JP2024508684A - plastic separation - Google Patents

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ナリン・クマール
マヌエル・ジェラルド・ガルシア・ジュニア
イシャ・カムレシャバイ・マウン
ジェフリー・エー・レイシー
ロレンツォ・ヴェガ・モントト
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ソルテラ・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
バッテル・エナジー・アライアンス・エルエルシー
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Abstract

視覚システムと1つまたは複数のセンサシステムとを利用してプラスチック材料を分類および分別するためのシステムおよび方法であって、システムおよび方法は、各材料を識別または分類するために機械学習システムを実装していてもよく、各材料は、その後、そのような識別または分類に基づいて別のグループに分別され得る。Systems and methods for classifying and separating plastic materials utilizing a vision system and one or more sensor systems, the systems and methods implementing a machine learning system to identify or classify each material. Each material may then be sorted into different groups based on such identification or classification.

Description

本出願は、米国仮特許出願第63/146,892号および米国仮特許出願第63/173,301号に対する優先権を主張する。本出願は、米国特許出願第17/495,291号の一部継続出願であり、同出願は米国特許出願第17/380,928号の一部継続出願であり、同出願は米国特許出願第17/227,245号の一部継続出願であり、同出願は米国特許出願第16/939,011号の一部継続出願であり、同出願は米国特許出願第16/375,675号(米国特許第10,722,922号として発行)の継続出願であり、同出願は米国特許出願第15/963,755号(米国特許第10,710,119号として発行)の一部継続出願であり、同出願は米国仮特許出願第62/490,219号に対する優先権を主張するものであり、同出願は米国特許出願第15/213,129号(米国特許第10,207,296号として発行)の一部継続出願であり、同出願は米国仮特許出願第62/193,332号に対する優先権を主張するものであり、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、米国特許出願第17/491,415号の一部継続出願でもあり、同出願は米国特許出願第16/852,514号の一部継続出願であり、同出願は米国特許出願第16/358,374号(米国特許第10,625,304号として発行)の分割出願であり、同出願は米国特許出願第15/963,755号(米国特許第10,710,119号として発行)の一部継続出願である。 This application claims priority to US Provisional Patent Application No. 63/146,892 and US Provisional Patent Application No. 63/173,301. This application is a continuation-in-part of U.S. patent application Ser. No. 17/495,291, which is a continuation-in-part of U.S. patent application Ser. No. 17/227,245, which is a continuation-in-part of U.S. patent application Ser. No. 16/939,011, which is a continuation-in-part of U.S. patent application Ser. No. 10,722,922), which is a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 15/963,755 (issued as U.S. Patent No. 10,710,119). , which claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/490,219, which is filed under U.S. Patent Application No. 15/213,129 (issued as U.S. Pat. ), which claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/193,332, all of which are incorporated herein by reference. This application is also a continuation-in-part of U.S. patent application Ser. No. 17/491,415, which is a continuation-in-part of U.S. patent application Ser. 16/358,374 (issued as U.S. Patent No. 10,625,304), which is a divisional application of U.S. Patent Application No. 15/963,755 (issued as U.S. Patent No. 10,710,119). ) is a partial continuation application.

政府によるライセンス権
本開示は、米国エネルギー省から授与された助成金番号DE-AR0000422に基づく米国政府の支援を受けて行われた。米国政府は本開示に関して特定の権利を有し得る。
GOVERNMENT LICENSE RIGHTS This disclosure was made with support from the United States Government under Grant No. DE-AR0000422 awarded by the United States Department of Energy. The United States Government may have certain rights with respect to this disclosure.

本開示は、一般に固形廃棄物の分別に関し、特に都市廃棄物または産業固形廃棄物からのプラスチック片の分別に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates generally to the separation of solid waste, and more particularly to the separation of plastic debris from municipal or industrial solid waste.

このセクションは、本開示の例示的な実施形態に関連する可能性のある技術の様々な側面を紹介することを目的としている。この議論は、本開示の特定の態様のより良い理解を促進する枠組みを提供するのに役立つと考えられる。したがって、このセクションはこの観点から読まれるべきであり、必ずしも先行技術を認めるものではないことを理解されたい。 This section is intended to introduce various aspects of technology that may be related to example embodiments of the present disclosure. This discussion is believed to help provide a framework that facilitates a better understanding of certain aspects of the disclosure. Accordingly, this section should be read in this light and should be understood as not necessarily an admission of prior art.

リサイクルとは、ゴミとして捨てられる材料(例えば、廃棄物の流れなど)を収集して処理し、新しい製品に変えるか、少なくともより適切な廃棄を可能にする処理である。埋め立て地に送られる廃棄物の量が減り、木材、水、鉱物などの天然資源が節約され、国内の材料源を活用することで経済的安全性が高まり、新しい原材料を収集する必要性が減ることで汚染が防止され、エネルギーが節約されるため、リサイクルは地域社会と環境に利益をもたらす。収集後、リサイクル可能物は材料回収施設(「MRF: material recovery facility」)に送られ、分別、洗浄され、製造に使用できる材料に加工される場合がある。その結果、高度に混合された廃棄物の流れを経済的に分別する高スループットの自動分別プラットフォームは、様々な業界全体に有益となるであろう。したがって、混合産業廃棄物または都市固形廃棄物の流れを高スループットで識別、分析、分離し、その後の処理のために高品質の原料(微量汚染物質のレベルが低い場合もある)を経済的に生成できる、費用対効果の高い分別プラットフォームが必要である。通常、MRFは多くの材料を区別できないため、分別された材料が低品質で低価格の市場に限定されるか、時間がかかりすぎ、労働集約的で非効率的であるため、経済的にリサイクルまたは回収できる材料の量が制限される。 Recycling is the process of collecting and processing materials that would otherwise be thrown away (e.g., from a waste stream) so that they can be turned into new products or at least be disposed of more appropriately. Reduces the amount of waste sent to landfills, conserves natural resources such as wood, water, and minerals, increases economic security by leveraging domestic material sources, and reduces the need to collect new raw materials Recycling benefits local communities and the environment because it prevents pollution and saves energy. After collection, recyclables may be sent to a material recovery facility (“MRF”) where they are separated, cleaned, and processed into materials that can be used in manufacturing. As a result, a high-throughput automated separation platform that economically separates highly mixed waste streams would be beneficial across a variety of industries. Therefore, it is possible to identify, analyze and separate mixed industrial or municipal solid waste streams with high throughput and economically produce high-quality raw materials (which may also have low levels of micropollutants) for subsequent processing. There is a need for a cost-effective separation platform that can generate Typically, MRF cannot distinguish between many materials, so the separated materials are either limited to low-quality and low-priced markets, or are too time-consuming, labor-intensive and inefficient to be recycled economically. or limit the amount of material that can be recovered.

都市固形廃棄物(「MSW: Municipal Solid Waste」)は、家庭、商業、産業の発生源を含む廃棄物の流れを指す広義の用語である。これらの各カテゴリには、何千もの異なる材料や製品がある。EPAは、2017年に2億6,780万トンのMSWが発生したと報告した。3,537万トン、またはそのMSWの総重量の13.2%がプラスチックで構成されていた。3,537万トンのプラスチックのうち、296万トン(8.4%)がリサイクルされ、559万トン(15.8%)がエネルギー回収により燃焼され、2,682万トン(75.8%)が埋め立てられた。プラスチックのさらなるリサイクルが必要であることは明らかである。 Municipal solid waste ("MSW") is a broad term that refers to waste streams that include domestic, commercial, and industrial sources. There are thousands of different materials and products within each of these categories. EPA reported that 267.8 million tons of MSW was generated in 2017. 35.37 million tons, or 13.2% of its total MSW weight, was composed of plastics. Of the 35.37 million tons of plastic, 2.96 million tons (8.4%) was recycled, 5.59 million tons (15.8%) was burned with energy recovery, and 26.82 million tons (75.8%) was reclaimed. It is clear that more plastics need to be recycled.

プラスチックリサイクルとは、プラスチック廃棄物を再処理して新しく有用な製品を作ることである。ほとんどすべてのプラスチックは非生分解性であり、環境中に蓄積されるため、リサイクルが必要である。現在、ほとんどすべてのリサイクルは、使用済みプラスチックを再溶解して新しいアイテムに再生することによって行われている:いわゆる機械的リサイクル。これは化学レベルでポリマーの劣化を引き起こす可能性があり、また、再処理する前にプラスチック廃棄物を色とポリマーのタイプの両方で分別する必要があり、これは複雑で高価である。これに失敗すると、材料の特性が不安定になる可能性があり、業界にとって魅力的ではない。原料リサイクルとして知られる代替アプローチでは、プラスチック廃棄物を元の化学物質に戻し、その後再処理して新しいプラスチックに戻すことができる。これにより、より大きなリサイクルが期待できるが、エネルギーコストと資本コストが高くなる。プラスチック廃棄物は、エネルギー回収の一環として化石燃料の代わりに燃やすこともできる。 Plastic recycling is the reprocessing of plastic waste to create new and useful products. Almost all plastics are non-biodegradable and accumulate in the environment, so they need to be recycled. Currently, almost all recycling is done by remelting used plastics and regenerating them into new items: so-called mechanical recycling. This can lead to degradation of the polymer at a chemical level and also requires the plastic waste to be sorted by both color and polymer type before reprocessing, which is complex and expensive. Failure to do so may result in material properties becoming unstable, making them unattractive to industry. In an alternative approach known as raw material recycling, plastic waste can be converted back to its original chemicals and then reprocessed back into new plastic. This promises greater recycling, but at the expense of higher energy and capital costs. Plastic waste can also be burned instead of fossil fuels as part of energy recovery.

現在、一部のプラスチックのみがリサイクル可能である。プラスチックがリサイクルされる場合、通常は様々なタイプのプラスチックに分別される。リサイクル率はプラスチックのタイプによっても異なる。いくつかのタイプが一般的に使用されており、それぞれが異なる化学的および物理的特性を持っている。これにより、分別や再処理のしやすさに違いが生じ、回収材の価値や市場規模に影響を及ぼす。プラスチック製の包装および単一の材料で作られた製品(例えば、ポリエチレンテレフタレート(「PET」)、高密度ポリエチレン(「HDPE」)、ポリプロピレン(「PP」))は、より簡単にリサイクルできる。時にはリサイクル可能なプラスチックまたはほとんどリサイクル可能でないプラスチックには、ポリ塩化ビニル(「PVC」)、低密度ポリエチレン(「LDPE」)、直鎖状低密度ポリエチレン(「LLDPE」)、およびポリスチレン(「PS」)が含まれる。さらに、プラスチックは限られた回数しかリサイクルできない。 Currently, only some plastics can be recycled. When plastic is recycled, it is usually separated into different types of plastic. Recycling rates also vary depending on the type of plastic. Several types are commonly used, each with different chemical and physical properties. This creates differences in the ease of sorting and reprocessing, which affects the value and market size of recovered materials. Plastic packaging and products made from a single material (eg, polyethylene terephthalate (“PET”), high density polyethylene (“HDPE”), polypropylene (“PP”)) are more easily recycled. Plastics that are sometimes or rarely recyclable include polyvinyl chloride (“PVC”), low-density polyethylene (“LDPE”), linear low-density polyethylene (“LLDPE”), and polystyrene (“PS”). ) is included. Furthermore, plastic can only be recycled a limited number of times.

最新の単一流MRFおよびプラスチックリクレーマでは、大量の材料が流入するため、材料を高速で移動および分類できる処理装置が必要である。同時に、最も純粋で汚染の少ない流れから最高の価値が得られる。これらのやや矛盾した目標を達成するために、今日の単一流MRFおよびリクレーマは、透過または反射のいずれかによる近赤外線(「NIR」)の特徴によってプラスチック包装を分類する自動装置を採用している。これらのセンサは外部光源からの光の反射に依存しており、材料の表面しか見ることができない。さらに、このセンサからはポリマー情報のみが取得される。例えば、NIR分光法では、透明で水色のPETである#1タイプのプラスチックと#2 HDPEを識別でき、#1 着色されたPET、#3 PVC、#4 LDPE、#5 PP、#6 PS、#7 多層ポリマー、複合ポリマー、アクリル、ナイロンなどのその他のプラスチックは拒否する。さらに、NIR分光法では、黒色または色の強いプラスチック、プラスチックでコーティングされた紙や多層包装(ポリマー多層フィルムで作られた)などの複合材料を正確に識別できないため、誤解を招く読み取り値が得られる可能性がある。ほとんどの黒いプラスチックはカーボンを使用して着色されている。黒色プラスチックは、自動車産業、電子機器、食品パッケージ、ビニル袋などで広く使用されている。しかし、黒色プラスチックは可視光を吸収するだけでなく、スペクトルの近赤外線部分も吸収するため、NIR分光法では見えなくなるという残念な副作用がある。したがって、「密かに」黒いプラスチックは、検出されずにコンベヤの端にある「種々雑多」の容器に送られ、エネルギーとして燃やされるか、埋め立て地に捨てられる。 Modern single-flow MRFs and plastic reclaimers have large inflows of material, requiring processing equipment that can move and sort materials at high speeds. At the same time, the highest value is obtained from the purest and least polluted streams. To achieve these somewhat contradictory goals, today's single-stream MRF and reclaimers employ automated equipment to classify plastic packaging by its near-infrared ("NIR") signature, either through transmission or reflection. . These sensors rely on reflecting light from an external light source and can only see the surface of the material. Furthermore, only polymer information is obtained from this sensor. For example, NIR spectroscopy can distinguish between #1 type plastic, which is transparent and light blue PET, and #2 HDPE, #1 colored PET, #3 PVC, #4 LDPE, #5 PP, #6 PS, #7 Reject other plastics such as multilayer polymers, composite polymers, acrylics, and nylon. Additionally, NIR spectroscopy cannot accurately identify composite materials such as black or highly colored plastics, plastic-coated paper or multilayer packaging (made with polymeric multilayer films), resulting in misleading readings. There is a possibility that Most black plastics are colored using carbon. Black plastic is widely used in the automotive industry, electronics, food packaging, plastic bags, etc. But black plastic has the unfortunate side effect of not only absorbing visible light, but also absorbing the near-infrared part of the spectrum, making it invisible to NIR spectroscopy. So "secretly" the black plastic goes undetected into a "miscellaneous" bin at the end of the conveyor, where it is either burned for energy or thrown into a landfill.

閉ループ、つまり一次リサイクルでは、廃プラスチックは同様の品質と種類の新しいアイテムにリサイクルされる(例えば、飲料ボトルを飲料ボトルに戻す)。しかし、品質を低下させずにプラスチックを継続的に機械的にリサイクルすることは、ポリマーの累積的な劣化と汚染物質の蓄積のリスクのため、非常に困難である。閉ループのリサイクルは多くのポリマーで研究されてきたが、これまでのところ工業的に成功しているのはペットボトルのリサイクルだけである。 In closed-loop, or primary, recycling, waste plastic is recycled into new items of similar quality and type (e.g., turning beverage bottles back into beverage bottles). However, continuous mechanical recycling of plastics without loss of quality is extremely difficult due to the cumulative degradation of the polymers and the risk of contaminant accumulation. Closed-loop recycling has been investigated for many polymers, but so far only plastic bottle recycling has been industrially successful.

開ループまたは二次リサイクル(ダウンサイクルとも呼ばれる)では、プラスチックの品質はリサイクルされるたびに低下するため、材料は永久にリサイクルできず、最終的には廃棄物になる。ペットボトルをフリースやその他の繊維にリサイクルするのは一般的な例であり、PETリサイクルの大部分を占める。ポリマー品質の低下は、新製品を製造する際に再生プラスチックと未使用材料または相溶化プラスチックを混合することで相殺できる。 In open-loop or secondary recycling (also called downcycling), the quality of the plastic decreases each time it is recycled, so the material cannot be recycled forever and ends up as waste. Recycling plastic bottles into fleece and other fibers is a common example and accounts for the majority of PET recycling. The reduction in polymer quality can be offset by mixing recycled plastics with virgin materials or compatibilized plastics when manufacturing new products.

熱硬化性ポリマーは溶融しないが、機械的にリサイクルする技術が開発されている。これには通常、材料を粉砕し、その後、ある種の結合剤と混合して新しい複合材料を形成することが含まれる。 Thermosetting polymers do not melt, but techniques have been developed to mechanically recycle them. This typically involves grinding the material and then mixing it with some type of binder to form a new composite material.

原料または三次リサイクル(化学的リサイクルとも呼ばれる)では、ポリマーは化学構成要素(モノマー)に還元され、その後、重合して新しいプラスチックに戻すことができる。熱解重合と化学的解重合は2つのタイプの原料リサイクルである。 In raw material or tertiary recycling (also called chemical recycling), polymers are reduced to their chemical building blocks (monomers), which can then be polymerized back into new plastic. Thermal depolymerization and chemical depolymerization are two types of raw material recycling.

エネルギー回収は、エネルギーリサイクルまたは第四次リサイクルとも呼ばれ、化石燃料の代わりにプラスチック廃棄物を燃やしてエネルギーを生産する。 Energy recovery, also known as energy recycling or quaternary recycling, involves burning plastic waste instead of fossil fuels to produce energy.

鉄スクラップのリサイクルにおいて、特定の種類のプラスチックを(コークスの代わりに)炭素源として使用できる処理が開発された。粉砕プラスチックは、特定の用途で建設用骨材または充填材として使用される場合がある。 A process has been developed that allows certain types of plastics to be used as a carbon source (instead of coke) in the recycling of steel scrap. Ground plastics may be used as construction aggregates or fillers in certain applications.

プラスチック廃棄物は、廃棄物エネルギー処理において廃棄物由来燃料(「RDF: refuse-derived fuel」)として単純に燃焼される場合もあれば、最初に化学的に合成燃料に変換される場合もある。PVCは燃焼すると大量の塩化水素(HCl)を生成し、機器を腐食させ、燃料製品の望ましくない塩素化を引き起こす可能性があるので、どちらのアプローチでも、PVCは除外するか、二塩素化技術を導入して補う必要がある。 Plastic waste may be simply combusted as waste-derived fuel (“RDF”) in waste-to-energy processing, or it may first be chemically converted into a synthetic fuel. Both approaches either exclude PVC or use dichlorination techniques, since PVC produces large amounts of hydrogen chloride (HCl) when burned, which can corrode equipment and cause unwanted chlorination of fuel products. It is necessary to supplement this by introducing

混合プラスチック廃棄物を解重合して合成燃料を得ることができる。これは出発プラスチックよりも発熱量が高く、より効率的に燃焼できるが、依然として化石燃料より効率は劣る。様々な変換技術が研究されているが、その中で最も一般的なのは熱分解である。熱分解に触媒を使用すると、より明確な、より高い価値の製品が得られる。広く普及している焼却と比較して、プラスチックを燃料にする技術は、プラスチックの収集と分別のコストが高く、生成される燃料の価値が比較的低いため、歴史的に経済的に実現するのに苦労してきた。 Mixed plastic waste can be depolymerized to obtain synthetic fuel. Although it has a higher calorific value than the starting plastic and can burn more efficiently, it is still less efficient than fossil fuels. Various conversion techniques have been investigated, the most common of which is pyrolysis. The use of catalysts in pyrolysis results in clearer, higher value products. Compared to widespread incineration, plastics-to-fuel technologies have historically been less economically viable due to the high costs of collecting and sorting the plastics and the relatively low value of the fuels produced. I have been struggling with

米国公開特許出願第2022/0016675号US Published Patent Application No. 2022/0016675

Krizhevsky他、「ImageNet Classification with Deep Convolutional Networks」、第25回神経情報処理システム国際会議議事録、2012年12月3~6日、ネバダ州レイクタホKrizhevsky et al., “ImageNet Classification with Deep Convolutional Networks,” Proceedings of the 25th International Conference on Neural Information Processing Systems, December 3-6, 2012, Lake Tahoe, Nevada. LeCun他、「Gradient-Based Learning Applied to Document Recognition」、IEEE論文集、電気電子学会(IEEE)、1998年11月LeCun et al., "Gradient-Based Learning Applied to Document Recognition," IEEE Proceedings, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), November 1998.

上記の結果、これらをより効率的にリサイクルできるように、あらゆるタイプのプラスチックを分別する処理の改善、#3から#7タイプのプラスチックを分別する機能、PVCを分別する機能、およびプラスチックの混合物を新しい分類またはフラクションに分別する機能が望まれている。 As a result of the above, we have improved the process to separate all types of plastics, the ability to separate #3 to #7 type plastics, the ability to separate PVC, and the ability to separate plastic mixtures so that they can be recycled more efficiently. A new classification or ability to separate into fractions is desired.

本開示の態様は、第1の材料片の第1の視覚画像を捕捉するステップであって、結果として第1の材料片に関する第1の画像データパケットが得られる、ステップと、第2の材料片の第2の視覚画像を捕捉するステップであって、結果として第2の材料片に関する第2の画像データパケットが得られ、第1の材料片は第1の化学的特徴を有し、第2の材料片は第1の化学的特徴とは異なる第2の化学的特徴を有する、ステップと、異なる化学的特徴を有する材料片を視覚的に識別することを事前に学習した機械学習システムを用いて、第1および第2の画像データパケットを処理するステップと、機械学習システムを用いて、異なる化学的特徴を有する材料片間の学習された視覚的識別に応じて、第1および第2の材料片を2つの異なる分類に分類するステップと、を含む方法を提供する。本方法は、分類に応じて第1の材料片を第2の材料片から分別するステップをさらに含み得る。材料片はプラスチック片であってもよい。第1の化学的特徴は、第1のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルから複数の異なるセンサシステムによって測定されたスペクトルデータであってもよく、第2の化学的特徴は、第2のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルから複数の異なるセンサシステムによって測定されたスペクトルデータであってもよい。スペクトルデータは、非可視スペクトルに関係していてもよい。複数の異なるセンサシステムは、近赤外線(「NIR」)、中波長赤外線(「MWIR」)、および蛍光X線(「XRF」)システムからなる群から選択されてもよい。複数の異なるセンサシステムは、赤外線(「IR」)、フーリエ変換IR(「FTIR」)、前方監視赤外線(「FLIR」)、超近赤外線(「VNIR」)、近赤外線(「NIR」)、短波長赤外線(「SWIR」)、長波長赤外線(「LWIR」)、中波長赤外線(「MWIR」または「MIR」)、X線透過(「XRT」)、ガンマ線、紫外線(「UV」)、蛍光X線(「XRF」)、レーザー誘起ブレークダウン分光法(「LIBS」)、ラマン分光法、アンチストークスラマン分光法、ガンマ線分光法、ハイパースペクトル分光法(例えば、可視波長を超える範囲など)、音響分光法、NMR分光法、マイクロ波分光法、テラヘルツ分光法、示差走査熱量測定(「DSC」)、熱重量分析(「TGA」)、毛細管および回転レオメトリー、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(「SEM」)、およびクロマトグラフィー、からなる群から選択されてもよい。第1の化学的特徴は、第1のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルからの有機および無機元素または分子の測定値を含んでいてもよく、第2の化学的特徴は、第2のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルからの有機および無機元素または分子の測定値を含んでいてもよい。プラスチック片は、タイプ#1 ポリエチレンテレフタレート(「PET」)、タイプ#2 高密度ポリエチレン(「HDPE」)、タイプ#3 ポリ塩化ビニル(「PVC」)、タイプ#4 低密度ポリエチレン(「LDPE」)、タイプ#5 ポリプロピレン(「PP」)、タイプ#6 ポリスチレン(「PS」)、タイプ#7 その他のポリマー、からなる群から選択されてもよい。第1の材料片はポリ塩化ビニルを含んでいてもよい。2つの異なる分類は、異なるフラクションであってもよい。 Aspects of the present disclosure include capturing a first visual image of a first piece of material, resulting in a first image data packet for the first piece of material; capturing a second visual image of the piece, resulting in a second image data packet relating to the second piece of material, the first piece of material having a first chemical characteristic; the second piece of material has a second chemical feature that is different from the first chemical feature; using a machine learning system to process the first and second image data packets in response to a learned visual discrimination between pieces of material having different chemical characteristics; sorting the pieces of material into two different categories. The method may further include separating the first piece of material from the second piece of material according to the classification. The piece of material may also be a piece of plastic. The first chemical signature may be spectral data measured by a plurality of different sensor systems from at least one sample of a piece of plastic of the same type as the first piece of plastic, and the second chemical signature may be The spectral data may be measured by a plurality of different sensor systems from at least one sample of a piece of plastic of the same type as the second piece of plastic. The spectral data may relate to the non-visible spectrum. The plurality of different sensor systems may be selected from the group consisting of near-infrared ("NIR"), mid-wavelength infrared ("MWIR"), and x-ray fluorescence ("XRF") systems. Several different sensor systems include infrared (“IR”), Fourier transform IR (“FTIR”), forward looking infrared (“FLIR”), very near infrared (“VNIR”), near infrared (“NIR”), short Wavelength Infrared (“SWIR”), Long Wavelength Infrared (“LWIR”), Medium Wavelength Infrared (“MWIR” or “MIR”), X-Ray Transmission (“XRT”), Gamma Ray, Ultraviolet (“UV”), Fluorescent X radiation (“XRF”), laser-induced breakdown spectroscopy (“LIBS”), Raman spectroscopy, anti-Stokes Raman spectroscopy, gamma-ray spectroscopy, hyperspectral spectroscopy (e.g., beyond visible wavelengths), acoustic spectroscopy method, NMR spectroscopy, microwave spectroscopy, terahertz spectroscopy, differential scanning calorimetry (“DSC”), thermogravimetric analysis (“TGA”), capillary and rotational rheometry, optical microscopy and scanning electron microscopy (“SEM”) ), and chromatography. The first chemical signature may include measurements of organic and inorganic elements or molecules from at least one sample of a piece of plastic of the same type as the first piece of plastic, and the second chemical signature may include: It may include measurements of organic and inorganic elements or molecules from at least one sample of a piece of plastic of the same type as the second piece of plastic. The plastic pieces are Type #1 Polyethylene Terephthalate (“PET”), Type #2 High Density Polyethylene (“HDPE”), Type #3 Polyvinyl Chloride (“PVC”), Type #4 Low Density Polyethylene (“LDPE”) , Type #5 Polypropylene (“PP”), Type #6 Polystyrene (“PS”), Type #7 Other Polymers. The first piece of material may include polyvinyl chloride. The two different classifications may be different fractions.

