本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域中的廢棄塑料處理、資源化領(lǐng)域，具體地，涉及廢舊家電拆解破碎后的塑料片料的快速在線非接觸式的分選方法。

背景技術(shù)：

廢棄物回收再利用已經(jīng)成為解決當(dāng)前人類面臨的資源枯竭、環(huán)境污染等問題的必經(jīng)之路。而在這其中，廢舊塑料的回收再利用則顯得尤為迫切與必要。塑料因其制造成本低、工藝簡(jiǎn)單而現(xiàn)存的回收技術(shù)投入與產(chǎn)出率低，故而沒有得到應(yīng)有的重視與合理的回收再利用。而與一些容易降解的的廢棄物相比，塑料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，很難在短時(shí)間內(nèi)自然降解，隨著時(shí)間的推移，這些未得到有效處理的塑料垃圾正在對(duì)地球有限的土地資源造成巨大的危害。塑料制品來(lái)源于石油，眾所周知，地球的石油資源將在不久的將來(lái)消耗殆盡，而廢棄塑料的充分而有效的回收再利用將會(huì)成為必然的趨勢(shì)。

2012年，在世界第一經(jīng)濟(jì)體美國(guó)產(chǎn)生了大約有2.51億噸的固體廢棄物，而在這其中13％是各種各樣的塑料制品。然而在回收利用的8700萬(wàn)噸固體廢棄物中，僅有3％的塑料制品，其他的廢棄物則被進(jìn)行了填埋或者焚燒處理，使得塑料垃圾成為環(huán)境的主要污染物之一。廢棄家電的破碎料是各類物質(zhì)的混合體，如玻璃、金屬以及各類的塑料等，這使得塑料的回收過程變得復(fù)雜而困難。塑料制品的強(qiáng)度、耐久度等會(huì)因?yàn)榧兌鹊南陆刀档停ㄟ^相應(yīng)的處理步驟使得廢棄物中的塑料與其他物質(zhì)分離并且使不同種類的塑料相互分離成為純度較高的產(chǎn)品將會(huì)大大提高塑料回收再利用的價(jià)值。

現(xiàn)存的塑料回收除了工廠加工過后的下腳料因其純度較高而基本會(huì)被自動(dòng)化地回收再利用且不會(huì)影響后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量之外，一般的家電塑料垃圾回收都是靠人工篩選。這就產(chǎn)成了生產(chǎn)成本高、回收效率低、回收純度低等一系列的弊端，回收過程中對(duì)于工人身體健康的影響問題尤為突出。

經(jīng)檢索，中國(guó)發(fā)明專利《回收塑料篩選方法》(樸來(lái)俊等，專利申請(qǐng)?zhí)?01010507226.2)提供了一套回收塑料的篩選方法，經(jīng)過人工篩選步驟、鐵金屬分離步驟、利用近紅外線傳感器步驟、分類輕量塑料類的風(fēng)力篩選步驟等等來(lái)實(shí)現(xiàn)可回收塑料類(PE、PP、PS、PET)的分選，該方法中每次只能分選一種塑料，PP、PE、PS、PET等多種塑料需要經(jīng)過多次的系統(tǒng)運(yùn)行來(lái)進(jìn)行分選，從而導(dǎo)致分選效率不高。幾乎將所有的塑料分選方法糅合到了一起，造成了系統(tǒng)過于臃腫，且會(huì)造成環(huán)境污染。

中國(guó)發(fā)明專利《一種塑料分揀機(jī)及分揀方法》(專利申請(qǐng)?zhí)?01410073786.X)提供了一種塑料分揀機(jī)及分揀方法。其中包括進(jìn)料機(jī)構(gòu)、分揀機(jī)構(gòu)、接料機(jī)構(gòu)等。該方法可以實(shí)現(xiàn)顏色不同的物料的分揀，而家電廢舊破碎塑料中往往存在這顏色不一致的同種材料的塑料，導(dǎo)致僅靠顏色識(shí)別的準(zhǔn)確率大大下降；該種方法中采用的分揀機(jī)構(gòu)是自由落體式的，這種方式使得進(jìn)料的速度不可控，導(dǎo)致準(zhǔn)確率下降或者效率不高。

