一种高效垃圾分类系统及使用方法与流程

本发明涉及一种高效垃圾分类系统及使用方法，属垃圾分类技术领域。

背景技术：

目前在对垃圾分离作业中，主要是通过配备多个专用垃圾桶，然后由人工将相应垃圾投放或分拣到相应材质垃圾存放专用垃圾桶中，从而达到垃圾分类的目的，虽然可以满足垃圾分离的需要，但垃圾分类作业效率低下，分类精度差，且对含水量高的垃圾分类能力差，无法有效满足垃圾高效分类作业的需要；另一方面在垃圾分类中，当前虽然也开发了多种垃圾分类设备，但这些分类设备往往结构复杂，垃圾分类识别能力差，且在分类运行中也无法有效对含水量高的垃圾进行有效处处理，如专利申请号为“201811183378.4”的“一种垃圾分类处理装置、系统和方法”及专利申请号为“201910469301.1”的“垃圾分类收集系统及其使用方法”均不同程度存在以上问题，同时该类垃圾分类系统结构复杂，集成化、模块化不足，占地面积大，从而导致垃圾分类设备运行、维护成本相对较高，也严重制约了垃圾分类作业的工作效率和成本。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新垃圾分类系统及使用方法，以满足实际使用的需要。

技术实现要素：

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种高效垃圾分类系统及使用方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高效垃圾分类系统，包括机架、上料桶、送料器、分类集料器及控制系统，机架为轴线与水平面垂直分布的框架结构，上料桶、送料器及分类集料器均嵌于机架内并沿机架轴线自上而下分布，上料桶通过送料器与分类集料器连通，控制系统与机架外侧面连接并分别与上料桶、送料器、分类集料器电气连接。

进一步的，所述的上料桶包括桶体、拨叉、驱动电机、定向麦克风、湿度传感器、振动传感器、透视机构及ccd摄像头，所述桶体为与机架同轴分布的倒置圆台结构，上端面设至少一个加料口，下端面设一个与桶体同轴分布的出料口，并通过出料口与送料器连通，所述拨叉至少三个，环绕桶体轴线均布在桶体内并沿桶体轴线自上而下分布，所述拨叉后端面通过驱动电机与桶体侧壁内表面连接且轴线与桶体轴线垂直并相交，所述拨叉为“山”字形结构，其长度为桶体内径的1/2—2/3,宽度为桶体内径的1/3—2/3，且沿桶体轴线自上而下分布的相邻两个拨叉间间距为拨叉最大宽度的1.5—2倍，所述定向麦克风、振动传感器数量与拨叉数量一致，每个拨叉前端面对应的桶体侧壁内表面设一个定向麦克风，且定向麦克风与拨叉轴线相交并与拨叉轴向呈0°—60°夹角，每个拨叉后端面均设一个振动传感器，且振动传感器与拨叉同轴分布，所述湿度传感器至少两个，沿桶体轴线自上而下均布在桶体侧壁内表面，所述透视机构及ccd摄像头均至少一个，嵌于桶体侧壁内表面，并与桶体轴线相交并呈30°—90°夹角，所述驱动电机、定向麦克风、湿度传感器、振动传感器、透视机构及ccd摄像头均与控制系统电气连接。

进一步的，所述的拨叉包括承载底板、金属拨棒，其中所述承载底座为横断面呈矩形的板状结构，其后端面与驱动电机连接，前端面与三条金属拨棒垂直连接，所述金属拨棒沿承载底板轴线均布且位于承载底板中点位置的金属拨棒长度为承载底板两侧位置金属拨棒长度的1.1—2倍，且金属拨棒直径为3—15毫米。

进一步的，所述的透视机构为x光透视、电磁波透视、超声波透视中的任意一种。

进一步的，所述的送料器包括输送管、震荡机构及控制阀，所述输送管两端通过控制阀分别与上料桶、分类集料器连通，所述震荡机构至少两个，环绕输送管轴线与输送管外表面连接，且所述输送管轴线与水平面呈30°—90°夹角，所述震荡机构与控制系统电气连接。

进一步的，所述的输送管内设一条输送绞龙和至少一条电加热丝，所述输送绞龙与输送管同轴分布且输送绞龙直径为输送管内径的0.5—0.8倍，所述电加热丝环绕输送管轴线呈螺旋状均布在输送管内表面，所述输送绞龙和电加热丝与控制系统电气连接。

进一步的，所述的分类集料器包括底座、托盘、转台机构、角度传感器、承载桶、到位传感器，所述底座为圆盘状框架结构，托盘通过转台机构与底座上端面连接并同轴分布，所述承载桶至少三个，环绕托盘轴线均布并与托盘上端面间通过定位机构连接，所述承载桶为轴向截面呈“凵”字形柱状腔体结构，其轴线与托盘上端面垂直分布，其上端设至少一个到位传感器，且所述到位传感器轴线与承载桶轴线平行分布，所述角度传感器至少一个，位于转台机构上，所述转台机构、角度传感器、承载桶、到位传感器均与控制系统电气连接。