本開示の態様は、第1の材料片に関する第1の画像データパケットをもたらす第1の材料片の第1の視覚画像と、第2の材料片に関する第2の画像データパケットをもたらす第2の材料片の第2の視覚画像と、を捕捉するように構成されたカメラであって、第1の材料片は第1の化学的特徴を有し、第2の材料片は第1の化学的特徴とは異なる第2の化学的特徴を有する、カメラと、異なる化学的特徴を有する材料片を視覚的に識別することを事前に学習した機械学習システムを用いて、第1および第2の画像データパケットを処理するように構成されたデータ処理システムであって、機械学習システムは、異なる化学的特徴を有する材料片間の学習された視覚的識別に応じて、第1および第2の材料片を2つの異なるフラクションに分類する、データ処理システムと、フラクションに応じて第1の材料片を第2の材料片から分別するように構成された分別装置と、を備えるシステムを提供する。材料片はプラスチック片であってもよい。第1の化学的特徴は、第1のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルから複数の異なるセンサシステムによって測定された非可視スペクトルに関するスペクトルデータをであってもよく、第2の化学的特徴は、第2のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルから複数の異なるセンサシステムによって測定された非可視スペクトルに関するスペクトルデータを含んでいてもよい。複数の異なるセンサシステムは、近赤外線(「NIR」)、中波長赤外線(「MWIR」)、および蛍光X線(「XRF」)システムからなる群からであってもよい。複数の異なるセンサシステムは、赤外線(「IR」)、フーリエ変換IR(「FTIR」)、前方監視赤外線(「FLIR」)、超近赤外線(「VNIR」)、近赤外線(「NIR」)、短波長赤外線(「SWIR」)、長波長赤外線(「LWIR」)、中波長赤外線(「MWIR」または「MIR」)、X線透過(「XRT」)、ガンマ線、紫外線(「UV」)、蛍光X線(「XRF」)、レーザー誘起ブレークダウン分光法(「LIBS」)、ラマン分光法、アンチストークスラマン分光法、ガンマ線分光法、ハイパースペクトル分光法(可視波長を超える範囲など)、音響分光法、NMR分光法、マイクロ波分光法、テラヘルツ分光法、示差走査熱量測定(「DSC」)、熱重量分析(「TGA」)、毛細管および回転レオメトリー、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(「SEM」)、およびクロマトグラフィー、からなる群からであってもよい。第1の化学的特徴は、第1のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルからの有機および無機元素または分子の測定値を含んでいてもよく、第2の化学的特徴は、第2のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルからの有機および無機元素または分子の測定値を含んでいてもよく、プラスチック片は、タイプ#1 ポリエチレンテレフタレート(「PET」)、タイプ#2 高密度ポリエチレン(「HDPE」)、タイプ#3 ポリ塩化ビニル(「PVC」)、タイプ#4 低密度ポリエチレン(「LDPE」)、タイプ#5 ポリプロピレン(「PP」)、タイプ#6 ポリスチレン(「PS」)、タイプ#7 その他のポリマー、からなる群から選択される。 Aspects of the present disclosure provide a first visual image of a first piece of material that provides a first image data packet for a first piece of material, and a second visual image that provides a second image data packet for a second piece of material. a second visual image of a piece of material, the first piece of material having a first chemical characteristic, and the second piece of material having a first chemical characteristic; A first and a second image are captured using a camera and a machine learning system pre-trained to visually identify pieces of material having different chemical characteristics. A data processing system configured to process data packets, the machine learning system detecting first and second pieces of material in response to learned visual discrimination between pieces of material having different chemical characteristics. A system is provided that includes a data processing system and a sorting device configured to separate a first piece of material from a second piece of material according to the fraction. The piece of material may also be a piece of plastic. The first chemical characteristic may be spectral data regarding non-visible spectra measured by a plurality of different sensor systems from at least one sample of a plastic piece of the same type as the first plastic piece; The chemical signature may include spectral data regarding non-visible spectra measured by a plurality of different sensor systems from at least one sample of a piece of plastic of the same type as the second piece of plastic. The plurality of different sensor systems may be from the group consisting of near-infrared ("NIR"), mid-wavelength infrared ("MWIR"), and x-ray fluorescence ("XRF") systems. Several different sensor systems include infrared (“IR”), Fourier transform IR (“FTIR”), forward looking infrared (“FLIR”), very near infrared (“VNIR”), near infrared (“NIR”), short Wavelength Infrared (“SWIR”), Long Wavelength Infrared (“LWIR”), Medium Wavelength Infrared (“MWIR” or “MIR”), X-Ray Transmission (“XRT”), Gamma Ray, Ultraviolet (“UV”), Fluorescent X radiation (“XRF”), laser-induced breakdown spectroscopy (“LIBS”), Raman spectroscopy, anti-Stokes Raman spectroscopy, gamma-ray spectroscopy, hyperspectral spectroscopy (e.g. beyond visible wavelengths), acoustic spectroscopy, NMR spectroscopy, microwave spectroscopy, terahertz spectroscopy, differential scanning calorimetry (“DSC”), thermogravimetric analysis (“TGA”), capillary and rotational rheometry, optical microscopy and scanning electron microscopy (“SEM”), and chromatography. The first chemical signature may include measurements of organic and inorganic elements or molecules from at least one sample of a piece of plastic of the same type as the first piece of plastic, and the second chemical signature may include: may include measurements of organic and inorganic elements or molecules from at least one sample of a plastic piece of the same type as the second plastic piece, the plastic piece being of type #1 polyethylene terephthalate (“PET”), type #2 High Density Polyethylene (“HDPE”), Type #3 Polyvinyl Chloride (“PVC”), Type #4 Low Density Polyethylene (“LDPE”), Type #5 Polypropylene (“PP”), Type #6 Polystyrene ( "PS"), Type #7 Other Polymers.

本開示の態様は、複数の異なるセンサシステムを使用して、異なるプラスチック片の混合物のそれぞれの化学的特徴を判定するステップと、各々のプラスチック片の視覚画像を捕捉するステップと、各プラスチック片の化学的特徴と視覚画像とをデジタル的に関連付けるステップと、プラスチック片を分別するための特定のフラクションを判定するステップと、視覚画像を使用して、混合物内のどのプラスチック片が特定のフラクションに該当する化学的特徴を持つかを識別するステップと、機械学習システムを訓練して、特定のフラクションに該当するプラスチック片を視覚的に識別するステップであって、訓練は、識別されたプラスチック片から作成された対照グループを使用して実行される、ステップと、を含む方法を提供する。対照グループは、識別されたプラスチック片のそれぞれの捕捉された視覚画像データから構成されてもよい。フラクションは、有機および無機の元素または分子の特定の組み合わせから構成されてもよい。複数の異なるセンサシステムは、近赤外線(「NIR」)、中波長赤外線(「MWIR」)、および蛍光X線(「XRF」)システムからなる群から選択されてもよい。異なるプラスチック片の混合物は、タイプ#1 ポリエチレンテレフタレート(「PET」)、タイプ#2 高密度ポリエチレン(「HDPE」)、タイプ#3 ポリ塩化ビニル(「PVC」)、タイプ#4 低密度ポリエチレン(「LDPE」)、タイプ#5 ポリプロピレン(「PP」)、タイプ#6 ポリスチレン(「PS」)、タイプ#7 その他のポリマー、からなる群から選択されてもよい。複数の異なるセンサシステムは、赤外線(「IR」)、フーリエ変換IR(「FTIR」)、前方監視赤外線(「FLIR」)、超近赤外線(「VNIR」)、近赤外線(「NIR」)、短波長赤外線(「SWIR」)、長波長赤外線(「LWIR」)、中波長赤外線(「MWIR」または「MIR」)、X線透過(「XRT」)、ガンマ線、紫外線(「UV」)、蛍光X線(「XRF」)、レーザー誘起ブレークダウン分光法(「LIBS」)、ラマン分光法、アンチストークスラマン分光法、ガンマ線分光法、ハイパースペクトル分光法(例えば、可視波長を超える範囲など)、音響分光法、NMR分光法、マイクロ波分光法、テラヘルツ分光法、示差走査熱量測定(「DSC」)、熱重量分析(「TGA」)、毛細管および回転レオメトリー、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(「SEM」)、およびクロマトグラフィー、からなる群から選択されてもよい。 Aspects of the present disclosure include the steps of: using a plurality of different sensor systems to determine the chemical characteristics of each of a mixture of different pieces of plastic; capturing a visual image of each piece of plastic; digitally associating chemical signatures with visual images, determining specific fractions for separating plastic pieces, and using the visual images to determine which plastic pieces in the mixture belong to specific fractions; and training a machine learning system to visually identify pieces of plastic that fall within a particular fraction, the training comprising: The method includes the following steps: The control group may consist of captured visual image data for each of the identified plastic pieces. A fraction may be composed of a particular combination of organic and inorganic elements or molecules. The plurality of different sensor systems may be selected from the group consisting of near-infrared ("NIR"), mid-wavelength infrared ("MWIR"), and x-ray fluorescence ("XRF") systems. Mixtures of different plastic pieces are: Type #1 Polyethylene Terephthalate (“PET”), Type #2 High Density Polyethylene (“HDPE”), Type #3 Polyvinyl Chloride (“PVC”), Type #4 Low Density Polyethylene (“ LDPE"), Type #5 Polypropylene ("PP"), Type #6 Polystyrene ("PS"), Type #7 Other Polymers. Several different sensor systems include infrared (“IR”), Fourier transform IR (“FTIR”), forward looking infrared (“FLIR”), very near infrared (“VNIR”), near infrared (“NIR”), short Wavelength Infrared (“SWIR”), Long Wavelength Infrared (“LWIR”), Medium Wavelength Infrared (“MWIR” or “MIR”), X-Ray Transmission (“XRT”), Gamma Ray, Ultraviolet (“UV”), Fluorescent X radiation (“XRF”), laser-induced breakdown spectroscopy (“LIBS”), Raman spectroscopy, anti-Stokes Raman spectroscopy, gamma-ray spectroscopy, hyperspectral spectroscopy (e.g., beyond visible wavelengths), acoustic spectroscopy method, NMR spectroscopy, microwave spectroscopy, terahertz spectroscopy, differential scanning calorimetry (“DSC”), thermogravimetric analysis (“TGA”), capillary and rotational rheometry, optical microscopy and scanning electron microscopy (“SEM”) ), and chromatography.

本開示の特定の実施形態に従って構成された分別システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a sorting system configured in accordance with certain embodiments of the present disclosure. FIG. 機械学習システムの訓練段階で使用される材料片の制御セットの例示的な表現を示す図である。FIG. 3 illustrates an example representation of a control set of material pieces used in the training phase of a machine learning system. 本開示の特定の実施形態に従って構成されたフローチャートを示す図である。FIG. 3 illustrates a flowchart constructed in accordance with certain embodiments of the present disclosure. 本開示の特定の実施形態に従って構成された簡略化された概略図である。1 is a simplified schematic diagram constructed in accordance with certain embodiments of the present disclosure; FIG. 化学的特徴の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of chemical characteristics. 化学的特徴の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of chemical characteristics. 本開示の特定の実施形態に従って構成されたフローチャートを示す図である。FIG. 3 illustrates a flowchart constructed in accordance with certain embodiments of the present disclosure. 本開示の特定の実施形態に従って構成されたフローチャートを示す図である。FIG. 3 illustrates a flowchart constructed in accordance with certain embodiments of the present disclosure. 本開示の特定の実施形態に従って構成されたデータ処理システムのブロック図である。1 is a block diagram of a data processing system configured in accordance with certain embodiments of the present disclosure. FIG.

本開示の様々な詳細な実施形態が本明細書に開示される。ただし、開示された実施形態は本開示の単なる例示であり、様々な代替形態で具体化され得ることを理解されたい。数値は必ずしも正確な縮尺ではなく、特定の構成要素の詳細を示すために、一部の機能が誇張されたり、最小化されたりする場合がある。したがって、本明細書に開示される特定の構造および機能の詳細は、限定として解釈されるべきではなく、本開示の様々な実施形態を使用することを当業者に教示するための代表的な基礎としてのみ解釈されるべきである。 Various detailed embodiments of the disclosure are disclosed herein. However, it is to be understood that the disclosed embodiments are merely illustrative of the disclosure and may be embodied in various alternative forms. Numbers are not necessarily to scale and some features may be exaggerated or minimized to illustrate details of particular components. Accordingly, the specific structural and functional details disclosed herein are not to be construed as limitations, but rather as a representative basis for teaching those skilled in the art to use the various embodiments of the present disclosure. It should only be construed as

本明細書で使用される場合、「材料」には、金属(鉄および非鉄)、合金、プラスチック(本明細書に開示されている、業界で知られている、または将来新たに作成されるプラスチックを含むが、これらに限定されない)、ゴム、発泡体、ガラス(ホウケイ酸ガラスまたはソーダ石灰ガラス、および様々な色ガラスを含むがこれらに限定されない)、セラミック、紙、ボール紙、テフロン(登録商標)、PE、束線、絶縁被覆線、希土類元素、葉、木材、植物、植物の一部、繊維、バイオ廃棄物、包装、電子廃棄物、バッテリーと蓄電池、使用済み車両、鉱山、建設、解体廃棄物、農作物廃棄物、森林残渣、目的栽培の草、木質エネルギー作物、微細藻類、都市部の食品廃棄物、食品廃棄物、有害な化学廃棄物および生物医学廃棄物、建設廃材、農場廃棄物、生物起源の物品、非生物起源の物品、特定の炭素含有量を有する物体、都市固形廃棄物内で見つかる可能性のあるその他の物体、および、本明細書に開示されているセンサ技術のいずれかを含むが、これに限定されない、1つまたは複数のセンサシステム(を含むがこれらに限定されない)によって、相互に区別できる前述のいずれかのさらなるタイプまたはクラスを含む、本明細書に開示される他の任意の物体、物品、または材料、を含むがこれらに限定されない、あらゆる品目または物体が含まれ得る。 As used herein, "materials" includes metals (ferrous and non-ferrous), alloys, plastics (such as those disclosed herein, known in the industry, or newly created in the future). (including but not limited to), rubber, foam, glass (including but not limited to borosilicate or soda lime glass, and various colored glasses), ceramics, paper, cardboard, Teflon (registered trademark) ), PE, wire bundles, insulated wires, rare earth elements, leaves, wood, plants, plant parts, textiles, biowaste, packaging, e-waste, batteries and accumulators, end-of-life vehicles, mines, construction, demolition Waste, crop waste, forest residue, purpose-grown grasses, wood energy crops, microalgae, urban food waste, food waste, hazardous chemical and biomedical waste, construction waste, farm waste , articles of biological origin, articles of non-biological origin, objects with a certain carbon content, other objects that may be found within municipal solid waste, and any of the sensor technologies disclosed herein. Any further types or classes disclosed herein that can be distinguished from each other by one or more sensor systems, including, but not limited to, Any item or object may be included, including, but not limited to, any other object, article, or material.

「材料」には、化学元素、化学元素の化合物または混合物、または化学元素の化合物または混合物の化合物または混合物で構成される任意の品目または物体が含まれ得、化合物または混合物の複雑さは、単純なものから複雑なものまであり得る。本明細書で使用される場合、「元素」とは、本出願の出願日以降に発見される可能性のある元素を含む、元素の周期表の化学元素を意味する。本開示内では、「スクラップ」、「スクラップ片」、「材料」、および「材料片」という用語は同じ意味で使用される場合がある。 "Material" may include any item or object composed of a chemical element, a compound or mixture of chemical elements, or a compound or mixture of chemical elements, and the complexity of the compound or mixture can be as simple as They can range from simple to complex. As used herein, "element" means a chemical element of the Periodic Table of Elements, including elements that may be discovered after the filing date of this application. Within this disclosure, the terms "scrap," "scrap piece," "material," and "piece of material" may be used interchangeably.

業界でよく知られているように、「ポリマー」とは、多くの繰り返しサブユニットから構成される非常に大きな分子または高分子で構成される物質または材料である。ポリマーは、自然界に見られる天然ポリマーまたは合成ポリマーであり得る。 As is well known in the art, a "polymer" is a substance or material composed of very large molecules or macromolecules made up of many repeating subunits. The polymer can be a natural polymer or a synthetic polymer found in nature.

「多層ポリマーフィルム」は2つ以上の異なる組成から構成され、最大約7.5-8×10-4mの厚さを有する場合がある。層は少なくとも部分的に連続しており、好ましくは、しかし場合によっては同一の広がりを持っている。 A “multilayer polymeric film” is composed of two or more different compositions and may have a thickness of up to about 7.5 −8 ×10 −4 m. The layers are at least partially continuous and preferably, but possibly coextensive.

本明細書で使用される場合、用語「プラスチック」、「プラスチック片」、および「プラスチック材料片」(これらはすべて互換的に使用され得る)は、1つまたは複数のポリマーのポリマー組成物および/または多層ポリマーフィルムを含むか、またはそれから構成される任意の物体を指す。 As used herein, the terms "plastic," "piece of plastic," and "piece of plastic material" (all of which may be used interchangeably) refer to a polymeric composition of one or more polymers and/or or refers to any object comprising or consisting of a multilayer polymeric film.

本明細書で使用される場合、「化学的特徴」という用語は、サンプル中の1つまたは複数の特定の元素または分子(ポリマーを含む)の存在を示す、1つまたは複数の分析機器によって生成される固有のパターン(指紋スペクトルなど)を指す。要素または分子は有機および/または無機の場合がある。このような分析機器には、本明細書に開示されているセンサシステムのいずれかが含まれる。本開示の実施形態によれば、本明細書に開示される1つまたは複数のセンサシステムは、材料片(例えば、プラスチック片)の化学的特徴を生成するように構成され得る。 As used herein, the term "chemical signature" means a chemical signature produced by one or more analytical instruments that indicates the presence of one or more specific elements or molecules (including polymers) in a sample. refers to a unique pattern (such as a fingerprint spectrum) that is Elements or molecules may be organic and/or inorganic. Such analytical instruments include any of the sensor systems disclosed herein. According to embodiments of the present disclosure, one or more sensor systems disclosed herein may be configured to generate a chemical signature of a piece of material (eg, a piece of plastic).

本明細書で使用される場合、「フラクション」とは、本明細書に開示されているプラスチックの様々な分類およびタイプのすべてを含む、有機および/または無機の要素または分子、ポリマーのタイプ、プラスチックのタイプ、ポリマー組成、プラスチックの化学的特徴、プラスチック片の物理的特性(例えば、色、透明度、強度、融点、密度、形状、大きさ、製造タイプ、均一性、刺激に対する反応など)の特定の組み合わせを指す。フラクションの非限定的な例は、LDPEに比較的高い割合のアルミニウムを加えたもの;LDPEおよびPPに、比較的低い割合の鉄を加えたもの;PPに亜鉛を加えたもの;PE、PET、HDPEの組み合わせ;あらゆるタイプの赤色のLDPEプラスチック片;PVCを除くプラスチック片の任意の組み合わせ;黒色のプラスチック片;有機分子と無機分子の指定された組み合わせを含む#3~#7タイプのプラスチックの組み合わせ;1つまたは複数の異なるタイプの多層ポリマーフィルムの組み合わせ;特定の汚染物質や添加剤を含まない特定のプラスチックの組み合わせ;指定された閾値を超える融点を持つあらゆるタイプのプラスチック;複数の特定のタイプの熱硬化性プラスチック;塩素を含まない特定プラスチック;同様の密度を持つプラスチックの組み合わせ;同様の極性を持つプラスチックの組み合わせ;キャップが取り付けられていないペットボトル、またはその逆、を含む1つまたは複数の異なるタイプのプラスチック片である。 As used herein, "fraction" refers to organic and/or inorganic elements or molecules, types of polymers, plastics, including all of the various classes and types of plastics disclosed herein. type, polymer composition, chemical characteristics of the plastic, physical properties of the plastic piece (e.g. color, transparency, strength, melting point, density, shape, size, manufacturing type, uniformity, response to stimuli, etc.) Refers to a combination. Non-limiting examples of fractions are LDPE plus a relatively high proportion of aluminum; LDPE and PP plus a relatively low proportion of iron; PP plus zinc; PE, PET, combination of HDPE; red LDPE plastic pieces of any type; any combination of plastic pieces except PVC; black plastic pieces; combination of #3 to #7 type plastics containing specified combinations of organic and inorganic molecules a combination of one or more different types of multilayer polymer films; a combination of specific plastics without specific contaminants or additives; any type of plastic with a melting point above a specified threshold; several specific types thermoset plastics; certain plastics that do not contain chlorine; combinations of plastics with similar densities; combinations of plastics with similar polarity; plastic bottles without caps attached, and vice versa. are different types of plastic pieces.

「接触熱分解」には、酸素の不在下で触媒の存在下でポリマー材料を加熱することによるポリマー材料の分解が含まれる。 "Catalytic pyrolysis" includes the decomposition of a polymeric material by heating it in the presence of a catalyst in the absence of oxygen.

「所定の」という用語は、事前に確立または決定されたものを指す。 The term "predetermined" refers to something established or determined in advance.

「スペクトル撮像」とは、電磁スペクトル全体にわたる複数の帯域を使用する撮像である。通常のカメラは、可視スペクトルの赤、緑、青(RGB)の3つの波長帯域にわたる光を捉えるが、スペクトル撮像には、RGBを含むがそれを越える様々な技術が含まれる。スペクトル撮像では、赤外線、可視、紫外線、および/またはX線スペクトル、または上記の組み合わせが使用され得る。スペクトルデータ、またはスペクトル画像データは、スペクトル画像のデジタルデータ表現である。スペクトル撮像には、可視帯域と非可視帯域のスペクトルデータの同時取得、可視範囲外からの照明、または特定のスペクトル範囲を捕捉するための光学フィルタの使用が含まれ得る。スペクトル画像の各ピクセルについて数百の波長帯域を捕捉することも可能である。 "Spectral imaging" is imaging that uses multiple bands across the electromagnetic spectrum. A typical camera captures light across three wavelength bands of the visible spectrum, red, green, and blue (RGB), but spectral imaging includes a variety of techniques that include but go beyond RGB. Spectral imaging may use the infrared, visible, ultraviolet, and/or x-ray spectra, or combinations of the above. Spectral data, or spectral image data, is a digital data representation of a spectral image. Spectral imaging may include simultaneous acquisition of visible and non-visible band spectral data, illumination from outside the visible range, or use of optical filters to capture specific spectral ranges. It is also possible to capture hundreds of wavelength bands for each pixel of the spectral image.

本明細書で使用される「画像データパケット」という用語は、個々の材料片の取り込まれたスペクトル画像に関するデジタルデータのパケットを指す。 As used herein, the term "image data packet" refers to a packet of digital data relating to a captured spectral image of an individual piece of material.

本明細書で使用される「識別する」および「分類する」という用語、「識別」および「分類」という用語、およびそれらの派生語は、同じ意味で使用される場合がある。本明細書で使用される場合、材料片を「分類する」とは、その材料片が属する材料のタイプまたはクラスを決定する(すなわち、識別する)ことを意味する。例えば、本開示の特定の実施形態によれば、センサシステム(本明細書でさらに説明する)は、材料を分類するためのあらゆるタイプの情報を収集および分析するように構成することができ、分別システム内で分類を利用して、色、質感、色相、形状、明るさ、重量、密度、組成、サイズ、均一性、製造タイプ、化学的特徴、所定の割合、放射性の特徴、光、音、またはその他の信号の透過率、材料片の放射および/または反射電磁放射(「EM」)を含む、様々な分野などの刺激に対する反応を含むが、これらに限定されない、1つまたは複数の物理的および/または化学的特性(例えば、ユーザ定義可能)のセットに応じて材料片を選択的に分別することができる。本明細書で使用される場合、「製造タイプ」とは、鍛造処理によって形成された金属部品、鋳造された金属部品(消耗型鋳造、永久型鋳造、および粉末冶金を含むがこれらに限定されない)、鍛造品、材料除去加工などのような材料片が製造された製造処理のタイプを指す。 As used herein, the terms "identify" and "classify", "identify" and "classify", and their derivatives may be used interchangeably. As used herein, "classifying" a piece of material means determining (i.e., identifying) the type or class of material to which the piece of material belongs. For example, according to certain embodiments of the present disclosure, a sensor system (described further herein) can be configured to collect and analyze any type of information for classifying materials, Classifications are utilized within the system to include color, texture, hue, shape, brightness, weight, density, composition, size, uniformity, manufacturing type, chemical characteristics, predetermined proportions, radioactive characteristics, light, sound, or other signals, emitted from a piece of material, and/or reflected electromagnetic radiation ("EM"), including, but not limited to, responses to stimuli such as various fields. and/or material pieces can be selectively sorted according to a set of chemical properties (e.g., user-definable). As used herein, "manufacturing type" refers to metal parts formed by forging processes, cast metal parts (including, but not limited to, consumable casting, permanent casting, and powder metallurgy) Refers to the type of manufacturing process by which a piece of material was produced, such as a forging, material removal process, etc.

材料のタイプまたはクラス(つまり、分類)はユーザが定義可能であり、既知の材料分類に限定されない。タイプまたはクラスの粒度は、非常に粗いものから非常に細かいものまである。例えば、タイプまたはクラスには、粒度が比較的粗いタイプまたはクラスのプラスチック、セラミック、ガラス、金属、および他の材料、例えば、粒度がより細かいタイプまたはクラスの亜鉛、銅、真鍮、クロム板、アルミニウムなどの様々な金属および金属合金、または、粒度が比較的細かいタイプまたはクラスの特定のタイプのプラスチック間、が含まれ得る。したがって、タイプまたはクラスは、例えば、異なるタイプのプラスチック(例えば、#1~#7までのタイプのプラスチックのいずれか)のような著しく異なる組成の材料を区別するように、または、例えば、特定のプラスチックタイプに入り得る異なるサブクラスのプラスチックのようなほぼ同一の組成の材料を区別するように、構成され得る。本明細書で議論される方法およびシステムは、分類される前に組成が完全に不明である材料を正確に識別/分類するために適用できることを理解されたい。 The type or class (ie, classification) of the material is user-definable and is not limited to known material classifications. The granularity of types or classes ranges from very coarse to very fine. For example, types or classes include relatively coarse-grained types or classes of plastics, ceramics, glasses, metals, and other materials, such as finer-grained types or classes of zinc, copper, brass, chrome plate, aluminum. various metals and metal alloys, such as, or among certain types or classes of relatively fine-grained plastics. Thus, a type or class may be used, for example, to distinguish between materials of significantly different composition, such as different types of plastics (e.g., any of the types #1 to #7), or to distinguish between, e.g. It may be configured to distinguish between materials of nearly identical composition, such as different subclasses of plastics that may fall within a plastic type. It should be appreciated that the methods and systems discussed herein can be applied to accurately identify/classify materials whose composition is completely unknown prior to classification.

本開示の実施形態は、複数のセンサ技術と機械学習システムとの融合によってプラスチック分別機能を向上させる。各センサは狭い範囲の信号しか検出できないため、単一センサの使用からセンサベースの分別技術の限界が生じる。最も一般的な分別機センサのタイプは、渦電流、可視カメラ、X線透過、近赤外線、および蛍光X線(「XRF」)である。これらを次の表にまとめる。 Embodiments of the present disclosure improve plastics sorting capabilities through the fusion of multiple sensor technologies and machine learning systems. The limitations of sensor-based separation techniques arise from the use of a single sensor, as each sensor can only detect a narrow range of signals. The most common separator sensor types are eddy current, visible camera, x-ray transmission, near-infrared, and x-ray fluorescence (“XRF”). These are summarized in the table below.

ただし、MSWのプラスチック片は、1つまたは複数の有機ポリマー、1つまたは複数の無機要素で構成され得、様々な色、形、サイズがある。これらのプラスチックの例には、ポテトチップスの袋、絞れるジュースの箱、一部の飲料の容器、電子機器の電磁波に敏感なパッケージが含まれる。本開示の実施形態は、これらの異なるタイプのプラスチックをそれらの有機ポリマー組成および/またはそれらの無機元素組成を説明できる独自の分類に分別することを達成できるセンサベースの技術を用いて、この廃棄物の流れから新規なフラクションを生成する。例えば、ポリマーと無機元素の相対組成に強い関心を持っている変換化学者は、1つまたは複数の新規なフラクションを選択し、そのようなフラクションに分別された再生プラスチックから特定の製品を作成できるようになる。結果として、本開示の実施形態に従って構成された分別システムは、既存の最先端の分別技術で可能なものを超えるフラクションを生成することができる。 However, MSW plastic pieces can be composed of one or more organic polymers, one or more inorganic elements, and come in a variety of colors, shapes, and sizes. Examples of these plastics include potato chip bags, squeezable juice boxes, some beverage containers, and the electromagnetic-sensitive packaging of electronic devices. Embodiments of the present disclosure utilize sensor-based techniques that can accomplish the separation of these different types of plastics into unique classifications that can account for their organic polymeric composition and/or their inorganic elemental composition. Generate new fractions from material flows. For example, a conversion chemist with a keen interest in the relative composition of polymers and inorganic elements can select one or more novel fractions and create specific products from recycled plastics separated into such fractions. It becomes like this. As a result, a fractionation system configured according to embodiments of the present disclosure can produce fractions that exceed what is possible with existing state-of-the-art fractionation techniques.

