料的形状、颜色并将其转换控制信号;真空吸附分离装置用于接受机器视觉识别装置发出的指令剔除塑料中的异色或尺寸过大的杂质。本改进方案主要基于机器视觉识别装置,首先预识别物料流中少量深色塑料和尺寸过大的塑料,再配合真空吸附分离装置将杂质剔除,真空吸附装置能够快速定位将杂质剔除,具有精度高、能耗低且性能稳定等优点。
所述识别分离机构II包括设置在输送机构上用于识别塑料材质的近红外识别装置,设置在输送机构末端下方的将近红外识别结果进行分离吹入集料仓的喷吹分离装置。本改进方案利用近红外识别装置进行塑料材质识别,近红外识别装置相比其他分离方法能够更好地适应多边的工作环境、能够实现快速检测。
所述真空吸附分离装置包括真空发生装置,通过软管与真空发生装置相连、并垂直于输送机构的真空吸盘,及安装在机架上可以带动真空吸盘进行上下、左右往复运动的驱动机构。本改进方案采用了真空发生装置进行杂质的剔除,与喷吹分离相比,本改进方案在驱动机构的带动下,能够进行上下、左右的往复运动,从而实现快速定位,且定位精度高;与机器视觉识别设备相配合,能够很好的完成分离工作。
所述真空吸盘未工作时其底部与输送机构保持2~5cm的距离;真空吸盘的形状、吸力根据杂质大小质量决定。本改进方案是对真空吸盘进行设置,真空吸盘底部与输送机构保持一定的安全距离,既能够保证不妨碍物料的输送,又能够快速吸取杂质;真空吸盘选型主要根据大杂质大小、质量,杂质大小决定吸盘形状、杂质质量决定吸盘吸力。
所述集料仓包括设置在真空吸附分离装置下方、传输机构一侧的杂质集料仓,位于输送机构末端依次放置的近端、远端集料仓。本改进方案基于两次分选设备而设置的,杂质集料仓主要供第一次分选设备使用,用于盛放真空吸附分离装置吸附的杂质;近端、远端集料仓主要用于第二次分选设备分选的不同材质的塑料。
所述用于安装真空吸附分离装置的机架横跨输送机构与杂质集料仓,保证真空吸附分离装置将杂质从输送机构运输到杂质集料仓中。本改进方案是为了保证吸盘在驱动机构的带动下,能够将从输送机构上吸附的杂质,快速带离至杂质集料仓中。
所述喷吹分离装置包括位于输送机构末端的空气喷嘴、与空气喷嘴相连的高频电磁阀、与高频电磁阀相连的压缩空气气源,所述空气喷嘴直线排列、排列方向与输送带运输方向垂直,空气喷嘴数量根据输送带宽度、喷嘴直径和喷嘴间隙决定。本改进方案是对喷吹分离装置的设置,保证喷嘴能够将空气吹向传输机构末端的任何的位置,实现塑料的分离。
所述近红外识别装置包括光纤探头、分别与光纤探头连接的近红外光谱仪和近红外光谱仪光源,光纤探头数量根据输送机构的宽度决定。本改进方案是对近红外识别装置的设置,保证近红外识别装置能够覆盖整个物料流。
附图说明
图1是本实用新型的侧视结构示意图。
图2是本实用新型的俯视结构示意图。
图中,1、上料机构;2、机器视觉识别装置光源;3、工业用相机;4、直线电机;5、气缸;6、真空吸盘;7、真空发生装置;8、近红外光谱仪光源;9、光纤探头;10、近红外光谱仪;11、输送机构;12、近端集料仓;13、远端集料仓;14、空气喷嘴;15、高频电磁阀;16、压缩空气气源;17、杂质集料仓;18、真空吸附分离装置机架。
具体实施方式
本实用新型为了提高塑料分选精度、提升工作效率,其总的构思是这样的:结合机器视觉分选方法,将机器视觉分选方法和近红外分选方法串联,实现设备的电、光两段分选过程;本实用新型通过将机器视觉识别分选机构与近红外识别分选机构进行组装、优化具体组合方式,最终实现本实用新型。
下面将结合具体实施例和附图对本实用新型做详细说明。
实施例
如图1、2所示,一种混合塑料光电识别分选设备,包括上料机构1、位于上料机构1末端的输送机构11,分别通过相应的机架依次设置在输送机构11上方的机器视觉识别装置、真空吸附分离装置、近红外识别装置;设置在输送机构11末端现房的喷吹分离装置;设置在真空吸附分离装置下方、输送机构11一侧的杂质集料仓17及位于输送机构末端依次放置的近端集料仓12、远端集料仓13。
上料机构1主要功能是将待分选的塑料均匀、无重叠的平铺于输送机构11上,上料机构1的后半段为滑槽或平板结构,且物料离开上料机构1时的水平速度要低于输送机构11的水平速度,实现物料的不重叠。
机器视觉识别装置包括工业用相机3和机器识别装置光源2;工业用相机3可选用CCD相机或COMS相机;机器视觉识别装置用于高速捕捉塑料的形状、颜色以及运动情况,并将其转换成控制信号控制真空吸附分离装置的动作。