进一步的，所述的控制系统为基于物联网控制器、可编程控制器及工业单片机中任意一种为基础的电路系统，且控制系统中另设至少一个无线数据通讯端口、至少一个串口通讯端口及至少一个以太网接口。

一种高效垃圾分类系统的分类方法，包括以下步骤：

s1，设备组装，首先对构成本发明的机架、上料桶、送料器、分类集料器及控制系统进行组装，然后通过机架将组装后的本发明进行安装定位在指定工作位置，同时将控制系统与外部电源系统及监控系统电气连接，从而完成本发明装配，同时根据垃圾分类需要，；

s2，垃圾识别分类，完成s2步骤组装作业后，首先将待分类垃圾添加到上料桶中，添加到上料桶内的垃圾首先一方面通过上料桶ccd摄像头对垃圾进行图像识别，另一方面通过透视机构对垃圾进行透视识别，然后垃圾在自身重力作用下录入到上料桶内并与上料桶内的拨叉发生碰撞，在于拨叉碰撞过程中，一方面通过定向扬声器对碰撞后垃圾发出的声音进行音频信号采集识别，另一方面对垃圾与拨叉碰撞时导致拨叉产生的振动频率和振幅进行检测识别，通过同类材质垃圾声音及振幅相似达到对同类材质垃圾二次识别分类的目的，在进行分类同时，垃圾依次通过各拨叉进行声音及振幅信号检测，通过多次检测提高垃圾分类检测精度；

s3，垃圾分类收集，在有上料桶对垃圾进行分类识别后，一方面通过送料器从上料桶中排出并暂时缓存在送料器的的输送管内，另一方面根据上料桶对垃圾分类识别检测的结果，驱动分类集料器的转台机构运行，使托盘上的承载相应材质垃圾的承载桶转送至送料器的输送管正下方，然后在自身重力作用和送料器输送管内输送绞龙驱动下输送至承载桶内，完成垃圾分类收集。

其中，所述的s1步骤中，在进行设备组装的同时，向控制系统中录入材料识别计算函数，所述材料识别计算函数包括基于声音特征的材料识别计算函数及基于机械振动的材料特征识别函数。

本发明结构集成化模块化程度高，从而极大的提高了设备安装、使用及维护的便捷性和环境适应性腔，并有助于降低垃圾分类回收作业成本；同时极大的提高了垃圾分离处理的精确性，实现根据垃圾形状、材质对垃圾进行集中分类处理，同时在分类处理时，可有效的实现降低垃圾内部含水率，降低垃圾渗液对环境造成污染。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为上料桶结构示意图；

图3为送料器结构示意图；

图4为本发明实施方法流程图。

具体实施方式

如图1—3所示一种高效垃圾分类系统，包括机架1、上料桶2、送料器3、分类集料器4及控制系统5，机架1为轴线与水平面垂直分布的框架结构，上料桶2、送料器3及分类集料器4均嵌于机架1内并沿机架1轴线自上而下分布，上料桶2通过送料器3与分类集料器4连通，控制系统5与机架1外侧面连接并分别与上料桶2、送料器3、分类集料器4电气连接。

重点说明的，所述的上料桶3包括桶体21、拨叉22、驱动电机23、定向麦克风24、湿度传感器25、振动传感器26、透视机构27及ccd摄像头28，所述桶体21为与机架1同轴分布的倒置圆台结构，上端面设至少一个加料口101，下端面设一个与桶体21同轴分布的出料口102，并通过出料口102与送料器3连通，所述拨叉22至少三个，环绕桶体21轴线均布在桶体21内并沿桶体21轴线自上而下分布，所述拨叉22后端面通过驱动电机23与桶体21侧壁内表面连接且轴线与桶体21轴线垂直并相交，所述拨叉22为“山”字形结构，其长度为桶体21内径的1/2—2/3,宽度为桶体21内径的1/3—2/3，且沿桶体21轴线自上而下分布的相邻两个拨叉22间间距为拨叉22最大宽度的1.5—2倍，所述定向麦克风24、振动传感器26数量与拨叉22数量一致，每个拨叉22前端面对应的桶体21侧壁内表面设一个定向麦克风24，且定向麦克风24与拨叉22轴线相交并与拨叉22轴向呈0°—60°夹角，每个拨叉22后端面均设一个振动传感器26，且振动传感器26与拨叉22同轴分布，所述湿度传感器25至少两个，沿桶体21轴线自上而下均布在桶体21侧壁内表面，所述透视机构27及ccd摄像头28均至少一个，嵌于桶体21侧壁内表面，并与桶体21轴线相交并呈30°—90°夹角，所述驱动电机23、定向麦克风24、湿度传感器25、振动传感器26、透视机构27及ccd摄像头28均与控制系统5电气连接。