例えば、本開示の特定の実施形態は、#3~#7タイプのプラスチックの俵から所定のフラクションを分類および/または分別して、新しい製品(例えば、リサイクル方法による)および/または燃料を作成するように構成され得る。このようなフラクションの最終用途の例には、ガス(例えば、C1~C4など)、燃料(例えば、ガソリン、ディーゼルなど)、および減圧軽油が含まれるが、これらに限定されない。ただし、#3~#7タイプのプラスチックを有機元素組成と無機元素組成に基づいて分別することはこれまで成功したことがない。 For example, certain embodiments of the present disclosure classify and/or separate predetermined fractions from bales of type #3-#7 plastic to create new products (e.g., through recycling methods) and/or fuels. may be configured. Examples of end uses for such fractions include, but are not limited to, gases (eg, C1-C4, etc.), fuels (eg, gasoline, diesel, etc.), and vacuum gas oils. However, it has never been successful to separate #3 to #7 type plastics based on their organic and inorganic element compositions.

本開示の実施形態は、以下および本開示内の他の場所で開示される特性またはタイプの様々な異なる所定のフラクションまたは組み合わせに従ってプラスチック材料片を分類するように構成され得る。 Embodiments of the present disclosure may be configured to classify pieces of plastic material according to various different predetermined fractions or combinations of properties or types disclosed below and elsewhere within this disclosure.

プラスチックはその特徴に応じて、化学構造、極性、用途などにより3タイプに分類される。 Plastics are classified into three types according to their characteristics, such as chemical structure, polarity, and use.

プラスチックは、化学構造と温度挙動に従って、熱可塑性プラスチック、熱硬化性樹脂、エラストマーに分類され得る。 Plastics can be classified according to their chemical structure and temperature behavior into thermoplastics, thermosets, and elastomers.

極性に関しては、異なる性質の原子が存在すると、電子が共有結合で最も電気陰性の高い原子に向かって移動し、双極子が生じる。CI、O、N、Fなどの極度に電気陰性度の高い原子を含むポリマーは極性化合物となり、材料の特性に影響を与える。極性が高くなると、機械的抵抗、硬度、剛性、耐熱性、吸水・吸湿性、耐薬品性が向上するほか、水蒸気などの極性化合物の透過性や金属との接着性・密着性も向上する。同時に、極性の増加により、熱膨張、電気絶縁能力、静電荷が蓄積する傾向、極性分子(O、N)の透過性が低下する。このようにして、ポリオレフィン、ポリエステル、アセタール、ハロゲン化ポリマーなどの異なるファミリーを区別することができる。 Regarding polarity, when atoms of different properties are present, electrons move toward the most electronegative atom in a covalent bond, creating a dipole. Polymers containing extremely electronegative atoms, such as CI, O, N, and F, become polar compounds and affect the properties of the material. As polarity increases, mechanical resistance, hardness, rigidity, heat resistance, water absorption/hygroscopicity, and chemical resistance improve, as well as permeability to polar compounds such as water vapor and adhesion/adhesion to metals. At the same time, increased polarity reduces thermal expansion, electrical insulation ability, tendency to accumulate electrostatic charges, and permeability to polar molecules (O 2 , N 2 ). In this way, different families of polyolefins, polyesters, acetals, halogenated polymers etc. can be distinguished.

用途に応じて、熱可塑性プラスチック材料に第3の分類が適用される。この第3の分類には4タイプのプラスチックがある。 Depending on the application, a third classification applies to thermoplastic materials. There are four types of plastics in this third category.

標準的なプラスチックまたは商品:価格と様々な点で優れた特性があるため、大量に製造および使用されているプラスチック。例としては、ポリエチレン(「PE」)、ポリプロピレン(「PP」)、ポリスチレン(「PS」)、ポリ塩化ビニル(「PVC」)、またはアクリロニトリルブタジエンスチレン(「ABS」)のコポリマーがある。 Standard plastic or commodity: A plastic that is produced and used in large quantities because of its price and various superior properties. Examples include copolymers of polyethylene ("PE"), polypropylene ("PP"), polystyrene ("PS"), polyvinyl chloride ("PVC"), or acrylonitrile butadiene styrene ("ABS").

エンジニアリングプラスチック:優れた構造、透明性、自己潤滑性、および熱特性が必要な場合に使用される。例としては、ポリアミド(「PA」)、ポリアセタール(「POM」)、ポリカーボネート(「PC」)、ポリエチレンテレフタレート(「PET」)、ポリフェニレンエーテル(「PPE」)、およびポリブチレンテレフタレート(「PBT」)がある。 Engineering plastics: used when good structure, transparency, self-lubricating properties, and thermal properties are required. Examples include polyamide (“PA”), polyacetal (“POM”), polycarbonate (“PC”), polyethylene terephthalate (“PET”), polyphenylene ether (“PPE”), and polybutylene terephthalate (“PBT”). There is.

特殊プラスチック:高い透明性と耐光性を有するポリメチルメタクリレート(「PMMA」)や、温度や化学製品に対する耐性に優れたポリテトラフルオロエチレン(テフロン(登録商標))など、非常に特殊な特性を持っている。 Specialty plastics: Plastics with very specific properties, such as polymethyl methacrylate (“PMMA”), which has high transparency and light resistance, and polytetrafluoroethylene (Teflon®), which has excellent resistance to temperature and chemical products. ing.

高性能プラスチック:主に耐熱性の高い熱可塑性プラスチック。言い換えれば、高温、特に150°Cまでの優れた機械的耐性を備えている。ポリイミド(「PI」)、ポリスルホン(「PSU」)、ポリエーテルスルホン(「PES」)、ポリアリールスルホン(「PAS」)、ポリフェニレンサルファイド(「PPS」)、および液晶ポリマー(「LCP」)は高性能プラスチックである。 High-performance plastics: Mainly thermoplastics with high heat resistance. In other words, it has excellent mechanical resistance to high temperatures, especially up to 150°C. Polyimide (“PI”), polysulfone (“PSU”), polyethersulfone (“PES”), polyarylsulfone (“PAS”), polyphenylene sulfide (“PPS”), and liquid crystal polymer (“LCP”) are highly Performance plastic.

多くのプラスチック製品には、それらが作られる元となるポリマーのタイプを示す記号が付いている。これらの樹脂識別コードは、RICと略されることが多く、国際的に使用されている。コードは全部で7つあり、そのうち6つは最も一般的な汎用プラスチックのタイプに対応し、1つはその他すべてを網羅するものである。これらのタイプは、本明細書ではポリマータイプ#1~#7とも呼ばれる。ポリマータイプ#1はポリエチレンテレフタレート(「PET」)を指し、#2は高密度ポリエチレン(「HDPE」)を指し、#3はポリ塩化ビニル(「PVC」)を指し、#4は低密度ポリエチレン(「LDPE」)を指し、#5はポリプロピレン(「PP」)を指し、#6はポリスチレン(「PS」)を指し、#7は、ポリマータイプ#1~#6に含まれない他のポリマー(例えば、アクリル、ポリカーボネート(「PC」)、ポリ活性繊維、ポリ乳酸、ナイロン、ガラス繊維、ABS)を指す。EUも同様の9コードリストを維持しており、これにはABSとポリアミドも含まれている。 Many plastic products have symbols that indicate the type of polymer from which they are made. These resin identification codes, often abbreviated as RIC, are used internationally. There are seven codes in total, six for the most common general purpose plastic types and one to cover everything else. These types are also referred to herein as polymer types #1-#7. Polymer type #1 refers to polyethylene terephthalate (“PET”), #2 refers to high density polyethylene (“HDPE”), #3 refers to polyvinyl chloride (“PVC”), and #4 refers to low density polyethylene (“HDPE”). #5 refers to polypropylene (“PP”); #6 refers to polystyrene (“PS”); #7 refers to other polymers not included in polymer types #1 to #6 ( For example, acrylic, polycarbonate ("PC"), polyactive fiber, polylactic acid, nylon, glass fiber, ABS). The EU maintains a similar nine-code list, which also includes ABS and polyamide.

PETプラスチックは、飲料ボトル、薬瓶、ロープ、衣類、カーペット繊維など、多くの一般的な家庭用品の製造に使用されている。HDPEプラスチックは、牛乳、モーターオイル、シャンプーおよびコンディショナ、石鹸ボトル、洗剤、漂白剤の容器の製造によく使用される。PVCはあらゆる種類のパイプやタイルに使用され、最も一般的には配管パイプで使用される。LDPE製品には、ラップフィルム、サンドイッチバッグ、絞り可能なボトル、食料品用のプラスチック袋などが含まれる。PPは弁当箱、マーガリン容器、ヨーグルトポット、シロップ瓶、薬瓶、ペットボトルキャップの製造に使用されている。ポリスチレン製品には、使い捨てコーヒーカップ、プラスチック製食品箱、プラスチック製カトラリー、および包装用フォームが含まれる。ポリカーボネートは哺乳瓶、CD、医療用保存容器などに使用されている。したがって、本開示の実施形態によれば、機械学習システムを実装した視覚システムは、製造された製品のタイプに基づいて、これらの異なるタイプのプラスチックを識別し、分別するように訓練することができる。 PET plastic is used to make many common household items such as beverage bottles, medicine bottles, rope, clothing, and carpet fibers. HDPE plastics are often used to make containers for milk, motor oil, shampoo and conditioner, soap bottles, detergents, and bleach. PVC is used in all types of pipes and tiles, most commonly in plumbing pipes. LDPE products include cling film, sandwich bags, squeezable bottles, plastic grocery bags, etc. PP is used to make lunch boxes, margarine containers, yogurt pots, syrup bottles, medicine bottles, and PET bottle caps. Polystyrene products include disposable coffee cups, plastic food boxes, plastic cutlery, and packaging foam. Polycarbonate is used in baby bottles, CDs, medical storage containers, etc. Thus, according to embodiments of the present disclosure, a vision system implementing a machine learning system can be trained to identify and separate these different types of plastic based on the type of product manufactured. .

プラスチック片は、含まれ得る添加剤のタイプに応じて分類され得る。添加剤は、性能を向上させるためにプラスチックにブレンドされる化合物であり、安定剤、充填剤、染料が含まれる。透明なプラスチックはまだ染色されている可能性があるため最も価値が高くなるが、黒または色の強いプラスチックは、それらが含まれると製品が変色する可能性があるため、価値がはるかに低くなる。したがって、リサイクルに適した材料を得るには、プラスチックをポリマーのタイプと色の両方で分別する必要があるかもしれない。 Plastic pieces can be classified according to the type of additives they may contain. Additives are compounds that are blended into plastics to improve performance and include stabilizers, fillers, and dyes. Clear plastics have the most value as they may still be dyed, while black or highly colored plastics have much less value as their inclusion may discolor the product. . Therefore, plastics may need to be sorted by both polymer type and color to obtain materials suitable for recycling.

プラスチックは密度に基づいて分類および分別することもできる。特定のポリマーは同様の密度範囲を持っている(例えば、PPとPE、またはPET、PS、およびPVC)。プラスチック片に高い割合の充填材が含まれている場合、密度に影響を与える可能性がある。 Plastics can also be classified and sorted based on density. Certain polymers have similar density ranges (eg, PP and PE, or PET, PS, and PVC). If the plastic piece contains a high percentage of filler, it can affect the density.

プラスチック廃棄物は、産業スクラップ(産業廃棄物樹脂とも呼ばれる)と使用済み廃棄物の2つのカテゴリに大別できる。 Plastic waste can be broadly divided into two categories: industrial scrap (also called industrial waste resin) and used waste.

プラスチック片は、リサイクルされ得る方法に応じて分類/分別され得る。機械的リサイクル中、プラスチックはポリマーのタイプに応じて150~320°Cの温度で再処理される場合があり、これによりポリマーの劣化を引き起こす望ましくない化学反応が発生する可能性がある。これにより、プラスチックの物理的特性と全体的な品質が低下し、揮発性の低分子量化合物が生成され、望ましくない味や臭いが生じたり、熱による変色を引き起こしたりする可能性がある。したがって、本開示の実施形態は、そのような望ましくない化学反応が回避されるように、プラスチック片を分類および分別するように構成され得る。プラスチック内に存在する添加剤はこの劣化を促進する可能性がある。例えば、プラスチックの生分解性を向上させることを目的としたオキソ生分解性添加剤は、熱劣化の度合いを高める可能性がある。同様に、難燃剤も望ましくない影響を与える可能性がある。したがって、本開示の実施形態は、そのような添加剤の特定のものを含むプラスチック片が廃棄されるように、プラスチック片を分類および分別するように構成され得る。 Plastic pieces can be sorted/sorted according to how they can be recycled. During mechanical recycling, plastics may be reprocessed at temperatures between 150 and 320°C depending on the polymer type, which can lead to undesirable chemical reactions that cause polymer degradation. This can reduce the physical properties and overall quality of the plastic, produce volatile low molecular weight compounds, create undesirable tastes and odors, and cause thermal discoloration. Accordingly, embodiments of the present disclosure may be configured to sort and separate plastic pieces such that such undesirable chemical reactions are avoided. Additives present within the plastic can accelerate this deterioration. For example, oxo-biodegradable additives aimed at improving the biodegradability of plastics can increase the degree of thermal degradation. Similarly, flame retardants can also have undesirable effects. Accordingly, embodiments of the present disclosure may be configured to sort and separate plastic pieces such that plastic pieces containing particular ones of such additives are discarded.

製品の品質は、プラスチックがどの程度適切に分別されたかにも大きく依存し得る。多くのポリマーは溶融時に互いに混和せず、再処理中に相分離する(油と水のように)。このようなブレンドから作られた製品には、異なるタイプのポリマー間に多くの境界が含まれており、これらの境界を越える凝集力が弱いため、機械的特性が低下する。したがって、本開示の実施形態は、特定の不混和性プラスチック片が一緒に同じグループに分別されないように、プラスチック片を分類および分別するように構成され得る。 The quality of the product can also largely depend on how well the plastic was sorted. Many polymers are immiscible with each other when melted and phase separate during reprocessing (like oil and water). Products made from such blends contain many boundaries between different types of polymers, and weak cohesive forces across these boundaries result in poor mechanical properties. Accordingly, embodiments of the present disclosure may be configured to sort and sort plastic pieces such that certain immiscible plastic pieces are not sorted together into the same group.

本開示の特定の実施形態に従って本明細書に記載されるシステムおよび方法は、複数の材料片の不均一混合物(例えば、本明細書に開示される様々なプラスチックの任意の組み合わせ)を受け取り、この不均一混合物内の少なくとも1つの材料片は、1つまたは複数の他の材料片とは異なる元素の組成(例えば、化学的特徴)を含み、および/またはこの不均一混合物内の少なくとも1つの材料片は、他の材料片から区別可能であり(例えば、視覚的に識別可能な特性または特徴、異なる化学的特徴など)、そして、システムおよび方法は、この材料片をそのような他の材料片とは別のグループに識別/分類/分別するように構成されている。本開示の実施形態は、本明細書で定義される材料、またはフラクションの任意のタイプまたはクラスを分別するために利用され得る。 Systems and methods described herein in accordance with certain embodiments of the present disclosure receive a heterogeneous mixture of pieces of material (e.g., any combination of various plastics disclosed herein), At least one piece of material in the heterogeneous mixture includes a different elemental composition (e.g., chemical signature) than one or more other pieces of material, and/or at least one piece of material in the heterogeneous mixture The piece is distinguishable from other pieces of material (e.g., visually distinguishable properties or characteristics, different chemical characteristics, etc.), and the systems and methods distinguish this piece of material from such other pieces of material. It is configured to identify/classify/separate into different groups. Embodiments of the present disclosure may be utilized to separate any type or class of materials or fractions defined herein.

本開示の実施形態は、ユーザ定義のグループ化(例えば、材料タイプの分類やフラクション)に応じて、材料片を個別の容器またはビンに物理的に配置(例えば、方向転換または排出)することによって、材料片をそのような別個のグループに分別するものとして本明細書で説明される。一例として、本開示の特定の実施形態では、材料片は、他の材料片の物理的特性から区別可能な物理的特性(例えば、視覚的に識別可能な特性または特徴、異なる化学的特徴など)を有する材料片を分離するために、別個のビンに分別され得る。 Embodiments of the present disclosure may be implemented by physically placing (e.g., turning or discharging) pieces of material into individual containers or bins according to user-defined groupings (e.g., material type classifications or fractions). , is described herein as separating pieces of material into such distinct groups. By way of example, in certain embodiments of the present disclosure, pieces of material have physical properties that are distinguishable from the physical properties of other pieces of material (e.g., visually distinguishable properties or characteristics, different chemical characteristics, etc.). can be sorted into separate bins to separate pieces of material with

図1は、本開示の様々な実施形態に従って構成されたシステム100の例を示す。コンベヤシステム103は、個々の材料片101の1つまたは複数の流れをシステム100を通して搬送するように実装され得、それにより、個々の材料片101のそれぞれを追跡し、分類し、所定の所望のグループに分別することができる。このようなコンベヤシステム103は、材料片101が典型的には所定の一定速度で移動する1つまたは複数のコンベヤベルトを用いて実装され得る。ただし、本開示の特定の実施形態は、材料片がシステム100の様々な構成要素(または任意の他のタイプの垂直分別機)を自由落下するシステム、または振動コンベヤシステムを含む、他のタイプのコンベヤシステムで実装されてもよい。以下、該当する場合、コンベヤシステム103はコンベヤベルト103とも呼ばれ得る。1つまたは複数の実施形態では、伝達、刺激、検出、分類、および分別する動作の一部またはすべては、自動的に、すなわち人間の介入なしに実行されてもよい。例えば、システム100では、1つまたは複数の刺激源、1つまたは複数の放射検出器、分類モジュール、分別装置、および/または他のシステム構成要素は、これらおよび他の操作を自動的に実行するように構成され得る。 FIG. 1 illustrates an example system 100 configured in accordance with various embodiments of the present disclosure. Conveyor system 103 may be implemented to convey one or more streams of individual pieces of material 101 through system 100, thereby tracking, sorting, and delivering each individual piece of material 101 to a predetermined desired location. Can be separated into groups. Such a conveyor system 103 may be implemented using one or more conveyor belts on which the pieces of material 101 typically move at a predetermined constant speed. However, certain embodiments of the present disclosure are applicable to systems in which material pieces free fall through the various components of system 100 (or any other type of vertical separator), or to other types of systems, including vibratory conveyor systems. It may also be implemented with a conveyor system. Hereinafter, where applicable, conveyor system 103 may also be referred to as conveyor belt 103. In one or more embodiments, some or all of the communicating, stimulating, detecting, classifying, and sorting operations may be performed automatically, ie, without human intervention. For example, in system 100, one or more stimulation sources, one or more radiation detectors, classification modules, sorting devices, and/or other system components automatically perform these and other operations. It can be configured as follows.

さらに、図1はコンベヤシステム103上の材料片101の単一の流れを示しているが、本開示の実施形態は、複数のそのような材料片の流れがシステム100の様々な構成要素を互いに並行して通過するように実装され得る。例えば、米国特許第10,207,296号にさらに記載されているように、材料片は、単一のコンベヤベルト、または一組の平行なコンベヤベルト上を移動する2つ以上の平行な個別化された流れに分配され得る。したがって、本開示の特定の実施形態は、複数のそのような並行して移動する材料片の流れを同時に追跡、分類、および分別することができる。本開示の特定の実施形態によれば、シンギュレータの組み込みまたは使用は必要ない。代わりに、コンベヤシステム(例えば、コンベヤシステム103)は、単にランダムな方法でコンベヤシステム103上に堆積された材料片の塊を搬送してもよい。 Additionally, while FIG. 1 depicts a single stream of material pieces 101 on conveyor system 103, embodiments of the present disclosure may include multiple streams of material pieces moving the various components of system 100 toward each other. Can be implemented to pass in parallel. For example, as further described in U.S. Pat. can be distributed into streams. Accordingly, certain embodiments of the present disclosure are capable of simultaneously tracking, sorting, and separating streams of multiple such parallel moving pieces of material. According to certain embodiments of the present disclosure, the incorporation or use of singulators is not required. Alternatively, the conveyor system (e.g., conveyor system 103) may simply convey the mass of material pieces deposited on conveyor system 103 in a random manner.

本開示の特定の実施形態によれば、ある種の適切なフィーダ機構(例えば、別のコンベヤシステムまたはホッパ102)を利用して、材料片101をコンベヤシステム103上に供給することができ、それにより、コンベヤシステム103は、材料片101をシステム100内の様々な構成要素を通過させて搬送することができる。材料片101がコンベヤシステム103によって受け取られた後、任意選択のタンブラ/バイブレータ/シンギュレータ106を利用して、材料片の集合から個々の材料片を分離することができる。本開示の特定の実施形態では、コンベヤシステム103は、コンベヤシステムモータ104によって所定の速度で移動するように動作する。この所定の速度は、任意の周知の方法でオペレータによってプログラム可能および/または調整可能であってもよい。代替的に、コンベヤシステム103の所定の速度の監視は、位置検出器105を用いて実行されてもよい。本開示の特定の実施形態では、コンベヤシステムモータ104および/または位置検出器105の制御は、自動制御システム108によって実行されてもよい。このような自動化制御システム108は、コンピュータシステム107の制御下で動作させることができ、および/または自動化制御を実行するための機能をコンピュータシステム107内のソフトウェアで実装することができる。 According to certain embodiments of the present disclosure, pieces of material 101 may be fed onto conveyor system 103 using some suitable feeder mechanism (e.g., another conveyor system or hopper 102); The conveyor system 103 may transport pieces of material 101 through various components within the system 100. After the material pieces 101 are received by the conveyor system 103, an optional tumbler/vibrator/singulator 106 may be utilized to separate the individual material pieces from the collection of material pieces. In certain embodiments of the present disclosure, conveyor system 103 is operated to move at a predetermined speed by conveyor system motor 104. This predetermined speed may be programmable and/or adjustable by the operator in any known manner. Alternatively, monitoring of the predetermined speed of conveyor system 103 may be performed using position detector 105. In certain embodiments of the present disclosure, control of conveyor system motor 104 and/or position detector 105 may be performed by automatic control system 108. Such automated control system 108 may operate under the control of computer system 107 and/or functionality for performing automated control may be implemented in software within computer system 107.

コンベヤシステム103は、ベルトコンベヤを所定の速度で移動させるのに適した従来の駆動モータ104を使用する従来のエンドレスベルトコンベヤであってもよい。位置検出器105は、従来のエンコーダであってもよく、コンベヤシステム103および自動制御システム108に動作可能に結合されて、コンベヤベルトの動き(例えば、速度)に対応する情報を提供してもよい。したがって、本明細書でさらに説明するように、コンベヤシステム駆動モータ104および/または自動制御システム108(あるいは位置検出器105を含む)への制御の利用を通じて、コンベヤシステム103上を移動する材料片101のそれぞれが識別されると、それらは、(システム100の様々な構成要素に対して)位置および時間によって追跡することができるため、各材料片101がその近傍を通過するときにシステム100の様々な構成要素を起動/停止することができる。その結果、自動制御システム108は、材料片101がコンベヤシステム103に沿って移動する間に、材料片101のそれぞれの位置を追跡することができる。 Conveyor system 103 may be a conventional endless belt conveyor using a suitable conventional drive motor 104 to move the belt conveyor at a predetermined speed. Position detector 105 may be a conventional encoder and may be operably coupled to conveyor system 103 and automatic control system 108 to provide information corresponding to conveyor belt movement (e.g., speed). . Accordingly, pieces of material 101 are moved on conveyor system 103 through the use of controls to conveyor system drive motor 104 and/or automatic control system 108 (or including position detector 105), as further described herein. Once each of the materials are identified, they can be tracked by position and time (with respect to the various components of the system 100), so that each piece of material 101 can track the various components of the system 100 as it passes near it. components can be started/stopped. As a result, automatic control system 108 can track the position of each piece of material 101 as it moves along conveyor system 103.

再び図1を参照すると、本開示の特定の実施形態は、コンベヤシステム103上を移動する材料片101のそれぞれを追跡する手段として、視覚または光学認識システム110および/または材料片追跡装置111を利用することができる。視覚システム110は、1つまたは複数の静止画カメラまたは実写カメラ109を利用して、移動コンベヤシステム103上の材料片101のそれぞれの位置(すなわち、位置およびタイミング)を記録することができる。視覚システム110は、本明細書でさらに説明されるように、材料片101のすべてまたは一部の特定のタイプの識別(例えば、分類)を実行するようにさらにまたは代替的に構成されてもよい。例えば、そのような視覚システム110は、材料片101のそれぞれについての情報を捕捉または取得するために利用され得る。例えば、視覚システム110は、本明細書に記載されるように、材料片101を1つまたは複数の特性(例えば、物理的および/または化学的および/または放射性物質など)のセットに応じて分類し、および/または選択的に分別するために、システム100内で利用できる材料片から任意のタイプの情報を捕捉または収集するように(例えば、機械学習システムを用いて)構成され得る。本開示の特定の実施形態によれば、視覚システム110は、例えば、一般的なデジタルカメラやビデオ機器で使用されている光学センサを使用することにより、材料片101のそれぞれの視覚画像(一次元、二次元、三次元、またはホログラフィック画像を含む)を捕捉するように構成され得る。光学センサによって捕捉されたこのような視覚画像は、画像データとしてメモリデバイスに保存される(例えば、画像データパケットとして初期化される)。本開示の特定の実施形態によれば、そのような画像データは、光の光学波長(すなわち、典型的な人間の目によって観察可能な光の波長)内で捕捉された画像を表すことができる。ただし、本開示の代替実施形態は、人間の目の視覚波長の外側の光の波長で構成される材料の画像を捕捉するように構成されたセンサシステムを利用することができる。 Referring again to FIG. 1, certain embodiments of the present disclosure utilize a visual or optical recognition system 110 and/or a piece tracking device 111 as a means to track each piece of material 101 as it moves on conveyor system 103. can do. Vision system 110 may utilize one or more still or live-action cameras 109 to record the position (ie, position and timing) of each piece of material 101 on moving conveyor system 103. Vision system 110 may also or alternatively be configured to perform certain types of identification (e.g., classification) of all or a portion of material piece 101, as further described herein. . For example, such a vision system 110 may be utilized to capture or obtain information about each piece of material 101. For example, vision system 110 may classify material piece 101 according to a set of one or more properties (e.g., physical and/or chemical and/or radioactive, etc.), as described herein. The system 100 may be configured to capture or collect any type of information from the pieces of material available within the system 100 (eg, using a machine learning system) to separate and/or selectively sort. In accordance with certain embodiments of the present disclosure, vision system 110 provides visual images (one-dimensional , two-dimensional, three-dimensional, or holographic images). Such visual images captured by the optical sensor are stored as image data in a memory device (eg, initialized as an image data packet). According to certain embodiments of the present disclosure, such image data may represent images captured within optical wavelengths of light (i.e., wavelengths of light observable by a typical human eye). . However, alternative embodiments of the present disclosure may utilize sensor systems configured to capture images of materials comprised of wavelengths of light outside of the visual wavelengths of the human eye.

