[发明专利]一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置与方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于，包括上箱体(4)和下箱体(11)，上箱体(4)顶板前后两侧分别开有一个垃圾投放口，在其中的一个垃圾投放口旁边安装有一个信息处理器(18)，每个垃圾投放口通过一个折合叶二(20)连接有一个盖板(1)，每个盖板(1)与舵机二(21)传动连接；在上箱体(4)上表面安装有外置摄像头(23)，在上箱体(4)的每个垃圾投放口旁各安装有一个红外传感器，该两处的红外传感器一起称为红外传感器模块一(5)；在上箱体(4)内部对应垃圾投放口安装有内置摄像头(19)，内置摄像头(19)旁配置有LED灯模块(6)；在上箱体(4)的内壁还安装有一个WiFi模块(3)与一个电机驱动模块(22)；下箱体(11)中竖直设置有多个挡板，将下箱体(11)分隔为多个垃圾舱室，每个垃圾舱室上部分别装有一个红外传感器，该处的多个红外传感器一起称为红外传感器模块二(10)；在下箱体(11)上部设置有自动分类机构及机械传动机构。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于：所述的自动分类机构的结构是，包括载物平台(8)，即载物平台(8)伸进上箱体(4)的空间中，载物平台(8)底部开口，开口两边通过折合叶一(14)安装有一对开合板(12)，每测的一个开合板(12)与一个舵机一(9)传动连接，两个舵机一(9)均与载物平台(8)固定连接。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于：所述的机械传动机构的结构是，包括沿垃圾箱纵向水平设置的滚珠丝杠模块(7)，滚珠丝杠模块(7)中的滑轨上配套有滚珠丝杠滑块(13)，滚珠丝杠滑块(13)向上与自动分类机构中的载物平台(8)固定连接，滚珠丝杠模块(7)中的滚珠丝杠与步进电机(15)传动连接，步进电机(15)与电机驱动模块(22)控制连接。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于：所述的信息处理器(18)包括微处理器(24)和微控制器(25)，外置摄像头(23)的信号线接入微处理器(24)中，内置摄像头(19)的信号线也接入微处理器(24)中，红外传感器模块二(10)信号线接入微处理器(24)中；微处理器(24)输出端通过杜邦线与微控制器(25)输入端相连；红外传感器模块一(5)信号线接入微控制器(25)中，微控制器(25)第一输出端与一对舵机一(9)控制连接，微控制器(25)第二输出端与两个舵机二(21)控制连接，微控制器(25)第三输出端与LED灯模块(6)控制连接，微控制器(25)第四输出端与电机驱动模块(22)控制连接，电机驱动模块(22)输出端与步进电机(15)控制连接。

5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于：所述的微处理器(24)中预置有一种基于深度神经网络的垃圾图像识别模型和一种垃圾分类规则模型，

垃圾图像识别模型中又包括垃圾分类图像数据库和垃圾分类模块，垃圾分类图像数据库通过人工或半自动的方式进行图像数据的标注，垃圾分类图像数据库中数据会被分割成训练、验证和测试数据；垃圾分类模块通过训练、验证和测试垃圾分类图像数据库的标注垃圾信息进行深度学习，垃圾分类模块是基于ResNet残差神经网络的深度学习模型；

微处理器(24)中还预置有一种基于深度神经网络的人脸识别模型。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，其特征在于：所述的上箱体(4)顶板上表面设置有太阳能发电机构(17)，在上箱体(4)顶板下表面安装有蓄电池(2)，太阳能发电机构(17)与蓄电池(2)连接。

7.一种基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收方法，其特征在于，利用权利要求1-6任一基于机器视觉的可回收垃圾自动分类回收装置，按照以下步骤实施：

步骤1、垃圾投放者靠近垃圾箱的垃圾投放口时，对正外置摄像头(23)，外置摄像头(23)检测到垃圾投放者的人脸图像；人脸图像采集成功后，垃圾投放者手抓垃圾伸向垃圾投放口处，红外传感器模块一(5)检测到人手的接近信号，垃圾投放口的盖板(1)自动打开、同时LED灯模块(6)自动打开，垃圾投放者将垃圾投入垃圾箱中的载物平台(8)内；

内置摄像头(19)采集所投入的垃圾图像并发送到信息处理器(18)的微处理器(24)中，微处理器(24)通过模型匹配，识别得到本次所投放垃圾的类型；

步骤2、当模型匹配成功时，微处理器(24)确定出本次所投放垃圾的类型、以及指定投放的垃圾舱室位置，微处理器(24)将投放信号发送到微控制器(25)，微控制器(25)给电机驱动模块(22)发出动作信号，电机驱动模块(22)驱动步进电机(15)转动，滚珠丝杠模块(7)的动作使得滚珠丝杠滑块(13)做横向移动，载物平台(8)运动到所识别对应的垃圾舱室上方停止；

然后，微控制器(25)再控制一对舵机一(9)相对转动一定角度，载物平台(8)下部的一对开合板(12)同时打开，载物平台(8)内的垃圾倒入指定的垃圾舱室；

步骤3、投放完成后，微处理器(24)进行垃圾价值计算后将信息通过WiFi模块(3)传输到远程终端，社区管理人员或者相关管理人员进行个人征信系统管理和将投放垃圾所产生的补偿费用打入垃圾投放者的个人银行账户；

若模型匹配不成功，则垃圾会被分类在其他垃圾的垃圾舱室，这时，微处理器(24)进行垃圾价值计算后将信息通过WiFi模块(3)传输到远程终端，社区管理人员或者相关管理人员在个人征信系统管理对人脸识别到的本人进行信用值积分的扣除；

步骤4、当某一个垃圾舱室中的垃圾累积将满，安装在该垃圾舱室上部的红外传感器检测得到满载信号，红外传感器模块二(10)将满载信号通过杜邦线发送至微处理器(24)，微处理器(24)经过处理后通过WiFi模块(3)连接到远程终端，通知相关人员及时清运和管理垃圾箱。