在這些文獻(xiàn)報(bào)道中，對(duì)于將近紅外光譜識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于在線分選廢舊家電破碎料中以實(shí)現(xiàn)分選的機(jī)械化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化均未有涉及。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供廢舊家電破碎塑料的一種應(yīng)用近紅外光譜識(shí)別技術(shù)進(jìn)行在線分選的裝置。該裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于塑料破碎料的在線快速識(shí)別與分選，避免了化學(xué)試劑對(duì)于環(huán)境的二次污染，提供了一種有效的低污染回收廢舊家電中塑料的方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種廢舊家電拆解破碎塑料的近紅外分選裝置，包括依次連接的進(jìn)料分散篩、片料分散槽和片料傳送帶，該片料傳送帶由高吸收近紅外光能材料制成，在該料傳送帶末端上方設(shè)有光纖鏡頭和全光譜光源，該光纖鏡頭經(jīng)光纖與近紅外光譜儀相連，所述的片料傳送帶的速度由速度調(diào)節(jié)器控制，所述的近紅外光譜儀和速度調(diào)節(jié)器分別與工控主機(jī)相連，工控主機(jī)置于片料傳送帶上方并與電磁閥驅(qū)動(dòng)板相連，電磁閥驅(qū)動(dòng)板置于片料傳送帶下方并連接多路角度可調(diào)氣體噴射管組控制其噴射壓縮氣體，壓縮氣泵置于電磁閥驅(qū)動(dòng)板下方并作為氣源連接壓力儲(chǔ)氣罐，壓力儲(chǔ)氣罐置于電磁閥驅(qū)動(dòng)板下方并與電磁閥驅(qū)動(dòng)板、多路角度可調(diào)氣體噴射管組相連并由電磁閥驅(qū)動(dòng)板控制釋放壓縮氣體，片料收集容器置于多路角度可調(diào)氣體噴射管組側(cè)下方，該片料收集容器配備有多個(gè)收集斗，用于不同塑料的收集；

工控主機(jī)將延時(shí)觸發(fā)命令發(fā)送到電磁閥驅(qū)動(dòng)板，電磁閥驅(qū)動(dòng)板控制多路角度可調(diào)氣體噴射管組噴射壓縮氣體，壓縮氣體推動(dòng)待分選的塑料改變塑料的運(yùn)動(dòng)軌跡落入相應(yīng)的收集斗中，實(shí)現(xiàn)分選。

所述的拆解破碎塑料經(jīng)由近紅外光譜收集與分析系統(tǒng)處理并做出分析判斷，工控主機(jī)控制后端的壓縮氣體改變片料的運(yùn)動(dòng)軌跡從而實(shí)現(xiàn)片料的分離。

所述的進(jìn)料分散篩以設(shè)定頻率振動(dòng)，將待分選片料分散開，后端與片料分散槽連接；破碎塑料經(jīng)由進(jìn)料分散篩進(jìn)行振動(dòng)分散，均勻進(jìn)入片料分散槽；所述的片料分散槽具有兩條橫向凸起設(shè)計(jì)，以降低片料的速度，片料進(jìn)入后端連接的傳送帶時(shí)會(huì)被突然加速，使得進(jìn)入到片料傳送帶的片料不重疊且均勻分布。

所述的片料傳送帶由高吸收近紅外光能材料制成，有效減少環(huán)境雜散光對(duì)于塑料吸收近紅外光譜數(shù)據(jù)的影響；片料傳送帶速度實(shí)時(shí)顯示，并且由工控主機(jī)經(jīng)由速度調(diào)節(jié)器進(jìn)行有效控制，保障在對(duì)特性不同的片料進(jìn)行分選時(shí)的參數(shù)可調(diào)性；片料傳送帶下方設(shè)置有清洗毛刷，以保持片料傳送帶的清潔，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

所述的光源為全光譜光源，保證數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性；光源兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置，片料反射的光線由光纖鏡頭采集，經(jīng)過光纖輸入到光譜儀中；光譜儀與工控主機(jī)相連，快速獲取光譜信息，由工控主機(jī)判斷片料種類；工控主機(jī)通過驅(qū)動(dòng)板控制氣泵電磁閥，以控制壓縮氣體來(lái)分選不同材質(zhì)片料。