本開示の特定の実施形態によれば、システム100は、材料片101を分類/識別するために、単独で、または視覚システム110と組み合わせて利用することができる、1つまたは複数のセンサシステム120を用いて実装することができる。センサシステム120は、照射または反射された電磁放射を利用するセンサシステム(例えば、赤外線(「IR」)、フーリエ変換IR(「FTIR」)、前方監視赤外線(「FLIR」)、超近赤外線(「VNIR」)、近赤外線(「NIR」)、短波長赤外線(「SWIR」)、長波長赤外線(「LWIR」)、中波長赤外線(「MWIR」または「MIR」)、X線透過(「XRT」)、ガンマ線、紫外線(「UV」)、蛍光X線(「XRF」)、レーザー誘起ブレークダウン分光法(「LIBS」)、ラマン分光法、アンチストークスラマン分光法、ガンマ線分光法、ハイパースペクトル分光法(例えば、可視波長を超える任意の範囲)、音響分光法、NMR分光法、マイクロ波分光法、テラヘルツ分光法を利用し、上記のいずれかを用いた一次元、二次元、または三次元撮像を含む)を含む、または化学的または放射性物質を含むがこれらに限定されない任意の他のタイプのセンサ技術による、プラスチック片の化学的特徴を判定し、および/または分別するためにプラスチック片を分類するための任意のタイプのセンサ技術を用いて構成され得る。例示的なXRFシステム(例えば、本明細書のセンサシステム120として使用するためのもの)の実装は、米国特許第10,207,296号にさらに記載されている。XRFは、本開示の実施形態内で、プラスチック片内の無機材料を識別するために(例えば、化学的特徴内に含めるために)使用することができる。 According to certain embodiments of the present disclosure, system 100 includes one or more sensor systems 120 that can be utilized alone or in combination with vision system 110 to classify/identify pieces of material 101. It can be implemented using Sensor system 120 may include sensor systems that utilize emitted or reflected electromagnetic radiation (e.g., infrared ("IR"), Fourier transform IR ("FTIR"), forward looking infrared ("FLIR"), very near infrared (" Near Infrared (“NIR”), Short Wave Infrared (“SWIR”), Long Wave Infrared (“LWIR”), Medium Wave Infrared (“MWIR” or “MIR”), X-ray Transmission (“XRT”) ), gamma rays, ultraviolet (“UV”), X-ray fluorescence (“XRF”), laser-induced breakdown spectroscopy (“LIBS”), Raman spectroscopy, anti-Stokes Raman spectroscopy, gamma-ray spectroscopy, hyperspectral spectroscopy (e.g., any range above visible wavelengths), acoustic spectroscopy, NMR spectroscopy, microwave spectroscopy, terahertz spectroscopy, and one-, two-, or three-dimensional imaging using any of the above. or by any other type of sensor technology, including but not limited to chemical or radioactive substances, to determine the chemical characteristics of the plastic pieces and/or classify the plastic pieces for separation. may be constructed using any type of sensor technology for. An implementation of an exemplary XRF system (eg, for use as sensor system 120 herein) is further described in US Pat. No. 10,207,296. XRF can be used within embodiments of the present disclosure to identify inorganic materials within a piece of plastic (eg, to include within a chemical signature).

以下のセンサシステムも、本開示の特定の実施形態内で、プラスチック片の化学的特徴を判定し、および/またはプラスチック片を分別するべく分類するために使用され得る。 The following sensor systems may also be used within certain embodiments of the present disclosure to determine the chemical characteristics of plastic pieces and/or to classify plastic pieces for separation.

以前に開示された様々な形式の赤外分光法を利用して、任意のプラスチック材料のベースポリマーおよび材料中に存在する他の成分(鉱物質充填材、コポリマー、ポリマーブレンドなど)に関する情報を提供する、各プラスチック片に特有の化学的特徴を得ることができる。 Utilizes various previously disclosed forms of infrared spectroscopy to provide information about the base polymer of any plastic material and other components present in the material (such as mineral fillers, copolymers, polymer blends, etc.) This gives each piece of plastic a unique chemical signature.

示差走査熱量測定(「DSC: Differential Scanning Calorimetry」)は、分析対象の材料の加熱中に生成される、各材料に特有の熱転移を取得する熱分析手法である。 Differential Scanning Calorimetry (“DSC”) is a thermal analysis technique that captures the unique thermal transitions of each material that are generated during heating of the material being analyzed.

熱重量分析(「TGA: Thermogravimetric analysis」)は、ポリマーの割合、その他の有機成分、鉱物充填剤、カーボンブラックなどに関するプラスチック材料の組成に関する定量的な情報をもたらすもう1つの熱分析手法である。 Thermogravimetric analysis ("TGA") is another thermal analysis technique that provides quantitative information about the composition of plastic materials in terms of polymer proportions, other organic components, mineral fillers, carbon black, etc.

キャピラリーおよび回転レオメトリーは、ポリマー材料のクリープ抵抗と変形抵抗を測定することにより、ポリマー材料のレオロジー特性を判定できる。 Capillary and rotational rheometry can determine the rheological properties of polymeric materials by measuring their creep resistance and deformation resistance.

光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(「SEM: scanning electron microscopy」)は、多層材料(例えば、多層ポリマーフィルムなど)の層の数と厚さ、ポリマーマトリックス中の顔料またはフィラー粒子の分散サイズ、コーティングの欠陥、成分間の界面形態などに関して分析された材料の構造に関する情報を提供することができる。 Optical microscopy and scanning electron microscopy (“SEM”) can be used to measure the number and thickness of layers in multilayer materials (e.g., multilayer polymer films), the dispersion size of pigment or filler particles in the polymer matrix, the It can provide information about the structure of the analyzed material with respect to defects, interfacial morphology between components, etc.

クロマトグラフィー(LC-PDA、LC-MS、LC-LS、GC-MS、GC-FID、HS-GCなど)は、残留モノマー、インクや接着剤の残留溶剤、劣化物質などに加え、UV安定剤、酸化防止剤、可塑剤、滑り止め剤などのプラスチック材料の微量成分を定量できる。 Chromatography (LC-PDA, LC-MS, LC-LS, GC-MS, GC-FID, HS-GC, etc.) removes residual monomers, residual solvents from inks and adhesives, deteriorating substances, and UV stabilizers. , antioxidants, plasticizers, anti-slip agents, and other trace components of plastic materials can be quantified.

図1は視覚システム110と1つまたは複数のセンサシステム120の組み合わせで示されているが、本開示の実施形態は、本明細書に開示されるセンサ技術のいずれか、または現在利用可能な、または将来開発される他のセンサ技術を利用するセンサシステムの任意の組み合わせで実装され得ることに留意されたい。図1は、1つまたは複数のセンサシステム120を含むように示されているが、そのようなセンサシステムの実装は、本開示の特定の実施形態内では任意である。本開示の特定の実施形態では、視覚システム110と1つまたは複数のセンサシステム120の両方の組み合わせを使用して材料片101を分類することができる。本開示の特定の実施形態では、本明細書に開示される1つまたは複数の異なるセンサ技術の任意の組み合わせを使用して、視覚システム110を利用せずに材料片101を分類することができる。さらに、本開示の実施形態は、センサ/視覚システムの出力が、材料の不均一な混合物から材料を分類/識別するために、機械学習システム内で処理され(本明細書でさらに開示されるように)、その後相互に分別され得る1つまたは複数のセンサシステムおよび/または視覚システムの任意の組み合わせを含み得る。 Although FIG. 1 is shown in combination with a vision system 110 and one or more sensor systems 120, embodiments of the present disclosure may be implemented using any of the sensor technologies disclosed herein or currently available. Note that it may be implemented with any combination of sensor systems utilizing other sensor technologies or other sensor technologies developed in the future. Although FIG. 1 is shown as including one or more sensor systems 120, implementation of such sensor systems is optional within certain embodiments of the present disclosure. In certain embodiments of the present disclosure, a combination of both vision system 110 and one or more sensor systems 120 may be used to classify pieces of material 101. In certain embodiments of the present disclosure, any combination of one or more different sensor technologies disclosed herein may be used to classify pieces of material 101 without utilizing vision system 110. . Additionally, embodiments of the present disclosure provide that the output of the sensor/vision system is processed within a machine learning system (as further disclosed herein) to classify/identify materials from a heterogeneous mixture of materials. ), and may include any combination of one or more sensor systems and/or vision systems that can then be separated from each other.

本開示の代替実施形態によれば、視覚システム110および/またはセンサシステムは、どの材料片101がシステム100によって分別される種類のもの(例えば、特定の汚染物質、添加物、または望ましくない物理的特徴を含むプラスチック片(例えば、容器とは異なるタイプのプラスチックで形成された付属の容器キャップ))、ではないかを識別し、そのような材料片を拒否する信号を送信するように構成され得る。このような構成では、識別された材料片101は、分別された材料片を個々のビンに物理的に方向転換させるための以下に説明する機構の1つを利用して方向転換/排出することができる。 According to alternative embodiments of the present disclosure, the vision system 110 and/or sensor system determines which pieces of material 101 are of the type to be separated by the system 100 (e.g., contain certain contaminants, additives, or undesirable physical substances). a plastic piece containing a characteristic (e.g., an attached container cap formed of a different type of plastic than the container), and may be configured to transmit a signal to identify and reject such piece of material. . In such a configuration, the identified pieces of material 101 may be redirected/ejected utilizing one of the mechanisms described below for physically redirecting the separated pieces of material into individual bins. I can do it.

本開示の特定の実施形態では、材料片追跡装置111および付随する制御システム112は、移動コンベヤシステム103上の各材料片101の位置(すなわち、位置およびタイミング)とともに、材料片追跡装置111の近傍を通過する材料片101のそれぞれのサイズおよび/または形状を測定するように利用および構成され得る。このような材料片追跡装置111および制御システム112の例示的な動作は、米国特許第10,207,296号にさらに記載されている。代替的に、以前に開示したように、視覚システム110は、コンベヤシステム103によって輸送される材料片101のそれぞれの位置(すなわち、位置およびタイミング)を追跡するために利用されてもよい。したがって、本開示の特定の実施形態は、材料片を追跡するための材料片追跡装置(例えば、材料片追跡装置111)なしで実装されてもよい。 In certain embodiments of the present disclosure, the piece tracking device 111 and associated control system 112 determine the location (i.e., position and timing) of each piece of material 101 on the moving conveyor system 103 as well as the proximity of the piece tracking device 111. may be utilized and configured to measure the size and/or shape of each piece of material 101 passing through. Exemplary operation of such a piece tracking device 111 and control system 112 is further described in US Pat. No. 10,207,296. Alternatively, as previously disclosed, vision system 110 may be utilized to track the position (i.e., position and timing) of each piece of material 101 transported by conveyor system 103. Accordingly, certain embodiments of the present disclosure may be implemented without a piece tracker (eg, piece tracker 111) to track pieces of material.

1つまたは複数のセンサシステム120を実装する本開示の特定の実施形態では、センサシステム120は、視覚システム110が材料片101のそれぞれの化学組成、相対的な化学組成、および/または製造タイプを、材料片101がセンサシステム120の近傍を通過するときに識別するのを支援するように構成され得る。センサシステム120は、例えば、材料片101のそれぞれからの応答を刺激するために、電源122によって電力を供給され得るエネルギー放出源121を含み得る。 In certain embodiments of the present disclosure that implement one or more sensor systems 120, the sensor system 120 is configured such that the vision system 110 determines the chemical composition, relative chemical composition, and/or manufacturing type of each piece of material 101. , may be configured to assist in identifying the piece of material 101 as it passes near the sensor system 120. Sensor system 120 may include an energy emitting source 121 that may be powered by a power source 122, for example, to stimulate a response from each of the pieces of material 101.

センサシステム120としてXRFシステムを実装する本開示の特定の実施形態によれば、線源121は、米国特許第10,207,296号にさらに記載されているようなインラインX線蛍光(「IL-XRF」)管を含んでもよい。このようなIL-XRF管には、搬送される材料片の1つまたは複数の流れ(例えば、単一化)専用の別個のX線源が含まれ得る。このような場合、1つまたは複数の検出器124は、個別化された流れのそれぞれ内の材料片101からの蛍光X線を検出するXRF検出器として実装され得る。このようなXRF検出器の例は、米国特許第10,207,296号にさらに記載されている。 According to certain embodiments of the present disclosure implementing an XRF system as sensor system 120, source 121 is an in-line X-ray fluorescence (“IL- XRF) tubes. Such an IL-XRF tube may include a separate X-ray source dedicated to one or more streams (eg, singulation) of the transported piece of material. In such a case, the one or more detectors 124 may be implemented as XRF detectors that detect X-ray fluorescence from the pieces of material 101 within each of the individualized streams. Examples of such XRF detectors are further described in US Pat. No. 10,207,296.

本開示の特定の実施形態では、各材料片101が放射源121の近傍を通過するとき、センサシステム120は材料片101に向けて適切な感知信号を放射することができる。1つまたは複数の検出器124は、利用されるセンサ技術のタイプに適切な形式で材料片101から1つまたは複数の特性を感知/検出するように配置および構成され得る。1つまたは複数の検出器124および関連する検出器電子機器125は、これらの受信された感知された特性を捕捉して信号処理を実行し、感知された特性を表すデジタル化された情報(例えば、スペクトルデータ)を生成し、次に、デジタル化された情報は、本開示の特定の実施形態に従って分析され、視覚システム110が材料片101のそれぞれを分類するのを支援するために使用され得る。この分類は、コンピュータシステム107内で実行することができ、その後、決定された分類に従って材料片101を1つまたは複数のN(N>1)分別ビン136…139に分別(例えば、方向転換/排出)するための分別装置のN(N>1)個の分別装置126…129のうちの1つを作動させるために、自動制御システム108によって利用され得る。4つの分別装置126…129と、これらの分別装置に関連付けられた4つの分別ビン136…139が、単なる非限定的な例として図1に示されている。 In certain embodiments of the present disclosure, sensor system 120 may emit an appropriate sensing signal toward each piece of material 101 as each piece of material 101 passes near radiation source 121. The one or more detectors 124 may be arranged and configured to sense/detect one or more properties from the piece of material 101 in a manner appropriate to the type of sensor technology utilized. One or more detectors 124 and associated detector electronics 125 capture these received sensed characteristics and perform signal processing to generate digitized information representative of the sensed characteristics (e.g. , spectral data), and the digitized information may then be analyzed and used to assist vision system 110 in classifying each of the pieces of material 101 in accordance with certain embodiments of the present disclosure. . This classification may be performed within the computer system 107, and then the material pieces 101 are sorted (e.g., redirected/ can be utilized by the automatic control system 108 to operate one of the N (N>1) fractionators 126...129 for discharging). Four sorting devices 126...129 and four sorting bins 136...139 associated with these sorting devices are shown in FIG. 1 by way of non-limiting example only.

プラスチック用の既存の分別機は、材料をバイナリ方式で分別するように設計されており、コンベヤの端にあるエアノズルが、識別されたクラスのプラスチックを2つのビンのいずれかに排出する。例えば、4つのクラスのプラスチックを分離する必要がある場合、流れ全体をこのようなバイナリ分別器に4回別々に搬送する必要があり、これには流れ内の1つの物体を除去する場合の4倍の時間がかかる。本開示の実施形態によれば、システム100は、プラスチックの複数の分類を1回のパスで分別することを可能にする。 Existing sorters for plastics are designed to separate materials in a binary manner, with air nozzles at the end of the conveyor discharging the identified class of plastic into one of two bins. For example, if four classes of plastics need to be separated, the entire stream would need to be conveyed four times to such a binary separator, including four times when removing one object in the stream. It takes twice as long. According to embodiments of the present disclosure, the system 100 allows multiple classifications of plastics to be sorted in a single pass.

分別装置は、材料片101をコンベヤベルトシステムから複数の分別ビンに方向転換することを含むがこれに限定されない、選択された材料片101を所望の場所に向けて方向転換するための任意の周知の機構を含んでいてもよい。例えば、分別装置はエアジェットを利用し、各エアジェットが1つまたは複数の分類に割り当てられてもよい。エアジェットの1つ(例えば、127)が自動制御システム108から信号を受信すると、そのエアジェットは、材料片101をコンベヤシステム103からそのエアジェットに対応する分別ビン(例えば、137)へと方向転換/排出させる空気流を放出する。 The sorting device may include any well-known method for redirecting selected material pieces 101 to a desired location, including but not limited to redirecting material pieces 101 from a conveyor belt system to a plurality of sorting bins. It may include a mechanism. For example, a sorting device may utilize air jets, each air jet being assigned to one or more classifications. When one of the air jets (e.g., 127) receives a signal from the automatic control system 108, that air jet directs the pieces of material 101 from the conveyor system 103 to its corresponding sorting bin (e.g., 137). Release the air flow to be diverted/exhausted.

コンベヤベルトから材料片をロボットで取り除く、コンベヤベルトから材料片を押し出す(例えば、ペイントブラシタイプのプランジャを使用)、コンベヤシステム103に材料片が落下する可能性のある開口部(例えば、トラップドア)を生じさせる、または、エアジェットを使用して、コンベヤベルトの端から材料片が落ちるときに材料片を別のビンに方向転換するなど、他のメカニズムを使用して材料片を方向転換/排出することもできる。プッシャ装置という用語は、本明細書で使用される場合、適切なタイプの機械的押し機構(ACMEスクリュードライブなど)、空気圧押し機構、またはエアジェット押し機構など、空気圧、機械式、またはその他の手段を使用して、コンベヤシステム/装置上またはコンベヤシステム/装置から物体を動的に移動させるために作動させることができる任意の形態の装置を指すことができる。いくつかの実施形態は、コンベヤシステムの経路に沿って、異なる位置に配置され、かつ/または異なる方向転換経路の向きを有する複数のプッシャ装置を含み得る。様々な異なる実装において、本明細書で説明するこれらの分別システムは、機械学習システムによって実行される材料片の分類に応じて、(存在する場合)どのプッシャ装置を起動するかを判定することができる。さらに、どのプッシャ装置を作動させるかの判定は、目標品目と同時にプッシャ装置の方向転換経路内に存在する可能性のある他の物体の検出された存在および/または特性に基づいてもよい。さらに、コンベヤシステムに沿ったシンギュレーションが完全ではない設備でも、開示された分別システムは、複数の物体が適切に分離されていないことを認識し、近接した物体を分離する可能性がある最適な方向転換経路を提供するプッシャ装置に基づいて、複数のプッシャ装置から起動すべきプッシャ装置を動的に選択することができる。いくつかの実施形態では、目標物体として識別された物体は、コンベヤシステムから方向転換されるべき材料を表し得る。他の実施形態では、目標物体として識別された物体は、非目標物体が代わりに方向転換されるように、コンベヤシステム上に残されることを許可されるべき材料を表す。 Robotically remove pieces of material from the conveyor belt, push pieces of material from the conveyor belt (e.g., using a paintbrush type plunger), open any openings (e.g., trap doors) into which pieces of material may fall into the conveyor system 103 or using other mechanisms to redirect/eject material pieces, such as using air jets to redirect pieces of material into different bins as they fall off the end of a conveyor belt. You can also. The term pusher device, as used herein, refers to any suitable type of mechanical pushing mechanism (such as an ACME screwdrive), pneumatic pushing mechanism, or air jet pushing mechanism, pneumatic, mechanical, or other means. can be used to refer to any form of device that can be actuated to dynamically move objects on or from a conveyor system/device. Some embodiments may include multiple pusher devices located at different locations and/or having different turning path orientations along the path of the conveyor system. In various different implementations, these sorting systems described herein can determine which pusher devices (if any) to activate depending on the classification of the material pieces performed by the machine learning system. can. Further, the determination of which pusher device to actuate may be based on the detected presence and/or characteristics of other objects that may be present in the turning path of the pusher device at the same time as the target item. Additionally, even in installations where singulation along the conveyor system is not perfect, the disclosed sorting system will recognize when multiple objects are not properly separated and may separate objects in close proximity to A pusher device to be activated can be dynamically selected from a plurality of pusher devices based on the pusher device that provides a suitable turning path. In some embodiments, the object identified as the target object may represent material to be diverted from the conveyor system. In other embodiments, objects identified as target objects represent material that should be allowed to remain on the conveyor system so that non-target objects can be redirected instead.

材料片101が方向転換/排出されるN個の分別ビン136…139に加えて、システム100はまた、コンベヤシステム103から前述の分別ビン136…139のいずれかに分別/排出されなかった材料片101を受け入れる容器またはビン140を含んでもよい。例えば、材料片101は、材料片101の分類が判定されていない場合(または単に分別装置が材料片を適切に方向転換/排出できなかったために)、コンベヤシステム103からN個の分別ビン136…139のうちの1つに方向転換/排出されない可能性がある。したがって、ビン140は、未分類の材料片が投棄されるデフォルトの容器として機能する可能性がある。代替的に、ビン140は、N個の分別ビン136…139のいずれにも意図的に割り当てられていない材料片の1つまたは複数の分類を受け取るために使用されてもよい。これらの材料片は、他の特性に従って、および/または別の分別システムによってさらに分別されてもよい。 In addition to the N sorting bins 136...139 into which pieces of material 101 are diverted/discharged, the system 100 also stores pieces of material that have not been sorted/discharged from the conveyor system 103 into any of the aforementioned sorting bins 136...139. A container or bin 140 for receiving 101 may also be included. For example, a piece of material 101 is transferred from the conveyor system 103 to the N sorting bins 136... 139 may not be diverted/ejected. Therefore, bin 140 may serve as a default container into which unsorted material pieces are dumped. Alternatively, bin 140 may be used to receive one or more classifications of material pieces that are not intentionally assigned to any of the N sorting bins 136...139. These pieces of material may be further sorted according to other characteristics and/or by another sorting system.

所望の材料片の様々な分類に応じて、複数の分類を単一の分別装置および関連する分別ビンにマッピングできる。言い換えれば、分類と分別ビンの間に1対1の相関関係がある必要はない。例えば、ユーザは、材料の特定の分類を同じ分別ビンに分別することを希望する場合がある(例えば、フラクションに含まれる異なるプラスチックのタイプなど)。この分別を達成するために、材料片101が所定の分類グループ(例えば、フラクション)に該当するものとして分類されるとき、同じ分別装置が作動してこれらを同じ分別ビンに分別することができる。このような組み合わせの分別は、分別された材料片の任意の所望の組み合わせを生成するために適用され得る。分類のマッピングは、そのような所望の組み合わせを生成するために、ユーザによって(例えば、コンピュータシステム107によって操作される分別アルゴリズム(例えば、図7を参照)を使用して)プログラムされてもよい。さらに、材料片の分類はユーザ定義可能であり、材料片の任意の特定の既知の分類(例えば、本明細書で開示されるようなフラクション)に限定されない。 Depending on the different classifications of desired material pieces, multiple classifications can be mapped to a single sorting device and associated sorting bins. In other words, there does not need to be a one-to-one correlation between classification and sorting bins. For example, a user may desire to separate certain categories of materials into the same sorting bin (eg, different types of plastics included in the fractions, etc.). To accomplish this sorting, when pieces of material 101 are classified as falling into a predetermined classification group (eg, fraction), the same sorting device can be operated to separate them into the same sorting bin. Such combinatorial fractionation may be applied to produce any desired combination of fractionated material pieces. The classification mapping may be programmed by a user (eg, using a sorting algorithm operated by computer system 107 (see, eg, FIG. 7)) to generate such desired combinations. Additionally, the classification of material pieces is user-definable and is not limited to any particular known classification of material pieces (eg, fractions as disclosed herein).

コンベヤシステム103は、未分類の材料片がシステム100の先頭に戻され、再びシステム100を通過するように円形コンベヤ(図示せず)を含んでもよい。さらに、システム100は、コンベヤシステム103上を移動する各材料片101を具体的に追跡できるため、システム100による所定回数のサイクル(または材料片101がビン140に収集された)後にシステム100が分類に失敗しないように、材料片101を誘導/排出するために、何らかの分別装置(例えば、分別装置129)を実装することができる。 Conveyor system 103 may include a carousel (not shown) so that unsorted pieces of material are returned to the beginning of system 100 and passed through system 100 again. Further, the system 100 can specifically track each piece of material 101 as it moves on the conveyor system 103 so that the system 100 can sort it after a predetermined number of cycles by the system 100 (or after a piece of material 101 has been collected in the bin 140). Some sorting device (eg, sorting device 129) may be implemented to guide/eject the material pieces 101 so as not to fail.

本開示の特定の実施形態では、コンベヤシステム103は、第1のベルトが視覚システム110を通過する材料片を搬送し、第2のベルトが第2の分別のために実装されたセンサシステム120を通過して特定の分別された材料片を搬送する、例えば2つのベルトなど、直列に構成された複数のベルトに分割されてもよい。さらに、そのような第2のコンベヤベルトは、材料片が第1のベルトから第2のベルト上に落下するように、第1のコンベヤベルトよりも低い高さにすることができる。 In certain embodiments of the present disclosure, the conveyor system 103 has a first belt conveying pieces of material past a vision system 110 and a second belt carrying a sensor system 120 implemented for a second sorting. It may also be divided into a plurality of belts arranged in series, for example two belts, which convey particular separated pieces of material therethrough. Furthermore, such second conveyor belt may be at a lower height than the first conveyor belt such that pieces of material fall from the first belt onto the second belt.

センサシステム120を実装する本開示の特定の実施形態では、発光源121は、検出領域の上(すなわち、コンベヤシステム103の上)に配置され得る。ただし、本開示の特定の実施形態は、依然として許容可能な感知/検出される物理的特性を生成する他の位置に発光源121および/または検出器124を配置してもよい。 In certain embodiments of the present disclosure implementing sensor system 120, light source 121 may be located above the detection area (i.e., above conveyor system 103). However, certain embodiments of the present disclosure may place the light source 121 and/or detector 124 at other locations that still produce acceptable sensed/detected physical characteristics.

本明細書で説明されるシステムおよび方法は、様々なサイズおよび形状のいずれかを有する個々の材料片を分類および/または分別するために適用され得る。本明細書に記載されるシステムおよび方法は主に個々の材料片の分別に関連して説明されるが、本明細書に記載されるシステムおよび方法はそれに限定されない。このようなシステムおよび方法は、複数の材料からの放出を同時に刺激および/または検出するために使用され得る。例えば、単一化された材料の流れが1つまたは複数のコンベヤベルトに沿って直列に搬送されるのとは対照的に、複数の単一化された流れが並行して搬送されてもよい。各流れは、同じベルト上に存在していてもよいし、平行に配置された異なるベルト上に存在していてもよい。さらに、材料片は1つまたは複数のコンベヤベルト上に(例えば、それらにわたって、かつ沿って)ランダムに分散されていてもよい。したがって、本明細書に記載のシステムおよび方法は、複数の材料片を同時に刺激および/または材料片からの放射を検出するために使用することができる。換言すれば、各材料片が個別に考慮されるのではなく、複数の材料片が単一の部品として扱われ得る。したがって、複数の材料片をまとめて分類および分別することができる(例えば、コンベヤシステムから方向転換/排出される)。 The systems and methods described herein can be applied to sort and/or separate individual pieces of material having any of a variety of sizes and shapes. Although the systems and methods described herein are primarily described in connection with the separation of individual pieces of material, the systems and methods described herein are not limited thereto. Such systems and methods can be used to stimulate and/or detect release from multiple materials simultaneously. For example, multiple singulated streams may be conveyed in parallel, as opposed to streams of singulated material being conveyed in series along one or more conveyor belts. . Each stream may be on the same belt or on different belts arranged in parallel. Further, the pieces of material may be randomly distributed on (eg, across and along) one or more conveyor belts. Accordingly, the systems and methods described herein can be used to simultaneously stimulate and/or detect radiation from multiple pieces of material. In other words, multiple pieces of material may be treated as a single part, rather than each piece of material being considered individually. Accordingly, multiple pieces of material can be sorted and sorted together (eg, diverted/ejected from a conveyor system).

本明細書で説明されるシステムおよび方法は、主に材料片の分別に関連して説明されているが、そのようなシステムおよび方法はその用途に限定されない。これらは、材料片内の元素(例えば、汚染物質など)の識別や材料片の組成の判定など、他の用途に使用されてもよい。 Although the systems and methods described herein are primarily described in connection with the separation of material pieces, such systems and methods are not limited to that application. These may be used for other applications, such as identifying elements within a piece of material (eg, contaminants, etc.) and determining the composition of a piece of material.

前述したように、本開示の特定の実施形態は、材料片を識別、追跡、および/または分類するために、1つまたは複数の視覚システム(例えば、視覚システム110)を実装することができる。本開示の実施形態によれば、このような視覚システムは、材料片を識別および/または分類および分別するために単独で動作してもよいし、材料片を識別および/または分類および分別するために1つまたは複数のセンサシステム(例えば、センサシステム120)と組み合わせて動作してもよい。分別システム(例えば、システム100)がそのような視覚システム110のみで動作するように構成されている場合、センサシステム120はシステム100から省略されてもよい(または単に停止されてもよい)。 As mentioned above, certain embodiments of the present disclosure may implement one or more vision systems (eg, vision system 110) to identify, track, and/or classify pieces of material. According to embodiments of the present disclosure, such a vision system may operate alone to identify and/or classify and separate pieces of material, or may operate to identify and/or classify and separate pieces of material. may operate in combination with one or more sensor systems (eg, sensor system 120). If a sorting system (e.g., system 100) is configured to operate solely with such vision system 110, sensor system 120 may be omitted from system 100 (or may simply be turned off).