真空吸附分离装置包括真空发生装置7,通过软管与真空发生装置7相连、并垂直于输送机构的真空吸盘6,及安装在真空吸附分离装置机架18上可以带动真空吸盘6进行上下、左右往复运动的驱动机构;本实施例中,驱动机构为与真空吸盘6上端连接、带动真空吸盘6进行上下往复运动的气缸5,及安装在真空吸附分离装置机架18上、带动气缸5及真空吸盘6沿真空吸附分离装置机架18左右往复运动的直线电机6;驱动机构不局限于上述设备,只要能实现上述功能即可;真空吸附分离装置机架18横跨输送机构与杂质集料仓17,保证真空吸盘6在直线电机6的带动下沿真空吸附分离装置机架18将杂质从输送机构11运输到杂质集料仓17中;真空吸附分离装置负责接受机器视觉识别装置发出的指令将形状过大和深色塑料剔除。
真空吸盘6未工作时,吸盘底部与输送机构11保持一定距离约2-5cm,既保证不影响物料正常输送,又保证在工作时能快速下降吸取杂质;因机器视觉识别装置主要剔除尺寸异常大与深色杂质,吸盘选型应按照大尺寸杂质决定;实际操作中异常尺寸杂质小于60mm*60mm*5mm;按照塑料中最大密度几乎都小于2g/cm3计算,杂质质量都小于36g;因此,根据杂质的形状和质量等参数确定合适的吸盘形状、吸力等。
集料仓包括设置在真空吸附分离装置下方、输送机构一侧的杂质集料仓17,位于输送机构末端依次放置的近端集料仓12、远端集料仓13;近端集料仓12用于收集正常下落的物料,远端集料仓13用于收集被喷吹后下落的物料。
近红外识别装置包括光纤探头9、分别与光纤探头9连接的近红外光谱仪10和近红外光谱仪光源8;光纤探头9的数量根据输送机构的宽度决定,以保证覆盖整个物料流。
喷吹分离装置包括位于输送机构11末端的空气喷嘴14、与空气喷嘴14相连的高频电磁阀15、与高频电磁阀15相连的压缩空气气源16;空气喷嘴14水平直线排列、排列方向与输送机构运输方向垂直,空气喷嘴14数量根据输送带宽度、喷嘴直径和喷嘴间隙决定;电磁阀数量与喷嘴数量保持一致,压缩空气压强根据物料尺寸以及节能性等因素确定为0.3-0.8MPa。

Claims (9)

1.一种混合塑料光电识别分选设备,包括用于传输混合废塑料的输送机构;将待分选混合塑料平铺于输送机构的上料机构;用于分选、分离混合废塑料的识别分离机构;用于安装识别分离机构的机架;用于存储经分离的塑料的集料仓;其特征在于:所述识别分离机构包括设置于输送机构上的、用于识别混合塑料大小、形状、颜色并将杂质分离的识别分离机构I;及位于识别分离机构I下游、用于识别混合塑料材质并分离的识别分离机构II。
2.根据权利要求1所述的混合塑料光电识别分选设备,其特征在于:所述识别分离机构I包括依次设置的机器视觉识别装置、真空吸附分离装置;机器视觉识别装置用于实现高速捕捉塑料的大小、形状、颜色并将其转换控制信号;真空吸附分离装置用于接受机器视觉识别装置发出的指令剔除塑料中的异色或尺寸过大的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的混合塑料光电识别分选设备,其特征在于:所述识别分离机构II包括设置在输送机构上用于识别塑料材质的近红外识别装置,设置在输送机构末端下方的将近红外识别结果进行分离吹入集料仓的喷吹分离装置。
4.根据权利要求2所述的混合塑料光电识别分选设备,其特征在于:所述真空吸附分离装置包括真空发生装置,通过软管与真空发生装置相连、并垂直于输送机构的真空吸盘,及安装在机架上可以带动真空吸盘进行上下、左右往复运动的驱动机构。
5.根据权利要求4所述的混合塑料光电识别分选设备,其特征在于:所述真空吸盘未工作时其底部与输送机构保持2~5cm的距离;真空吸盘的形状、吸力根据杂质大小质量决定。
6.根据权利要求2所述的混合塑料光电识别分选设备,其特征在于:所述集料仓包括设置在真空吸附分离装置下方、输送机构一侧的杂质集料仓,位于输送机构末端依次放置的近端、远端集料仓。
7.根据权利要求6所述的混合塑料光电识别分选设备,其特征在于:所述用于安装真空吸附分离装置的机架横跨输送机构与杂质集料仓,保证真空吸附分离装置将杂质从输送机构运输到杂质集料仓中。
8.根据权利要求3所述的混合塑料光电识别分选设备,其特征在于:所述喷吹分离装置包括位于输送机构末端的空气喷嘴、与空气喷嘴相连的高频电磁阀、与高频电磁阀相连的压缩空气气源,所述空气喷嘴水平直线排列、排列方向与输送机构运输方向垂直,空气喷嘴数量根据输送带宽度、喷嘴直径和喷嘴间隙决定。
9.根据权利要求3所述的混合塑料光电识别分选设备,其特征在于:所述近红外识别装置包括光纤探头、分别与光纤探头连接的近红外光谱仪和近红外光谱仪光源;光纤探头的数量根据输送机构的宽度决定。
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