所述的多路角度可調(diào)氣體噴射管組進(jìn)行數(shù)據(jù)編組，均勻分布，覆蓋傳送帶的有效傳送寬度，提高分選準(zhǔn)確率；氣體噴射頭角度可調(diào)，并配備有A、B、C三個(gè)收集斗的片料收集容器，可以同時(shí)將三種塑料分離并分別收集。

本發(fā)明的工作原理：

破碎、清洗過后的廢舊家電破碎塑料加入到進(jìn)料分散篩中，進(jìn)料分散篩以一定頻率振動(dòng)，將待分選片料進(jìn)行初步分散；片料進(jìn)入到與分散篩相連的片料分散槽內(nèi)，片料分散槽具有兩條橫向凸起結(jié)構(gòu)，片料因?yàn)橥蛊鸾Y(jié)構(gòu)的阻擋而減速，當(dāng)進(jìn)入到傳送帶時(shí)又會(huì)被突然加速，使得片料在傳送帶上不重疊且均勻分布。

本發(fā)明中運(yùn)用不同種塑料對(duì)于近紅外光的吸收程度不同來(lái)對(duì)其進(jìn)行分選。首先在工況下對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的塑料進(jìn)行近紅外光譜數(shù)據(jù)的采集，并經(jīng)過降噪、提取特征等過程之后存儲(chǔ)特征峰數(shù)據(jù)，作為分選片料的判斷標(biāo)準(zhǔn)值。

均勻分散的待分選的破碎塑料片在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)被置于傳送帶末端的一定寬度的全光譜照射，全光譜光源的兩根平行燈管等距安裝于光纖鏡頭兩側(cè)，光線照射在待分選的破碎塑料片表面時(shí)發(fā)生反射，反射光線由鏡頭接收，經(jīng)過光纖輸入到光譜儀中。光譜儀將采集到的信號(hào)光線轉(zhuǎn)化為光譜數(shù)據(jù)輸送到工控主機(jī)中，工控主機(jī)對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪、特征提取等操作之后將其與數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)塑料的特征峰數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)并做出塑料種類的判斷。

本發(fā)明中采取的分離操作是運(yùn)用壓縮氣體改變片料的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)的，壓縮氣體噴射的角度與力度可以分別通過角度調(diào)節(jié)器與電磁閥來(lái)控制，不同種類塑料片因?yàn)槭芰Σ煌a(chǎn)生不同的軌跡，分別落入三個(gè)不同的收集斗中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益的效果：

本發(fā)明所采用的近紅外光電分選技術(shù)，不需要與被分選塑料接觸，從而不污染被分選塑料，同時(shí)避免了化學(xué)試劑的應(yīng)用對(duì)于環(huán)境的二次污染；光電與機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)合使得該套系統(tǒng)具有高度的自動(dòng)化，效率高，極大降低了人力資源浪費(fèi)；采用機(jī)電一體化控制，便于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，易接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，大大提高分選效率。

附圖說(shuō)明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明廢舊家電拆解破碎塑料的近紅外分選裝置結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2為本發(fā)明中分選部分結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明中分選部分俯視圖；

圖4為噴嘴部分局部視圖；

圖中，1為進(jìn)料分散篩、2為片料分散槽、3為片料傳送帶、4為直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)、5為工控主機(jī)、6為近紅外光譜儀、7為光纖、8為光光纖鏡頭、9為全光譜光源、10為速度調(diào)節(jié)器、11為多路角度可調(diào)氣體噴射管組、12為角度控制器、13為片料收集容器(包含A、B、C三個(gè)收集斗)、14為電磁閥驅(qū)動(dòng)板、15為壓力儲(chǔ)氣罐、16為壓縮氣泵、17為測(cè)速電機(jī)、18為屏蔽罩、19為皮帶清潔滾刷、20為噴氣嘴、21為上噴氣嘴，22為下噴氣嘴。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種廢舊家電拆解破碎塑料的近紅外分選裝置,包括進(jìn)料分散篩1、片料分散槽2、片料傳送帶3、全光譜光源9、光光纖鏡頭8、光纖7、近紅外光譜儀6、工控主機(jī)5、速度調(diào)節(jié)器10、壓縮氣泵16、多路角度可調(diào)氣體噴射管組11、片料收集容器13(包含A、B、C三個(gè)收集斗)。