材料片の感知された特性/捕捉された情報のタイプに関係なく、次に、情報(例えば、画像データパケット)は、各材料片を識別および/または分類するために、コンピュータシステム(例えば、コンピュータシステム107)に送信され、機械学習システムによって処理され得る。このような機械学習システムは、ニューラルネットワーク(例えば、人工ニューラルネットワーク、ディープニューラルネットワーク、畳み込みニューラルネットワーク、リカレントニューラルネットワーク、オートエンコーダ、強化学習など)、ファジーロジック、人工知能(「AI」)、深層学習アルゴリズム、深層構造化学習階層学習アルゴリズム、サポートベクターマシン(「SVM」)(例えば、線形SVM、非線形SVM、SVM回帰など)、決定木学習(例えば、分類と回帰木(「CART」)、アンサンブル手法(例えば、アンサンブル学習、ランダムフォレスト、バギングとペースト、パッチと部分空間、ブースティング、スタッキングなど)、次元削減(例えば、投影、多様体学習、主成分分析など)および/または深層機械学習アルゴリズム、参照により本明細書に組み込まれるdeeplearning.net Webサイト(このWebサイト内で参照されているすべてのソフトウェア、出版物、および利用可能なソフトウェアへのハイパーリンクを含む)に記載されており、そこで公開されているものなどを実装するものを含む、任意の周知の機械学習システムを実装することができる。本開示の実施形態内で利用することができる公的に入手可能な機械学習ソフトウェアおよびライブラリの非限定的な例としては、Python、OpenCV、Inception、Theano、Torch、PyTorch、Pylearn2、Numpy、Blocks、TensorFlow、MXNet、Caffe、Lasagne、Keras、Chainer、Matlab Deep Learning、CNTK、MatConvNet(コンピュータ視覚アプリケーション用の畳み込みニューラルネットワークを実装するMATLAB(登録商標)ツールボックス)、DeepLearnToolbox(深層学習用のMatlabツールボックス(Rasmus Berg Palm製))、BigDL、Cuda-Convnet(畳み込み(より一般的にはフィードフォワード)ニューラルネットワークの高速C++/CUDA実装)、Deep Belief Networks、RNNLM、RNNLIB-RNNLIB、matrbm、deeplearning4j、Eblearn.lsh、deepmat、MShadow、Matplotlib、SciPy、CXXNET、Nengo-Nengo、Eblearn、cudamat、Gnumpy、3方向因数分解RBMおよびmcRBM、mPoT(CUDAMatおよびGnumpyを使用して自然画像のモデルを訓練するPythonコード)、ConvNet、Elektronn、OpenNN、NeuralDesigner、Theano一般化ヘビアン学習、Apache Singa、Lightnet、およびSimpleDNNが挙げられる。 Regardless of the sensed characteristics/type of information captured of the pieces of material, the information (e.g., image data packets) is then sent to a computer system (e.g., a computer) to identify and/or classify each piece of material. system 107) and may be processed by the machine learning system. Such machine learning systems include neural networks (e.g., artificial neural networks, deep neural networks, convolutional neural networks, recurrent neural networks, autoencoders, reinforcement learning, etc.), fuzzy logic, artificial intelligence ("AI"), and deep learning. algorithms, deep structured learning hierarchical learning algorithms, support vector machines (“SVM”) (e.g., linear SVM, nonlinear SVM, SVM regression, etc.), decision tree learning (e.g., classification and regression trees (“CART”)), ensemble techniques (e.g. ensemble learning, random forests, bagging and pasting, patches and subspaces, boosting, stacking, etc.), dimensionality reduction (e.g. projection, manifold learning, principal component analysis, etc.) and/or deep machine learning algorithms, ref. deeplearning.net website (including all software, publications, and hyperlinks to available software referenced within this website), which is incorporated herein by Any well-known machine learning system can be implemented, including those that implement Limited examples include Python, OpenCV, Inception, Theano, Torch, PyTorch, Pylearn2, Numpy, Blocks, TensorFlow, MXNet, Caffe, Lasagne, Keras, Chainer, Matla b Deep Learning, CNTK, MatConvNet (for computer vision applications) MATLAB® toolbox for implementing convolutional neural networks), DeepLearnToolbox (Matlab toolbox for deep learning (manufactured by Rasmus Berg Palm)), BigDL, Cuda-Convnet (convolutional (more generally feedforward) neural networks) Deep Belief Networks, RNNLM, RNNLIB-RNNLIB, matrbm, deeplearning4j, Elearn.lsh, deepmat, MShadow, Matplotlib, SciPy, CXXNET, Nengo-Nengo, Elearn, cudamat, Gnumpy, 3-way factorization RBM and mcRBM, mPoT (Python code to train models of natural images using CUDAMat and Gnumpy), ConvNet, Elektronn, OpenNN, NeuralDesigner, Theano Generalized Hevian Learning, Apache Singa, Lightnet, and One example is SimpleDNN.

本開示の特定の実施形態によれば、機械学習は2段階で実行され得る。例えば、最初に訓練が行われるが、この訓練は、材料片の実際の分類/分別を実行するためにシステム100が利用されないという点でオフラインで実行することができる(例えば、図3~図4を参照)。システム100は、材料片(すなわち、同じタイプまたはクラスの材料を有するか、または同じ所定のフラクション内に入る)の均質なセット(本明細書では対照サンプルとも呼ばれる)が(例えば、コンベヤシステム103によって)システム100を通過し、また、そのようなすべての材料片は分別されない場合があるが、共通のビン(例えば、ビン140など)に収集される場合があるように、機械学習システムを訓練するために利用され得る。代替的に、訓練は、材料片の制御セットの感知情報(特性)を収集するための何らかの他の機構を使用することを含めて、システム100から離れた別の場所で実行されてもよい。この訓練段階では、機械学習システム内のアルゴリズムが、捕捉された情報から特徴を抽出する(例えば、当技術分野でよく知られている画像処理技術を使用して)。訓練アルゴリズムの非限定的な例には、線形回帰、勾配降下法、フィードフォワード、多項式回帰、学習曲線、正則化学習モデル、ロジスティック回帰が含まれるが、これらに限定されない。機械学習システム内のアルゴリズムが、材料とその特徴/特性(例えば、視覚システムおよび/またはセンサシステムによって捕捉されたもの)の間の関係を学習し、システム100によって受け取られ、その後、所望の分類によって分別され得る材料片の不均一混合物を後で分類するための知識ベースを作成するのは、この訓練段階である。このような知識ベースには、1つまたは複数のライブラリが含まれていてもよく、各ライブラリには、材料片を分類する際に機械学習システムによって利用されるパラメータ(例えば、ニューラルネットワークパラメータ)が含まれる。例えば、1つの特定のライブラリには、特定のタイプまたはクラスの材料、または所定のフラクションに該当する1つまたは複数の材料を認識および分類するために訓練段階によって構成されたパラメータが含まれ得る。本開示の特定の実施形態によれば、このようなライブラリを機械学習システムに入力することができ、システム100のユーザは、システム100の動作を調整するためにパラメータのうちの特定のパラメータを調整できる可能性がある(例えば、機械学習システムが材料の不均一混合物から特定の材料片をどの程度認識するかについての閾値有効性を調整する)。 According to certain embodiments of the present disclosure, machine learning may be performed in two stages. For example, although training is initially performed, this training can be performed offline in that the system 100 is not utilized to perform the actual sorting/separation of material pieces (e.g., FIGS. 3-4 ). The system 100 allows a homogeneous set (also referred to herein as a control sample) of pieces of material (i.e., having the same type or class of material or falling within the same predetermined fraction) to be collected (e.g., by conveyor system 103). ) passing through the system 100 and training the machine learning system such that all such pieces of material may not be separated, but may be collected in a common bin (e.g., bin 140, etc.) can be used for. Alternatively, training may be performed at another location remote from system 100, including using some other mechanism to collect sensed information (properties) of a control set of pieces of material. During this training phase, algorithms within the machine learning system extract features from the captured information (eg, using image processing techniques well known in the art). Non-limiting examples of training algorithms include, but are not limited to, linear regression, gradient descent, feedforward, polynomial regression, learning curves, regularized learning models, and logistic regression. An algorithm within the machine learning system learns the relationships between materials and their features/properties (e.g., those captured by the vision system and/or sensor system) that are received by the system 100 and then classified according to the desired classification. It is this training phase that creates a knowledge base for later classification of the heterogeneous mixture of material pieces that can be separated. Such a knowledge base may include one or more libraries, each library containing parameters (e.g., neural network parameters) utilized by the machine learning system in classifying pieces of material. included. For example, one particular library may include parameters configured by a training stage to recognize and classify one or more materials of a particular type or class, or of a predetermined fraction. According to certain embodiments of the present disclosure, such a library may be input into a machine learning system, and a user of system 100 may adjust certain of the parameters to adjust the operation of system 100. (e.g., adjusting threshold effectiveness for how well a machine learning system recognizes a particular piece of material from a heterogeneous mixture of materials).

図2に示すように、訓練段階では、対照サンプルである材料の1つまたは複数の特定のタイプ、分類、またはフラクションの複数の材料片201は、機械学習システム内のアルゴリズムが、そのようなタイプまたはクラスの材料を表す特徴を検出、抽出、学習するよう、視覚システムおよび/または1つまたは複数のセンサシステムを通過して送達され得る(例えば、コンベヤシステム203によって)。例えば、材料片201のそれぞれは、機械学習システム内のアルゴリズムが、そのようなプラスチック片を検出、認識、分類する方法を「学習」(訓練)するように、そのような訓練段階を経た、特定のタイプ、クラス、または所定のフラクションの個々のプラスチック片であってもよい。視覚システム(例えば、視覚システム110)を訓練する場合、材料片を視覚的に識別するように訓練される。これにより、プラスチック材料の1つまたは複数の特定のタイプ、クラス、またはフラクションに特有のパラメータのライブラリが作成される。次に、同じ処理をプラスチック片の異なるタイプ、クラス、またはフラクションに対して実行し、そのタイプ、クラス、またはフラクションに特有のパラメータのライブラリを作成するなどのことができる。機械学習システムによって分類されるプラスチックのタイプ、クラス、またはフラクションごとに、そのタイプ、クラス、またはプラスチックのフラクションの任意の数の例示的なプラスチック片がシステムを通過し得る。捕捉された感知情報が入力データとして与えられると、機械学習システム内のアルゴリズムはN個の分類器を使用し、それぞれがN個の異なる材料タイプ、クラス、またはフラクションの1つをテストする。機械学習システムは、MSW内に見出される任意のタイプ、クラス、またはフラクション材料、または本明細書に開示される任意の他の材料を含む、材料の任意のタイプ、クラス、またはフラクションを検出するように「教育」(訓練)され得ることに留意されたい。 As shown in FIG. 2, during the training phase, a plurality of pieces of material 201 of one or more particular types, classifications, or fractions of material are control samples, and the algorithm within the machine learning system or may be delivered (eg, by conveyor system 203) through a vision system and/or one or more sensor systems to detect, extract, and learn features representative of a class of materials. For example, each of the pieces of material 201 has gone through such a training step that an algorithm within a machine learning system has undergone such a training step to detect, recognize, and classify such pieces of plastic. individual plastic pieces of a type, class, or predetermined fraction. When training a vision system (eg, vision system 110), it is trained to visually identify pieces of material. This creates a library of parameters specific to one or more particular types, classes, or fractions of plastic materials. The same processing can then be performed on different types, classes, or fractions of plastic pieces, creating a library of parameters specific to that type, class, or fraction, and so on. For each type, class, or fraction of plastic classified by the machine learning system, any number of example plastic pieces of that type, class, or fraction of plastic may be passed through the system. Given the captured sensing information as input data, the algorithm within the machine learning system uses N classifiers, each testing one of N different material types, classes, or fractions. The machine learning system is configured to detect any type, class, or fraction of material, including any type, class, or fraction of material found within MSW or any other material disclosed herein. Note that a person can be “educated” (trained).

アルゴリズムが確立され、機械学習システムが材料分類の違い(例えば、視覚的に識別できる違い)を十分に学習(訓練)した後(例えば、ユーザ定義の統計的信頼レベル内)、次いで、異なる材料分類のライブラリは、材料片の不均一混合物(例えば、MSW内に含まれるような)から材料片を識別および/または分類するために使用される材料分類/分別システム(例えば、システム100)に実装され、そして、分別が行われる場合には、そのような機密扱いの材料片を分別してもよい。 Once the algorithm is established and the machine learning system has learned (trained) enough (e.g., within a user-defined statistical confidence level) to differentiate between material classifications (e.g., visually discernible differences), it then The library is implemented in a material classification/segregation system (e.g., system 100) used to identify and/or classify material pieces from a heterogeneous mixture of material pieces (e.g., as contained within MSW). , and, if separation is performed, such sensitive pieces of material may be separated.

機械学習システムを構築、最適化、利用するための技術は、関連文献に記載されているように当業者には既知である。このような文献の例には、次の出版物、すなわち、Krizhevsky他、「ImageNet Classification with Deep Convolutional Networks」、第25回神経情報処理システム国際会議議事録、2012年12月3~6日、ネバダ州レイクタホ、およびLeCun他、「Gradient-Based Learning Applied to Document Recognition」、IEEE論文集、電気電子学会(IEEE)、1998年11月、が含まれ、これらは両方とも、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。 Techniques for constructing, optimizing, and utilizing machine learning systems are known to those skilled in the art, as described in the relevant literature. Examples of such literature include the following publications: Krizhevsky et al., "ImageNet Classification with Deep Convolutional Networks," Proceedings of the 25th International Conference on Neural Information Processing Systems, December 3-6, 2012, Nevada and LeCun et al., "Gradient-Based Learning Applied to Document Recognition," Proceedings of the IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), November 1998, both of which are incorporated by reference in their entirety. incorporated into the book.

1つの例示的な技術では、特定の材料片に関して視覚またはセンサシステムによって捕捉されたデータは、(機械学習システムを実装する(構成された)データ処理システム(例えば、図9のデータ処理システム3400)内で)データ値の配列として処理され得る。例えば、データは、特定の材料片に関してデジタルカメラまたは他のタイプのセンサシステムによって捕捉され、データ値の配列(例えば、画像データパケット)として処理されるスペクトルデータであってもよい。各データ値は、単一の数値で表すことも、値を表す一連の数値として表すこともできる。これらの値は、ニューロンの重みパラメータで乗算されてもよく(例えば、ニューラルネットワークを使用して)、バイアスが追加されてもよい。これはニューロンの非線形性に影響を与え得る。ニューロンによって出力された結果の数値は、この出力に後続のニューロンの重み値を乗算し、任意選択でバイアスを追加し、再びニューロンの非線形性に影響を与えることで、値と同じように扱うことができる。このような処理の各反復は、ニューラルネットワークの「層」として知られている。最終層の最終出力は、材料片に関連する捕捉されたデータ内に材料が存在するか存在しないかの確率として解釈され得る。このような処理の例は、前述の参考文献「ImageNet Classification with Deep Convolutional Networks」と「Gradient-Based Learning Applied to Document Recognition」の両方で詳しく説明されている。 In one example technique, data captured by a visual or sensor system regarding a particular piece of material is transmitted to a data processing system (configured) implementing a machine learning system (e.g., data processing system 3400 of FIG. 9). ) can be treated as an array of data values. For example, the data may be spectral data captured by a digital camera or other type of sensor system for a particular piece of material and processed as an array of data values (eg, an image data packet). Each data value can be represented as a single number or as a series of numbers representing the value. These values may be multiplied by the neuron's weight parameters (eg, using a neural network) and a bias may be added. This can affect the nonlinearity of neurons. The resulting number output by a neuron can be treated like a value by multiplying this output by the weight value of the subsequent neuron, optionally adding a bias, and again affecting the nonlinearity of the neuron. I can do it. Each iteration of such processing is known as a "layer" of the neural network. The final output of the final layer may be interpreted as the probability of the presence or absence of material in the captured data associated with the piece of material. Examples of such processing can be found in the aforementioned references “ImageNet Classification with Deep Convolutional Networks” and “Gradient-Based Learning Applied to Document Recognition”. ion” are explained in detail in both.

ニューラルネットワークが最終層(「分類層」)として実装される本開示の特定の実施形態によれば、ニューロンの出力の最終セットは、材料片が捕捉されたデータに関連付けられている可能性を表すように訓練される。動作中、材料片が捕捉されたデータに関連付けられている可能性がユーザ指定の閾値を超えている場合、材料片が捕捉されたデータに実際に関連付けられていると判定される。これらの技術を拡張して、特定の捕捉されたデータに関連付けられたあるタイプの材料の存在だけでなく、特定の捕捉されたデータのサブ領域が1つのタイプの材料に属するか、または別のタイプの材料に属するかを判定することもできる。この処理はセグメンテーションとして知られており、「完全畳み込み」ニューラルネットワークとして知られるニューラルネットワークや、完全に畳み込みではないにしても畳み込み部分を含む(すなわち、部分的に畳み込みである)ネットワークなど、ニューラルネットワークを使用する技術が文献に存在する。これにより、材料の位置およびサイズを判定できるようになる。 According to certain embodiments of the present disclosure, in which the neural network is implemented as a final layer (a "classification layer"), the final set of neuron outputs represents the probability that a piece of material is associated with the captured data. be trained as such. In operation, it is determined that the piece of material is actually associated with the captured data if the probability that the piece of material is associated with the captured data exceeds a user-specified threshold. These techniques can be extended to determine whether a subregion of a particular captured data belongs to one type of material or another. It is also possible to determine whether the material belongs to a type of material. This process is known as segmentation, and can be applied to neural networks, such as those known as "fully convolutional" neural networks, or networks that contain convolutional parts (i.e., are partially convolutional), even if they are not fully convolutional. Techniques exist in the literature that use . This allows the location and size of the material to be determined.

本開示は機械学習技術にのみ限定されるものではないことを理解されたい。材料の分類/識別のための他の一般的な手法も使用できる。例えば、センサシステムは、マルチスペクトルカメラまたはハイパースペクトルカメラを使用した分光分析技術を利用して、材料のスペクトル放射(すなわち、スペクトル撮像)を調べることによってあるタイプ、クラス、またはフラクションの材料の存在または不在を示す信号を提供し得る。テンプレートマッチングアルゴリズムでは材料片のスペクトル画像も使用される場合があり、このアルゴリズムでは、スペクトル画像のデータベースが取得されたスペクトル画像と比較され、そのデータベースから特定のタイプの材料の有無が検出される。捕捉されたスペクトル画像のヒストグラムをヒストグラムのデータベースと比較することもできる。同様に、バッグオブワードモデルをスケール不変特徴変換(「SIFT」)などの特徴抽出技術とともに使用して、捕捉されたスペクトル画像とデータベース内のスペクトル画像との間で抽出された特徴を比較することもできる。 It should be understood that this disclosure is not limited only to machine learning techniques. Other common techniques for material classification/identification can also be used. For example, sensor systems utilize spectroscopic techniques using multispectral or hyperspectral cameras to detect the presence or absence of a type, class, or fraction of a material by examining the spectral emissions of the material (i.e., spectral imaging). A signal indicating absence may be provided. A spectral image of a piece of material may also be used in a template matching algorithm, in which a database of spectral images is compared to the acquired spectral image and the presence or absence of a particular type of material is detected from the database. The histogram of the captured spectral image can also be compared to a database of histograms. Similarly, bag-of-words models can be used with feature extraction techniques such as scale-invariant feature transforms (“SIFT”) to compare extracted features between captured spectral images and spectral images in a database. You can also do it.

したがって、本明細書に開示されているように、本開示の特定の実施形態は、どの材料片が定義されたグループ内のコンベヤシステムから方向転換されるべきかを判定するために、1つまたは複数の異なるタイプ、クラスまたはフラクションの材料の識別/分類を提供する。特定の実施形態によれば、機械学習技術は、材料の様々な1つまたは複数の異なるタイプ、クラス、またはフラクションを識別するためにニューラルネットワークを訓練する(すなわち、構成する)ために利用される。材料(例えば、コンベアシステム上を移動するもの)からスペクトル画像やその他のタイプの感知情報が捕捉され、そしてそのような材料の識別/分類に基づいて、本明細書に記載のシステムは、どの材料片をコンベヤシステム上に残しておき、どの材料片をコンベヤシステムから方向転換/除去すべきかを判定することができる(例えば、収集ビンに入れるか、別のコンベヤシステムに方向転換するかのいずれか)。 Accordingly, as disclosed herein, certain embodiments of the present disclosure utilize one or more Provides identification/classification of multiple different types, classes or fractions of materials. According to certain embodiments, machine learning techniques are utilized to train (i.e., configure) a neural network to identify one or more different types, classes, or fractions of a variety of materials. . Spectral images and other types of sensing information are captured from materials (e.g., those moving on a conveyor system), and based on the identification/classification of such materials, the systems described herein identify which materials. Pieces can be left on the conveyor system and it can be determined which pieces of material should be diverted/removed from the conveyor system (e.g., either placed in a collection bin or diverted to another conveyor system) ).

本開示の特定の実施形態によれば、既存の設備(例えば、システム100)用の機械学習システムは、現在のニューラルネットワークパラメータのセットを新しいニューラルネットワークパラメータのセットに置き換えることによって、材料の新しいタイプ、クラス、またはフラクションの特性を識別/分類するために動的に再構成され得る。 In accordance with certain embodiments of the present disclosure, a machine learning system for an existing facility (e.g., system 100) is configured to generate new types of materials by replacing a current set of neural network parameters with a new set of neural network parameters. , classes, or fractions can be dynamically reconfigured to identify/classify characteristics.

ここで言及すべき点の1つは、本開示の特定の実施形態によれば、材料片の検出/捕捉された特徴/特性 (例えば、スペクトル画像)は、必ずしも単に特に識別可能または識別可能な物理的特性である必要はなく、それらは、数学的にのみ表現できる抽象的な公式である場合もあれば、まったく数学的に表現できない場合もあり、それにもかかわらず、機械学習システムはスペクトルデータを解析して、訓練段階で制御サンプルを分類できるパターンを探すように構成され得る。さらに、機械学習システムは、材料片の捕捉された情報(例えば、スペクトル画像など)のサブセクションを取得し、事前に定義された分類間の相関関係を見つけようとし得る。 One point to mention here is that according to certain embodiments of the present disclosure, the detected/captured features/properties (e.g., spectral images) of a piece of material are not necessarily merely particularly distinguishable or distinguishable. They do not have to be physical properties; they may be abstract formulas that can only be expressed mathematically, or they may not be expressible mathematically at all; nevertheless, machine learning systems use spectral data. can be configured to look for patterns that can classify the control samples during the training phase. Additionally, the machine learning system may take subsections of the captured information (eg, spectral images, etc.) of the piece of material and attempt to find correlations between predefined classifications.

本開示の特定の実施形態によれば、材料片の制御サンプルが視覚システムおよび/またはセンサシステムによって渡される訓練段階を利用する代わりに、機械学習システムの訓練は、ラベル付け/注釈技術を利用して実行でき、これにより、材料片のデータ/情報が視覚/センサシステムによって捕捉され、ユーザは、各材料片を識別するラベルまたは注釈であって、材料片の異種混合内で材料片を分類する際に機械学習システムが使用するライブラリの作成に使用されるラベルまたは注釈を入力する。 According to certain embodiments of the present disclosure, instead of utilizing a training phase in which control samples of material pieces are passed by a vision system and/or sensor system, training of the machine learning system utilizes labeling/annotation techniques. The data/information of the material pieces is captured by the vision/sensor system and the user is provided with a label or annotation that identifies each piece of material to categorize the pieces of material within a heterogeneous mixture of material pieces. Enter labels or annotations that are used to create libraries used by machine learning systems.

図3~図6を参照すると、本開示の実施形態は、有機および無機の化学組成によって分別され得るように、プラスチックの様々なタイプ、クラス、またはフラクションを一意に識別する方法で、複数のセンサ技術(例えば、視覚(「VIS」)、XRF、NIR、およびMWIRの任意の組み合わせ)を組み合わせるまたは融合する。ただし、MSW内のこれらのプラスチック片には様々なサイズや形状があるため、これらの様々なセンサから生成される信号には、センサ間で大きな差異があり得る。したがって、機械学習と様々なセンサ技術の融合を組み合わせることで、このような大きな分散が存在する場合でも、これらの信号の分類精度が向上する。システムに複数の異なるセンサを実装すると、システムのコストが増加し、分別速度も低下する可能性があるため、本開示の特定の実施形態は、より少ない数のセンサシステム(およびその結果としてより低い資本コストおよび運用コスト)を備えたシステム(例えば、システム100)を実装して、経済的実行可能性を高めるが、それでも材料を十分に分別することができる。 Referring to FIGS. 3-6, embodiments of the present disclosure utilize multiple sensors in a manner that uniquely identifies various types, classes, or fractions of plastics, such that they can be separated by organic and inorganic chemical composition. Combining or fusing technologies, such as any combination of visual (“VIS”), XRF, NIR, and MWIR. However, because these pieces of plastic within the MSW come in different sizes and shapes, the signals generated from these various sensors can have large differences between sensors. Therefore, the combination of machine learning and the fusion of various sensor technologies will improve the classification accuracy of these signals even in the presence of such large variance. Because implementing multiple different sensors in a system can increase the cost of the system and also reduce the sorting speed, certain embodiments of the present disclosure are designed to implement fewer sensor systems (and thus lower A system (e.g., system 100) can be implemented to increase economic viability (eg, system 100) with low capital costs and operating costs, yet still adequately segregate materials.

図4は、材料片(例えば、プラスチック片)401が、各材料片401からスペクトルデータを捕捉するセンサシステムを通過してコンベヤシステム403によって搬送されるシステム(例えば、システム100)の簡略化した概略図を示す。この非限定的な例では、センサシステムは、各材料片401の可視画像データを捕捉するカメラ410(例えば、視覚システム110)、XRFシステム411、NIRシステム412、およびMWIRシステム413である。ただし、本明細書に開示されている任意の他のセンサシステムは、任意の組み合わせで利用できることに留意されたい。 FIG. 4 is a simplified schematic of a system (e.g., system 100) in which pieces of material (e.g., pieces of plastic) 401 are conveyed by a conveyor system 403 past a sensor system that captures spectral data from each piece of material 401. Show the diagram. In this non-limiting example, the sensor systems are a camera 410 (eg, vision system 110) that captures visible image data of each piece of material 401, an XRF system 411, a NIR system 412, and a MWIR system 413. However, it is noted that any of the other sensor systems disclosed herein can be utilized in any combination.

