[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

说明书

本发明公开的一种基于近红外技术的塑料在线分拣装置，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，探头单元通过导线还依次连接有光纤合束器、分光单元、控制器和机械手。本发明塑料在线分拣装置使用多个小视场光学探头，多个光学探头的总体视场范围覆盖整个传送带的宽度范围，对应的多个光谱包含数据量较小、信息量也比较单一，极大的降低了光积分时间，从而降低了光谱收集时间，进而提高分拣效率；本发明的分拣方法在控制器内通过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，提高了分拣速度和正确率，有很好的实用价值。

技术领域

本发明属于塑料分拣设备技术领域，具体涉及一种基于近红外技术的塑料在线分拣装置，本发明还涉及一种基于近红外技术的塑料在线分拣装置的分拣方法。

背景技术

对废旧塑料回收再利用中，首先要解决的便是根据类别对废旧塑料的分类分拣。目前，使用的基于近红外光谱的分拣技术具有低成本、高效率、高准确率的优点，且对常见的6种通用塑料和工程塑料，如PE、PP、PVC、PS、ABS、PET的鉴别非常显著，因此被广泛应用于工业生产中。

近红外塑料分拣技术的基本原理是当宽光谱的近红外光照射塑料时会产生漫反射，由于不同材料在近红外波段的分子结构简谐振动不同导致其具有明显可识别的红外本征振动峰，光学探头接收反射光经多通道光谱仪传送到探测器、经处理可得到不同光谱曲线，从而根据红外本征特征峰对塑料的种类进行判断分拣。

现有的近红外塑料分拣装置光学探头接收的反射信号信息量很大，导致信息处理需要花费的时间较长，进而导致分拣效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于近红外技术的塑料在线分拣装置，解决了现有近红外塑料分拣装置分拣效率低、分拣准确率低、花费时间长的问题。

本发明的另一个目的是提供一种基于近红外技术的塑料在线分拣装置的分拣方法，提高了塑料在线分拣速度和准确率。

本发明所采用的第一个技术方案是，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，探头单元通过导线还依次连接有光纤合束器、分光单元、控制器和机械手；

探头单元包括若干个相互并联的的光学探头；

传送单元包括一组传动辊，两个传动辊通过传动带连接。

照明单元包括从上到下通过导线依次连接的光源和矩形光整形器；光源为溴钨灯或氙灯。

分光单元包括通过导线依次连接的多通道光谱仪、探测器和A/D转换器。

多通道光谱仪采用型号为SOL-MS2001i或SOL-MS2004i的多通道光谱仪；

探测器采用的芯片型号为G12460-0606S或G13441-01。

控制器采用型号为EPSON-S1D13305F00A1的控制器。

本发明所采用的第二个技术方案是，一种基于近红外技术的塑料在线分拣装置的分拣方法，包括以下步骤：

步骤1，启动照明单元、探头单元和机械手，待分拣的塑料传输至传动带上，当经过矩形光整形器时，将光源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处，光学探头将反射光依次传输至光纤合束器、多通道光谱仪和探测器，探测器随后将光信号传输至A/D转换器转化为数字信号，数字信号到达控制器；

步骤3，步骤2中的控制器接收数字信号后，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，完成分拣。

步骤3中光谱预处理模型具体包括以下步骤：