圖2為本發(fā)明中分選部分結(jié)構(gòu)側(cè)視圖，測(cè)速電機(jī)17與工控主機(jī)相連，實(shí)時(shí)測(cè)量傳送帶的運(yùn)行速度，是速度反饋中的一環(huán)。皮帶清潔滾刷19安置于傳送帶下方，用于將粘附的片料從傳送帶上清除。

圖3為本發(fā)明中分選部分俯視圖，噴氣嘴20按編碼均勻分布，覆蓋片料傳送帶3的有效傳送寬度。

工作時(shí)，待分選的破碎塑料片加入到進(jìn)料分散篩1中，進(jìn)料分散篩1以設(shè)定頻率振動(dòng)，將片料分散開，后端與片料分散槽2連接；破碎塑料片經(jīng)片料分散槽2時(shí)會(huì)被進(jìn)一步減速與分散，后端連接的片料傳送帶3與其具有速度差，使得進(jìn)入到片料傳送帶3的片料不重疊且均勻分布。

本發(fā)明中的片料傳送帶3由高吸收近紅外光能材料制成，有效減少環(huán)境雜散光對(duì)于塑料吸收近紅外光譜數(shù)據(jù)的影響；片料傳送帶的速度由測(cè)速電機(jī)17進(jìn)行監(jiān)控并且實(shí)時(shí)傳輸?shù)焦た刂鳈C(jī)5，并且由工控主機(jī)5經(jīng)由速度調(diào)節(jié)器10進(jìn)行有效控制，保障在對(duì)特性不同的片料進(jìn)行分選時(shí)的參數(shù)可調(diào)性；

本發(fā)明中片料傳送帶3下方設(shè)置有清洗毛刷19，以保持片料傳送帶的清潔，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明中運(yùn)用不同種塑料對(duì)于近紅外光的吸收程度不同來(lái)對(duì)其進(jìn)行分選。首先在工況下對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的塑料進(jìn)行近紅外光譜數(shù)據(jù)的采集，并經(jīng)過降噪、提取特征等過程之后存儲(chǔ)特征峰數(shù)據(jù)，作為分選片料的判斷標(biāo)準(zhǔn)值。

本發(fā)明中，均勻分散的待分選的破碎塑料片在傳送帶3上運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)被置于傳送帶末端上方的一定寬度的全光譜光源9照射，全光譜光源9的兩根平行燈管等距安裝于光纖鏡頭8兩側(cè)，全光譜光源9與皮帶之間的距離可調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同的入料要求，全光譜光源9發(fā)射光線，光線在待分選的破碎塑料片表面反射，產(chǎn)生的反射光線由光纖鏡頭8采集，經(jīng)過光纖7輸入到光譜儀6中。光譜儀將采集到的信號(hào)光線轉(zhuǎn)化為光譜數(shù)據(jù)輸送到工控主機(jī)5中，工控主機(jī)對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪、特征提取等操作之后將其與數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)塑料特征峰數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)并做出塑料種類的判斷。

本發(fā)明中對(duì)多路角度可調(diào)氣體噴射管組11進(jìn)行數(shù)據(jù)編組，均勻分布，覆蓋傳送帶的有效傳送寬度，多路角度可調(diào)的氣體噴射管組11接收工控主機(jī)5發(fā)送來(lái)的動(dòng)作電壓信號(hào)，使氣體噴射嘴20產(chǎn)生噴氣動(dòng)作。分為三種情況：上噴氣嘴21與下噴氣嘴22均不噴氣時(shí)，塑料片落入A收集斗；上噴氣嘴21單獨(dú)動(dòng)作時(shí)，塑料片落入B收集斗；上噴氣嘴21與下噴氣嘴22一起動(dòng)作時(shí)，塑料片落入C收集斗。通過壓縮氣體噴射的力度來(lái)改變片料的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)不同種片料的分離操作。

本實(shí)例可以以較高的效率與準(zhǔn)確率分選廢舊家電破碎塑料，采用近紅外光電識(shí)別技術(shù)，不需要與被分選塑料接觸，從而不污染被分選塑料，同時(shí)避免了化學(xué)試劑的應(yīng)用對(duì)于環(huán)境的二次污染；光電識(shí)別與機(jī)械分離的結(jié)合使得該套系統(tǒng)具有較高的自動(dòng)化，提高了分選效率。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。