図3および図4を参照すると、1つまたは複数のセンサシステムを使用して処理ブロック301において材料の化学的特徴が判定される。センサシステムからの感知/検出/捕捉された信号は、材料ごとに(例えば、多次元データ配列で)組み合わされて、化学的特徴が作成される。XRFセンサシステムがプラスチック片内の無機元素または分子の存在を判定でき、一方で、NIRやMWIRなどの1つまたは複数の他のセンサシステムを組み合わせると、プラスチック片内の有機元素または分子の存在を判断できることを思い出されたい。処理ブロック302では、各材料片の可視画像が捕捉される。処理ブロック303では、各材料片の捕捉された可視画像(すなわち、それに関連する画像データ)が、その判定された化学的特徴(すなわち、スペクトル画像データ)と関連付けられる。図5および図6は、2つの異なるタイプのプラスチック材料(ポテトチップスの袋と電子機器のパッケージ)の化学的特徴および関連する画像データの非限定的な例示的な表現を示す。容易に分かるように、異なるタイプまたはクラスのプラスチック片は、異なる(固有の)化学的特徴を有し、これらは、プラスチック廃棄物の分別および/または分類(ユーザ定義であってもよい)を生成するために本開示の実施形態内で利用される。本開示の実施形態によれば、特定のタイプまたはクラスのプラスチック片の制御グループは、特定の化学的特徴を特定のタイプまたはクラスのプラスチック片に関連付けるよう機械学習システムを訓練するために、図4に示すシステムを通じて実行できる。 Referring to FIGS. 3 and 4, chemical characteristics of the material are determined at processing block 301 using one or more sensor systems. The sensed/detected/captured signals from the sensor systems are combined (eg, in a multidimensional data array) for each material to create a chemical signature. An XRF sensor system can determine the presence of inorganic elements or molecules within a piece of plastic, while a combination of one or more other sensor systems such as NIR or MWIR can determine the presence of organic elements or molecules within a piece of plastic. I want to be reminded that I can make decisions. At processing block 302, a visual image of each piece of material is captured. At processing block 303, the captured visual image of each piece of material (ie, its associated image data) is associated with its determined chemical characteristics (ie, spectral image data). 5 and 6 show non-limiting exemplary representations of chemical characteristics and associated image data for two different types of plastic materials (a bag of potato chips and an electronics package). As can be easily seen, different types or classes of plastic pieces have different (unique) chemical characteristics, and these generate plastic waste segregation and/or classification (which may be user-defined). Utilized within embodiments of the present disclosure to. According to embodiments of the present disclosure, a control group of a particular type or class of plastic pieces is used to train a machine learning system to associate a particular chemical characteristic with a particular type or class of plastic pieces. This can be done through the system shown below.

例えば、図5に示す例に関しては、複数のポテトチップスの袋(物理的条件や向きが異なる袋、あるいはチップのブランドおよび/またはメーカーに関連付けられた袋も含まれる場合がある)から捕捉された画像は、機械学習システムを訓練するために処理されてもよい。 For example, for the example shown in FIG. Images may be processed to train machine learning systems.

処理ブロック304は、プラスチック片を1つまたは複数のフラクションに分離することを含み得る。これらのフラクションを作成するには様々な方法がある。1つの方法は、主要な要素に基づいて第1の層を作成し、次に軽微な要素に基づいて第2、さらには第3の層を作成することである。例えば、最初にポリマーのタイプによってフラクションを判定し、次にアルミニウムや亜鉛などの無機元素に分岐することができる。次に、ポリマーのブレンド用に他の例示的なフラクションを作成し、その無機元素組成に分岐することができる。このタイプのクラスタリングを実行してフラクションを判定するための、主成分分析、K平均法クラスタリング、教師なし学習および半半教師あり学習などの計算手法もある。本明細書においてさらにフラクションが定義される。 Processing block 304 may include separating the plastic pieces into one or more fractions. There are various ways to create these fractions. One method is to create a first layer based on major elements, then a second, or even third layer based on minor elements. For example, fractions can be determined first by polymer type and then branched into inorganic elements such as aluminum or zinc. Other exemplary fractions can then be created for blends of polymers and branched into their inorganic elemental compositions. There are also computational techniques such as principal component analysis, K-means clustering, unsupervised learning and semi-semi-supervised learning to perform this type of clustering and determine fractions. Fractions are further defined herein.

処理ブロック305では、フラクションが判定された後、フラクションに関連するプラスチック片を(例えば手動で)分別して、各フラクションの対照グループを作成することができる。各フラクションはセンサシステムで測定されたため、各対照グループにはその片に関する化学情報が含まれている。視覚システム(例えば、視覚システム110)は、それらのフラクションを識別するように機械学習システムを訓練するために使用され得る。この方法を使用すると、プラスチック内の化学データが視覚的特徴に変換され、機械学習システムがそれを学習して分類できるようになる。また、システム100を使用して視覚画像に基づいて分類を実行すると、化学組成によってプラスチックも分離される。この方法は、2つの物体が異なって見え、異なる化学組成を持っている場合に機能する。2つの物体が同じか非常によく似ていて、化学組成が異なる場合、分類を実行するために2つ以上のセンサシステム(例えば、VISとXRFなど)が使用されてもよい。 At processing block 305, after the fractions have been determined, the plastic pieces associated with the fractions can be separated (eg, manually) to create a control group for each fraction. Because each fraction was measured with a sensor system, each control group contains chemical information about that piece. A vision system (eg, vision system 110) may be used to train a machine learning system to identify those fractions. Using this method, chemical data within the plastic is converted into visual features that a machine learning system can learn and classify. Performing classification based on visual images using system 100 also separates plastics by chemical composition. This method works when two objects look different and have different chemical compositions. If two objects are the same or very similar but have different chemical compositions, two or more sensor systems (eg, VIS and XRF, etc.) may be used to perform the classification.

判定されたフラクションは、任意の所望の様々な特定の有機および/または無機元素または分子を構成し得るため、処理300は、異なるプラスチック片の不均一混合物を分別して、1つまたは複数の異なるタイプまたはクラスのプラスチック片を含む少なくとも1つのフラクションを生成するように構成されるように、分別システム内で実装される機械学習システムを訓練するために利用され得る。例えば、機械学習システムが、有機および/または無機の元素または分子の指定された組み合わせを含む任意のプラスチック片を識別するように訓練されている場合、分別が完了すると、分別されたフラクションには、すべてが同一ではないプラスチック片(つまり、各プラスチックチップバッグが、所定のフラクションによって定義される有機および/または無機要素または分子で構成されているため、チップの異なるブランドに関連する複数のプラスチックチップバッグ)が含まれている可能性がある。 Because the determined fractions may constitute any desired variety of specific organic and/or inorganic elements or molecules, the process 300 separates a heterogeneous mixture of different plastic pieces into one or more different types. or may be utilized to train a machine learning system implemented within a sorting system to be configured to generate at least one fraction containing plastic particles of a class. For example, if a machine learning system is trained to identify any piece of plastic that contains a specified combination of organic and/or inorganic elements or molecules, then once the separation is complete, the separated fractions will contain: Multiple plastic chip bags related to different brands of chips, as all plastic pieces are not identical (i.e. each plastic chip bag is composed of organic and/or inorganic elements or molecules defined by a given fraction) ) may be included.

図7は、本開示の特定の実施形態による、視覚システムおよび/または1つまたは複数のセンサシステムを利用して材料片を分類/分別する処理3500の例示的な実施形態を示すフローチャート図を示す。処理3500は、プラスチック片の不均一混合物を所定のタイプ、クラス、および/またはフラクションの任意の組み合わせに分類するために実行され得る。処理3500は、図1のシステム100を含む、本明細書に記載される本開示の任意の実施形態内で動作するように構成され得る。処理3500の動作は、システム(例えば、図1のコンピュータシステム107、視覚システム110、および/またはセンサシステム120)を制御するコンピュータシステム(例えば、図9のコンピュータシステム3400)内を含むハードウェアおよび/またはソフトウェアによって実行され得る。処理ブロック3501では、材料片は、コンベヤシステム上に堆積され得る。処理ブロック3502では、各材料片がシステム100を通って移動する際の各材料片を追跡するために、各材料片のコンベヤシステム上の位置が検出される。これは、視覚システム110によって(例えば、コンベヤシステム位置検出器(例えば、位置検出器105)と通信しながら、下にあるコンベヤシステム材料から材料片を区別することによって)実行され得る。代替的に、材料片を追跡するために材料追跡装置111を使用することもできる。または、光源(可視光、UV、およびIRを含むがこれらに限定されない)を生成でき、材料片の位置を特定するために使用できる検出器を備えたシステムを使用することもできる。処理ブロック3503では、材料片が視覚システムおよび/またはセンサシステムのうちの1つまたは複数の近くを移動すると、材料片の感知された情報/特性が捕捉/取得される。処理ブロック3504では、前述したような視覚システム(例えば、コンピュータシステム107内に実装される)は、捕捉された情報の前処理を実行してもよく、捕捉された情報を利用して材料片のそれぞれの情報を検出(抽出)することができる(例えば、背景(例えば、ベルトコンベア)から;言い換えれば、材料片と背景との違いを識別するために前処理が利用され得る)。拡張、閾値処理、輪郭化などのよく知られた画像処理技術を利用して、材料片を背景から区別できるものとして識別することができる。処理ブロック3505では、セグメンテーションが実行され得る。例えば、捕捉された情報には、1つまたは複数の材料片に関する情報が含まれ得る。さらに、画像が捕捉されるときに、特定の材料片がコンベアベルトの継ぎ目に位置する可能性がある。したがって、このような場合には、画像の背景から個々の材料片の画像を分離することが望ましい場合がある。処理ブロック3505の例示的な技術では、第1のステップは、画像の高コントラストを適用することであり、このようにして、背景ピクセルは実質的にすべて黒色のピクセルに減らされ、材料片に関する少なくとも一部のピクセルは実質的にすべて白色のピクセルにまで明るくされる。材料片の白い画像ピクセルは、材料片全体のサイズをカバーするように拡張される。このステップを完了すると、材料片の位置は、黒い背景にすべて白いピクセルが配置された高コントラストの画像になる。次に、材料片の境界を検出するために輪郭アルゴリズムが利用され得る。境界情報が保存され、境界位置が元の画像に転送される。次に、元の画像の、以前に定義した境界よりも大きい領域でセグメンテーションが実行される。このようにして、材料片が識別され、背景から分離される。 FIG. 7 depicts a flowchart diagram illustrating an exemplary embodiment of a process 3500 for classifying/separating pieces of material utilizing a vision system and/or one or more sensor systems, in accordance with certain embodiments of the present disclosure. . Process 3500 may be performed to classify a heterogeneous mixture of plastic pieces into any combination of predetermined types, classes, and/or fractions. Process 3500 may be configured to operate within any embodiment of the disclosure described herein, including system 100 of FIG. The operations of process 3500 may include hardware and/or hardware, including within a computer system (e.g., computer system 3400 of FIG. 9) that controls the system (e.g., computer system 107, vision system 110, and/or sensor system 120 of FIG. 1). or may be performed by software. At process block 3501, pieces of material may be deposited onto a conveyor system. At processing block 3502, the position of each piece of material on the conveyor system is detected to track each piece of material as it moves through system 100. This may be performed by vision system 110 (e.g., by distinguishing pieces of material from underlying conveyor system material while communicating with a conveyor system position detector (eg, position detector 105)). Alternatively, material tracking device 111 may be used to track pieces of material. Alternatively, a system can be used that can generate a light source (including but not limited to visible light, UV, and IR) and includes a detector that can be used to locate the piece of material. At processing block 3503, sensed information/characteristics of the piece of material are captured/obtained as the piece of material moves near one or more of the vision system and/or sensor system. At processing block 3504, a vision system (e.g., implemented within computer system 107) as described above may perform pre-processing of the captured information, utilizing the captured information to identify the piece of material. Respective information can be detected (extracted) (e.g. from the background (e.g. conveyor belt); in other words, pre-processing can be used to distinguish between pieces of material and the background). Well-known image processing techniques such as dilation, thresholding, and contouring can be utilized to identify pieces of material as distinct from the background. At processing block 3505, segmentation may be performed. For example, the captured information may include information regarding one or more pieces of material. Additionally, certain pieces of material may be located at the seams of the conveyor belt when the image is captured. Therefore, in such cases it may be desirable to separate images of individual pieces of material from the background of the image. In the exemplary technique of processing block 3505, the first step is to apply high contrast of the image, such that the background pixels are reduced to substantially all black pixels, at least for the piece of material. Some pixels are brightened to substantially all white pixels. The white image pixels of the piece of material are expanded to cover the size of the entire piece of material. After completing this step, the position of the material piece becomes a high-contrast image with all white pixels on a black background. A contour algorithm can then be utilized to detect the boundaries of the piece of material. Boundary information is saved and the border position is transferred to the original image. Segmentation is then performed on regions of the original image that are larger than the previously defined boundaries. In this way, pieces of material are identified and separated from the background.

任意選択の処理ブロック3506では、材料片は、各材料片を追跡するため、および/または材料片のサイズおよび/または形状を決定するために、材料片追跡装置および/またはセンサシステムの近くでコンベアシステムに沿って搬送されてもよく、これは、XRFシステムまたはその他の分光センサも分別システム内に実装されている場合に役立ち得る。処理ブロック3507では、後処理が実行され得る。後処理には、機械学習システムでの使用に備えて、捕捉された情報/データのサイズ変更が含まれ得る。この後処理には、材料片を分類する機械学習システムの機能を強化する方法で、特定の特性を変更する(例えば、画像のコントラストを強化する、画像の背景を変更する、フィルタを適用するなど)ことも含まれ得る。処理ブロック3509では、データのサイズが変更され得る。特定の状況下では、ニューラルネットワークなどの特定の機械学習システムのデータ入力要件に合わせてデータのサイズ変更が望まれる場合がある。例えば、ニューラルネットワークでは、一般的なデジタルカメラで捕捉された画像のサイズよりもはるかに小さい画像サイズ(例えば、225×255ピクセルまたは299×299ピクセル)が必要な場合がある。さらに、入力データのサイズが小さいほど、分類の実行に必要な処理時間は短くなる。したがって、データサイズが小さいほど、最終的にシステム100のスループットが向上し、その価値が増大し得る。 At optional processing block 3506, the pieces of material are placed on a conveyor near a piece tracking device and/or sensor system to track each piece of material and/or to determine the size and/or shape of the piece of material. may be carried along the system, which may be useful if an XRF system or other spectroscopic sensor is also implemented within the fractionation system. At processing block 3507, post-processing may be performed. Post-processing may include resizing the captured information/data for use in a machine learning system. This post-processing involves changing certain characteristics (e.g., enhancing image contrast, changing the image background, applying filters, etc.) in a way that enhances the machine learning system's ability to classify the pieces of material. ) may also be included. At processing block 3509, the size of the data may be changed. Under certain circumstances, it may be desirable to resize data to match the data input requirements of a particular machine learning system, such as a neural network. For example, neural networks may require image sizes that are much smaller than the size of images captured with typical digital cameras (eg, 225x255 pixels or 299x299 pixels). Additionally, the smaller the size of the input data, the less processing time is required to perform the classification. Therefore, smaller data sizes may ultimately improve the throughput of system 100 and increase its value.

処理ブロック3510および3511では、各材料片が感知/検出された特徴に基づいて識別/分類される。例えば、処理ブロック3510は、抽出された特徴を、以前に生成された知識ベース(例えば、訓練段階中に生成された)に格納された特徴と比較する、1つまたは複数の機械学習アルゴリズムを使用するニューラルネットワークで構成されていてもよく、そして、そのような比較に基づいて、最も一致する分類を材料片のそれぞれに割り当てる。機械学習システムのアルゴリズムは、自動的に訓練されたフィルタを使用して、捕捉された情報/データを階層的に処理し得る。フィルタ応答は、最終ステップで確率が得られるまで、アルゴリズムの次のレベルで正常に結合される。処理ブロック3511では、これらの確率をN個の分類のそれぞれに対して使用して、それぞれの材料片をN個の分別容器のどれに分別するべきかを判定することができる。例えば、N個の分類のそれぞれを1つの分別容器に割り当てることができ、検討中の材料片は、事前に定義された閾値より大きい確率を返す分類に対応するその容器に分別される。本開示の実施形態では、そのような所定の閾値は、ユーザによって事前設定されてもよい。いずれの確率も所定の閾値よりも大きくない場合、特定の材料片は外れ値容器(例えば、分別容器140)に分類されてもよい。 At processing blocks 3510 and 3511, each piece of material is identified/classified based on the sensed/detected characteristics. For example, processing block 3510 uses one or more machine learning algorithms to compare the extracted features to previously generated features stored in a knowledge base (e.g., generated during a training phase). and, based on such comparison, assigns a best matching classification to each of the pieces of material. Machine learning system algorithms may process the captured information/data hierarchically using automatically trained filters. The filter responses are successfully combined in the next level of the algorithm until the probabilities are obtained in the final step. At processing block 3511, these probabilities may be used for each of the N classifications to determine which of the N sorting containers each piece of material should be sorted into. For example, each of the N classifications can be assigned to one sorting container, and the piece of material under consideration is sorted into that container corresponding to the classification that returns a probability greater than a predefined threshold. In embodiments of the present disclosure, such predetermined threshold may be preset by the user. If neither probability is greater than a predetermined threshold, the particular piece of material may be classified into an outlier bin (eg, sort bin 140).

次に、処理ブロック3512において、材料片の分類に対応する分別装置が起動される。材料片の画像が捕捉された時刻と分別装置が作動する時刻との間に、材料片が視覚システムおよび/またはセンサシステムの近くからコンベヤシステムの下流の位置に移動した(例えば、コンベヤシステムの搬送速度で)。本開示の実施形態では、分別装置の起動は、材料片がその材料片の分類にマッピングされた分別装置を通過するときに分別装置が起動し、材料片がコンベヤシステムから関連する分別容器に方向転換/排出されるようにタイミング調整される。本開示の実施形態では、分別装置の起動は、材料片が分別装置の前を通過するときを検出し、分別装置の起動を可能にする信号を送信するそれぞれの位置検出器によってタイミング調整され得る。処理ブロック3513では、起動された分別装置に対応する分別容器が、方向転換/排出された材料片を受け取る。 Next, at processing block 3512, the sorting device corresponding to the classification of the material pieces is activated. Between the time the image of the material piece was captured and the time the sorter was activated, the material piece moved from near the vision and/or sensor system to a location downstream of the conveyor system (e.g. speed). In embodiments of the present disclosure, activation of the sorter is such that the sorter is activated when a piece of material passes a sorter that is mapped to the classification of that piece of material, and the piece of material is directed from the conveyor system to the associated sorting container. Timed for conversion/emission. In embodiments of the present disclosure, activation of the sorting device may be timed by respective position detectors that detect when pieces of material pass in front of the sorting device and transmit signals that enable activation of the sorting device. . At process block 3513, the sorting container corresponding to the activated sorting device receives the diverted/discharged material pieces.

図8は、本開示の特定の実施形態による、材料片を分別する処理800の例示的な実施形態を示すフローチャート図を示す。処理800は、図1のシステム100を含む、本明細書に記載される本開示の任意の実施形態内で動作するように構成され得る。処理800は、処理3500と連携して動作するように構成されてもよい。例えば、本開示の特定の実施形態によれば、処理ブロック803および804は、材料片を分類および/または分別するべく、機械学習システムと連携して実装される視覚システム110の取り組みを、機械学習システムと連携して実装されないセンサシステム(例えば、センサシステム120)と組み合わせるために、処理3500に組み込むことができる(例えば、処理ブロック3503~3510と直列または並列で動作する)。 FIG. 8 depicts a flowchart diagram illustrating an exemplary embodiment of a process 800 for separating pieces of material, according to certain embodiments of the present disclosure. Process 800 may be configured to operate within any embodiment of the disclosure described herein, including system 100 of FIG. Process 800 may be configured to operate in conjunction with process 3500. For example, in accordance with certain embodiments of the present disclosure, processing blocks 803 and 804 may be configured such that the efforts of vision system 110 implemented in conjunction with a machine learning system to classify and/or separate pieces of material are performed using machine learning. It can be incorporated into processing 3500 (eg, operating in series or parallel with processing blocks 3503-3510) for combination with sensor systems (eg, sensor system 120) that are not implemented in conjunction with the system.

処理800の動作は、システム(例えば、図1のコンピュータシステム107)を制御するコンピュータシステム(例えば、図9のコンピュータシステム3400)内を含むハードウェアおよび/またはソフトウェアによって実行され得る。処理ブロック801では、コンベヤシステム上に材料片を堆積することができる。次に、任意選択の処理ブロック802において、材料片は、各材料片を追跡し、および/または材料片のサイズおよび/または形状を判定するために、材料片追跡装置および/または光学画像システムの近傍内でコンベヤシステムに沿って搬送され得る。処理ブロック803では、材料片がセンサシステムの近くを移動すると、材料片は、EMエネルギー(波)またはセンサシステムで利用される特定のタイプのセンサ技術に適したその他のタイプの刺激で調べられるか、刺激され得る。処理ブロック804では、材料片の物理的特性がセンサシステムによって感知/検出され、捕捉される。処理ブロック805では、材料片の少なくとも一部について、材料のタイプは、捕捉された特性に(少なくとも部分的に)基づいて識別/分類され、視覚システム110と連動した機械学習システムによる分類と組み合わせることができる。 The operations of process 800 may be performed by hardware and/or software, including within a computer system (eg, computer system 3400 of FIG. 9) controlling a system (eg, computer system 107 of FIG. 1). At process block 801, pieces of material may be deposited onto a conveyor system. Next, at optional processing block 802, the pieces of material are placed on a piece of material tracking device and/or an optical imaging system to track each piece of material and/or determine the size and/or shape of the piece of material. It may be transported along a conveyor system within the vicinity. At processing block 803, as the piece of material moves near the sensor system, the piece of material is probed with EM energy (waves) or other type of stimulus appropriate for the particular type of sensor technology utilized in the sensor system. , can be stimulated. At processing block 804, physical characteristics of the piece of material are sensed/detected and captured by a sensor system. At processing block 805, for at least a portion of the pieces of material, the type of material is identified/classified based (at least in part) on the captured characteristics, combined with classification by a machine learning system in conjunction with vision system 110. I can do it.

次に、材料片の分別が実行される場合、処理ブロック806において、材料片の分類に対応する分別装置が起動される。材料片を感知してから分別装置が起動されるまでの間に、材料片は、コンベアシステムの搬送速度で、センサシステムの近くからコンベアシステムの下流の位置に移動した。本開示の特定の実施形態では、分別装置の起動は、材料片が材料片の分類にマッピングされた分別装置を通過すると、分別装置が起動され、材料片がコンベヤシステムからその関連する分別容器に方向転換/排出されるようにタイミング調整される。本開示の特定の実施形態では、分別装置の起動は、材料片が分別装置の前を通過するときを検出し、分別装置の起動を可能にする信号を送信するそれぞれの位置検出器によってタイミング調整され得る。処理ブロック807では、起動した分別装置に対応する分別容器が、方向転換/排出された材料片を受け取る。 Next, if sorting of the material pieces is to be performed, at processing block 806, the sorting device corresponding to the classification of the material pieces is activated. Between sensing a piece of material and activating the sorter, the piece of material moved from near the sensor system to a position downstream of the conveyor system at the conveying speed of the conveyor system. In certain embodiments of the present disclosure, activation of the sorting device is such that when a piece of material passes through a sorting device mapped to a classification of the material piece, the sorting device is activated and the piece of material is transferred from the conveyor system to its associated sorting container. Timed to change direction/eject. In certain embodiments of the present disclosure, activation of the sorting device is timed by respective position detectors that detect when a piece of material passes in front of the sorting device and send a signal that enables activation of the sorting device. can be done. At process block 807, the sorting container corresponding to the activated sorting device receives the diverted/discharged material pieces.

本開示の特定の実施形態によれば、システム100の複数の少なくとも一部は、分別の複数の反復または層を実行するために連続して一緒にリンクされ得る。例えば、このように2つ以上のシステム100が連携する場合、コンベヤシステムは単一のコンベヤベルトまたは複数のコンベヤベルトで実装でき、材料片を、材料の不均一混合物の第1のセットの材料片を分別装置(例えば、第1の自動制御システム108および関連する1つまたは複数の分別装置126…129)によって1つまたは複数の容器(例えば、分別ビン136…139)の第1のセットに分別するように構成された第1の視覚システム(および特定の実施形態によれば、センサシステム)を通過させて搬送し、そして、材料片を、第2の分別装置によって材料の不均一混合物の第2のセットの材料片を1つまたは複数の分別ビンの第2のセットに分別するように構成された第2の視覚システム(および特定の実施形態によれば、別のセンサシステム)を通過させて搬送する。このような多段階分別のさらなる議論は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2022/0016675号に記載されている。 According to certain embodiments of the present disclosure, multiple at least portions of system 100 may be linked together in series to perform multiple iterations or layers of fractionation. For example, when two or more systems 100 cooperate in this manner, the conveyor system can be implemented with a single conveyor belt or multiple conveyor belts, and the conveyor system can deliver pieces of material to a first set of pieces of material of a heterogeneous mixture of materials. into a first set of one or more containers (e.g., sorting bins 136...139) by a sorting device (e.g., first automatic control system 108 and associated one or more sorting devices 126...129). conveying the pieces of material past a first vision system (and, according to certain embodiments, a sensor system) configured to a second vision system (and, according to certain embodiments, another sensor system) configured to sort the two sets of material pieces into a second set of one or more sorting bins; and transport it. Further discussion of such multi-step fractionation is provided in US Patent Application Publication No. 2022/0016675, which is incorporated herein by reference.

このような一連のシステム100は、そのような方法で相互にリンクされた任意の数のそのようなシステムを含むことができる。本開示の特定の実施形態によれば、各連続システムは、前のシステムとは異なる分類またはタイプの材料を分別するように構成され得る。 Such a series 100 may include any number of such systems linked together in such a manner. According to certain embodiments of the present disclosure, each continuous system may be configured to separate a different classification or type of material than the previous system.

本開示の様々な実施形態によれば、材料の異なるタイプ、クラス、またはフラクションは、それぞれ機械学習システムで使用するための異なるタイプのセンサによって分類され、スクラップまたは廃棄物の流れの中の材料片を分類するために組み合わせることができる。 According to various embodiments of the present disclosure, different types, classes, or fractions of materials are each classified by different types of sensors for use in a machine learning system, and pieces of material in a scrap or waste stream are classified by different types of sensors for use in a machine learning system. can be combined to classify.

本開示の様々な実施形態によれば、2つ以上のセンサからのデータ(例えば、スペクトルデータ)は、材料片の分類を実行するために、単一または複数の機械学習システムを使用して組み合わせることができる。 According to various embodiments of the present disclosure, data (e.g., spectral data) from two or more sensors is combined using a single or multiple machine learning systems to perform classification of material pieces. be able to.

本開示の様々な実施形態によれば、複数のセンサシステムを単一のコンベヤシステムに取り付けることができ、各センサシステムは異なる機械学習システムを利用することができる。本開示の様々な実施形態によれば、複数のセンサシステムを異なるコンベヤシステムに取り付けることができ、各センサシステムは異なる機械学習システムを利用することができる。 According to various embodiments of the present disclosure, multiple sensor systems can be attached to a single conveyor system, and each sensor system can utilize a different machine learning system. According to various embodiments of the present disclosure, multiple sensor systems can be attached to different conveyor systems, and each sensor system can utilize a different machine learning system.

本開示の特定の実施形態は、分別後に特定の元素または材料の所定の重量または体積パーセント未満の含有量を有する材料の塊を生成するように構成され得る。 Certain embodiments of the present disclosure may be configured to produce a mass of material having less than a predetermined weight or volume percent content of a particular element or material after fractionation.

本開示の様々な実施形態によれば、異なるタイプのセンサシステムの任意の組み合わせを利用して、本明細書に開示される材料を識別/分類し、場合によっては分別することができる。例えば、本明細書に開示される各画像センサまたは分光センサは、そのセンサシステムに特有の機械学習システムによって処理されるように、材料片から感知された情報/特性からデータを生成するために使用され得る。代替的に、任意のセンサシステムを機械学習システムによる処理なしで使用することも、機械学習システムによる処理を使用して使用することも、両方を組み合わせて使用することもできる。 According to various embodiments of the present disclosure, any combination of different types of sensor systems may be utilized to identify/classify and possibly separate materials disclosed herein. For example, each image or spectroscopic sensor disclosed herein is used to generate data from information/properties sensed from a piece of material, as processed by a machine learning system specific to that sensor system. can be done. Alternatively, any sensor system can be used without processing by a machine learning system, with processing by a machine learning system, or a combination of both.

本開示の様々な実施形態によれば、材料の異なるタイプ、クラス、および/またはフラクションは、それぞれ機械学習システムで使用するための異なるタイプのセンサシステムによって分類され、廃棄物の流れ中の材料片を分類するために組み合わせられ得る。 According to various embodiments of the present disclosure, different types, classes, and/or fractions of materials are each classified by different types of sensor systems for use in machine learning systems, and pieces of material in a waste stream are classified by different types of sensor systems for use in machine learning systems. can be combined to classify.