同时，所述的拨叉22包括承载底板221、金属拨棒222，其中所述承载底座221为横断面呈矩形的板状结构，其后端面与驱动电机23连接，前端面与三条金属拨棒222垂直连接，所述金属拨棒222沿承载底板221轴线均布且位于承载底板221中点位置的金属拨棒222长度为承载底板221两侧位置金属拨棒222长度的1.1—2倍，且金属拨棒222直径为3—15毫米。

进一步优化的，所述的透视机构27为x光透视、电磁波透视、超声波透视中的任意一种。

此外，所述的送料器3包括输送管31、震荡机构32及控制阀33，所述输送管31两端通过控制阀33分别与上料桶2、分类集料器4连通，所述震荡机构32至少两个，环绕输送管31轴线与输送管31外表面连接，且所述输送管31轴线与水平面呈30°—90°夹角，所述震荡机构32与控制系统5电气连接，且所述的输送管31内设一条输送绞龙34和至少一条电加热丝35，所述输送绞龙34与输送管31同轴分布且输送绞龙34直径为输送管31内径的0.5—0.8倍，所述电加热丝35环绕输送管31轴线呈螺旋状均布在输送管31内表面，所述输送绞龙34和电加热丝35与控制系统5电气连接。

需要注意的，所述的分类集料器4包括底座41、托盘42、转台机构43、角度传感器44、承载桶45、到位传感器46，所述底座41为圆盘状框架结构，托盘42通过转台机构43与底座41上端面连接并同轴分布，所述承载桶45至少三个，环绕托盘42轴线均布并与托盘42上端面间通过定位机构47连接，所述承载桶45为轴向截面呈“凵”字形柱状腔体结构，其轴线与托盘42上端面垂直分布，其上端设至少一个到位传感器46，且所述到位传感器46轴线与承载桶45轴线平行分布，所述角度传感器44至少一个，位于转台机构43上，所述转台机构46、角度传感器44、承载桶45、到位传感器46均与控制系统5电气连接。

本实施例中，所述的控制系统5为基于物联网控制器、可编程控制器及工业单片机中任意一种为基础的电路系统，且控制系统5中另设至少一个无线数据通讯端口、至少一个串口通讯端口及至少一个以太网接口。

如图4所示，一种高效垃圾分类系统的分类方法，包括以下步骤：

s1，设备组装，首先对构成本发明的机架、上料桶、送料器、分类集料器及控制系统进行组装，然后通过机架将组装后的本发明进行安装定位在指定工作位置，同时将控制系统与外部电源系统及监控系统电气连接，从而完成本发明装配，同时根据垃圾分类需要，；

s2，垃圾识别分类，完成s2步骤组装作业后，首先将待分类垃圾添加到上料桶中，添加到上料桶内的垃圾首先一方面通过上料桶ccd摄像头对垃圾进行图像识别，另一方面通过透视机构对垃圾进行透视识别，然后垃圾在自身重力作用下录入到上料桶内并与上料桶内的拨叉发生碰撞，在于拨叉碰撞过程中，一方面通过定向扬声器对碰撞后垃圾发出的声音进行音频信号采集识别，另一方面对垃圾与拨叉碰撞时导致拨叉产生的振动频率和振幅进行检测识别，通过同类材质垃圾声音及振幅相似达到对同类材质垃圾二次识别分类的目的，在进行分类同时，垃圾依次通过各拨叉进行声音及振幅信号检测，通过多次检测提高垃圾分类检测精度；

s3，垃圾分类收集，在有上料桶对垃圾进行分类识别后，一方面通过送料器从上料桶中排出并暂时缓存在送料器的的输送管内，另一方面根据上料桶对垃圾分类识别检测的结果，驱动分类集料器的转台机构运行，使托盘上的承载相应材质垃圾的承载桶转送至送料器的输送管正下方，然后在自身重力作用和送料器输送管内输送绞龙驱动下输送至承载桶内，完成垃圾分类收集。

其中，所述的s1步骤中，在进行设备组装的同时，向控制系统中录入材料识别计算函数，所述材料识别计算函数包括基于声音特征的材料识别计算函数及基于机械振动的材料特征识别函数。

本发明结构集成化模块化程度高，从而极大的提高了设备安装、使用及维护的便捷性和环境适应性腔，并有助于降低垃圾分类回收作业成本；同时极大的提高了垃圾分离处理的精确性，实现根据垃圾形状、材质对垃圾进行集中分类处理，同时在分类处理时，可有效的实现降低垃圾内部含水率，降低垃圾渗液对环境造成污染。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。