[发明专利]基于近红外技术的塑料在线分拣装置及其分拣方法

权利要求书

1.一种基于近红外技术的塑料在线分拣装置的分拣方法，其特征在于，使用一种基于近红外技术的塑料在线分拣装置，包括传送单元，传送单元顶部沿其运动方向依次设置有照明单元、探头单元和机械手(10)，所述探头单元通过导线还依次连接有光纤合束器(6)、分光单元、控制器(11)和机械手(10)；

所述探头单元包括若干个相互并联的光学探头(5)；

所述传送单元包括一组传动辊(1)，两个传动辊(1)通过传动带(2)连接；

所述照明单元包括从上到下通过导线依次连接的光源(3)和矩形光整形器(4)；所述光源(3)为溴钨灯或氙灯；

所述分光单元包括通过导线依次连接的多通道光谱仪(7)、探测器(8)和A/D转换器(9)；

包括以下步骤：

步骤1，启动照明单元、探头单元和机械手(10)，待分拣的塑料传输至传动带(2)上，当经过矩形光整形器(4)时，将光源(3)发出的光变为矩形光束照射至待分拣的塑料；

步骤2，经步骤1处理的待分拣的塑料将反射光传输至光学探头(5)处，光学探头(5)将反射光依次传输至光纤合束器(6)、多通道光谱仪(7)和探测器(8)，探测器(8)随后将光信号传输至A/D转换器(9)转化为数字信号，数字信号到达控制器(11)；

步骤3，步骤2中的控制器(11)接收数字信号后，依次建立光谱预处理模型和判别法模型，进行待分拣的塑料种类判断，随后输出指令给机械手(10)，完成分拣；

所述光谱预处理模型具体包括以下步骤：

步骤3.1.1，将步骤2得到的数字信号，即光谱强度信号通过最小二乘拟合求导法进行微分处理；

步骤3.1.2，然后运用小波分析法对步骤3.1.1处理后的光谱强度信号进行平滑消噪，得到信噪比；

步骤3.1.3，根据步骤3.1.2得到的信噪比，选择小波参数，再将步骤3.1.1处理后的光谱强度信号作为输入变量至判别法模型，进行计算，

所述判别法模型为差值判别法，具体包括以下步骤：

首先，分别计算红外波长1713nm、红外波长1657nm、红外波长1727nm的载荷值，随后计算相对载荷差值R₁和R₂，如下式

R₁＝R(1713)-R(1657)

R₂＝R(1727)-R(1713)

其次，根据R₁和R₂的计算结果和步骤3的光谱预处理模型得到的结果，进行判断：

当R₂＜-0.2时，输出指令为PE塑料；

当-0.2≤R₂＜-0.1时，输出指令为PP塑料；

当R₂＞0.1时，输出指令为PVC塑料；

当R₂≤0.1且R₁＞0.1时，输出指令为PET塑料；

当R₂≤0.1且R₁＜-0.2时，输出指令为ABS塑料；

当-0.2≤R₁≤0.1时，输出指令为PS塑料。

2.一种基于近红外技术的塑料在线分拣装置的分拣方法，其特征在于，使用一种基于近红外技术的塑料在线分拣装置，包括传送单元，传送单元顶部沿其运动方向依次设置有照明单元、探头单元和机械手(10)，所述探头单元通过导线还依次连接有光纤合束器(6)、分光单元、控制器(11)和机械手(10)；

所述探头单元包括若干个相互并联的光学探头(5)；

所述传送单元包括一组传动辊(1)，两个传动辊(1)通过传动带(2)连接；

所述照明单元包括从上到下通过导线依次连接的光源(3)和矩形光整形器(4)；所述光源(3)为溴钨灯或氙灯；

所述分光单元包括通过导线依次连接的多通道光谱仪(7)、探测器(8)和A/D转换器(9)；

包括以下步骤：

步骤1，启动照明单元、探头单元和机械手(10)，待分拣的塑料传输至传动带(2)上，当经过矩形光整形器(4)时，将光源(3)发出的光变为矩形光束照射至待分拣的塑料；

步骤2，经步骤1处理的待分拣的塑料将反射光传输至光学探头(5)处，光学探头(5)将反射光依次传输至光纤合束器(6)、多通道光谱仪(7)和探测器(8)，探测器(8)随后将光信号传输至A/D转换器(9)转化为数字信号，数字信号到达控制器(11)；

步骤3，步骤2中的控制器(11)接收数字信号后，依次建立光谱预处理模型和判别法模型，进行待分拣的塑料种类判断，随后输出指令给机械手(10)，完成分拣；

所述光谱预处理模型具体包括以下步骤：

步骤3.1.1，将步骤2得到的数字信号，即光谱强度信号通过最小二乘拟合求导法进行微分处理；

步骤3.1.2，然后运用小波分析法对步骤3.1.1处理后的光谱强度信号进行平滑消噪，得到信噪比；

步骤3.1.3，根据步骤3.1.2得到的信噪比，选择小波参数，再将步骤3.1.1处理后的光谱强度信号作为输入变量至判别法模型，进行计算，

所述判别法模型为比值判别法，具体包括以下步骤：

步骤3.2.1，计算红外波长1661nm和红外波长1715nm的相对载荷系数，即为R_相对1＝R(1661)/R(1715)；

步骤3.2.2，根据步骤3的光谱预处理模型得到的结果，当步骤3.2.1的相对载荷系数R_相对1＜0.600时，输出指令，即为PET塑料；

当步骤3.2.1的相对载荷系数0.900＜R_相对1＜1.500时，输出指令，即为PS或ABS塑料；

当步骤3.2.1的相对载荷系数R_相对1＞1.600时，输出指令，即为PP、PE或PVC塑料；

当步骤3.2.1的相对载荷系数的数值超出以上3种情况时，塑料为未知样；

步骤3.2.3，当步骤3.2.2中相对载荷系数0.900＜R_相对1＜1.500时，需计算红外波长1281nm和红外波长1650nm的相对载荷系数，即R_相对2＝R(1381)/R(1650)，当R_相对2＞1.000时，输出指令为ABS塑料；当R_相对2≤1.000时，输出指令为PS塑料；

步骤3.2.4，当步骤3.2.2中相对载荷系数R_相对1＞1.600时，需计算红外波长1614nm和红外波长1528nm的相对载荷系数，即为R_相对3＝R(1614)/R(1528)，当R_相对3＜0.900时，输出指令为PE塑料；

当R_相对3≥0.900时，需计算红外波长1715nm和红外波长1706nm的相对载荷系数，即为R_相对4＝R(1715)/R(1706)，当R_相对4＞1.000时，输出指令为PP塑料；当R_相对4≤1.000时，输出指令为PVC塑料。