ここで図9を参照すると、本開示の実施形態の態様が実装され得るデータ処理(「コンピュータ」)システム3400を示すブロック図が示されている。(「コンピュータ」、「システム」、「コンピュータシステム」、および「データ処理システム」という用語は、本明細書では同じ意味で使用される場合がある)。コンピュータシステム107、自動制御システム108、センサシステム120の態様、および/または視覚システム110は、コンピュータシステム3400と同様に構成され得る。コンピュータシステム3400は、ローカルバス3405(例えば、周辺構成要素相互接続(「PCI: peripheral component interconnect」)ローカルバスアーキテクチャ)を使用することができる。とりわけ、Accelerated Graphics Port(「AGP」)やIndustry Standard Architecture(「ISA」)など、任意の適切なバスアーキテクチャを利用できる。1つまたは複数のプロセッサ3415、揮発性メモリ3420、および不揮発性メモリ3435が、(例えば、PCIブリッジ(図示せず)を介して)ローカルバス3405に接続され得る。統合されたメモリコントローラおよびキャッシュメモリが、1つまたは複数のプロセッサ3415に結合され得る。1つまたは複数のプロセッサ3415は、1つまたは複数の中央プロセッサユニットおよび/または1つまたは複数のグラフィックスプロセッサユニット3401および/または1つまたは複数のテンソル処理ユニットを含み得る。ローカルバス3405への追加接続は、構成要素の直接相互接続またはアドインボードを通じて行うことができる。図示の例では、通信(例えば、ネットワーク(LAN))アダプタ3425、I/O(例えば、小型コンピュータシステムインターフェース(「SCSI」)ホストバス)アダプタ3430、および拡張バスインターフェース(図示せず)は、構成要素直接接続によってローカルバス3405に接続され得る。オーディオアダプタ(図示せず)、グラフィックスアダプタ(図示せず)、およびディスプレイアダプタ3416(ディスプレイ3440に結合された)は、(例えば、拡張スロットに挿入されたアドインボードによって)ローカルバス3405に接続され得る。 Referring now to FIG. 9, a block diagram illustrating a data processing ("computer") system 3400 in which aspects of embodiments of the present disclosure may be implemented is shown. (The terms "computer," "system," "computer system," and "data processing system" may be used interchangeably herein). Aspects of computer system 107, automatic control system 108, sensor system 120, and/or vision system 110 may be configured similarly to computer system 3400. Computer system 3400 can use a local bus 3405 (eg, peripheral component interconnect ("PCI") local bus architecture). Any suitable bus architecture may be utilized, such as Accelerated Graphics Port ("AGP") or Industry Standard Architecture ("ISA"), among others. One or more processors 3415, volatile memory 3420, and non-volatile memory 3435 may be connected to local bus 3405 (eg, via a PCI bridge (not shown)). An integrated memory controller and cache memory may be coupled to one or more processors 3415. One or more processors 3415 may include one or more central processor units and/or one or more graphics processor units 3401 and/or one or more tensor processing units. Additional connections to local bus 3405 can be made through direct interconnection of components or add-in boards. In the illustrated example, a communications (e.g., network (LAN)) adapter 3425, an I/O (e.g., small computer system interface ("SCSI") host bus) adapter 3430, and an expansion bus interface (not shown) are configured The elements can be connected to local bus 3405 by direct connections. An audio adapter (not shown), a graphics adapter (not shown), and a display adapter 3416 (coupled to display 3440) are connected to local bus 3405 (e.g., by an add-in board inserted into an expansion slot). obtain.

ユーザインターフェースアダプタ3412は、キーボード3413およびマウス3414、モデム(図示せず)、および追加のメモリ(図示せず)の接続を提供することができる。I/Oアダプタ3430は、ハードディスクドライブ3431、テープドライブ3432、およびCD-ROMドライブ(図示せず)への接続を提供することができる。 User interface adapter 3412 can provide connections for a keyboard 3413 and mouse 3414, a modem (not shown), and additional memory (not shown). I/O adapter 3430 can provide connections to a hard disk drive 3431, tape drive 3432, and CD-ROM drive (not shown).

オペレーティングシステムが、1つまたは複数のプロセッサ3415上で実行され、コンピュータシステム3400内の様々な構成要素を調整および制御するために使用され得る。図9では、オペレーティングシステムは市販のオペレーティングシステムであってもよい。オペレーティングシステムと連携してオブジェクト指向プログラミングシステム(例えば、Java、Pythonなど)が実行でき、システム3400上で実行されているプログラム(例えば、Java、Pythonなど)からオペレーティングシステムへの呼び出しを提供する。オペレーティングシステム、オブジェクト指向オペレーティングシステム、およびプログラムのための命令は、ハードディスクドライブ3431などの不揮発性メモリ3435記憶装置上に配置されてもよく、プロセッサ3415による実行のために揮発性メモリ3420にロードされてもよい。 An operating system runs on one or more processors 3415 and may be used to coordinate and control various components within computer system 3400. In FIG. 9, the operating system may be a commercially available operating system. An object-oriented programming system (eg, Java, Python, etc.) can be executed in conjunction with the operating system to provide calls to the operating system from programs (eg, Java, Python, etc.) running on system 3400. Instructions for the operating system, object-oriented operating system, and programs may be located on non-volatile memory 3435 storage, such as a hard disk drive 3431, and loaded into volatile memory 3420 for execution by processor 3415. Good too.

当業者であれば、図9のハードウェアが実装に応じて変わり得ることを理解するであろう。図9に示すハードウェアに加えて、またはその代わりに、フラッシュROM(または同等の不揮発性メモリ)または光ディスクドライブなどの他の内部ハードウェアまたは周辺装置を使用することもできる。また、本開示の処理のいずれも、マルチプロセッサコンピュータシステムに適用されてもよいし、複数のそのようなシステム3400によって実行されてもよい。例えば、機械学習システムの訓練は第1のコンピュータシステム3400によって実行され得る一方、分別のためのシステム100の動作は第2のコンピュータシステム3400によって実行され得る。 Those skilled in the art will understand that the hardware in FIG. 9 may vary depending on the implementation. In addition to or in place of the hardware shown in FIG. 9, other internal hardware or peripherals, such as flash ROM (or equivalent non-volatile memory) or optical disk drives, may also be used. Additionally, any of the processes of this disclosure may be applied to a multiprocessor computer system or performed by multiple such systems 3400. For example, training of the machine learning system may be performed by the first computer system 3400, while operations of the system 100 for classification may be performed by the second computer system 3400.

別の例として、コンピュータシステム3400は、コンピュータシステム3400が何らかのタイプのネットワーク通信インターフェースを含むか否かに関わらず、ある種のネットワーク通信インターフェースに依存せずに起動可能となるように構成されたスタンドアロンシステムであってもよい。さらなる例として、コンピュータシステム3400は、オペレーティングシステムファイルまたはユーザ生成データを格納する不揮発性メモリを提供するROMおよび/またはフラッシュROMで構成される組み込みコントローラであってもよい。 As another example, computer system 3400 may be a standalone device configured to be bootable independent of some type of network communication interface, whether or not computer system 3400 includes any type of network communication interface. It may be a system. As a further example, computer system 3400 may be an embedded controller comprised of ROM and/or flash ROM that provides non-volatile memory for storing operating system files or user-generated data.

図9に示されている例と上記の例は、アーキテクチャ上の制限を示唆するものではない。さらに、本開示の態様のコンピュータプログラム形式は、コンピュータシステムによって使用される任意のコンピュータ可読記憶媒体(すなわち、フロッピーディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、テープ、ROM、RAMなど)上に常駐することができる。 The example shown in FIG. 9 and the examples above are not intended to imply any architectural limitations. Additionally, the computer program form of aspects of the present disclosure may reside on any computer-readable storage medium used by a computer system (i.e., floppy disk, compact disk, hard disk, tape, ROM, RAM, etc.).

本明細書で説明したように、本開示の実施形態は、材料片を識別、追跡、分類、および/または分別するために説明された様々な機能を実行するように実装され得る。このような機能は、1つまたは複数のデータ処理システム(例えば、図9のデータ処理システム3400)内など、前述のコンピュータシステム107、視覚システム110、センサシステム120の態様、および/または自動制御システム108など、ハードウェアおよび/またはソフトウェア内に実装できる。ただし、本明細書で説明する機能は、特定のハードウェア/ソフトウェアプラットフォームへの実装に限定されるものではない。 As described herein, embodiments of the present disclosure may be implemented to perform various functions described for identifying, tracking, classifying, and/or separating pieces of material. Such functionality may be implemented in aspects of the aforementioned computer system 107, vision system 110, sensor system 120, and/or automated control system, such as within one or more data processing systems (e.g., data processing system 3400 of FIG. 9). It can be implemented in hardware and/or software, such as 108. However, the functionality described herein is not limited to implementation on any particular hardware/software platform.

当業者には理解されるように、本開示の態様は、システム、処理、方法、および/またはコンピュータプログラム製品として具体化され得る。したがって、本開示の様々な態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む)、または、本明細書では一般に「回路(circuit)」、「回路(circuitry)」、「モジュール」、または「システム」と呼ばれる、ソフトウェアおよびハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形態を取り得る。さらに、本開示の態様は、コンピュータ可読プログラムコードが組み込まれた1つまたは複数のコンピュータ可読記憶媒体に組み込まれたコンピュータプログラム製品の形態をとってもよい。(ただし、1つまたは複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせを利用することもできる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。) As will be understood by those skilled in the art, aspects of the present disclosure may be embodied as systems, processes, methods, and/or computer program products. Accordingly, various aspects of the present disclosure may be implemented in an entirely hardware embodiment, an entirely software embodiment (including firmware, resident software, microcode, etc.), or as generally referred to herein as a "circuit." Embodiments may combine software and hardware aspects called "circuitries," "modules," or "systems." Additionally, aspects of the present disclosure may take the form of a computer program product embodied in one or more computer readable storage media having computer readable program code embedded therein. (However, any combination of one or more computer-readable media may be utilized. A computer-readable medium may be a computer-readable signal medium or a computer-readable storage medium.)

コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、生物、原子、または半導体のシステム、装置、コントローラ、またはデバイス、あるいはそれらの任意の適切な組み合わせであってもよいが、これらに限定されず、コンピュータ可読記憶媒体それ自体は一時的な信号ではない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例(非網羅的なリスト)には、1つまたは複数のワイヤを有する電気接続、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(「RAM」)(例えば、図9のRAM3420)、読み取り専用メモリ(「ROM」)(例えば、図9のROM3435)、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ(「EPROM」またはフラッシュメモリ)、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ(「CD-ROM」)、光記憶装置、磁気記憶装置(例えば、図9のハードドライブ3431)、または前述のものの任意の適切な組み合わせが含まれ得る。この文書の文脈において、コンピュータ可読記憶媒体とは、命令実行システム、装置、コントローラ、またはデバイスによって使用される、またはそれらに関連して使用されるプログラムを含むまたは記憶できる任意の有形媒体であってよい。コンピュータ可読信号媒体上に具現化されたプログラムコードは、無線、有線、光ファイバケーブル、RFなどを含むがこれらに限定されない任意の適切な媒体、または前述のものの任意の適切な組み合わせを使用して送信され得る。 The computer-readable storage medium may be, for example, an electronic, magnetic, optical, electromagnetic, infrared, biological, atomic, or semiconductor system, apparatus, controller, or device, or any suitable combination thereof. Without limitation, the computer-readable storage medium itself is not a transitory signal. More specific examples (non-exhaustive list) of computer-readable storage media include electrical connections having one or more wires, portable computer diskettes, hard disks, random access memory ("RAM") (e.g., FIG. RAM 3420), read-only memory ("ROM") (e.g., ROM 3435 in Figure 9), erasable programmable read-only memory ("EPROM" or flash memory), fiber optic, portable compact disk read-only memory ("CD-ROM"), ''), optical storage, magnetic storage (eg, hard drive 3431 in FIG. 9), or any suitable combination of the foregoing. In the context of this document, a computer-readable storage medium is any tangible medium that contains or can store a program for use by or in connection with an instruction execution system, apparatus, controller, or device. good. Program code embodied on a computer readable signal medium can be implemented using any suitable medium, including but not limited to wireless, wired, fiber optic cable, RF, etc., or any suitable combination of the foregoing. can be sent.

コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドまたは搬送波の一部として、その中に組み込まれたコンピュータ可読プログラムコードを有する伝播データ信号を含み得る。このような伝播信号は、電磁気、光、またはそれらの適切な組み合わせを含むがこれらに限定されない、様々な形式のいずれかを取り得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置、コントローラ、またはデバイスによって、またはそれらに関連して使用するためのプログラムを通信、伝播、または移送できる任意のコンピュータ可読媒体であってよい。 A computer-readable signal medium may include a propagating data signal having computer-readable program code embodied therein, eg, as part of a baseband or carrier wave. Such propagated signals may take any of a variety of forms including, but not limited to, electromagnetic, optical, or any suitable combination thereof. A computer-readable signal medium is any computer-readable medium that is not a computer-readable storage medium and that can communicate, propagate, or transport a program for use by or in connection with an instruction execution system, apparatus, controller, or device. It's good.

図中のフローチャートおよびブロック図は、本開示の様々な実施形態によるシステム、方法、処理、およびプログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能性、および動作を示す。この点に関して、フローチャートまたはブロック図の各ブロックは、指定された論理機能を実装するための1つまたは複数の実行可能なプログラム命令を含む、コードのモジュール、セグメント、または一部を表し得る。また、実装によっては、ブロックに示されている機能が図に示されている順序と異なる順序で実行される可能性があることにも留意されたい。例えば、連続して示されている2つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されることもあれば、関係する機能に応じて、ブロックが逆の順序で実行されることもある。 The flowcharts and block diagrams in the figures illustrate the architecture, functionality, and operation of possible implementations of systems, methods, processes, and program products according to various embodiments of the present disclosure. In this regard, each block in the flowchart or block diagrams may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable program instructions for implementing the specified logical functions. Note also that, depending on the implementation, the functions depicted in the blocks may be performed out of the order shown in the figures. For example, two blocks shown in succession may actually be executed substantially simultaneously, or the blocks may be executed in the reverse order, depending on the functionality involved.

本明細書の説明では、フローチャート化された技術は一連の連続した動作で説明される場合がある。動作の順序と動作を実行する当事者は、教示の範囲から逸脱することなく自由に変更できる。動作はいくつかの方法で追加、削除、または変更され得る。同様に、動作の順序を変更したり、ループしたりすることもできる。さらに、処理、方法、アルゴリズムなどは連続した順序で説明される場合があるが、そのような処理、方法、アルゴリズム、またはそれらの任意の組み合わせは、別の順序で実行されるように動作可能であってもよい。さらに、処理、方法、またはアルゴリズム内の一部のアクションは、少なくともある時点で同時に実行されてもよく(例えば、並行して実行されるアクション)、全体、一部、またはそれらの任意の組み合わせで実行されてもよい。 In the discussion herein, flowchart techniques may be described as a series of sequential operations. The order of the operations and the parties performing the operations may be changed at will without departing from the scope of the teachings. Operations may be added, deleted, or modified in several ways. Similarly, operations can be reordered or looped. Further, although processes, methods, algorithms, etc. may be described in a sequential order, such processes, methods, algorithms, or any combination thereof may be operable to be performed in a different order. There may be. Additionally, some actions within a process, method, or algorithm may be performed simultaneously (e.g., actions performed in parallel) at least at some point, in whole, in part, or in any combination thereof. May be executed.

様々なタイプのプロセッサ(例えば、GPU3401、CPU3415)によって実行されるソフトウェアで実装されるモジュールには、例えば、例えば、オブジェクト、プロシージャ、または関数として編成され得るコンピュータ命令の1つまたは複数の物理ブロックまたは論理ブロックが含まれ得る。ただし、識別されたモジュールの実行可能ファイルは物理的に一緒に配置されている必要はなく、異なる場所に格納されている異種の命令が含まれていてもよく、それらは論理的に結合されると、モジュールを組み込み、モジュールの指定された目的を達成する。実際、実行可能コードのモジュールは単一の命令である場合もあれば、多数の命令である場合もあり、複数の異なるコードセグメント、異なるプログラム間、および複数のメモリデバイスに分散される場合もある。同様に、運用データ(例えば、本明細書に記載される材料分類ライブラリ)は、本明細書においてモジュール内で識別および図示され得、任意の適切な形式で具体化され、任意の適切なタイプのデータ構造内で編成され得る。運用データは単一のデータセットとして収集されてもよいし、異なるストレージデバイスを含む異なる場所に分散されてもよい。データはシステムまたはネットワーク上に電子信号を提供してもよい。 Software-implemented modules executed by various types of processors (e.g., GPU 3401, CPU 3415) may include, for example, one or more physical blocks of computer instructions that may be organized as objects, procedures, or functions, or Logic blocks may be included. However, the executable files of the identified modules do not have to be physically located together, and may contain disparate instructions stored in different locations, which are logically combined. and incorporate the module to achieve the module's specified purpose. In fact, a module of executable code may be a single instruction, or many instructions, and may be distributed across different code segments, between different programs, and across multiple memory devices. . Similarly, operational data (e.g., materials classification libraries described herein) may be identified and illustrated herein in modules, embodied in any suitable format, and of any suitable type. May be organized in data structures. Operational data may be collected as a single data set or distributed across different locations including different storage devices. The data may provide electronic signals over a system or network.

これらのプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ(例えば、GPU3401、CPU3415)を介して実行される命令が、フローチャートおよび/またはブロック図のブロックで指定された機能/動作を実装するための回路または手段を作成するように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラム可能なデータ処理装置(例えば、コントローラ)の1つまたは複数のプロセッサおよび/またはコントローラに提供されて、マシンを生産することができる。 These program instructions are such that instructions executed via a processor (e.g., GPU 3401, CPU 3415) of a computer or other programmable data processing device perform the functions/operations specified in the blocks of the flowcharts and/or block diagrams. provided to one or more processors and/or controllers of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing device (e.g., a controller) to create a circuit or means for implementing the machine. can be produced.

ブロック図および/またはフローチャート図の各ブロック、およびブロック図および/またはフローチャート図におけるブロックの組み合わせは、指定された機能または動作を実行する専用のハードウェアベースのシステム(例えば、1つまたは複数のグラフィックス処理ユニット(GPU3401など)を含み得る)、または専用ハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせによって実装できることにも留意されたい。例えば、モジュールは、カスタムVLSI回路やゲートアレイ、論理チップなどの既製の半導体、トランジスタ、コントローラ、またはその他のディスクリート構成要素を含むハードウェア回路として実装できる。モジュールは、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイロジック、プログラマブルロジックデバイスなどのプログラマブルハードウェアデバイスで実装することもできる。 Each block in the block diagrams and/or flowchart diagrams, and combinations of blocks in the block diagrams and/or flowchart diagrams, may represent a dedicated hardware-based system (e.g., one or more graphical Note also that it can be implemented by a processor unit (which may include a processing unit (such as GPU 3401)) or by a combination of dedicated hardware and computer instructions. For example, a module can be implemented as a custom VLSI circuit or gate array, off-the-shelf semiconductors such as logic chips, or hardware circuits that include transistors, controllers, or other discrete components. Modules can also be implemented with programmable hardware devices such as field programmable gate arrays, programmable array logic, programmable logic devices, and the like.

本開示の態様の動作を実行するためのコンピュータプログラムコード、すなわち命令は、Java、Smalltalk、Python、C++などのオブジェクト指向プログラミング言語、「C」プログラミング言語または同様のプログラミング言語、または本明細書で開示される機械学習ソフトウェアのいずれかなどの従来の手続き型プログラミング言語を含む、1つまたは複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述できる。プログラムコードは、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして完全にユーザのコンピュータシステム上で実行され、一部がユーザのコンピュータシステム上で実行され、一部がユーザのコンピュータシステム(例えば、分別に使用されるコンピュータシステム)上で実行され、一部がリモートコンピュータシステム(例えば、センサシステムの訓練に使用されるコンピュータシステムなど)上で実行され、または完全にリモートコンピュータシステムまたはサーバ上で実行されてもよい。後者のシナリオでは、リモートコンピュータシステムは、ローカルエリアネットワーク(「LAN」)またはワイドエリアネットワーク(「WAN」)を含むあらゆるタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータシステムに接続することができ、または、外部コンピュータシステムに接続することもできる(例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネット経由で)。 Computer program code, or instructions, for performing operations of aspects of the present disclosure may be implemented in an object-oriented programming language such as Java, Smalltalk, Python, C++, the "C" programming language or similar programming language, or as disclosed herein. Machine learning software can be written in any combination of one or more programming languages, including traditional procedural programming languages, such as any machine learning software. The program code may be executed entirely on a user's computer system as a stand-alone software package, partially executed on the user's computer system, and partially executed on the user's computer system (e.g., a computer system used separately). It may be executed partially on a remote computer system (such as a computer system used to train a sensor system), or entirely on a remote computer system or server. In the latter scenario, the remote computer system may be connected to the user's computer system through any type of network, including a local area network ("LAN") or wide area network ("WAN"), or may be connected to an external It may also be connected to a computer system (eg, via the Internet using an Internet service provider).

これらのプログラム命令は、コンピュータ可読媒体に格納された命令が、フローチャートおよび/またはブロック図のブロックで指定された機能/動作を実装する命令を含む製品を生産するように、コンピュータシステム、他のプログラム可能なデータ処理装置、コントローラ、または他のデバイスを特定の方法で機能させることができるコンピュータ可読記憶媒体に格納することもできる。 These program instructions may be used by a computer system, other program products, etc., such that the instructions stored on a computer-readable medium produce a product that includes instructions that implement the functions/operations specified in the blocks of the flowcharts and/or block diagrams. The information may also be stored on a computer-readable storage medium that enables a capable data processing apparatus, controller, or other device to function in a particular manner.

プログラム命令はまた、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で実行される命令が、フローチャートおよび/またはブロック図のブロックで指定された機能/動作を実装するための処理を提供するように、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、コントローラ、または他の装置にロードされて、コンピュータ、他のプログラム可能な装置、または他の装置上で一連の動作ステップを実行させて、コンピュータ実装処理を生成することもできる。 Program instructions may also include a computer, computer, or other programmable device such that instructions executed on a computer or other programmable device provide operations for implementing the functions/operations specified in the blocks of the flowcharts and/or block diagrams. loaded into another programmable data processing device, controller, or other device to cause the computer, other programmable device, or other device to perform a sequence of operational steps to produce a computer-implemented process; You can also do that.

様々な実装のデータを保存し、データへのアクセスを提供するために、ホストに1つまたは複数のデータベースを含めることができる。当業者であれば、セキュリティ上の理由から、本開示の任意のデータベース、システム、または構成要素は、単一の場所または複数の場所にあるデータベースまたは構成要素の任意の組み合わせを含んでもよく、各データベースまたはシステムは、ファイアウォール、アクセスコード、暗号化、復号化などの様々な適切なセキュリティ機能のいずれかを含んでもよいことも理解するであろう。データベースは、リレーショナル、階層型、オブジェクト指向などの任意のタイプのデータベースであり得る。データベースの実装に使用できる一般的なデータベース製品には、IBMのDB2、Oracle Corporationから入手可能なデータベース製品、Microsoft CorporationのMicrosoft Access、またはその他のデータベース製品が含まれる。データベースは、データテーブルやルックアップテーブルなど、適切な方法で編成できる。 A host may include one or more databases to store and provide access to data for various implementations. Those skilled in the art will appreciate that for security reasons, any database, system, or component of this disclosure may include any combination of databases or components in a single location or multiple locations; It will also be appreciated that the database or system may include any of a variety of suitable security features, such as firewalls, access codes, encryption, decryption, and the like. The database can be any type of database, such as relational, hierarchical, object-oriented, etc. Common database products that can be used to implement a database include IBM's DB2, database products available from Oracle Corporation, Microsoft Access from Microsoft Corporation, or other database products. Databases can be organized in any suitable manner, such as data tables or lookup tables.

特定のデータの関連付け(例えば、本明細書に記載の分別システムによって処理される材料片のそれぞれについて)は、当技術分野で知られ実践されている任意のデータ関連付け技術を通じて達成することができる。例えば、関連付けは手動または自動で実行できる。自動関連付け技術には、例えば、データベース検索、データベースのマージ、GREP、AGREP、SQLなどが含まれ得る。関連付けステップは、例えば製造業者と小売業者のそれぞれのデータテーブルのキーフィールドを使用するデータベースマージ機能によって達成できる。キーフィールドは、キーフィールドで定義されたオブジェクトの高レベルクラスに従ってデータベースを分割する。例えば、特定のクラスを第1のデータテーブルと第2のデータテーブルの両方のキーフィールドとして指定することができ、キーフィールドのクラスデータに基づいて2つのデータテーブルをマージすることができる。これらの実施形態では、マージされたデータテーブルのそれぞれのキーフィールドに対応するデータは同じであることが好ましい。ただし、同一ではないものの、キーフィールドに類似したデータを持つデータテーブルも、例えば、AGREPを使用してマージできる。 Specific data association (e.g., for each piece of material processed by the sorting system described herein) can be accomplished through any data association technique known and practiced in the art. For example, association can be performed manually or automatically. Automatic association techniques may include, for example, database searches, database merging, GREP, AGREP, SQL, and the like. The association step can be accomplished, for example, by a database merge function using key fields of the manufacturer's and retailer's respective data tables. Key fields partition the database according to the high-level class of objects defined by the key field. For example, a particular class can be designated as a key field in both a first data table and a second data table, and the two data tables can be merged based on the key field's class data. In these embodiments, the data corresponding to each key field of the merged data table is preferably the same. However, data tables that are not identical but have similar data in key fields can also be merged using, for example, AGREP.

本明細書では、デバイスを「構成する」こと、または何らかの機能を実行するように「構成された」デバイスについて言及する。これには、監視または制御機能を含む特定の論理機能を提供するように、事前定義された論理ブロックを選択し、それらを論理的に関連付けることが含まれる場合があることを理解されたい。また、改造制御装置のコンピュータソフトウェアベースのロジックのプログラミング、個別のハードウェア構成要素の配線、または前述のいずれかまたはすべての組み合わせも含まれ得る。 As used herein, we refer to "configuring" a device or referring to a device "configured" to perform some function. It should be appreciated that this may include selecting predefined logical blocks and logically associating them to provide particular logical functions, including monitoring or control functions. It may also include programming the computer software-based logic of the retrofit controller, wiring individual hardware components, or a combination of any or all of the foregoing.

本明細書の説明では、本開示の実施形態の完全な理解を提供するために、プログラミング、ソフトウェアモジュール、ユーザ選択、ネットワークトランザクション、データベースクエリ、データベース構造、ハードウェアモジュール、ハードウェア回路、ハードウェアチップ、コントローラなどの例などの多くの具体的な詳細が提供される。ただし、当業者は、本開示が、1つまたは複数の特定の詳細なしで、または他の方法、構成要素、材料などを使用して実施され得ることを認識するであろう。他の場合には、本開示の態様を曖昧にすることを避けるために、よく知られている構造、材料、または動作については、詳細に図示または説明しない場合がある。 The description herein describes programming, software modules, user selections, network transactions, database queries, database structures, hardware modules, hardware circuits, hardware chips, to provide a thorough understanding of embodiments of the present disclosure. Many specific details are provided, such as examples of , controllers, etc. However, one of ordinary skill in the art will recognize that the present disclosure may be practiced without one or more of the specific details or using other methods, components, materials, and the like. In other instances, well-known structures, materials, or operations may not be shown or described in detail to avoid obscuring aspects of the disclosure.

当業者であれば、システム100の構成要素の様々な設定およびパラメータ(ニューラルネットワークパラメータを含む)が、分類および分別される材料のタイプ、所望する分類と分別の結果、使用されている機器のタイプ、以前の分類の経験的結果、利用可能になるデータ、およびその他の要素に基づいて時間の経過とともにカスタマイズ、最適化、および再構成され得ることを理解するはずである。 Those skilled in the art will appreciate that the various settings and parameters of the components of system 100 (including neural network parameters) can be used to determine the types of materials to be sorted and sorted, the desired sorting and sorting results, and the type of equipment being used. , it should be understood that it may be customized, optimized, and reconfigured over time based on empirical results of previous classifications, data that becomes available, and other factors.

