[发明专利]工业垃圾分类分拣系统

权利要求书

1.工业垃圾分类分拣系统，其特征在于，包括控制系统、第一输送装置、检测模块、垃圾识别模块、分拣抓取模块和第二输送装置；

控制系统通讯连接检测模块和垃圾识别模块，控制连接第一输送装置、第二输送装置和分拣抓取模块，用于接收信息并收发指令，控制相关设备的运转；

第一输送装置，用于对未经分拣的工业垃圾进行输送，将工业垃圾输送至垃圾检测区和垃圾分拣区；

检测模块位于垃圾检测区，用于采集信息并将采集信息发送至控制系统；检测模块包括采像模块、称重模块和光谱信息采集模块；采像模块用于采集检测区内垃圾的图像，称重模块用于对进入检测区的垃圾进行称重，光谱信息采集模块用于采集检测区内垃圾的光谱信息；

垃圾识别模块包括信息处理模块和垃圾分类模块；信息处理模块用于对信息采集模块发送的图像进行处理，以得到垃圾的几何特征，对光谱信息采用主成分分析算法和机器学习算法获得垃圾的材料种类，并将处理分析结果发送至垃圾分类模块；垃圾分类模块用于根据信息处理模块发送的处理分析结果对垃圾进行分类并将分类信息发送至控制系统；

分拣抓取模块位于垃圾分拣区，用于分拣垃圾并将其投入第二输送装置上；分拣抓取模块包括驱动模块、X轴运动模块、Y轴运动模块、Z轴运动模块和机械爪；驱动模块用于驱动X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块，X轴运动模块带动机械爪进行X向运动，Y轴运动模块带动机械爪进行Y向运动，Z轴运动模块带动机械爪进行Z向运动，机械爪用于抓取并投放垃圾；

第二输送装置包括多条输送通道，每条输送通道的末端设有分拣框，第二输送装置用于对分拣后的垃圾进行输送。

2.根据权利要求1所述的工业垃圾分类分拣系统，其特征在于，对工业垃圾进行信息采集和处理分析的具体步骤如下：

S1、采像模块对检测区内的工业垃圾进行图像采集，称重模块对垃圾进行称重，光谱信息采集模块对垃圾进行光谱信息采集，之后将信息传输至控制系统；

S2、控制系统将采集信息发送至垃圾识别模块，信息处理模块根据采集的图像通过线结构光三维测量算法重建三维模型并计算出其体积，然后通过垃圾物的体积和重量数据计算获得固体检测物的密度；

S3、垃圾分类模块根据密度和光谱信息对固体检测物进行分类，并将分类信息发送至控制系统，控制系统发送指令至分拣抓取模块。

3.根据权利要求2所述的工业垃圾分类分拣系统，其特征在于，在S2中，图像处理过程包括滤波、二值化、边缘检测、轮廓提取及计算轮廓矩，以得到目标垃圾的几何特征。

4.根据权利要求3所述的工业垃圾分类分拣系统，其特征在于，目标垃圾的几何特征包括其轮廓、质心和旋转角，以方便计算目标垃圾的体积和控制机械爪进行相应调节并抓取目标垃圾。

5.根据权利要求1所述的工业垃圾分类分拣系统，其特征在于，主成分分析算法的操作步骤如下：

S1、将样本矩阵数据正态标准化并得到矩阵A，之后求出矩阵A的相关系数矩阵R；

S2、用雅克比方法求相关系数矩阵R的特征值B，并根据特征值B求出各个成分的贡献率，之后根据所需的阈值，当累计贡献率达到阈值，则取相应最大的几个贡献率的成分为主要成分；

S3、以波段为横坐标并作出各主要成分的载荷系数曲线，之后分析载荷系数曲线，各条曲线的波峰波谷处即为特征波长。

6.根据权利要求1所述的工业垃圾分类分拣系统，其特征在于，垃圾分拣的操作步骤如下：

S1、垃圾经过检测后，第一输送装置将其继续向前输送至垃圾分拣区；

S2、控制系统根据垃圾分类结果对驱动模块下发相应的指令，驱动模块根据控制系统的输出信号驱动X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块进行相应的运动；

S3、X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块带动机械爪运动，机械爪抓取垃圾并投放第二输送装置上相应的输送通道中；

S4、第二输送装置对分拣后的垃圾进行输送，分拣后的垃圾进入对应的分拣筐内，完成分拣任务。

7.根据权利要求1所述的工业垃圾分类分拣系统，其特征在于，还包括回收系统；回收系统用于对分拣后的垃圾进行处理，以回收其中的可利用物质。