本明細書全体を通じて「一実施形態」、「実施形態」、または同様の用語への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が本開示の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる「一実施形態において」、「実施形態において」、「実施形態」、「特定の実施形態」、「様々な実施形態」、および同様の用語の出現は、すべて同じ実施形態を指す場合があるが、必ずしも同じであるとは限らない。さらに、本開示の記載された特徴、構造、態様、および/または特性は、1つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。これに応じて、機能が最初は特定の組み合わせで機能すると主張されていたとしても、場合によっては、特許請求の範囲に記載された組み合わせから1つまたは複数の特徴を組み合わせから削除することができ、特許請求の範囲に記載された組み合わせは、サブコンビネーションまたはサブコンビネーションの変形例を対象とすることができる。 Throughout this specification, references to "one embodiment," "embodiment," or similar terminology indicate that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is present in at least one implementation of the present disclosure. It means included in the form. Therefore, all appearances of the terms "in one embodiment," "in an embodiment," "embodiment," "particular embodiment," "various embodiments," and similar terms throughout this specification refer to the same embodiment. Although it may refer to the form, it is not necessarily the same thing. Additionally, the described features, structures, aspects, and/or characteristics of this disclosure may be combined in any suitable manner in one or more embodiments. Accordingly, in some cases one or more features may be removed from the claimed combination, even if the features were originally claimed to work in a particular combination. , the claimed combinations may be directed to subcombinations or variations of subcombinations.

利益、利点、および問題の解決策は、特定の実施形態に関して本明細書で説明されている。ただし、利益、利点、問題の解決策、および利益、利点、解決策が発生する、またはより顕著になる可能性のある要素は、一部またはすべての特許請求の範囲の重要な、必要な、または必須の機能や要素として解釈されない場合がある。さらに、本明細書に記載されている構成要素は、必須または重要であると明示的に記載されていない限り、本開示の実施に必要ではない。 Benefits, advantages, and solutions to problems are described herein with respect to specific embodiments. However, the benefit, advantage, solution to the problem, and the elements from which the benefit, advantage, solution may arise or become more prominent are important, necessary, or essential to some or all of the claims. or may not be interpreted as a required feature or element. Moreover, no component described herein is required to practice the present disclosure, unless explicitly described as essential or critical.

本明細書には多くの詳細が含まれているが、これらは本開示の範囲または特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、むしろ本開示の特定の実装に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。本明細書の見出しは、開示、開示の実施形態、または見出しの下に開示される他の事項を限定することを意図していない場合がある。 Although there are many details contained in this specification, these should not be construed as limitations on the scope of the disclosure or the claims, but rather on features specific to particular implementations of the disclosure. Should be construed as illustrative. The headings herein may not be intended to limit the disclosure, embodiments of the disclosure, or other matter disclosed under the heading.

本明細書において、「または」という用語は包括的なものであることが意図されており、「AまたはB」にはAまたはBが含まれ、さらにAとBの両方も含まれる。本明細書で使用される場合、「および/または」という用語は、エンティティのリストの文脈で使用される場合、単独または組み合わせて存在するエンティティを指す。したがって、例えば、「A、B、C、および/またはD」という語句には、A、B、C、およびDが個別に含まれるが、A、B、C、およびDのあらゆる組み合わせおよびサブコンビネーションも含まれる。 As used herein, the term "or" is intended to be inclusive, and "A or B" includes A or B, as well as both A and B. As used herein, the term "and/or" when used in the context of a list of entities refers to the entities present alone or in combination. Thus, for example, the phrase "A, B, C, and/or D" includes A, B, C, and D individually, but includes all combinations and subcombinations of A, B, C, and D. Also included.

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本開示を限定することを意図したものではない。本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、複数形も含むことを意図する場合がある。 The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the disclosure. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" may be intended to include the plural forms as well, unless the context clearly dictates otherwise.

以下の特許請求の範囲における対応する構造、材料、動作、およびすべての手段またはステッププラス機能要素の均等物は、特に特許請求されている他の特許請求の要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造、材料、または動作を含むことが意図されている場合がある。 Corresponding structures, materials, acts, and all means or steps plus equivalents of functional elements in the following claims are specifically claimed for performing the functions in combination with other claim elements. It may be intended to include any structure, material, or operation.

本明細書で使用される場合、「コントローラ」、「プロセッサ」、「メモリ」、「ニューラルネットワーク」、「インターフェース」、「分別器」、「デバイス」、「プッシング機構」、「プッシャ装置」、「画像センサ」、「ビン」、「レセプタクル」、「システム」、「回路」などの用語はそれぞれ、当業者によって認識および理解される非一般的なデバイス要素を指し、また、本明細書では35 U.S.C.112(f)を援用する目的で臨時語または臨時用語として使用されない。 As used herein, "controller", "processor", "memory", "neural network", "interface", "separator", "device", "pushing mechanism", "pusher apparatus", " Terms such as "image sensor," "bin," "receptacle," "system," and "circuit" each refer to non-common device elements that are recognized and understood by those skilled in the art, and are used herein to .. S. C. 112(f) as an accidental or casual term.

特定された特性または状況に関して本明細書で使用される場合、「実質的に」とは、特定された特性または状況を測定できるほど損なわないほど十分に小さい逸脱の程度を指す。許容される逸脱の正確な程度は、場合によっては特定の状況に依存する場合がある。 As used herein with respect to a specified property or situation, "substantially" refers to a degree of deviation that is sufficiently small so as not to measurably impair the specified property or situation. The exact degree of deviation allowed may depend on the particular circumstances.

本明細書で使用される場合、便宜上、複数の品目、構造要素、構成要素、例示的なフラクション、および/または材料が共通のリストで提示される場合がある。ただし、これらのリストは、リストの各部材が別個の一意の部材として個別に識別されているかのように解釈される必要がある。したがって、そのようなリストの個々の部材は、反対の兆候なしに、共通のグループ内での表現のみに基づいて、同じリストの他の部材と事実上同等であると解釈されるべきではない。 As used herein, for convenience, multiple items, structural elements, components, exemplary fractions, and/or materials may be presented in a common list. However, these lists should be interpreted as if each member of the list were individually identified as a separate and unique member. Accordingly, individual members of such a list should not be construed as being equivalent in nature to other members of the same list solely on the basis of their expression within a common group, without any indication to the contrary.

他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語(ポリマーまたは周期表内の化学元素に使用される頭字語など)は、ここで開示される主題が属する当業者に一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で言及されるすべての出版物、特許出願、特許、およびその他の参考文献は、特定の文章が引用されない限り、その全体が参照により組み込まれる。矛盾がある場合には、定義を含む本明細書が制御する。さらに、材料、方法、および例(例えば、列挙されたフラクション、プラスチック)は例示のみを目的としており、限定することを意図したものではない。 Unless otherwise defined, all technical and scientific terms (such as acronyms used for polymers or chemical elements in the periodic table) used herein will be understood by those skilled in the art to which the subject matter disclosed herein belongs. has the same meaning as commonly understood. All publications, patent applications, patents, and other references mentioned herein are incorporated by reference in their entirety, unless a specific document is cited. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control. Additionally, the materials, methods, and examples (eg, fractions listed, plastics) are for illustrative purposes only and are not intended to be limiting.

本明細書に記載されていない限り、特定の材料、処理行為、および回路に関する多くの詳細は従来のものであり、コンピューティング、エレクトロニクス、およびソフトウェア技術の教科書やその他の情報源で見つけることができる。 Unless otherwise noted herein, many details regarding specific materials, processing practices, and circuits are conventional and can be found in computing, electronics, and software technology textbooks and other sources. .

別段の指示がない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される成分、反応条件などの量を表すすべての数字は、すべての場合において用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、反対の指示がない限り、本明細書および添付の特許請求の範囲に記載されている数値パラメータは、ここに開示されている主題によって得られることが求められる所望の特性に応じて変化し得る近似値である。 Unless otherwise indicated, all numbers expressing quantities of components, reaction conditions, etc. used in the specification and claims are to be understood as modified in all cases by the term "about" Should. Accordingly, unless indicated to the contrary, the numerical parameters set forth in this specification and the appended claims may vary depending on the desired properties sought to be obtained by the subject matter disclosed herein. This is the approximate value obtained.

100 システム
101 材料片
102 ホッパ
103 コンベヤシステム、コンベヤベルト
104 コンベヤシステムモータ
105 位置検出器
106 タンブラ/バイブレータ/シンギュレータ
107 コンピュータシステム
108 自動制御システム
109 実写カメラ
110 光学認識システム、視覚システム
111 材料片追跡装置、材料追跡装置
112 制御システム
120 センサシステム
121 放射源
122 電源
124 検出器
125 検出器電子機器
126…129 分別装置
136…139 分別ビン
140 ビン、分別容器
201 材料片
203 コンベヤシステム
401 プラスチック片
403 コンベヤシステム
410 VIS
411 XRF
412 NIR
413 MWIR
3400 データ処理システム、コンピュータシステム
3401 グラフィックスプロセッサユニット、GPU
3405 ローカルバス
3412 ユーザインターフェースアダプタ
3413 キーボード
3414 マウス
3415 プロセッサ(CPU)
3416 ディスプレイアダプタ
3420 揮発性メモリ、RAM
3425 ネットワーク(LAN)アダプタ
3430 I/Oアダプタ
3431 ハードディスクドライブ
3432 テープドライブ
3435 不揮発性メモリ、ROM
3440 ディスプレイ
100 System 101 Material piece 102 Hopper 103 Conveyor system, conveyor belt 104 Conveyor system motor 105 Position detector 106 Tumbler/vibrator/singulator 107 Computer system 108 Automatic control system 109 Live action camera 110 Optical recognition system, vision system 111 Material piece tracking device , material tracking device 112 control system 120 sensor system 121 radiation source 122 power supply 124 detector 125 detector electronics 126...129 sorting device 136...139 sorting bin 140 bin, sorting container 201 material piece 203 conveyor system 401 plastic piece 403 conveyor system 410 VIS
411 XRF
412 NIR
413 MWIR
3400 Data processing system, computer system 3401 Graphics processor unit, GPU
3405 Local bus 3412 User interface adapter 3413 Keyboard 3414 Mouse 3415 Processor (CPU)
3416 Display adapter 3420 Volatile memory, RAM
3425 Network (LAN) adapter 3430 I/O adapter 3431 Hard disk drive 3432 Tape drive 3435 Non-volatile memory, ROM
3440 display

Claims (23)

第1の材料片の第1の視覚画像を捕捉するステップであって、結果として前記第1の材料片に関する第1の画像データパケットが得られる、ステップと、
第2の材料片の第2の視覚画像を捕捉するステップであって、結果として前記第2の材料片に関する第2の画像データパケットが得られ、前記第1の材料片は第1の化学的特徴を有し、前記第2の材料片は前記第1の化学的特徴とは異なる第2の化学的特徴を有する、ステップと、
前記異なる化学的特徴を有する材料片を視覚的に識別することを事前に学習した機械学習システムを用いて、前記第1および第2の画像データパケットを処理するステップと、
前記機械学習システムを用いて、前記異なる化学的特徴を有する材料片間の学習された視覚的識別に応じて、前記第1および第2の材料片を2つの異なる分類に分類するステップと、
を含む方法。
capturing a first visual image of a first piece of material, resulting in a first image data packet relating to the first piece of material;
capturing a second visual image of a second piece of material, resulting in a second image data packet relating to the second piece of material, the first piece of material being exposed to a first chemical the second piece of material has a second chemical characteristic different from the first chemical characteristic;
processing the first and second image data packets using a machine learning system previously trained to visually identify pieces of material having different chemical characteristics;
using the machine learning system to classify the first and second pieces of material into two different classifications depending on the learned visual discrimination between the pieces of material having different chemical characteristics;
method including.
前記分類に応じて、前記第1の材料片を前記第2の材料片から分別するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, further comprising separating the first piece of material from the second piece of material according to the classification. 前記材料片はプラスチック片である、請求項2に記載の方法。 3. The method of claim 2, wherein the piece of material is a piece of plastic. 前記第1の化学的特徴は、第1のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルから複数の異なるセンサシステムによって測定されたスペクトルデータを含み、前記第2の化学的特徴は、第2のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルから前記複数の異なるセンサシステムによって測定されたスペクトルデータを含む、請求項3に記載の方法。 The first chemical signature includes spectral data measured by a plurality of different sensor systems from at least one sample of a piece of plastic of the same type as the first piece of plastic; 4. The method of claim 3, comprising spectral data measured by said plurality of different sensor systems from at least one sample of a plastic piece of the same type as the two plastic pieces. 前記スペクトルデータは、非可視スペクトルに関係する、請求項4に記載の方法。 5. The method of claim 4, wherein the spectral data relates to the non-visible spectrum. 前記複数の異なるセンサシステムは、近赤外線(「NIR」)、中波長赤外線(「MWIR」)、および蛍光X線(「XRF」)システムからなる群から選択される、請求項4に記載の方法。 5. The method of claim 4, wherein the plurality of different sensor systems are selected from the group consisting of near-infrared ("NIR"), mid-wavelength infrared ("MWIR"), and x-ray fluorescence ("XRF") systems. . 前記複数の異なるセンサシステムは、赤外線(「IR」)、フーリエ変換IR(「FTIR」)、前方監視赤外線(「FLIR」)、超近赤外線(「VNIR」)、近赤外線(「NIR」)、短波長赤外線(「SWIR」)、長波長赤外線(「LWIR」)、中波長赤外線(「MWIR」または「MIR」)、X線透過(「XRT」)、ガンマ線、紫外線(「UV」)、蛍光X線(「XRF」)、レーザー誘起ブレークダウン分光法(「LIBS」)、ラマン分光法、アンチストークスラマン分光法、ガンマ線分光法、ハイパースペクトル分光法(例えば、可視波長を超える範囲など)、音響分光法、NMR分光法、マイクロ波分光法、テラヘルツ分光法、示差走査熱量測定(「DSC」)、熱重量分析(「TGA」)、毛細管および回転レオメトリー、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(「SEM」)、およびクロマトグラフィー、からなる群から選択される、請求項4に記載の方法。 The plurality of different sensor systems include infrared (“IR”), Fourier transform IR (“FTIR”), forward looking infrared (“FLIR”), very near infrared (“VNIR”), near infrared (“NIR”), Short Wave Infrared (“SWIR”), Long Wave Infrared (“LWIR”), Mid Wave Infrared (“MWIR” or “MIR”), X-ray Transmission (“XRT”), Gamma Rays, Ultraviolet (“UV”), Fluorescence X-rays (“XRF”), laser-induced breakdown spectroscopy (“LIBS”), Raman spectroscopy, anti-Stokes Raman spectroscopy, gamma-ray spectroscopy, hyperspectral spectroscopy (e.g. beyond visible wavelengths), acoustics Spectroscopy, NMR spectroscopy, microwave spectroscopy, terahertz spectroscopy, differential scanning calorimetry (“DSC”), thermogravimetric analysis (“TGA”), capillary and rotational rheometry, optical microscopy and scanning electron microscopy (“SEM”) 5. The method of claim 4, wherein the method is selected from the group consisting of: 前記第1の化学的特徴は、第1のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルからの有機および無機元素または分子の測定値を含み、前記第2の化学的特徴は、第2のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルからの有機および無機元素または分子の測定値を含む、請求項3に記載の方法。 The first chemical characteristic includes measurements of organic and inorganic elements or molecules from at least one sample of a piece of plastic of the same type as the first piece of plastic; 4. The method of claim 3, comprising measurements of organic and inorganic elements or molecules from at least one sample of the same type of plastic piece as the plastic piece. 前記プラスチック片は、タイプ#1 ポリエチレンテレフタレート(「PET」)、タイプ#2 高密度ポリエチレン(「HDPE」)、タイプ#3 ポリ塩化ビニル(「PVC」)、タイプ#4 低密度ポリエチレン(「LDPE」)、タイプ#5 ポリプロピレン(「PP」)、タイプ#6 ポリスチレン(「PS」)、タイプ#7 その他のポリマー、からなる群から選択される、請求項3に記載の方法。 The plastic pieces may include Type #1 Polyethylene Terephthalate (“PET”), Type #2 High Density Polyethylene (“HDPE”), Type #3 Polyvinyl Chloride (“PVC”), and Type #4 Low Density Polyethylene (“LDPE”). ), Type #5 Polypropylene (“PP”), Type #6 Polystyrene (“PS”), Type #7 Other Polymers. 前記第1の材料片はポリ塩化ビニルを含む、請求項3に記載の方法。 4. The method of claim 3, wherein the first piece of material comprises polyvinyl chloride. 前記2つの異なる分類は、異なるフラクションである、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the two different classifications are different fractions. 第1の材料片に関する第1の画像データパケットをもたらす前記第1の材料片の第1の視覚画像と、第2の材料片に関する第2の画像データパケットをもたらす前記第2の材料片の第2の視覚画像と、を捕捉するように構成されたカメラであって、前記第1の材料片は第1の化学的特徴を有し、前記第2の材料片は前記第1の化学的特徴とは異なる第2の化学的特徴を有する、カメラと、
前記異なる化学的特徴を有する材料片を視覚的に識別することを事前に学習した機械学習システムを用いて、前記第1および第2の画像データパケットを処理するように構成されたデータ処理システムであって、前記機械学習システムは、前記異なる化学的特徴を有する材料片間の学習された視覚的識別に応じて、前記第1および第2の材料片を2つの異なるフラクションに分類する、データ処理システムと、
前記フラクションに応じて前記第1の材料片を前記第2の材料片から分別するように構成された分別装置と、
を備えるシステム。
a first visual image of said first piece of material resulting in a first image data packet relating to a first piece of material; and a first visual image of said second piece of material resulting in a second image data packet relating to a second piece of material. a camera configured to capture a visual image of a second piece of material, wherein the first piece of material has a first chemical characteristic; and the second piece of material has a first chemical characteristic. a camera having a second chemical characteristic different from
a data processing system configured to process the first and second image data packets using a machine learning system pre-trained to visually identify pieces of material having different chemical characteristics; wherein the machine learning system classifies the first and second pieces of material into two different fractions depending on the learned visual discrimination between the pieces of material having different chemical characteristics; system and
a sorting device configured to separate the first piece of material from the second piece of material according to the fraction;
A system equipped with
前記材料片はプラスチック片である、請求項12に記載のシステム。 13. The system of claim 12, wherein the piece of material is a piece of plastic. 前記第1の化学的特徴は、第1のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルから複数の異なるセンサシステムによって測定された非可視スペクトルに関するスペクトルデータを含み、前記第2の化学的特徴は、第2のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルから前記複数の異なるセンサシステムによって測定された非可視スペクトルに関するスペクトルデータを含む、請求項13に記載のシステム。 the first chemical signature includes spectral data regarding non-visible spectra measured by a plurality of different sensor systems from at least one sample of a plastic piece of the same type as the first plastic piece; 14. The system of claim 13, wherein features include spectral data regarding non-visible spectra measured by the plurality of different sensor systems from at least one sample of a piece of plastic of the same type as a second piece of plastic. 前記複数の異なるセンサシステムは、近赤外線(「NIR」)、中波長赤外線(「MWIR」)、および蛍光X線(「XRF」)システムからなる群から選択される、請求項14に記載のシステム。 15. The system of claim 14, wherein the plurality of different sensor systems are selected from the group consisting of near-infrared ("NIR"), mid-wavelength infrared ("MWIR"), and x-ray fluorescence ("XRF") systems. . 前記複数の異なるセンサシステムは、赤外線(「IR」)、フーリエ変換IR(「FTIR」)、前方監視赤外線(「FLIR」)、超近赤外線(「VNIR」)、近赤外線(「NIR」)、短波長赤外線(「SWIR」)、長波長赤外線(「LWIR」)、中波長赤外線(「MWIR」または「MIR」)、X線透過(「XRT」)、ガンマ線、紫外線(「UV」)、蛍光X線(「XRF」)、レーザー誘起ブレークダウン分光法(「LIBS」)、ラマン分光法、アンチストークスラマン分光法、ガンマ線分光法、ハイパースペクトル分光法(例えば、可視波長を超える範囲など)、音響分光法、NMR分光法、マイクロ波分光法、テラヘルツ分光法、示差走査熱量測定(「DSC」)、熱重量分析(「TGA」)、毛細管および回転レオメトリー、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(「SEM」)、およびクロマトグラフィー、からなる群から選択される、請求項14に記載のシステム。 The plurality of different sensor systems include infrared (“IR”), Fourier transform IR (“FTIR”), forward looking infrared (“FLIR”), very near infrared (“VNIR”), near infrared (“NIR”), Short Wave Infrared (“SWIR”), Long Wave Infrared (“LWIR”), Mid Wave Infrared (“MWIR” or “MIR”), X-ray Transmission (“XRT”), Gamma Rays, Ultraviolet (“UV”), Fluorescence X-rays (“XRF”), laser-induced breakdown spectroscopy (“LIBS”), Raman spectroscopy, anti-Stokes Raman spectroscopy, gamma-ray spectroscopy, hyperspectral spectroscopy (e.g. beyond visible wavelengths), acoustics Spectroscopy, NMR spectroscopy, microwave spectroscopy, terahertz spectroscopy, differential scanning calorimetry (“DSC”), thermogravimetric analysis (“TGA”), capillary and rotational rheometry, optical microscopy and scanning electron microscopy (“SEM”) 15. The system of claim 14, wherein the system is selected from the group consisting of: 前記第1の化学的特徴は、第1のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルからの有機および無機元素または分子の測定値を含み、前記第2の化学的特徴は、第2のプラスチック片と同じタイプのプラスチック片の少なくとも1つのサンプルからの有機および無機元素または分子の測定値を含み、前記プラスチック片は、タイプ#1 ポリエチレンテレフタレート(「PET」)、タイプ#2 高密度ポリエチレン(「HDPE」)、タイプ#3 ポリ塩化ビニル(「PVC」)、タイプ#4 低密度ポリエチレン(「LDPE」)、タイプ#5 ポリプロピレン(「PP」)、タイプ#6 ポリスチレン(「PS」)、タイプ#7 その他のポリマー、からなる群から選択される、請求項13に記載のシステム。 The first chemical characteristic includes measurements of organic and inorganic elements or molecules from at least one sample of a piece of plastic of the same type as the first piece of plastic; measurements of organic and inorganic elements or molecules from at least one sample of a plastic piece of the same type as a plastic piece, said plastic piece being Type #1 polyethylene terephthalate (“PET”), Type #2 High Density Polyethylene (“HDPE”), Type #3 Polyvinyl Chloride (“PVC”), Type #4 Low Density Polyethylene (“LDPE”), Type #5 Polypropylene (“PP”), Type #6 Polystyrene (“PS”), 14. The system of claim 13, selected from the group consisting of: Type #7 Other polymers. 複数の異なるセンサシステムを使用して、異なるプラスチック片の混合物のそれぞれの化学的特徴を判定するステップと、
各々の前記プラスチック片の視覚画像を捕捉するステップと、
各プラスチック片の前記化学的特徴と前記視覚画像とをデジタル的に関連付けるステップと、
プラスチック片を分別するための特定のフラクションを判定するステップと、
前記視覚画像を使用して、前記混合物内のどの前記プラスチック片が前記特定のフラクションに該当する化学的特徴を持つかを識別するステップと、
機械学習システムを訓練して、前記特定のフラクションに該当するプラスチック片を視覚的に識別するステップであって、前記訓練は、前記識別されたプラスチック片から作成された対照グループを使用して実行される、ステップと、
を含む方法。
determining the chemical characteristics of each of the mixture of different plastic pieces using a plurality of different sensor systems;
capturing a visual image of each said piece of plastic;
digitally associating the chemical characteristics of each piece of plastic with the visual image;
determining a specific fraction for separating the plastic pieces;
using the visual image to identify which of the plastic pieces in the mixture have chemical characteristics that correspond to the particular fraction;
training a machine learning system to visually identify plastic pieces that fall into said particular fraction, said training being performed using a control group created from said identified plastic pieces; step,
method including.
前記対照グループは、前記識別されたプラスチック片のそれぞれの捕捉された視覚画像データから構成される、請求項18に記載の方法。 19. The method of claim 18, wherein the control group is comprised of captured visual image data for each of the identified plastic pieces. 前記フラクションは、有機および無機の元素または分子の特定の組み合わせから構成される、請求項18に記載の方法。 19. The method of claim 18, wherein the fraction is composed of a specific combination of organic and inorganic elements or molecules. 前記複数の異なるセンサシステムは、近赤外線(「NIR」)、中波長赤外線(「MWIR」)、および蛍光X線(「XRF」)システムからなる群から選択される、請求項18に記載の方法。 19. The method of claim 18, wherein the plurality of different sensor systems are selected from the group consisting of near-infrared ("NIR"), mid-wavelength infrared ("MWIR"), and X-ray fluorescence ("XRF") systems. . 前記異なるプラスチック片の混合物は、タイプ#1 ポリエチレンテレフタレート(「PET」)、タイプ#2 高密度ポリエチレン(「HDPE」)、タイプ#3 ポリ塩化ビニル(「PVC」)、タイプ#4 低密度ポリエチレン(「LDPE」)、タイプ#5 ポリプロピレン(「PP」)、タイプ#6 ポリスチレン(「PS」)、タイプ#7 その他のポリマー、からなる群から選択される、請求項21に記載の方法。 The mixture of different plastic pieces includes Type #1 Polyethylene Terephthalate (“PET”), Type #2 High Density Polyethylene (“HDPE”), Type #3 Polyvinyl Chloride (“PVC”), Type #4 Low Density Polyethylene ( 22. The method of claim 21, wherein the polymer is selected from the group consisting of: "LDPE"), type #5 polypropylene ("PP"), type #6 polystyrene ("PS"), type #7 other polymers. 前記複数の異なるセンサシステムは、赤外線(「IR」)、フーリエ変換IR(「FTIR」)、前方監視赤外線(「FLIR」)、超近赤外線(「VNIR」)、近赤外線(「NIR」)、短波長赤外線(「SWIR」)、長波長赤外線(「LWIR」)、中波長赤外線(「MWIR」または「MIR」)、X線透過(「XRT」)、ガンマ線、紫外線(「UV」)、蛍光X線(「XRF」)、レーザー誘起ブレークダウン分光法(「LIBS」)、ラマン分光法、アンチストークスラマン分光法、ガンマ線分光法、ハイパースペクトル分光法(例えば、可視波長を超える範囲など)、音響分光法、NMR分光法、マイクロ波分光法、テラヘルツ分光法、示差走査熱量測定(「DSC」)、熱重量分析(「TGA」)、毛細管および回転レオメトリー、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(「SEM」)、およびクロマトグラフィー、からなる群から選択される、請求項18に記載の方法。 The plurality of different sensor systems include infrared (“IR”), Fourier transform IR (“FTIR”), forward looking infrared (“FLIR”), very near infrared (“VNIR”), near infrared (“NIR”), Short Wave Infrared (“SWIR”), Long Wave Infrared (“LWIR”), Mid Wave Infrared (“MWIR” or “MIR”), X-ray Transmission (“XRT”), Gamma Rays, Ultraviolet (“UV”), Fluorescence X-rays (“XRF”), laser-induced breakdown spectroscopy (“LIBS”), Raman spectroscopy, anti-Stokes Raman spectroscopy, gamma-ray spectroscopy, hyperspectral spectroscopy (e.g. beyond visible wavelengths), acoustics Spectroscopy, NMR spectroscopy, microwave spectroscopy, terahertz spectroscopy, differential scanning calorimetry (“DSC”), thermogravimetric analysis (“TGA”), capillary and rotational rheometry, optical microscopy and scanning electron microscopy (“SEM”) 19. The method of claim 18, wherein the method is selected from the group consisting of:
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